CPU简介（发展历史、厂家、产品、原理等）

神不在的世界

CPU简介
一、发展历史
CPU整个的发展史可以简单说成Intel和AMD的发展历史。在1971年，世界上第一个CPU——4004，在Intel公司诞生了。虽然相比于现在的CPU，它无论是功能还是运行速度都弱小的十分可怜。但他出现却具有划时代的意义。随后Intel又接着推出了16位的微处理器i8088在接下来的十年中CPU迎来了它的发展黄金时期，几乎每年都会在技术上做出重大突破。
二、生产厂家
1.Intel
  CPU界的老大哥，制造了史上第一个CPU。其旗下的主要产品从最初的Intel4004,8088，接着又推出了Pentium系列：Pentium Pro，Pentium III等。还有现在使用最多的Core系列尤其是其中的酷睿2成了买CPU的首选产品。
2.AMD
  唯一一家可以和Intel相提并论的公司。其专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器（CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片等)、闪存和低功率处理器解决方案。同时，AMD还是目前业内唯一一个可以提供高性能CPU、高性能独立显卡GPU、主板芯片组三大组件的半导体公司，为了明确其优势，AMD提出3A平台的新标志，在笔记本领域有“AMD VISION”标志的就表示该电脑采用3A构建方案，AMD 有超过70% 的收入都来自于国际市场，是一家真正意义上的跨国公司。
3.Cyrix
曾经也是全球第二大CPU公司，却在AMD和Intel的竞争中，逐步退出市场。现在还被VIA与AMD分别收购生产线与技术。
4. IBM
国际商业机器公司IBM，拥有了自己的芯片生产线，主要生产服务器用POWER处理器。
5.国产龙芯
GodSon 小名狗剩，是国有自主知识产权的通用处理器，目前已经有2代产品。
最新的龙芯2F已经赶上Intel中端P4的水平。
6·VIA中国威盛
VIA威盛是台湾一家主板芯片组厂商，收购了前述的 Cyrix和IDT的cpu部门，推出了自己的CPU，性能可以与Intel的经济型CPU相比，功耗只有1W，在Intel与AMD的双重压迫下艰难生存。
三、基本结构



四、基本原理
CPU的主要运作原理，不论其外观，都是执行储存于被称为程式里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的架构设计的装置。程式以一系列数字储存在电脑记忆体中。差不多所有的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，从程式记忆体中检索指令（为数值或一系列数值）。由程式计数器（Program Counter）指定程式记忆体的位置，程式计数器保存供识别目前程式位置的数值。换言之，程式计数器记录了CPU在目前程式里的踪迹。
提取指令之后，程式计数器根据指令式长度增加记忆体单元。指令的提取常常必须从相对较慢的记忆体寻找，导致CPU等候指令的送入。CPU根据从记忆体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。
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资讯。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数值（即立即值），或是一个空间的定址值：暂存器或记忆体位址，以定址模式决定。
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。
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内部的暂存器，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记忆体。某些类型的指令会操作程式计数器，而不直接产生结果资料。这些一般称作“跳转”（Jumps）并在程式中带来循环行为、条件性执行（透过条件跳转）和函式。
许多指令也会改变标志暂存器的状态位元。这些标志可用来影响程式行为，缘由于它们时常显出各种运算结果。
在执行指令并写回结果资料之后，程式计数器的值会递增，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，程式计数器将会修改成跳转到的指令位址，且程式继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码，并且同时执行。
五、处理器分类
1.


2.


六、计算速度计算
计算机执行程序所需的时间P，可用P=I×CPI×T来估计，其中I是程序经编译后的机器指令数，CPI是执行每条指令所需的平均机器周期数，T为每个机器周期的时间。
七、核心技术
  CPU核心技术主要以动态执行技术为主，主要有两大技术：
分枝预测(branch prediction)和推测执行(speculatlon execution)。
动态执行是目前daoCPU主要采用的先进技术之一。
采用分枝预测和动态执行的主要目的是为了提高CPU的运算速度。
推测执行是依托于分枝预测基础上的，在分枝预测程序是否分枝后所进行的处理也就是推测执行。由于程序中的条件分枝是根据程序指令在流水线处理后结果再执行的，所以当CPU等待指令结果时，流水线的前级电路也处于空闲状态等待分枝指令，这样必然出现时钟周期的浪费。
如果CPU能在前条指令结果出来之前就能预测到分枝是否转移、那么就可以提前执行相应的指令，这样就避免了流水线的空闲等待、相应也就提高了CPU的运算速度。但另一方面一旦前指令结果出来后证明分技预测错误，那么就必须将已经装人流水线执行的指令和结果全部清除，然后再装人正确指令重新处理，这样就比不进行分枝预测等待结果后再执行新指令还慢了（ 所以IDT公的WIN C6就没有采用分枝预测技术)。现在的Pentium和pentium II系列CPU的分枝预测正确率分别达到了80%和90%，这样虽然可能会有2O%和10%分枝预测错误但平均以后的结果仍然可以提高CPU的运算速度。
八、不同应用场合
按应用分分三类，移动平台（笔记本），桌面平台（家用台式机），服务器平台（服务器、超级计算机）。
移动平台的CPU一般不会有卓越的性能，主要是以低功耗为主，能满足一般的高清电影和2D游戏的需要。
桌面平台，性能强，当然功耗也高。
服务器平台的CPU一般来说性能跟桌面平台差不多或者高点，但是稳定性是经过严格的测试的，所以稳定性要比台式机CPU高得多，而且功耗也相对台式机CPU较低，当然价格也非常昂贵，服务器CPU一般支持多路互联（多CPU协同工作）。