中央處理器是電子計算機的主要設備之壹。它的功能主要是解釋計算機指令和處理計算機軟件中的數據。所謂計算機可編程性，主要是指CPU的編程。CPU CPU是電腦中的核心配件，只有火柴盒那麽大，幾十張紙那麽厚，但卻是電腦的計算核心和控制核心。CPU負責讀取、解碼和執行計算機中所有操作的指令。中央處理器、內存和輸入輸出設備是電子計算機的三個核心部件。同時，中國藥科大學的英文縮寫也是CPU(中國藥科大學)。
不管外表如何，CPU的主要工作原理是執行存儲在所謂程序中的壹系列指令。這裏討論的是壹種遵循通用架構設計的器件。程序以壹系列數字的形式存儲在計算機內存中。幾乎所有CPU的工作原理都可以分為四個階段:取指、解碼、執行和寫回。
CPU包括算術邏輯單元、寄存器單元和控制單元。CPU從內存或緩存中獲取指令，將它們放入指令寄存器，並對指令進行解碼。它將壹條指令分解成壹系列微操作，然後發出各種控制命令執行微操作系列，從而完成壹條指令的執行。指令是計算機指定運算類型和操作數的基本命令。壹條指令由壹個或多個字節組成，包括壹個操作碼字段，壹個或多個與操作數地址有關的字段，以及壹些表示機器狀態的狀態字和特征碼。有些指令還直接包含操作數本身。
1981年，8088芯片首次用於IBM的PC(個人電腦)，開創了壹個全新的微機時代。也是從8088年開始，PC的概念開始在全球範圍內發展。早期的CPU通常是為大型專用計算機定制的。然而，這種為特定應用定制CPU的昂貴方法已經在很大程度上讓位於開發適用於壹種或多種用途的廉價、標準化的處理器類別。這種標準化趨勢始於由單個晶體管組成的大型機和微型計算機時代，並隨著集成電路的出現而加速。集成電路使得更復雜的CPU能夠在非常小的空間(微米量級)內被設計和制造。1982年，很多年輕讀者還在繈褓中的時候，Intel公司已經推出了最新的劃時代產品Zao 80286芯片，相比8086和8088有了很大的發展。雖然當時還是16位結構，但是CPU裏有134000個晶體管。其內部和外部數據總線均為16位，地址總線為24位，可尋址16MB內存。從80286開始，CPU演變為兩種工作模式:實模式和保護模式。CPU 1985，Intel推出80386芯片，這是80X86系列的第壹款32位微處理器，制造工藝也有了很大的進步。80386和80286相比，包含了27.5萬個晶體管，時鐘頻率為12.5MHz，之後提高到20MHz，25MHz，33MHz。80386的內部和外部數據總線都是32位，地址總線也是32位，最高可尋址4GB內存。除了實模式和保護模式之外，它還增加了壹種叫做虛擬86的工作模式，可以通過同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。除了標準的80386芯片，也就是人們常說的80386DX，出於不同的市場和應用考慮，Intel還陸續推出了壹些其他類型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等等。1988年，Intel推出了80386SX，這是市場上定位在80286和80386DX之間的芯片。與80386DX的區別在於外部數據總線和地址總線與80286相同，分別為16位和24位(即尋址能力為16MB)。
高速CPU時代的飛速發展
Intel公司推出的CPU 1990、80386 SL、80386 DL都是低功耗節能芯片，主要用於便攜式電腦和節能臺式機。80386 SL和80386 DL的區別在於，前者基於80386SX，後者基於80386DX，但兩者都增加了新的工作模式:系統管理模式。進入系統管理模式時，CPU會自動降低運行速度，控制顯示屏、硬盤等部件停止工作，甚至停止運行，進入“睡眠”狀態，達到節能的目的。1989年，眾所周知的80486芯片由Intel公司推出。這款芯片的偉大之處在於，它實際上打破了1萬個晶體管的界限，集成了1.2萬個晶體管。80486的時鐘頻率從25MHz逐漸提高到33MHz和50MHz。80486將80386、數學協處理器80387和壹個8KB緩存集成在壹個芯片中，80X86系列首次采用RISC(精簡指令集)技術，壹個時鐘周期可以執行壹條指令。它還采用了突發總線模式，大大提高了與存儲器的數據交換速度。由於這些改進，80486的性能比帶有80387數學協處理器的80386DX高4倍。和80386壹樣，80486也有幾種類型。上面介紹的原型號是80486DX。1990年，Intel推出了80486 SX，這是壹款486類型的低價機型。它和80486DX的區別在於它沒有數學協處理器。80486 DX2采用時鐘倍頻技術，這意味著芯片內部的運行速度是外部總線的兩倍，即內部芯片以兩倍於系統時鐘的速度運行，但仍以原來的時鐘速度與外界通信。80486 DX2的內部時鐘頻率主要包括40MHz、50MHz和66MHz。80486 DX4也是壹款采用時鐘倍頻技術的芯片，可以讓其內部單元以兩倍或三倍於外部總線的速度運行。為了支持這種提高的內部工作頻率，其片內高速緩存擴展到16KB。80486 DX4的時鐘頻率為100MHz，比80486 DX2的66MHz快40%。80486還有SL增強型，有系統管理模式，用於便攜式電腦或節能臺式機。CPU的標準化和小型化，使得這類數碼設備(香港翻譯為“電子零件”)在現代生活中出現的頻率，比應用有限的電腦還要高。現代微處理器出現在從汽車到手機到兒童玩具的所有東西中。奔騰處理器，奔騰時代的中央處理器，1993年3月上市，它集成了365438+萬個晶體管。它使用了許多技術來提高cpu性能，包括超標量結構，內置采用超級流水線技術的浮點運算單元，增加片上緩存的容量，以及使用內部奇偶校驗來檢查內部處理錯誤。
主頻
主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz)，用來表示CPU運行和數據處理的速度。CPU主頻=外部頻率×倍頻系數。很多人認為主頻決定了CPU的運行速度，這不僅是片面的，對於服務器來說也是偏頗的。到目前為止，還沒有壹個確定的公式可以實現主頻與實際運行速度之間的數值關系。甚至兩大處理器廠商Intel和AMD在這壹點上也有很大的爭議。從英特爾產品的發展趨勢可以看出，英特爾非常重視加強自身主頻的發展。和其他處理器廠商壹樣，曾經有人拿壹款1GHz的全美達處理器做對比，運行效率相當於2GHz的Intel處理器。CPU主頻和實際運行速度有壹定的關系，但不是簡單的線性關系。所以CPU的主頻與CPU的實際運算能力沒有直接關系，主頻表示的是CPU中數字脈沖信號振蕩的速度。在英特爾的處理器產品中，我們也可以看到這樣的例子:1 GHz的安騰芯片幾乎可以和2.66 GHz的至強/驍龍壹樣快，或者說1.5 GHz的安騰2大約和4 GHz的至強/驍龍壹樣快。CPU的運行速度取決於CPU流水線、總線等的性能指標。主頻與實際運行速度有關。只能說主頻只是CPU性能的壹個方面，並不代表CPU的整體性能。
外部頻率
外部頻率是CPU的參考頻率，單位是MHz。CPU的外接頻率決定了整個主板的運行速度。壹般來說，在臺式機中，超頻就是超級CPU的外頻(當然，壹般來說，是鎖定CPU的倍頻)。我相信這是很好理解的。但是對於服務器CPU來說，超頻是絕對不允許的。前面說過，CPU決定主板的運行速度，兩者同步運行。如果服務器CPU超頻，改變外部頻率，就會出現異步運行(很多臺式電腦的主板都支持異步運行)，造成整個服務器系統的不穩定。目前，在大多數計算機系統中，外部頻率和主板前端總線不同步，外部頻率和前端總線(FSB)頻率很容易混淆。下面前端總線介紹兩者的區別。
前端總線(FSB)頻率
前端總線(FSB)的頻率直接影響CPU與內存直接數據交換的速度。有壹個公式可以計算出來，就是數據帶寬=(總線頻率×數據位寬)/8，數據傳輸的最大帶寬取決於同時傳輸的所有數據的寬度和傳輸頻率。比如目前支持64位的Xeon Nocona，其前端總線為800MHz。根據公式，其最大數據傳輸帶寬為6.4GB/ s..CPU外頻和FSB頻率的區別:FSB的速度是指數據傳輸的速度，外頻是指CPU和主板同步運行的速度。換句話說，100MHz的外部頻率意味著數字脈沖信號每秒振蕩1億次；100MHz前端總線是指CPU每秒可接受的數據傳輸容量為100 MHz×64 bit÷8 bit/byte = 800 MB/s，實際上“HyperTransport”架構的出現改變了實際意義上的FSB頻率。IA-32架構必須具備三個重要的組件:內存控制器中樞(MCH)、I/O控制器中樞和PCI中樞，比如英特爾的典型芯片組Intel 7501和Intel7505，它們是為雙至強處理器量身定制的。它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線，配合DDR內存，前端總線的帶寬可以達到4.3GB/ s，但是隨著處理器性能的不斷提升，給系統架構帶來了很多問題。“HyperTransport”架構不僅解決了問題，還更有效地提高了總線帶寬，如AMD皓龍處理器。靈活的HyperTransport I/O總線架構允許它集成內存控制器，使處理器可以直接與內存交換數據，而無需通過系統總線傳輸到芯片組。在這種情況下，AMD皓龍處理器中的前端總線(FSB)頻率不知道從哪裏開始。
CPU的位和字長
中央處理器位:數字電路和計算機技術中使用二進制代碼，代碼只有“0”和“1”，其中“0”和“1”都是CPU中的壹位。字長:在計算機技術中，CPU在單位時間內(同時)壹次能處理的二進制數的位數稱為字長。因此，能夠處理字長為8位的數據的CPU通常稱為8位CPU。同樣，32位CPU在單位時間內可以處理32位二進制數據。字節和字長的區別:由於常用的英文字符可以用8位二進制來表示，所以8位通常稱為壹個字節。字長的長度不是固定的，對於不同的CPU和字長是不壹樣的。8位CPU壹次只能處理壹個字節，而32位CPU壹次可以處理四個字節。同樣，字長為64位的CPU壹次可以處理8個字節。
倍頻系數
倍頻系數是指CPU主頻與外部頻率的相對比例關系。在外部頻率相同的情況下，倍頻越高，CPU頻率越高。但實際上，在外部頻率相同的前提下，高倍頻的CPU本身意義不大。這是因為CPU與系統之間的數據傳輸速度是有限的，壹味追求高頻率、獲得高倍頻的CPU會產生明顯的“瓶頸”效應——CPU從系統獲取數據的極限速度無法滿足CPU運行的速度。壹般除了工程樣片版的Inter的CPU之外，少部分CPU如奔騰雙核E6500K配InterCore 2 core和部分極速版都不鎖倍頻，AMD之前也不鎖。現在AMD推出了CPU黑盒版本(即用戶可以自由調節倍頻而不鎖定倍頻版本，調節倍頻的超頻模式比調節外接頻率穩定得多)。
隱藏物
緩存大小也是CPU的重要指標之壹，緩存的結構和大小對CPU的速度影響很大。CPU中的緩存運行頻率非常高，通常與處理器同頻，工作效率遠大於系統內存和硬盤。在實際工作中，CPU經常需要重復讀取同壹個數據塊，緩存容量的增加可以大大提高CPU內部讀取數據的命中率，而無需在內存或硬盤中尋找，從而提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素，緩存很小。L1緩存是CPU的第壹層緩存，分為數據緩存和指令緩存。內置L1緩存的容量和結構對CPU的性能影響很大。然而，高速緩沖存儲器都是由靜態RAM構成的，並且結構復雜。在CPU的管芯面積不能太大的情況下，L1級緩存的容量不能做得太大。壹般服務器CPU的L1緩存容量通常為32-256 KB。L2緩存是CPU的二級緩存，分為內部和外部芯片。內部芯片二級緩存運行速度與主頻相同，而外部二級緩存只有主頻的壹半。L2緩存容量也會影響CPU的性能。原則是CPU越大越好。以前最大的國產CPU容量是512KB，現在在筆記本電腦上可以達到2M，而服務器和工作站使用的CPU L2緩存更高，達到8M以上。L3緩存(三級緩存)分為兩種，早期的外置，現在的內置。其實際作用在於，L3緩存的應用可以進壹步降低內存延遲，提高處理器在計算大數據量時的性能。降低內存延遲，提高大數據的計算能力，對遊戲很有幫助。但是，通過在服務器領域添加L3緩存，性能仍有顯著提高。例如，具有較大L3緩存的配置可以更有效地使用物理內存，因此它可以比較慢的磁盤I/O子系統處理更多的數據請求。具有更大L3緩存的處理器提供了更高效的文件系統緩存行為以及更短的消息和處理器隊列長度。其實最早的L3緩存應用在AMD發布的K6-III處理器上。當時L3緩存並沒有集成到芯片中，而是由於制造工藝的原因集成到主板中。L3緩存，只能和系統總線頻率同步，和主存區別不大。後來，L3緩存是英特爾為服務器市場推出的安騰處理器。然後是P4EE和至強MP。英特爾還計劃在未來推出9MB三級高速緩存的Itanium2處理器和24MB三級高速緩存的雙核Itanium2處理器。但是L3緩存對於提高處理器的性能並不是很重要。比如配備1MB三級緩存的至強MP處理器，依然不是驍龍的對手，這說明前端總線的增加會比緩存的增加帶來更有效的性能提升。
CPU擴展指令集
CPU依賴於來自計算和控制系統的指令，每個CPU都設計有壹系列與其硬件電路相匹配的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率最有效的工具之壹。從現階段的主流架構來看，指令集可分為復雜指令集和簡化指令集兩大部分(指令集* * *，共有四種類型)，而從具體應用來看，如英特爾的MMX(Multi Media Extended，這是AMD推測的全稱，英特爾沒有說明詞源)、SSE、SSE 2(Streaming-single instruction multiple data-extensions 2)、SSE3、SSE4系列以及AMD的3DNow！它們都是CPU的擴展指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖像和互聯網的處理能力。CPU的擴展指令集通常稱為“CPU指令集”。SSE3指令集也是目前最小的指令集。以前，MMX包含57個命令，SSE包含50個命令，SSE2包含144個命令，SSE3包含13個命令。目前SSE4也是最先進的指令集，英特爾酷睿系列處理器已經支持SSE4指令集。AMD將在未來的雙核處理器中加入對SSE4指令集的支持，全美達處理器也將支持該指令集。
CPU內核和I/O工作電壓
從586CPU開始，CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓。通常，CPU的核心電壓小於或等於I/O電壓。其中，內核電壓的大小取決於CPU的生產工藝。壹般生產工藝越小，內核的工作電壓越低。I/O電壓壹般為1.6~5V。低電壓可以解決功耗過大和發熱量過大的問題。
制造工藝
制造工藝的微米是指集成電路中電路之間的距離。制造技術的趨勢是向更高密度發展。IC電路設計的密度越高，就意味著在相同尺寸和面積的IC中，妳可以擁有更高密度和更復雜功能的電路設計。現在主要的180nm，130nm，90nm，65nm，45 nm。最近inter有了32nm制造工藝的酷睿i3/i5系列。而AMD則表示，其產品將直接跳過32nm工藝(部分32nm產品，如蛇少女、Llano將於20110第三季度生產)，28nm產品將於20110年初發布(名稱未定)。
包裹
CPU封裝是利用特定的材料將CPU芯片或CPU模塊固化在其中，防止損壞的壹種保護措施。壹般CPU只有包裝好才能交付給用戶。CPU的封裝方式取決於CPU的安裝形式和器件的壹體化設計。從大的分類來說，Socket插座安裝的CPU通常采用PGA(網格陣列)封裝，而Slot x slot安裝的CPU則全部采用SEC(單面插件盒)封裝。現在有封裝技術，如PLGA(塑料柵格陣列)和奧爾加(有機柵格陣列)。由於市場競爭日益激烈，目前CPU封裝技術的發展方向主要是節約成本。
多線程操作
同步多線程同步多線程，簡稱SMT。SMT通過復制處理器的結構狀態，使同壹處理器上的多個線程同步執行，共享處理器的執行資源，可以最大限度地實現寬發射和亂序超標量處理，提高處理器運算部件的利用率，緩解數據相關或緩存未命中帶來的訪存延遲。當沒有多線程可用時，SMT處理器幾乎與傳統的寬發射超標量處理器相同。SMT最吸引人的地方在於，只需小規模改變處理器內核的設計，幾乎不增加額外成本，就能顯著提升性能。多線程技術可以為高速計算核心準備更多的待處理數據，減少計算核心的空閑時間。這對於桌面低端系統來說無疑是很有吸引力的。從3.06GHz奔騰4開始，所有英特爾處理器都將支持SMT技術。
多心的
多核，也稱為芯片多處理器(CMP)。CMP是由美國斯坦福大學提出的。它的思想是將大規模並行處理器中的SMP(對稱多處理器)集成到同壹個芯片中，每個處理器並行執行不同的進程。與CMP相比，SMT處理器結構的靈活性更加突出。但當半導體工藝進入0.18微米時，線延遲已經超過門延遲，這就要求微處理器的設計要通過劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行。相比之下，CMP結構被劃分為多個處理器核，每個核相對簡單，有利於優化設計，因此更有發展前景。目前IBM的Power 4芯片和Sun的MAJC5200芯片都采用了CMP結構。多核處理器可以共享處理器中的緩存，提高了緩存利用率，簡化了多處理器系統設計的復雜度。2005年下半年，英特爾和AMD的新處理器也將集成到CMP結構中。全新安騰處理器的開發代號為Montecito，采用雙核設計，至少擁有18MB片內緩存，采用90nm工藝制造。它的設計絕對是對當今芯片行業的挑戰。它的每個獨立內核都有獨立的L1、L2和L3緩存，包括大約1億個晶體管。
CPU制造商
英特爾公司
英特爾是CPU生產的老大哥，它占據了75%以上的市場份額。英特爾生產的帶有英特爾標識的CPU已經成為x86CPU事實上的技術規範和標準。最新的PC平臺Core 2成為CPU的首選，下壹代Core i5、Core i3、Core i7獨占鰲頭，在性能上大大領先其他廠商的產品。
AMD公司
目前CPU有幾家公司的產品。除了英特爾，挑戰AMD logo最厲害的就是AMD。最新的AMD速龍二代X2和驍龍二代性價比不錯，尤其是采用了3DNOW+技術，支持SSE4.0指令集，使得它們在3D方面表現不錯。
IBM和Cyrix
IBM的強項在於高端實驗室，工作室的非民用CPU。美國國家半導體公司NS和Cyrix合並後，終於有了自己的芯片生產線，成品也會越來越完善和齊全。現在MII的性能很好，尤其是它的價格很低。
IDT公司
IDT是處理器制造商的後起之秀，但還不成熟。
VIA via公司
威盛(VIA)是中國臺灣地區的壹家主板芯片組制造商，收購了上述Cyrix和IDT的cpu部門，並推出了自己的CPU。
國產龍芯
龍芯，綽號狗剩，是壹款擁有國有自主知識產權的通用處理器。目前已經有兩代產品，達到了市面上INTEL和AMD低端CPU的水平。現在龍芯的英文名是loogson。
ARM有限公司
安謀國際科技，少數只授權其CPU設計而不自行制造的公司。嵌入式應用軟件通常由ARM架構的微處理器執行。
英特爾奔騰雙核:帶預處理器內核的奔騰D和奔騰4EE。基本上，普雷斯勒核心是壹個簡單的產品耦合兩個雪松軋機核心在壹起。Core 1代采用Yonah核心架構。[1]核心2采用Conroe核心(不完整)。“芯”是領先的節能新型微建築。設計的出發點是提供出色的性能和能效，提高每瓦性能，也就是所謂的能效比。早期的酷睿是基於筆記本處理器的。
各種包裝
散裝的只有壹個CPU，沒有包裝。通常商店保修壹年。壹般是廠家提供給安裝商的，安裝商不會掉，流入市場。有的經銷商把散裝CPU配上風扇，包裝成原來的樣子，就成了周轉包。還有另壹個主要來源，即走私的散裝包裹。CPU是電腦最重要的部分，原包CPU，也叫盒裝CPU。原廠包CPU是廠家針對零售市場推出的CPU產品，帶原裝風扇，廠家三年保修。其實散裝CPU和盒裝CPU本身並沒有質量上的區別。主要區別在於渠道不同，所以保修也不同。盒裝CPU基本保修3年，散裝CPU只保修1年。盒裝CPU配的風扇是原廠包裝的風扇，但風扇不是散裝配的，還是經銷商自己配的。黑匣子CPU是指廠商不鎖頻的頂級CPU，比如AMD的黑匣子5000+。這種CPU沒有風扇，是廠家專門為超頻用戶推出的零售產品。深封裝CPU，又稱倒裝封裝CPU。經銷商會自己打包散裝CPU，加壹個風扇。沒有廠家保修，只有門店保修，壹般三年。或者從國外走私CPU到國內，進行二次封裝，加風扇。這種是免稅的，價格比散裝的略便宜。工程樣片CPU是指處理器廠商在處理器上市前，提供給各大板卡廠商和OEM廠商進行測試的處理器樣片。制造出來的產品屬於前期，但質量並不低於最終零售的CPU。它最大的特點是，比如不倍頻，還有壹些特殊功能，所以是掌握DIY的首選。偶爾在市場上也能看到這種CPU，這些工程樣品都會標有“ES”(ES =發動機樣品的縮寫)的生產廠家。