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 中央處理器（CPU，central processing unit）作為計算機系統(tǒng)的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的終執(zhí)行單元。CPU 自產生以來，在邏輯結構、運行效率以及功能外延上取得了巨大發(fā)展。
中央處理器（CPU），是電子計算機的主要設備之一，電腦中的核心配件。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU是計算機中負責讀取指令，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部分，即控制器、運算器，其中還包括高速緩沖存儲器及實現它們之間聯(lián)系的數據、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。中央處理器的功效主要為處理指令、執(zhí)行操作、控制時間、處理數據。 [2] 
在計算機體系結構中，CPU 是對計算機的所有硬件資源（如存儲器、輸入輸出單元） 進行控制調配、執(zhí)行通用運算的核心硬件單元。CPU 是計算機的運算和控制核心。計算機系統(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處理器實現了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*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)出現的現代處理器，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 代，這是一款節(jié)能的新型微架構，設計的出發(fā)點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。 [1] 
工作原理
馮諾依曼體系結構是現代計算機的基礎。在該體系結構下，程序和數據統(tǒng)一存儲，指令和數據需要從同一存儲空間存取，經由同一總線傳輸，無法重疊執(zhí)行。根據馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪存取數和結果寫回。 [1] 
取指令（IF，instruction fetch），即將一條指令從主存儲器中取到指令寄存器的過程。程序計數器中的數值，用來指示當前指令在主存中的位置。當 一條指令被取出后，PC中的數值將根據指令字長度自動遞增。 [1] 
指令譯碼階段（ID，instruction decode），取出指令后，指令譯碼器按照預定的指令格式，對取回的指令進行拆分和解釋，識別區(qū)分出不同的指令類 別以及各種獲取操作數的方法。 [1] 
執(zhí)行指令階段（EX，execute），具體實現指令的功能。CPU的不同部分被連接起來，以執(zhí)行所需的操作。
訪存取數階段（MEM，memory），根據指令需要訪問主存、讀取操作數，CPU得到操作數在主存中的地址，并從主存中讀取該操作數用于運算。部分指令不需要訪問主存，則可以跳過該階段。 [1] 
結果寫回階段（WB，write back），作為后一個階段，結果寫回階段把執(zhí)行指令階段的運行結果數據“寫回”到某種存儲形式。結果數據一般會被寫到CPU的內部寄存器中，以便被后續(xù)的指令快速地存??；許多指令還會改變程序狀態(tài)字寄存器中標志位的狀態(tài)，這些標志位標識著不同的操作結果，可被用來影響程序的動作。 [1] 
在指令執(zhí)行完畢、結果數據寫回之后，若無意外事件（如結果溢出等）發(fā)生，計算機就從程序計數器中取得下一條指令地址，開始新一輪的循環(huán)，下一個指令周期將順序取出下一條指令。 [1] 
性能及結構
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的位數以及CPU的緩存指令集。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，因此要想CPU的性能得到很好地提高，提高CPU的主頻是一個很好地途徑。而CPU的位數指的就是處理器能夠一次性計算的浮點數的位數，通常情況下，CPU的位數越高，CPU 進行運算時候的速度就會變得越快。現在CPU的位數一般為32位或者64位。以前人們使用的計算機都是32位系統(tǒng)， 近年來人們使用的計算機的處理器中64位所占用的比例則顯得更多，這是因為64位的計算機的運行速度變得更快，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，而那些處理能力比較強的處理器則一般具有較大的三級緩存。 [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、數據和地址的。控制部件則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。而計算機的內存又可以分為隨機存取存儲器（RAM）和只讀儲存器(ROM)。兩者的區(qū)別在于，隨機存取存儲器能夠與CPU直接的進行數據的交換，也可以將其稱為主存。對于RAM可以隨時的進行讀寫，而且這個過程的速度很快，因此由于主存所具有的這個優(yōu)點也往往將其作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數據存儲媒介；而只讀存儲器ROM是一種只能讀出事先所存數據的存儲器，使用者對于其內部存儲的資料沒有改變的權限也無法對其進行刪除，并且在電源關閉以后資料并不會消失。這種內存也得到了廣泛的應用，在那些資料不需要經常變更的電子或電腦系統(tǒng)中得到了很好地應用。

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