041 硬件基础-CPU【产品】

中央处理器CPU（Central Processing Unit）

内部结构：控制单元，逻辑运算单元（ALU），储存单元（Registers）（寄存器组）

工作原理像工厂产品加工过程：指令（原料）→控制单元（物资分配部门）→逻辑运算单元（生产线）→处理后的数据（产品）→存储单元（仓库）

冯诺依曼结构图

通用寄存器：用来保存关键变量、临时数据等信息。CPU需要提供一些特定的指令，使得可以从内存中读取数据存入寄存器以及可以将寄存器数据存入内存。此外还需要提供加法、减、not/and/or等基本运算指令。

控制器：将存储器中的数据送到逻辑单元中去做运算，并将运算后的结果存回到存储器中。

相关概念

RISC：精简指令系统，硬件成本低，简单的单周期指令，不常用的功能由组合指令完成，一般应用专用机，面积小，功耗小。

CISC：复杂指令系统，硬件成本高，混杂型指令集，有专用指令完成特殊功能，一般应用通用机，面积大，功耗大。

X86架构（CISC）：16位，32位，64位。是英特尔首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。

全球X86处理器市场份额

MIPS架构（RISC）：32位，64位。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一。MIPS的系统结构及设计理念比较先进，强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。

ARM架构（RISC）：32位。广泛地使用在许多嵌入式系统设计，由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

芯片产业链

相关参数

主频：也叫时钟频率，是CPU工作频率，单位是MHz，反映CPU内部数字脉冲信号震荡的速度，一般主频越高，速度越快。

外频：CPU的基准频率，单位也是MHz，CPU与主板之间同步运行的速度。

倍频：主频/外频。

前端总线（FSB）频率：反映CPU与内存直接数据交换速度。

制程：是指在生产 CPU 过程中，集成电路的精细度，也就是说精度越高，生产工艺越先进。当前主流的芯片制程在 28-14nm 左右，高端芯片制程甚达到 7nm 的精度。

接口：针脚式（Socket478等），卡式（SLOT1，SLOT A等），触点式（Socket775等）。

功耗：一般用 TDP 表示，是 CPU 电流热效应以及 CPU 工作时产生的单位时间热量。 一般来说 TDP 越大，表明 CPU 在工作时会产生的单位时间热量越大。 

缓存：可以进行高速数据交换的存储器，有一级缓存，二级缓存，三级缓存。

知名公司或产品

Intel（x86）：1968年创立，美国

奔腾（pentium）：1992

赛扬（Celeron）：奔腾低配版,1998

至强（xeon）：2001

酷睿（Core）：2005

AMD（x86）：1969年创立，美国

闪龙（semprom），低端

速龙（athlon），中端，1999

弈龙（phenom），高端，2007

推土机（FX），2011

ARM：1991年创立，英国

半导体知识产品提供商，提供芯片设计技术授权。

MIPS： 1998年创立，美国

主要应用在嵌入式系统。

国产芯片与Intel对比

国产芯片基本情况

龙芯（MIPS）：2008年创立，中国

龙芯1号：为32位低功耗、低成本处理器，主要面向低端嵌入式和专用应用领域。

龙芯2号：为64位低功耗单核系列处理器，主要面向工控和终端等领域。

龙芯3号：为64位多核系列处理器, 主要面向桌面和服务器等领域。

飞腾（ARM）：2014年创立，中国

FT-2000/4

申威（Alpha）：2016年创立，中国

申威421

兆芯（X86）：2013年创立，中国

开先：面向桌面计算机、笔记本电脑、嵌入式工控以及网络安全设备等产品。

开胜：面向性能需求更高的各类服务器产品。