中央处理器

中央处理器或CPU（英文：centralprocessingunit、central/mainprocessor）是控制计算机系统并执行和处理程序运算的最本质的计算机控制单元，或者是嵌入其功能的芯片。计算机中的CPU（CPU）接收并记忆来自外部的信息，解释并计算计算机程序的命令，然后输出到外部。因此，中央处理单元（CPU）是作为控制整个计算机系统的设备，同时交换，可以说相当于计算机的大脑，因为计算机的所有操作过程都在中央处理器（CPU）的控制下。

中央处理器有一个Soc（System On Chip），里面既包含MCU（Micro Control Unit），又包含外围设备（与外部扩展设备相关的IC），如果单独附加外围IC，就可以称为MCU。

中央处理器解释并执行用机器语言编写的计算机程序的指令，CPU根据程序从外部接收信息，进行存储、计算，并将结果输出到外部，CPU与计算机各部分交换信息，控制整个计算机的操作。

基本配置包括存储中央处理器要处理的指令的处理器寄存器、负责比较、判断和运算的算术逻辑单元（ALU）以及内部控制CPU解释和正确执行的控制单元指令（控制单元）和内部总线。

将各种电子元件和半导体芯片集成到一个小芯片中的电子元件称为微处理器，微处理器的范围从电饭锅中使用的低性能产品到计算机中使用的高性能产品。产品用作计算机的计算单元，称为中央处理器。

像 ENIAC 这样的计算机被称为“固定程序计算机”，需要重新排列线路来完成不同类型的任务。由于术语“CPU”指的是运行软件的设备，因此它将被称为 CPU。能够做到这一点的设备的出现要归功于嵌入式程序计算机的出现。

内置计算机在某种程度上已经存在于 J. Presper Eckrt 和 John Willian Mauchly 的 ENIAC 设计中，但为了快速构建 ENIAC 而被省略。”这是内置程序计算机的轮廓， 1949年正式制定。EDVAC被设计用来执行一定数量的不同任务。可以肯定的是，EDVAC程序不是通过物理线路连接的，而是通过高速计算机连接的。它存储在内存中。这有助于克服限制ENIAC 的计算机，需要大量的时间和精力来执行新任务。冯·诺依曼的设计使得只需更改内存中的内容即可轻松运行软件（程序）。但 EDVAC 并不是第一台可编程计算机。曼彻斯特大学的 SSEM（小型实验机）和 Mark 1 是可编程计算机的早期版本。

晶体管发明后出现了晶体管CPU，晶体管很快取代了起同样作用的真空管，缩小了CPU的体积。

Fedricofegin 在 20 世纪 70 年代的发明彻底改变了 CPU 设计和实现的整个基础。自 1970 年第一个商用微处理器（Intel 4004）和 1974 年第一个通用微处理器（Intel 8080）问世以来，

事实上，所有 CPU 顺序读取和执行存储在内存中的指令，无论其物理形式如何，都是相同的。CPU 执行此操作需要五个步骤：读取、解码和执行。执行后，五个指令周期再次重复步骤，并在程序计数器改变的位置处调用要执行的指令。

第一步，获取，用于从程序的内存中获取一条指令，该指令在程序中的位置（地址）。

第二步，解码，对取指步骤带来的命令进行解码，提取命令中的数据信息和操作信息，并向中央处理器中的各个设备发送适当的控制信号，准备计算和处理。

执行是指使用从命令中提取的两个数据和操作信息来实际执行操作的步骤，取决于操作结果是否立即用于下一个命令，是否进入内存阶段或回写阶段已定，做。

第四步，内存，是指将一个操作的结果存储在内存中，除非它立即被下一条指令使用。

Write-Back，即运算的最后一步，是指将上一条指令的结果作为下一条指令的输入数据，并将运算结果写回寄存器。

基本配置包括存储CPU要处理的指令的处理器寄存器、负责比较、判断和运算的算术逻辑单元（ALU）以及内部控制CPU解释和正确执行的控制单元指令（控制单元）和内部总线。

中央处理器的内置电路由“指令集”组成，指令集是CPU可以执行的一组基本操作。例如，加、减或比较两个数字。每个基本操作称为操作码。它是由称为的特定位组合表示

所有指令的实际数学运算都是由CPU内部称为算术逻辑单元（ALU）的组合逻辑电路来处理的，在CPU中，大多数算术逻辑单元从内存中调用指令来执行运算，运算的结果值它执行存储数据的工作，从内存中取数据的操作的指令集的类型和操作表现出明显的区别。

中央处理器的性能很大程度上取决于时钟速度和核心数量。

CPU中称为时钟的数字是中央处理器内部频率恒定的信号，并与该信号同步，从而使中央处理器的所有指令运行，例如时钟数为3.0GHz，则可以每秒处理30亿条指令，因此时钟频率越快，中央处理器的性能越好，可以在有限的时间内处理更多的指令。

中央处理器的核心数量对性能也有影响，一个核心就是起到中央处理器作用的一块块，以前有很多单核心，是一个芯片一个核心的结构，但最近，几个合二为一的芯片。它采用多核结构。

单核是由一个核心组成的CPU，一般比多核便宜，编程简单，但在维护工作或故障的情况下，系统完全停止，无法很好地分配大量任务，因此不适合与多核相比，它有利于处理，但缺点是速度慢。

通过将能够处理多种运算的器件并行连接在单个芯片中的多核系统，可以获得更高性能的中央处理器，但是在编写程序时，需要编写代码以利用多核不然即使是多核CPU也不一定能利用多核，单核和多核的名称如下。

目前已经达到了核心速度难以提升的极限，因此CPU die上有64个核心的AMDEPYC7742服务器CPU也已经发布，重点是提高并行度而不是速度。

流行操作系统下的CPU设计者或制造商

• 英特尔酷睿、至强、奔腾
• AMD 锐龙、Threadripper、EPYC
• ARMCortex
• MIPS
• 三星
• Sun Microsystems SPARC
• IBMPOWER