CPU - 中央处理器

CPU 是中央处理器的缩写。它也被称为中央处理器或主处理器。有时也称为处理器。一种称为中央处理器 (CPU)、主处理器或简单地称为处理器的电子电路，负责执行计算机程序中的指令。

CPU 根据程序中的指导，执行基本的算术和逻辑功能，以及调节/管理和输入/输出操作。

与主要包括主内存和 I/O 电路等外部组件以及图形处理单元 (GPU) 等专用处理器相比。

然而，尽管 CPU 的外观、布局、设计和执行方式发生了变化，但CPU 的主要任务保持几乎相同，并且随着时间的推移并未改变。中央处理器通常包含一个ALU，它通常参与执行算术和逻辑任务或处理器，在向 ALU 供给输入并存储 ALU 操作结果后进行处理。主处理器还包括一个控制单元，通过指导 ALU、寄存器和其他必要属性等的协调操作，来安排或适应指令的获取（来自内存）和执行或实现。

大多数现代中央处理器都采用集成电路微处理器 (IC 微处理器)。此外，一个或多个中央处理器被集成在一个金属氧化物半导体 (MOS) IC 芯片上。

多核处理器是具有多个处理器的微处理器芯片。

物理处理器核心可以多线程化，以生成额外的虚拟或逻辑处理器。

集成电路或 IC 通常包含处理单元，这些单元也可能包含内存、外围接口以及计算机的其他必要方面，例如称为微控制器或片上系统 (SoC) 的集成设备。阵列处理器（一种多处理器并行工作且没有单一单元的处理器）中没有中央处理器。虚拟处理单元是一种虚拟计算形式，是对动态聚合计算资源的抽象。

计算机的中央处理器 (CPU) 负责执行从计算机硬件和软件接收到的所有命令。

中央处理器 (CPU) 通常被认为是计算机的大脑。

虽然这可能是真的，但将软件称为“大脑”并将 CPU 称为“超级计算机”可能更贴切。CPU 非常擅长数学，但没有软件，它做不了多少其他事情。CPU 的主要功能是接收来自外围设备（键盘、鼠标、打印机等）或计算机程序的输入。

然后，根据情况，它将相关数据输出到显示器或计算机屏幕，或执行外围设备请求的任务。

中央处理器 - 历史和演变

计算机已成为我们日常生活的一部分，但第一台计算机是在1946 年在美国宾夕法尼亚大学开发的！

• ENIAC（电子数字积分器和计算机）是处理器
• 艾伦·图灵和约翰·冯·诺依曼提出了如今广泛使用的可重编程功能。现代计算机的架构基于冯·诺依曼的设计。
• 自英特尔推出的第一款微处理器 4004 以来，微处理器已经走了很长一段路。
• 我们将回顾一下到目前为止所发生的事情。
• 在 20 世纪 70 年代初，Ted Hoff 和英特尔的其他人在英特尔提出了第一个处理器的想法，该处理器随后由公司生产。
• 英特尔的 4004 处理器是该公司的第一款处理器。

1971 年 - Intel 4004

• 由英特尔的 Federico Faggin 和 Ted Hoff 以及 Busicom 的 Masatoshi Shima 设计，于 1971 年 11 月 15 日上市。“
• 该设备使用了 2300 个 pMOS 工艺的晶体管。
• 总共有 46 条指令。
• 目标时钟速度为 1 MHz，但仅达到 740 kHz。
• 作为世界上第一个微处理器，它为 Busicom 141-PF 计算器提供了动力，该计算器至今仍在服役。

1972 年 - Intel 8008

• 于 1972 年 8 月推出，也称为 MCS-8。
• CTC 的 Victor Poor 和 Harry Pyle 参与了这项工作，英特尔的 Ted Hoff、Faggin、Stanley Mazor 和 Hal Feeney 也参与了。
• 其中有 3500 个晶体管。
• 但它比 4004 慢。
• 这台计算机的时钟速度为 0.5 MHz，总共有 48 条指令。

Micral 和 SCELBI 是首批使用它的个人计算机。

1974 年 - Intel 8080

• Intel 8080 于 1974 年推出。
• Faggin、Mazor 和 Masatoshi Shima 于 1974 年 4 月创建了它。
• 时钟速度提高到 2 MHz，使用了 6000 个晶体管和 nMOS 工艺。»
• 最显著的是地址总线（16 位）和数据总线（8 位）的分离，这是一个重大进步。
• 它还有 256 个输入/输出端口。
• MITS Altair 8800 和 IMSAI 8080 都使用了它。
• 同样，太空侵略者（一款街机视频游戏）中的主处理器是 8080 微处理器。

1974 年 - Motorola 6800

• 摩托罗拉处理器没有 I/O 端口。
• I/O 被内存映射。
• 此外，指令集包含 72 条指令，时钟速度仅为 2 MHz。
• 首次使用了 HCF（Halt and Catch Fire）操作码，阻止处理器响应任何中断，直到它被重置。
• 摩托罗拉首次推出了 HCF，一种自测试功能。

1977 年 - Intel 8085

• 该处理器也用作微控制器，工作电压为 +5V，与其他迄今为止的处理器不同。
• 首次使用冯·诺依曼架构。
• “它采用 nMOS 工艺构建，包含 6500 个晶体管。”
• 指令集中有 256 条指令。
• 在 NASA 和 ESA 的太空探索中，使用了抗辐射版本。

1978 年 - Intel 8086

• 时钟速度设计为 10MHz。
• Bruce Ravenel 是架构开发团队的成员，该团队还包括 Stephen P. Morse。
• Jim McKevitt、John Bayliss 和 William Pohlman 设计了逻辑，William Pohlman 担任项目经理。
• Mycron 2000 是第一款使用它的微型计算机。

1979 年 - Intel 8088

• 基于 HMOS 的 8088 于 7 月 1 日发布。
• 提供 PLCC（塑料引线芯片载体）封装以及 40 引脚 DIP 封装。»
• 然而，数据通路只有 8 位。
• 目标频率为 10 MHz。
• 8088 是原始 IBM PC 的基础。

1987 年 - SPARC

• 它是 Sun Microsystems 的处理器。
• 时钟速度为 40 MHz。
• 使用了 800 万个晶体管和 256 个 I/O 引脚来构建它。
• 根据 TOP500 榜单，富士通的 K Computer 在世界 500 台最快超级计算机中排名第一。
• 它基于 SPARC 架构。

1991 年 - Am386

• 这款 AMD（Advanced Micro Devices）处理器与 Intel x86 处理器有惊人的相似之处。
• 在时钟速度方面，该处理器是英特尔的竞争对手。
• 由于其出色的性能，许多制造商选择了 AMD 的浮点单元。

1993 年 - Pentium 处理器

• P5 是第一款 Pentium 处理器。
• 提供两种型号：510 引脚版本和 567 引脚版本。
• 其构造使用了 100 万个晶体管。
• 当时，这款 32 位处理器是最先进的处理器。
• 这款超标量 x86 微架构可以同时执行两条指令，从而加快了计算速度。

1995 年 - Pentium Pro

• Pentium II 是第一款 Pentium 处理器。
• 它被封装在陶瓷多芯片模块 (MCM) 中，有 387 个引脚，这是行业首创。
• 除了双处理器配置外，它还具有 200 MHz 的时钟速度。
• 为了制造这款处理器，使用了大约 550 万个晶体管。
• 不包含 MMX 指令。
• 这款处理器被用于 ASCI Red，其性能或结果达到 TeraFLOP（每秒一万亿次浮点运算）。

1997 年 - Pentium II

• Pentium II 处理器系列于 5 月 7 日推出，并提供多种处理器。
• 随着每个新模型的推出，时钟速度稳步提高到 450 MHz。
• 使用了插槽或插槽模块，而不是传统的处理器。
• 因此，计算机制造商能够将其安装在狭小的空间里。
• 在此类别下，推出了一系列处理器：其中一些是 Klamath；
• Deschutes；Pentium II overdrive；Tonga 等。
• 它有一个可拆卸的散热器/风扇组合，有助于散热。

1999 年 - Pentium III

• 于 2 月 26 日推出。
• 在上一代模型的基础上增加了 SSE 指令，以加速浮点计算。
• 与 Pentium II 一样，这款处理器有两个版本：Celeron（低端版本）和 Xeon（高端版本）。
• 该系列包括以下处理器：Katmai；Coppermine；Coppermine T 和 Tualatin。
• 在生产过程中引入了 PSN（处理器序列号），它构成了处理器的唯一标识。

1999 年 - Athlon

• AMD 于 6 月 23 日宣布了 Athlon。
• 通过使用 3700 万个晶体管，实现了 800 MHz 的时钟速度。
• 它采用了 453 引脚 PGA（针栅阵列）封装。
• 它比英特尔的 Pentium III 更快，这使得 Athlon 成为一个有力的竞争对手。»
• 这使其成为历史上第一个达到 1 GHz 速度的处理器。
• 首次推出了增强型 3DNow!，速度提高了 2-4 倍。

2000 年 - Pentium IV

• Pentium IV 是英特尔新款单核处理器，时钟速度范围从 1.3 GHz 到 3.08 GHz。
• 在封装方面，423 引脚处理器提供 OLGA 和 PPGA（塑料针栅阵列）两种格式。
• 该类别下的处理器包括：Willamette；Northwood；Pentium 4-M；Mobile Pentium 等。
• 该系列处理器首次使用了 NetBurst 架构。

2003 年 - Pentium -M

• 这是一款英特尔单核移动处理器。
• 其设计时钟速度为 2.26 GHz。
• 该系列有两个处理器：Banias；Dothan。
• Banias 的 TDP 为 24.5 瓦，时钟速度为 1.7GHz。
• DOTHAN：90 纳米芯片，2.16 GHz，TDP 21 瓦。
• 它首次用于英特尔 Carmel 笔记本电脑（Centrino 品牌）。

2006 年 - Core 2

• E6320 是 Intel Core 2 品牌的一个别名，于 2006 年 7 月 27 日发布。其时钟速度最高可达 3.5 GHz。
• 在该系列下推出了单核、双核和四核处理器。
• 该处理器已不再销售。
• 该品牌下的台式机处理器包括
• Conroe XE；Allendale；Wolfdale
• 我们有 Allendale XE、Wolfdale XE 等。
• 该品牌下的笔记本处理器包括
• Merom XE；Penryn；Merom
• 以及 Merom-L 和 Penryn XE。
• 通过使用较低的时钟速度，处理器能够节省电池电量。

最新技术 - CPU

自4004 微处理器推出以来，技术取得了显著进步。

更小的芯片、更快的时钟和更大的缓存都导致了更小的芯片和更快的时钟。

基于英特尔微架构的产品于 2011 年推出。

它已经能够生产 32 纳米厚度的芯片。

包括 Intel Quick sync，这是英特尔的一种基于硬件的视频编码和解码解决方案。

通过改进的 256 位/周期环形总线连接，也使处理器不同部分之间的互连更加容易。

• 这款处理器拥有 22.7 亿个晶体管。
• 设计的时钟速度为 3.6 GHz。
• 由于硬件问题，英特尔召回了 67 系列的 Cougar Point 芯片组主板。
• 以下系列属于此家族：Intel Pentium：Celeron：Core i3：Core i5：Core i7：Core i7 Extreme：它具有 vPro 功能，可以通过 3G 信号或以太网或互联网从硬盘删除数据。

Ivy Bridge

2011 年宣布英特尔将发布一款名为 Ivy Bridge 的 22 纳米芯片处理器，但直到 2012 年 4 月 29 日才发布。

3D（三栅极）晶体管的使用允许制造更小的芯片。

与 2D 晶体管相比，3D 晶体管的功耗降低了近 50%。

还支持 PCI Express，以及 DirectX 11，这可以改善图形性能。

处理器的时钟速度为 3.80 GHz。

据报道，它们的温度比 Sandy Bridge 高 20°C。

在此系列下，有以下台式机型号

i3、i5 和 i7 处理器

属于此类别的手持设备包括：i3、i5 和 i7 Core 处理器。

它是 Sandy Bridge 的 tick 版本之一。

最新 - 第五代 CPU 或中央处理器

• 第五代中央处理器基于人工智能。
• 一个仍在开发中的中央处理器。
• 语音识别的使用是当前应用的一个例子。
• 顺便说一句，它目前仍在开发中。
• 人工智能旨在创建一个能够响应自然语言输入并能自主学习的智能设备。

中央处理器主要由三个部分组成：算术/逻辑单元 (ALU)、控制单元和内存。这两个部分需要协同工作才能完成必要的微操作。

算术/逻辑单元 (ALU)

数学和逻辑单元在计算机上执行计算。

计算机的这部分执行所有加法、乘法和比较操作。

控制单元

指令被发送到内存，内存对其进行解码，然后由控制单元执行。

如有需要，将调用算术/逻辑单元。

因此，没有中央处理器的计算机无法运行。