处理器是不是就是cpu??是否个头小?干吗用的?
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发布时间：2022-04-29 01:10
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时间：2022-06-27 05:21
专业解释：
CPU是电脑系统的心脏，电脑特别是微型电脑的快速发展过程，实质上就是CPU从低级向高级、从简单向复杂发展的过程。
一、CPU的概念
CPU（Central Processing Unit）又叫*处理器，其主要功能是进行运算和逻辑运算，内部结构大概可以分为控制单元、算术逻辑单元和存储单元等几个部分。按照其处理信息的字长可以分为：八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
二、CPU主要的性能指标
主频：即CPU内部核心工作的时钟频率，单位一般是兆赫兹（MHz）。这是我们平时无论是使用还是购买计算机都最关心的一个参数，我们通常所说的133、166、450等就是指它。对于同种类的CPU，主频越高，CPU的速度就越快，整机的性能就越高。
外频和倍频数：外频即CPU的外部时钟频率。外频是由电脑主板提供的，CPU的主频与外频的关系是：CPU主频＝外频×倍频数。
内部缓存：采用速度极快的SRAM制作，用于暂时存储CPU运算时的最近的部分指令和数据，存取速度与CPU主频相同，内部缓存的容量一般以KB为单位。当它全速工作时，其容量越大，使用频率最高的数据和结果就越容易尽快进入CPU进行运算，CPU工作时与存取速度较慢的外部缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。
地址总线宽度：地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。
多媒体扩展指令集（MMX）技术：MMX是Intel公司为增强Pentium CPU 在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。这一技术为CPU增加了全新的57条MMX指令，这些加了MMX指令的 CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60％左右。即使不使用MMX指令的程序，也能获得15％左右的性能提升。
微处理器在多方面改变了我们的生活，现在认为理所当然的事，在以前却是难以想象的。六十年代计算机大得可充满整个房间，只有很少的人能使用它们。六十年代中期集成电路的发明使电路的小型化得以在一块单一的硅片上实现，为微处理器的发展奠定了基础。在可预见的未来，CPU的处理能力将继续保持高速增长，小型化、集成化永远是发展趋势，同时会形成不同层次的产品，也包括专用处理器。
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时间：2022-06-27 05:21
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使用了陶瓷PGA封装的Intel 80486DX2*处理器
使用了陶瓷PGA封装的Intel 80486DX2*处理器
*处理器（Central Processing Unit，CPU），是电子计算机的主要设备之一。其功能“主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据”。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。
* CPU
* 内部存储器
* 输入/输出设备
是现代电脑的三大内核部件。
由集成电路制造的CPU，20世纪70年代以前，本来是由数个独立单元构成，后来发展出微处理器把CPU复杂的电路可以作成单一微小功能强大的单元。
“*处理器”这个名称，笼统地说，是对“一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器”的描述。这个空泛的定义很容易的将在“CPU”这个名称被普遍使用之前的早期的计算机也包括在内。无论如何，至少从20世纪60年代早期开始(Weik 1961)，这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比，“*处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了戏剧性的发展，但是其基本的操作原理一直没有改变。
早期的*处理器通常是为大型及特定应用的计算机而订制。但是，这种昂贵为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代，随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的CPU可以在很小的空间中设计和制造（在微米的量级）。CPU的标准化和小型化都使得这一类数字设备（港译-电子组件）在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。
* 运算器：算数、逻辑（部件：算术逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线）
* 控制器：复位、使能（部件：计数器、指令寄存器、指令解码器、状态寄存器、时序产生器、微操作信号发生器）
在现今的CPU出现之前，如同埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator and Computer）之类的计算机在执行不同程序时，必须经过一番线路调整才能启动。由于它们的线路必须被重设才能执行不同的程序，这些机器通常称为“固定程序计算机”（fixed-program computer）。而由于CPU这个词指称为执行软件（计算机程序）的设备，那些最早与储存程序型计算机（stored-program computer）一同登场的设备也可以被称为CPU。
储存程序型计算机的主意早已体现在ENIAC的设计上，但最终还是被省略以期早日完成。在1945年6月30日，ENIAC完成之前，著名数学家冯纽曼发表名为"First Draft of a Report on the EDVAC"的论文。它揭述储存程序型计算机的计划将在1949年正式完成(冯纽曼 1945)。EDVAC的目标是执行一定数量与种类的指令（或操作），这些指令结合产生出可以让EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）执行的有用程序。特别的是，为EDVAC而写的程序是储存在高速计算机内存中，而非由实例线路组合而成。这项设计克服了ENIAC的某些局限—即花费大量时间与精力重设线路以执行新程序。在冯纽曼的设计下，EDVAC可以藉改变内存储存的内容，简单更换它执行的程序（软件）。[1]
值得注意的是，尽管冯纽曼由于设计了EDVAC，使得他在发展储存程序型计算机上的贡献最为显著，但其他早于他的研究员如Konard Zuse也提出过类似的想法。另外早于EDVAC完成，利用哈佛架构制造的马克一号，也利用打孔纸带而非电子内存实作储存程序的概念。
冯纽曼架构与哈佛架构最主要的不同在于后者将CPU指令与数据分开存放与处置，而前者使用相同的内存位置。大多近代的CPU依照冯纽曼架构设计，但哈佛架构一样常见。
身为数码设备，所有CPU处理不连续状态，因此需要一些转换与区分这些状态的基础组件。在市场接受晶体管前，继电器与真空管常用在这些用途上。虽然这些材料速度上远优于纯粹的机械构造，但是它们有许多不可靠的地方。例如以继电器建造直流时序逻辑回路需要额外的硬件以应付接触点跳动问题。而真空管不会有接触点跳动问题，但它们必须在启用前预热，也必须同时停止运作。[2]通常当一根真空管坏了，CPU必须找出损坏组件以置换新管。因此早期的电子真空管式计算机快于电子继电器式计算机，但维修不便。类似EDVAC的真空管计算机每隔八小时便会损坏一次，而较慢较早期的马克一号却不常故障(Weik 1961:238)。但在最后，由于速度优势，真空管计算机支配当时的计算机世界，尽管它们需要较多的维护照顾。大多早期的同步CPU，其时钟频率（clock rate）低于近代的微电子设计（见下列对于时钟频率的讨论）。那时常见的时钟频率为100千赫兹到4百万赫兹，大大受限于内置切换设备的的速度。
[编辑] 离散晶体管与IC CPU
CPU, core memory, 及MSI PDP-8/I 外部插槽 界面。
CPU, core memory, 及MSI PDP-8/I 外部插槽 界面。
由于许多科技大厂投入更小更可靠的电子设备，设计CPU变得越来越复杂。晶体管的面世便是第一个CPU的飞跃进步。1950到60年代的晶体管CPU不再以体积庞大、不可靠与易碎的切换组件（例如继电器与真空管）建造。借由这项改良，更复杂与可靠的CPU便被建造在一或多个包含离散（独立）组件的印制电路板上。
在此时期，将许多晶体管放置在拥挤空间中的方法大为普及。集成电路（IC）将大量的晶体管集中在一小块半导体片，或芯片（chip）上。刚开始只有非常基本、非特定用途的数码回路小型化到IC上（例如NOR逻辑门）。以这些预组式IC为基础的CPU称为小规模集成电路（SSI）设备。SSI IC，例如设备在阿波罗导航计算机上的那些，通常包含数十个晶体管。以SSI IC建构整个CPU需要数千个独立的芯片，但与之前的离散晶体管设计相比，依然省下很多空间与电力。肇因于微电子科技的进步，在IC上的晶体管数量越来越大，因此减少了建构一个完整CPU需要的独立IC数量。“中规模集成电路”（MSI）与“大规模集成电路”（LSI）将内含的晶体管数量增加到成百上万。
1964年IBM推出了System/360计算机架构，此架构让一系列速度与效能不同的IBM计算机可以跑相同的程序。此诚为一项创举，因为当时的计算机大多互不兼容，甚至同一家厂商制造的也是如此。为了实践此项创举，IBM提出了微程序（microprogram 或 microcode）概念，此概念依然广泛使用在现代CPU上(Amdahl et al. 1964)。System/360架构由于太过成功，因此支配了大型计算机数十年之久，并留下一系列使用相似架构，名为IBM zSeries的现代主机产品。同一年（1964），迪吉多（DEC）推出另一个深具影响力且瞄准科学与研究市场的计算机，明为PDP-8。DEC稍后推出非常有名的PDP-11，此产品原先计划以SSI IC构组，但在LSI技术成熟后改为LSI IC。与之前SSI和MSI的祖先相比，PDP-11的第一个LSI产品包含了一个只用了4个LSI IC的CPU(Digital Equipment Corporation 1975)。
晶体管计算机有许多前一代产品没有的优点。除了可靠度与低耗电量之外，由于晶体管的状态转换时间比继电器和真空管短得多，CPU也就拥有更快的速度。幸亏可靠度的提升与晶体管转换器的切换时间缩短，CPU的时钟频率在此时期达到十几百万赫兹。另外，由于离散晶体管与IC CPU的使用量大增，新的高效能设计，例如SIMD（单指令复数数据）、向量处理器（vector processor）开始出现。这些早期的实验性设计，刺激了之后超级计算机，（例如克雷公司）的崛起。
[编辑] 微处理器
封装在陶瓷插针网格阵列（Pin Grid array, PGA）的Intel 80486DX2 微处理器
封装在陶瓷插针网格数组（Pin Grid array, PGA）的Intel 80486DX2 微处理器
自从微处理器在1970年代发表之后，便大大影响了CPU的设计与实作。自1970年第一款微处理器（Intel 4004）与第一款广受使用的Intel 8080在1974年发表以来，这类型的CPU几乎完全取代了其他CPU的实作方法。当时的大型主机与微计算机-业者开发了专利IC的设计程序以改进他们的旧计算机架构，最终推出可以向下兼容他们的旧硬件与软件的指令集。与当时刚发展，并在之后普及大众的个人计算机相结合。"CPU"这个词现在几乎等同于微处理器。
前几世代的CPU实作，是在一或多个电路版上放置几个分散的原件与数量众多的小IC（集成电路）。而微处理器则是制作成几个少量的IC，通常是一个。由于物理因素，例如降低寄生电容（parasitic capacitance）的门槛值，此种单芯片的小尺寸CPU设计让它有更快的反应能力。这使得同步微处理器拥有数十兆赫到数百万兆赫的执行频率。另外，由于在一个IC放置小型晶体管的技术持续进步，在单个CPU上的晶体管数量与复杂度都在戏剧性地增加。此广为人知的现象称为摩尔定律（Moore's law），它成功预言了CPU与其他IC的复杂度与时俱增的性质。
当CPU的复杂度、尺寸、结构与型态在这六十年间剧烈改变，它的基本设计与功能并没有太大改变。当今所有普通CPU都几乎可以用冯纽曼机器来解释。
由于前述的摩尔定律依旧没有被打破，很自然地让人想像IC与晶体管工业的极限何在。极端小型化电子闸门导致各种现象如电迁移（electromigration）与次临界漏电（subthreshold leakage）效应变得相当明显。这些新效应使得研究人员试图研发新的计算方法，例如量子计算机以及扩展平行运算和其他运用冯纽曼模型的方法。
[编辑] CPU运作原理
CPU的主要运作原理，不论其外观，都是执行储存于被称为程序里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的冯·诺伊曼架构设计的设备。程序以一系列数字储存在计算机内存中。差不多所有的冯·诺伊曼CPU的运作原理可分为四个阶段:提取（fetch）、解码（decode）、执行（execute）和写回（writeback）。
第一阶段，提取，从程序内存中检索指令（为数值或一系列数值）。由程序计数器（PC）指定程序内存的位置，程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。换言之，程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后，PC根据指令式长度增加内存单元[iwordlength]。指令的提取常常必须从相对较慢的内存寻找，导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的高速缓存和管线化架构（见下）。
CPU根据从内存提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段，指令被拆解为有意义的片断。根据CPU的指令集架构（ISA）定义将数值解译为指令[isa]。一部分的指令数值为运算码（opcode），其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息，诸如一个加法（addition）运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常量值（即立即值），或是一个空间的寻址值:寄存器或内存地址，以寻址模式决定。在旧的设计中，CPU里的指令解码部分是无法改变的硬件设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和ISA中，一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写，方便变更解码指令。
在提取和解码阶段之后，接着进入执行阶段。该阶段中，连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。例如，要求一个加法运算，算数逻辑单元（ALU，arithmetic logic unit）将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值，而且在输出将含有总和结果。ALU内含电路系统，以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算（比如加法和位运算）。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果，在标志寄存器里，运算溢出（arithmetic overflow）标志可能会被设置（参见以下的数值精度探讨）。
最终阶段，写回，以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果极常被写进CPU内部的寄存器，以供随后指令快速存取。在其它案例中，运算结果可能写进速度较慢，但容量较大且较便宜的主内存。某些类型的指令会操作程序计数器，而不直接产生结果数据。这些一般称作“跳转”（jumps）并在程序中带来循环行为、条件性执行（通过条件跳转）和函数[jumps]。许多指令也会改变标志寄存器的状态位。这些标志可用来影响程序行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。例如，以一个“比较”指令判断两个值的大小，根据比较结果在标志寄存器上设置一个数值。这个标志可借由随后的跳转指令来决定程序动向。
在执行指令并写回结果数据之后，程序计数器的值会递增，反覆整个过程，下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。如果完成的是跳转指令，程序计数器将会修改成跳转到的指令地址，且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码，并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC管线”，那些实际上是在众多使用简单CPU的电子设备中快速普及（常称为微控制器（microcontrollers））[riscpipeline]。
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时间：2022-06-27 05:22
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时间：2022-06-27 05:22
呵呵,2楼的朋友太激动了估计
热心网友
时间：2022-06-27 05:23
热心网友
时间：2022-06-27 05:24
