A102ABB勵磁控制器單元,歡迎大家來電咨詢

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CPU出現(xiàn)于大規(guī)模集成電路時代，處理器架構設計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發(fā)展完善。從最初專用于數(shù)學計算到廣泛應用于通用計算，從4位到8位、16位、32位處理器，最后到64位處理器，從各廠商互不兼容到不同指令集架構規(guī)范的出現(xiàn)，CPU 自誕生以來一直在飛速發(fā)展。 [1]
CPU發(fā)展已經(jīng)有40多年的歷史了。我們通常將其分成六個階段。 [3]
(1)第一階段(1971年-1973年)。這是4位和8位低檔微處理器時代，代表產品是Intel 4004處理器。 [3]
1971年，Intel生產的4004微處理器將運算器和控制器集成在一個芯片上，標志著CPU的誕生； 1978年，8086處理器的出現(xiàn)奠定了X86指令集架構， 隨后8086系列處理器被廣泛應用于個人計算機終端、高性能服務器以及云服務器中。 [1]
(2)第二階段(1974年-1977年)。這是8位中高檔微處理器時代，代表產品是Intel 8080。此時指令系統(tǒng)已經(jīng)比較完善了。 [3]
(3)第三階段(1978年-1984年)。這是16位微處理器的時代，代表產品是Intel 8086。相對而言已經(jīng)比較成熟了。 [3]
(4)第四階段(1985年-1992年)。這是32位微處理器時代，代表產品是Intel 80386。已經(jīng)可以勝任多任務、多用戶的作業(yè)。 [3]
1989 年發(fā)布的80486處理器實現(xiàn)了5級標量流水線，標志著CPU的初步成熟，也標志著傳統(tǒng)處理器發(fā)展階段的結束。 [1]
(5)第五階段(1993年-2005年)。這是奔騰系列微處理器的時代。 [3]
1995 年11 月，Intel發(fā)布了Pentium處理器，該處理器首次采用超標量指令流水結構，引入了指令的亂序執(zhí)行和分支預測技術，大大提高了處理器的性能， 因此，超標量指令流水線結構一直被后續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)代處理器，如AMD（Advanced Micro devices）的銳龍、Intel的酷睿系列等所采用。 [1]
(6)第六階段(2005年后)。處理器逐漸向更多核心，更高并行度發(fā)展。典型的代表有英特爾的酷睿系列處理器和AMD的銳龍系列處理器。 [3]
為了滿足操作系統(tǒng)的上層工作需求，現(xiàn)代處理器進一步引入了諸如并行化、多核化、虛擬化以及遠程管理系統(tǒng)等功能，不斷推動著上層信息系統(tǒng)向前發(fā)展。

性能衡量指標
對于CPU而言，影響其性能的指標主要有主頻、 CPU的位數(shù)、CPU的緩存指令集、CPU核心數(shù)和IPC（每周期指令數(shù)）。所謂CPU的主頻，指的就是時鐘頻率，它直接的決定了CPU的性能，可以通過超頻來提高CPU主頻來獲得更高性能。而CPU的位數(shù)指的就是處理器能夠一次性計算的浮點數(shù)的位數(shù)，通常情況下，CPU的位數(shù)越高，CPU 進行運算時候的速度就會變得越快。21世紀20年代后個人電腦使用的CPU一般均為64位，這是因為64位處理器可以處理范圍更大的數(shù)據(jù)并原生支持更高的內存尋址容量，提高了人們的工作效率。而CPU的緩存指令集是存儲在CPU內部的，主要指的是能夠對CPU的運算進行指導以及優(yōu)化的硬程序。一般來講，CPU 的緩存可以分為一級緩存、二級緩存和三級緩存，緩存性能直接影響CPU處理性能。部分特殊職能的CPU可能會配備四級緩存。 [4]
CPU結構
通常來講，CPU的結構可以大致分為運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等。所謂運算邏輯部件，主要能夠進行相關的邏輯運算，如：可以執(zhí)行移位操作以及邏輯操作，除此之外還可以執(zhí)行定點或浮點算術運算操作以及地址運算和轉換等命令，是一種多功能的運算單元。而寄存器部件則是用來暫存指令、數(shù)據(jù)和地址的?？刂撇考t是主要用來對指令進行分析并且能夠發(fā)出相應的控制信號。
對于中央處理器來說，可將其看作一個規(guī)模較大的集成電路，其主要任務是加工和處理各種數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)計算機的儲存容量相對較小，其對大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理過程中具有一定難度，且處理效果相對較低。隨著我國信息技術水平的迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)了高配置的處理器計算機，將高配置處理器作為控制中心，對提高計算機CPU的結構功能發(fā)揮重要作用。中央處理器中的核心部分就是控制器、運算器，其對提高計算機的整體功能起著重要作用，能夠實現(xiàn)寄存控制、邏輯運算、信號收發(fā)等多項功能的擴散，為提升計算機的性能奠定良好基礎。 [2]
集成電路在計算機內起到了調控信號的作用，根據(jù)用戶操作指令執(zhí)行不同的指令任務。中央處理器是一塊超大規(guī)模的集成電路。它由運算器、控制器、寄存器等組成，如下圖，關鍵操作在于對各類數(shù)據(jù)的加工和處理。 [5]

傳統(tǒng)計算機存儲容量較小，面對大規(guī)模數(shù)據(jù)集的操作效率偏低。新一代計算機采用高配置處理器作為控制中心，CPU在結構功能方面有了很大的提升空間。中央處理器以運算器、控制器為主要裝置，逐漸擴散為邏輯運算、寄存控制、程序編碼、信號收發(fā)等多項功能。這些都加快了CPU調控性能的優(yōu)化升級。 [5]
CPU總線
CPU總線是在計算機系統(tǒng)中最快的總線，同時也是芯片組與主板的核心。人們通常把和CPU直接相連的局部總線叫做CPU總線或者稱之為內部總線，將那些和各種通用的擴展槽相接的局部總線叫做系統(tǒng)總線或者是外部總線。在內部結構比較單一的CPU中，往往只設置一組數(shù)據(jù)傳送的總線即CPU內部總線，用來將CPU內部的寄存器和算數(shù)邏輯運算部件等連接起來，因此也可以將這一類的總線稱之為ALU總線。而部件內的總線，通過使用一組總線將各個芯片連接到一起，因此可以將其稱為部件內總線，一般會包含地址線以及數(shù)據(jù)線這兩組線路。系統(tǒng)總線指的是將系統(tǒng)內部的各個組成部分連接在一起的線路，是將系統(tǒng)的整體連接到一起的基礎；而系統(tǒng)外的總線，是將計算機和其他的設備連接到一起的基礎線路。