CPU從最初發展至今已經有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長，CPU可以分為：4位微處理器、8位微處理器、16位微處理器、32位微處理器以及最新的64位微處理器，可以說個人電腦的發展是隨著CPU的發展而前進的。微機是指以大規模、超大規模集成電路為主要部件，以集成了計算機主要部件——控制器和運算器的微處理器MP（Micro Processor）為核心，所構造出的計算系經過30多年的發展，微處理器的發展大致可分為：

第一階段

（1971—1973年）通常以字長是4位或8位微處理器，典型的是美國 Intel 4004和Intel 8008微處理器。Intel 4004是一種4位微處理器，可進行4位二進制的并行運算，它有45條指令，速度0.05MIPs（Million Instruction Per Second，每秒百萬條指令）。Intel 4004的功能有限，主要用于計算器、電動打字機、照相機、臺秤、電視機等家用電器上，使這些電器設備具有智能化，從而提高它們的性能。Intel 8008是世界上第一種8位的微處理器。存儲器采用PMOS工藝。該階段計算機工作速度較慢，微處理器的指令系統不完整，存儲器容量很小，只有幾百字節，沒有操作系統，只有匯編語言。主要用于工業儀表、過程控制。

（1974—1977年）典型的微處理器有Intel 8080/8085，Zilog公司的Z80和Motorola公司的M6800。與第一代微處理器相比，集成度提高了1～4倍，運算速度提高了10～15倍，指令系統相對比較完善，已具備典型的計算機體系結構及中斷、直接存儲器存取等功能。

由于微處理器可用來完成很多以前需要用較大設備完成的計算任務，價格又便宜，于是各半導體公司開始競相生產微處理器芯片。Zilog公司生產了8080的增強型Z80，摩托羅拉公司生產了6800，英特爾公司于1976年又生產了增強型8085,但這些芯片基本沒有改變8080的基本特點，都屬于第二代微處理器。它們均采用NMOS工藝,集成度約9000只晶體管,平均指令執行時間為1μS～2μS,采用匯編語言、BASIC、Fortran編程，使用單用戶操作系統。

第三階段（1978—1984年）即16位微處理器。1978 年，Intel公司率先推出16位微處理器8086，同時，為了方便原來的8位機用戶，Intel公司又提出了一種準16位微處理器8088。

8086微處理器最高主頻速度為8MHz，具有16位數據通道，內存尋址能力為1MB。同時英特爾還生產出與之相配合的數學協處理器i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些專門用于對數、指數和三角函數等數學計算的指令。人們將這些指令集統一稱之為 x86指令集。雖然以后英特爾又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU，但都仍然兼容原來的x86指令，而且英特爾在后續CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到后來因商標注冊問題，才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。

1979年，英特爾公司又開發出了8088。8086和8088在芯片內部均采用16位數據傳輸，所以都稱為16位微處理器，但8086每周期能傳送或接收16位數據，而8088每周期只采用8位。因為最初的大部分設備和芯片是8位的，而8088的外部8位數據傳送、接收能與這些設備相兼容。8088采用40針的DIP封裝，工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微處理器集成了大約29000個晶體管。

在Intel公司推出8086、8088 CPU之后，各公司也相繼推出了同類的產品，有Zilog公司Z8000和Motorola公司的M68000等。16位微處理器比8位微處理器有更大的尋址空間、更強的運算能力、更快的處理速度和更完善的指令系統。所以，16位微處理器已能夠替代部分小型機的功能，特別在單任務、單用戶的系統中，8086等16位微處理器更是得到了廣泛的應用。

1981年，美國IBM公司將8088芯片用于其研制的IBM-PC機中，從而開創了全新的微機時代。也正是從8088開始，個人電腦(PC)的概念開始在全世界范圍內發展起來。從8088應用到IBM PC機上開始,個人電腦真正走進了人們的工作和生活之中，它也標志著一個新時代的開始。

1982年，英特爾公司在8086的基礎上，研制出了80286微處理器，該微處理器的最大主頻為20MHz，內、外部數據傳輸均為16位，使用24位內存儲器的尋址，內存尋址能力為16MB。80286可工作于兩種方式，一種叫實模式，另一種叫保護方式。

在實模式下，微處理器可以訪問的內存總量限制在1兆字節；而在保護方式之下，80286可直接訪問16兆字節的內存。此外，80286工作在保護方式之下，可以保護操作系統，使之不像實模式或8086等不受保護的微處理器那樣，在遇到異常應用時會使系統停機。

IBM公司將80286微處理器用在先進技術微機即AT機中，引起了極大的轟動。80286在以下四個方面比它的前輩有顯著的改進：支持更大的內存；能夠模擬內存空間；能同時運行多個任務；提高了處理速度。

最早PC機的速度是4MHz，第一臺基于80286的AT機運行速度為6MHz至8MHz，一些制造商還自行提高速度，使80286達到了20MHz，這意味著性能上有了重大的進步。

80286的封裝是一種被稱為PGA的正方形包裝。PGA是源于PLCC的便宜封裝，它有一塊內部和外部固體插腳，在這個封裝中，80286集成了大約130000個晶體管。

IBM PC/AT微機的總線保持了XT的三層總線結構，并增加了高低位字節總線驅動器轉換邏輯和高位字節總線。與XT機一樣，CPU也是焊接在主板上的。

第四階段（1985—1992年）即32位微處理器。1985年10月17日，英特爾劃時代的產品——80386DX正式發布了，其內部包含27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，后逐步提高到20MHz、25MHz、33MHz，最后還有少量的40MHz產品。

80386DX的內部和外部數據總線是32位，地址總線也是32位，可以尋址到4GB內存，并可以管理64TB的虛擬存儲空間。它的運算模式除了具有實模式和保護模式以外，還增加了一種“虛擬86”的工作方式，可以通過同時模擬多個8086微處理器來提供多任務能力。

80386DX有比80286更多的指令，頻率為12.5MHz的80386每秒鐘可執行6百萬條指令，比頻率為16MHz的80286快2.2倍。80386最經典的產品為80386DX－33MHz，一般我們說的80386就是指它。

由于32位微處理器的強大運算能力，PC的應用擴展到很多的領域，如商業辦公和計算、工程設計和計算、數據中心、個人娛樂。80386使32位CPU成為了PC工業的標準。

1989年英特爾公司又推出準32位微處理器芯片80386SX。這是Intel為了擴大市場份額而推出的一種較便宜的普及型CPU，它的內部數據總線為32位，外部數據總線為16位，它可以接受為80286開發的16位輸入/輸出接口芯片，降低整機成本。80386SX推出后，受到市場的廣泛的歡迎，因為80386SX的性能大大優于80286，而價格只是80386的三分之一。

1989年，我們大家耳熟能詳的80486芯片由英特爾推出。這款經過四年開發和3億美元資金投入的芯片的偉大之處在于它首次實破了100萬個晶體管的界限，集成了120萬個晶體管，使用1微米的制造工藝。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。

80486是將80386和數學協微處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內。80486中集成的80487的數字運算速度是以前80387的兩倍，內部緩存縮短了微處理器與慢速DRAM的等待時間。并且，在80x86系列中首次采用了RISC（精簡指令集）技術，可以在一個時鐘周期內執行一條指令。它還采用了突發總線方式，大大提高了與內存的數據交換速度。由于這些改進，80486的性能比帶有80387數學協微處理器的80386 DX性能提高了4倍。