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 中央處理器（CPU,，central processing unit）作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心，是信息處理,、程序運(yùn)行的終執(zhí)行單元,。CPU 自產(chǎn)生以來，在邏輯結(jié)構(gòu),、運(yùn)行效率以及功能外延上取得了巨大發(fā)展,。
中央處理器（CPU）,，是電子計(jì)算機(jī)的主要設(shè)備之一，電腦中的核心配件,。其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù),。CPU是計(jì)算機(jī)中負(fù)責(zé)讀取指令,，對指令譯碼并執(zhí)行指令的核心部件,。中央處理器主要包括兩個(gè)部分，即控制器,、運(yùn)算器,，其中還包括高速緩沖存儲(chǔ)器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制的總線,。電子計(jì)算機(jī)三大核心部件就是CPU,、內(nèi)部存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備,。中央處理器的功效主要為處理指令,、執(zhí)行操作、控制時(shí)間,、處理數(shù)據(jù),。 [2] 
在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，CPU 是對計(jì)算機(jī)的所有硬件資源（如存儲(chǔ)器,、輸入輸出單元） 進(jìn)行控制調(diào)配,、執(zhí)行通用運(yùn)算的核心硬件單元。CPU 是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制核心,。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有軟件層的操作,，終都將通過指令集映射為CPU的操作。

1989 年發(fā)布的80486處理器實(shí)現(xiàn)了5級標(biāo)量流水線,，標(biāo)志著CPU的初步成熟,，也標(biāo)志著傳統(tǒng)處理器發(fā)展階段的結(jié)束。 [1] 
(5)第五階段(1993年-2005年),。這是奔騰系列微處理器的時(shí)代,。 [3] 
1995 年11 月，Intel發(fā)布了Pentium處理器,，該處理器*采用超標(biāo)量指令流水結(jié)構(gòu),，引入了指令的亂序執(zhí)行和分支預(yù)測技術(shù)，大大提高了處理器的性能,， 因此,，超標(biāo)量指令流水線結(jié)構(gòu)一直被后續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)代處理器，如AMD（Advanced Micro devices）的K9,、 K10,、Intel的Core系列等所采用。 [1] 
(6)第六階段(2005年至今)。是酷睿系列微處理器的時(shí) 代,，這是一款節(jié)能的新型微架構(gòu),，設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是提供卓然出眾的性能和能效。 [3] 
為了滿足操作系統(tǒng)的上層工作需求,，現(xiàn)代處理器進(jìn)一步引入了諸如并行化,、多核化、虛擬化以及遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)等功能,，不斷推動(dòng)著上層信息系統(tǒng)向前發(fā)展,。 [1] 
工作原理
馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。在該體系結(jié)構(gòu)下,，程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ),，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲(chǔ)空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸,，無法重疊執(zhí)行,。根據(jù)馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個(gè)階段：取指令階段,、指令譯碼階段,、執(zhí)行指令階段、訪存取數(shù)和結(jié)果寫回,。 [1] 
取指令（IF,，instruction fetch），即將一條指令從主存儲(chǔ)器中取到指令寄存器的過程,。程序計(jì)數(shù)器中的數(shù)值,，用來指示當(dāng)前指令在主存中的位置。當(dāng) 一條指令被取出后,，PC中的數(shù)值將根據(jù)指令字長度自動(dòng)遞增,。 [1] 
指令譯碼階段（ID，instruction decode）,，取出指令后,，指令譯碼器按照預(yù)定的指令格式，對取回的指令進(jìn)行拆分和解釋,，識(shí)別區(qū)分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數(shù)的方法,。 [1] 
執(zhí)行指令階段（EX，execute）,，具體實(shí)現(xiàn)指令的功能,。CPU的不同部分被連接起來，以執(zhí)行所需的操作,。
訪存取數(shù)階段（MEM,，memory）,，根據(jù)指令需要訪問主存、讀取操作數(shù),，CPU得到操作數(shù)在主存中的地址,，并從主存中讀取該操作數(shù)用于運(yùn)算。部分指令不需要訪問主存,，則可以跳過該階段,。 [1] 
結(jié)果寫回階段（WB，write back）,，作為后一個(gè)階段,，結(jié)果寫回階段把執(zhí)行指令階段的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)“寫回”到某種存儲(chǔ)形式。結(jié)果數(shù)據(jù)一般會(huì)被寫到CPU的內(nèi)部寄存器中,，以便被后續(xù)的指令快速地存取,；許多指令還會(huì)改變程序狀態(tài)字寄存器中標(biāo)志位的狀態(tài),，這些標(biāo)志位標(biāo)識(shí)著不同的操作結(jié)果，可被用來影響程序的動(dòng)作,。 [1] 
在指令執(zhí)行完畢,、結(jié)果數(shù)據(jù)寫回之后，若無意外事件（如結(jié)果溢出等）發(fā)生,，計(jì)算機(jī)就從程序計(jì)數(shù)器中取得下一條指令地址,，開始新一輪的循環(huán)，下一個(gè)指令周期將順序取出下一條指令,。 [1] 
性能及結(jié)構(gòu)
性能衡量指標(biāo)
對于CPU而言,，影響其性能的指標(biāo)主要有主頻、 CPU的位數(shù)以及CPU的緩存指令集,。所謂CPU的主頻,，指的就是時(shí)鐘頻率，它直接的決定了CPU的性能,，因此要想CPU的性能得到很好地提高,，提高CPU的主頻是一個(gè)很好地途徑。而CPU的位數(shù)指的就是處理器能夠一次性計(jì)算的浮點(diǎn)數(shù)的位數(shù),，通常情況下,，CPU的位數(shù)越高，CPU 進(jìn)行運(yùn)算時(shí)候的速度就會(huì)變得越快?，F(xiàn)在CPU的位數(shù)一般為32位或者64位,。以前人們使用的計(jì)算機(jī)都是32位系統(tǒng)， 近年來人們使用的計(jì)算機(jī)的處理器中64位所占用的比例則顯得更多,，這是因?yàn)?4位的計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度變得更快,，提高了人們的工作效率,。而CPU的緩存指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部的，主要指的是能夠?qū)PU的運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)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,，而那些處理能力比較強(qiáng)的處理器則一般具有較大的三級緩存,。 [4] 
CPU結(jié)構(gòu)
通常來講，CPU的結(jié)構(gòu)可以大致分為運(yùn)算邏輯部件,、寄存器部件和控制部件等,。所謂運(yùn)算邏輯部件，主要能夠進(jìn)行相關(guān)的邏輯運(yùn)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(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作以及地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換等命令，是一種多功能的運(yùn)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(jìn)行分析并且能夠發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào),。而計(jì)算機(jī)的內(nèi)存又可以分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀儲(chǔ)存器(ROM)。兩者的區(qū)別在于,，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器能夠與CPU直接的進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換,，也可以將其稱為主存。對于RAM可以隨時(shí)的進(jìn)行讀寫,，而且這個(gè)過程的速度很快,，因此由于主存所具有的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也往往將其作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介；而只讀存儲(chǔ)器ROM是一種只能讀出事先所存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器,，使用者對于其內(nèi)部存儲(chǔ)的資料沒有改變的權(quán)限也無法對其進(jìn)行刪除,，并且在電源關(guān)閉以后資料并不會(huì)消失。這種內(nèi)存也得到了廣泛的應(yīng)用,，在那些資料不需要經(jīng)常變更的電子或電腦系統(tǒng)中得到了很好地應(yīng)用,。

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