计算机中央处理器（CPU）

本文概述

• 什么是CPU时钟速度？
• CPU类型
• CPU的历史

中央处理单元也称为处理器, 中央处理器或微处理器。它执行计算机的所有重要功能。它从硬件和活动软件接收指令, 并相应地产生输出。它存储所有重要程序, 例如操作系统和应用程序软件。 CPU还帮助输入和输出设备相互通信。由于CPU的这些功能, 它通常被称为计算机的大脑。

CPU已安装或插入主板上的CPU插槽中。此外, 它还配备有一个散热器, 用于吸收和散发热量, 以保持CPU凉爽并正常运行。

通常, CPU具有三个组件：

• ALU（算术逻辑单元）
• 控制单元
• 内存或存储单元

控制单元：控制单元中的电路, 它利用电信号来指示计算机系统执行已存储的指令。它从内存中获取指令, 然后解码并执行这些指令。因此, 它可以控制和协调计算机各部分的功能。控制单元的主要任务是维护和调节处理器上的信息流。它不参与处理和存储数据。

ALU：它是算术逻辑单元, 执行算术和逻辑功能。算术功能包括加法, 减法, 乘法除法和比较。逻辑功能主要包括选择, 比较和合并数据。一个CPU可能包含多个ALU。此外, ALU可用于维护有助于运行计算机的计时器。

内存或存储单元/寄存器：称为随机存取存储器（RAM）。它临时存储数据, 程序以及中间和最终处理结果。因此, 它充当临时存储数据的临时存储区, 用于运行计算机。

什么是CPU时钟速度？

CPU或处理器的时钟速度是指它在一秒钟内可以处理的指令数。单位为千兆赫。例如, 时钟频率为4.0 GHz的CPU意味着它每秒可以处理40亿条指令。

CPU类型

CPU主要由Intel和AMD制造, 它们各自制造自己的CPU类型。在现代, 市场上有很多CPU类型。下面介绍了一些基本类型的CPU：

单核CPU：单核是最早的计算机CPU类型, 在1970年代使用。它只有一个核心来处理不同的操作。一次只能启动一个操作；当运行多个程序时, CPU在不同的数据流集之间来回切换。因此, 它不适合多任务处理, 因为如果运行多个应用程序, 性能将会降低。这些CPU的性能主要取决于时钟速度。它仍被用于各种设备, 例如智能手机。

双核CPU：顾名思义, 双核CPU在单个集成电路（IC）中包含两个核。尽管每个内核都有自己的控制器和缓存, 但是它们链接在一起以作为单个单元工作, 因此比单核处理器执行得更快, 并且比单核处理器可以更有效地处理多任务。

四核CPU：这种类型的CPU在一个集成电路（IC）或芯片中带有两个双核处理器。因此, 四核处理器是一种包含四个称为核的独立单元的芯片。这些内核读取并执行CPU的指令。内核可以同时运行多个指令, 从而提高了与并行处理兼容的程序的整体速度。

四核CPU使用的技术允许四个独立的处理单元（内核）在单个芯片上并行运行。因此, 通过在单个CPU中集成多个内核, 可以在不提高时钟速度的情况下产生更高的性能。但是, 仅当计算机的软件支持多处理时, 性能才会提高。支持多处理的软件可以在多个处理器之间分配处理负载, 而不是一次使用一个处理器。

CPU的历史

自从发明以来, CPU发展中的一些重要事件如下：

• 1823年, 男爵Jons Jackob Berzelius发明了硅, 这是迄今为止CPU的主要组成部分。
• 1903年, 尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）获得了电子逻辑电路的门或开关的专利。
• 1947年12月, John Bardeen, William Shockley和Walter Brattain在贝尔实验室发明了第一只晶体管, 并于1948年获得了专利。
• 1958年, Robert Noyce和Jack Kilby开发了第一个工作的集成电路。
• 1960年, IBM在纽约建立了第一家晶体管批量生产工厂。
• 1968年, Robert Noyce和Gordon Moore创立了英特尔公司。
• AMD（Advanced Micro Devices）成立于1969年5月。
• 1971年, 在Ted Hoff的帮助下, 英特尔推出了第一款微处理器Intel 4004。
• 1972年, 英特尔推出了8008处理器。 1976年推出了Intel 8086, 1979年6月发布了Intel 8088。
• 1979年, 发布了16/32位处理器Motorola 68000。后来, 它被用作Apple Macintosh和Amiga计算机的处理器。
• 1987年, Sun推出了SPARC处理器。
• 1991年3月, AMD推出了AM386微处理器系列。
• 1993年3月, 英特尔发布了奔腾处理器。 1995年, Cyrix推出了Cx5x86处理器, 以与Intel Pentium处理器竞争。
• 在1999年1月, 英特尔推出了Celeron 366 MHz和400 MHz处理器。
• 2005年4月, AMD推出了首款双核处理器。
• 2006年, 英特尔推出了Core 2 Duo处理器。
• 在2007年, 英特尔推出了不同类型的Core 2 Quad处理器。
• 2008年4月, 英特尔推出了第一批Intel Atom处理器Z5xx系列。它们是带有200 MHz GPU的单核处理器。
• 2009年9月, 英特尔发布了首款具有四个内核的Core i5台式机处理器。
• 2010年1月, 英特尔发布了许多处理器, 例如Core 2 Quad处理器Q9500, 首批Core i3和i5移动处理器, 首批Core i3和i5台式机处理器。同年7月, 它发布了首款具有六核的Core i7台式机处理器。
• 2017年6月, 英特尔推出了首款Core i9台式机处理器。
• 2018年4月, 英特尔发布了首款Core i9移动处理器。