CPU发展趋势

对于CPU来说，在基本功能方面，它们的差 别并不太大，基本的指令集也都差不多， 但是许多厂家为了提升某一方面性能，又 开发了扩展指令集，扩展指令集定义了新 的数据和指令，能够大大提高某方面数据 处理能力，但必需要有软件支持。主要有 intel的MMX指令集（Multi Media eXtension，多媒体扩展指令集），SSE指 令集（Streaming SIMD Extensions，单指 令多数据流扩展）
CPU 多媒体指令集：
CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在 设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合 的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标， 指令集是提高微处理 器效率的最有效工具之 一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可 分为复杂指令集和精简指令集两部分，而从 具体运用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、 SSE2（StreamingSingle instruction multiple dataExtensions 2）和AMD的3DNow!等都是CPU的 扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形 图象和Internet等的处理能力。
3.控制单元(Control Unit) 正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU 的指挥控制中心，由指令寄存器 IR(Instruction Register)、指令译码器 ID(Instruction Decoder)和操作控制器 0C(Operation Controller)三个部件组成，对 协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户 预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指 令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析) 确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器 OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作 控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲 发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电 路和启停电路等控制逻辑。
Intel会继续以摩尔定律为基准开发处理器产品， 但是随着CPU线宽的逐渐减小，最终会导致发生量 子效应。我们需要寻求新的技术，新的材料来解决 微观世界产生的量子问题。 CPU将会向多核心发展，提高其性能。CPU不在靠单 一的提高主频来提高性能，而是通过集成更多的核 心来提高其性能。未来可能会生产出6核8核甚至更 多核心的CPU。 高能低耗。CPU的性能会逐步提升，但是处理器厂 商会利用各处技术降低CPU的功耗和处理器的电压。
RISC指令集（精简指令集） 在最初发明计算机的数十年里，随着计算机 功能日趋增大，性能日趋变强，内部元器件也 越来越多，指令集日趋复杂，过于冗杂的指令 严重的影响了计算机的工作效 率。后来经过研 究发现，在计算机中，80％程序只用到了20％ 的指令集，基于这一发现，RISC精简指令集被 提了出来，这是计算机系统架构的一次深刻革 命。RISC体系结构的基本思路是：抓住CISC指 令系统指令种类太多、指令格式不规范、寻址 方式太多的缺点，通过减少指令种类、规范指 令格式和简化寻址 方式，方便处理器内部的并 行处理，提高VLSI器件的使用效率，从而大幅 度地提高处理器的性能
4.总线(Bus) 就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实 际上是一组导线，是各种公共信号线的集合， 用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共 同使用的“公路”。直接和 CPU相连的总线 可称为局部总线。其中包括: 数据总线 DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、 控制总线CB(Control Bus)。其中，数据总 线用来传输数据信息；地址总线用于传送 CPU发出的地址信息；控制总线用来传送控 制信号、时序信号和状态信息等。
CPU的主频：即CPU内核工作的时钟频率。CPU的主频 CPU实际的运算能力并没有直接关系，因为CPU的运算 速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、 指令集，CPU的位数等等）。但提高主频对于提高CPU 运算速度却是至关重要的。 CPU 制作工艺：通常我们所说的CPU的“制作工艺” 指得是在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电 子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精 度以纳米来计量。在集成电路中通称为线宽，线宽是 指芯片上的最基本功能单元——门电路的宽度，因为 实际上门电路之间连线的宽度同门电路的宽度相同， 所以线宽可以描述制造工艺。 制作工艺越先进，在同样的材料中可以制 造更多的电子 元件，连接线也越细，CPU的集成度越 高，CPU的功耗也越小。
英特尔自06年开始，在偶数年推出新的微 构架，在奇数年推出新的制程工艺，技术 创新和新产品的开发是按照一种“摆钟 式” 的步调在推进着，钟摆“嘀嗒”一下，微 构架和制程上升一个高度，英特尔将这种 发展模式称为“Tick-Tock”。Tock表示处 理器微构架的进 步，Tick表示处理器制造 工艺的更新换代，英特尔技术和产品的开 发模式以两年为一个周期。
摩尔定律，是由Intel的创始人戈登摩尔（Gordon Moore）通过长期的对比提出来的，其内容主要意 思是说 集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便 会增加一倍，性能也将提升一倍，而价格下降一 半；。 从芯片制造工艺来看，在1965年推出的线宽为10微 米（μ m）处理器后，经历了6微米、3微米、1微米、 0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13 微米、0.09微米、0.065微米， 0.045微米以及目 前的32nm工艺和intel将在明年推出的22nm工艺。 Intel CPU的发展遵循了摩尔定理的预测。
新的酷睿移动处理器采用英特尔的5系列Leabharlann Baidu 片组PM55/ HM55/HM57。新的Calpella平台 其基本架构由新酷睿移动处理器和5系列芯 片组构成。新的5系列芯片组由于新酷睿移 动处理器集成了内存控制单元（IMC），所 以在采用5系列芯片组的主板上，将不会看 到北桥芯片的存在，取而代之的则是被称为 平台控制单元（Platform Controller Hub， PCH）的单芯片设计。而时下主流的迅驰2代 Montevina移动平台，其基本架构则是由 Penryn核心处理器、4系列芯片组（包括MCH 与ICH芯片）共同构成，与5系列芯片组相比， 迅驰2平台在核心芯片的数量上要多出一个。
CPU集成度会继续提高，目前intel，AMD以 及开始将显卡逐步集成在CPU内部。未来会 将CPU和GPU整合在一起，生产出性能更进 一步的产品；同时CPU将会可能整合内存到 CPU片内。 。
2010年第一季度intel推出32nm版的双核心处 理器「Clarkdale」和「 Arrandale 」。对应 桌面平台为clarkdale，移动处理器为 Arrandale。采用Westmere 32纳米工艺制作 而成。新的i3,i5 ,i7并第一次将内存控制器整 合在当中。同时新的移动处理器还“革命” 性的将图形处理核心（GPU）整合到了处理 器中。其中GPU核心采用45nm工艺制做， 而CPU核心采用32nm工艺。并且为CPU内置 3-4M的L3cache。
CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工 过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物 资分配部门(控制单元)的调度分配，被送 往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处 理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元) 中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程 序使用)。在这个过程中，我们注意到从控 制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中 间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算 处理，交到存储单元代表工作的结束。
Sandy Bridge仍会沿用Core i3/i5/i7三大品牌， 并用“第二代”加以区别，继续主打“智能”的概 念，命名为“第二代智能酷睿处理器”在命名方式 上，第二代Core i3/i5/i7仍会沿用当前的命名方 式，以第二代Core i7 2600为例子，“Core”是处 理器品牌，“i7”是定位标识，“2600”中的“2” 表示第二代，“600”是该处理器的型号。至于型 号后面的字母， 会有四种情况：不带字母、K、S、 T。不带字母的是标准版，也是最常见的版本；“K” 是不锁倍频版；“S”是节能版，默认频率比标准 版稍低，但睿频幅度与 标准版一样；“T”是超低 功耗版，默认频率与睿频幅度更低，主打节能。
CPU 核心电压： CPU的工作电压分为两个方面，CPU的核心 电压与I/O电压。核心电压即驱动CPU核心芯片 的电压，I/O电压则指驱动I/O电路的电压。通 常CPU的核心电压小于等于I/O电压。 采用低电压的CPU的芯片总功耗降低 了。功耗降低，系统的运行成本就相应降低， 这对于便携式和移动系统来说非常重要，使其 现有的电池可以工作更长时间，从而使电池的 使用寿命大大延长； 功耗降低，致使发热量 减少，运行温度不过高的CPU可以与系统更好 的配合 降低电压是CPU主频提高的重要因素之一。
CPU是Central Processing Unit （中央微处理器）的缩写，它是计 算机中最重要的一个部分，由运算 器，控制器和存贮器组成。如果把 计算机比作人，那么CPU就是人的 大脑。
1.算术逻辑单元（ALU） ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器 及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成 加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的， 这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。 2.寄存器组 RS(Register Set或Registers) RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处 理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要 比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次 数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度 所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存 器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应 的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通 用寄存器的数目因微处理器而异。
与新一代处理器配合的为intel 6系列芯片 组。包括台式机的P67 H67 和笔记本的 HM65和HM67系列芯片组代号为Cougar Point。
SSE2指令集(Streaming SIMD Extensions 2，Intel官方称为SIMD 流技术扩展 2或数 据流单指令多数据扩展指令集 2) SSE3指令集(Streaming SIMD Extensions 3，Intel官方称为SIMD 流技术扩展 3或数 据流单指令多数据扩展指令集 3) AMD公司的3D Now !指令集
根据Intel的“Tick”-“Tock”钟摆策略，intel今 年将进行着“Tock”阶段，即更新CPU的微架 构，全新微架构命名为Sandy Bridge。相比 上代的Nehalem微架构（即Core i5/i7）， Sandy Bridge有几大重要革新：1、内置高性 能GPU（核芯显卡）将显卡与CPU无缝结合。 2、第二代睿频加速技术。3、在CPU、GPU、 L3缓存和其它IO之间引入全新RING（环形） 总线。4、全新的AVX指令集。