电脑CPU发展的核心技术工艺和发展趋势

电脑CPU发展的核心技术工艺和发展趋势1多核心技术

多核处理器产生的直接原因是替代单处理器，解决微处理器频率上的发展瓶颈。多核上将集成更多结构简单，低功耗的核心。与目前主流的双核平台向比，基于多核处理器的平台提供更多的内存和I/O，每一个处理器共同应用内存和I/O提供的相关数据，增强了了所有内核的计算负载，提高了计算精度和计算速度。

另外多核处理器的内核动态加速技术也对提升处理器速度有着非常大的帮助。在一个四核的Core I7处理器中，当一个任务只需要两个内核时，就可以关闭其他的两个内核，然后把工作的内核运行频率提高，加快运行速率。这样的动态调整很大程度上提高了系统和CPU整体的处理水平，降低了功耗。

随着广大用户和游戏发烧友对处理器速度追求，多核心技术的应用更加广泛，生产成本也将越来越低。

2超线程技术

在21世纪的今天，多线程处理器已经引入服务器领域，硬件多线程已经成为主流应用，并且其在提升处理器性能方面的优势也越来越被予以重视。

所谓多线程，就是具备并行处理多任务处理能力的计算平台，同时也用于区别任务的优先程度，分配给对时间比较敏感的任务优先运行权。在处理多个线程的过程中，超线程处理器可以同时运行多个线程，多个线程分别使用闲置的执行单元。大大提高了处理器内部处理单元的利用率和相应的数据、指令的吞吐能力。

但是同时，超线程技术也有一定的瓶颈，由于CPU限定的TDP值是恒定的，超线程技术会占用一定的TDP而影响超频。例如，在关闭超线程的情况下，能够有效的降低CPU的功耗和发热，使得CPU环境更有利于超频。

CPU的发展趋势

1 国内趋势

由于intel等公司对专利权的垄断以及美国对我国采取的禁运措施，国CPU必然

将走过一个完全自主的道路（类似于苹果电脑的一体化形式）。完全自主的CPU指令集不同外界兼容，但是从国家安全角度来看，指令集完全自主可控是最为安全的。另外，国产CPU的市场化也需要一个漫长的过程，在自主完善软硬件兼容，开辟新的国内市场的前提下，仍要不断争取获得主流架构的授权，以保证对于windos系统的兼容。

由于国内产业生态的不完善，以及尖端人才的缺乏，国产CPU在近10年将度过最为艰辛也最为重要的时期。在未来十年国产CPU将主要依靠国家政策扶持，并且从各大高校中选拔尖端人才参与CPU的研发工作。在创造资源和人才环境的同时，如何拓宽产业线，提升工艺水平，提高CPU频率将成为主要研究方向。

国产CPU发展成熟仍然需要一个很长的过程，但是我们相信，只坚持自主研发的劲头，在国家的重视扶持之下，国产CPU有朝一日也能在世界市场上占有一席之地。

2 国外趋势

由于国外CPU发展较为成熟，通过提升频率来提升CPU性能的效果已经远不如从前。同时过高提升频率也会带来发热量过大和功耗过高的问题。因此国外CPU 的发展将更多的在于考虑新的散热方法以及研发新的架构和技术上。

在目前的研究中，微型热电冷却器耦合的微热虹吸管冷却系统提出了新的CPU冷却方法，与以往的强制空气对流来进行冷却的方法不同，这种新的冷却技术将使电脑风扇散热器的传热速率达到最大化，更能满足使用者对于更强大的计算性能要求。

最近计算机架构师发现通过提升集成的晶体管的数量来提升单线程的性能已经越来越困难，由于供电电压的限制，CPU的研究方向已经不再强调集成更多的核心，而是转向新的应用程序，以满足在提升晶体管数量的同时，更大的发挥核心的性能。提高程序的性能基于数据级的并行性。因此一种新的架构—TLP，将成为发展趋势。这种架构是通过无序执行技术，拓展一个单核矩阵单元，每个核心提取矩阵指令的指令缓存，最大化多核心的资源利用率。

另外在未来，现阶段的电子计算机将可能被慢慢淘汰，更高技术的量子计算机，光子计算机将越来越多的面世。与以往利用电子信号进行数据处理不同，电子计算机是使用光子信号进行数据处理，在集成的光处理器中进行运算，与传统电子计算机相比，其优势是在介质中光子信息失真极小，能量消耗极低，能保证跟高精度和量度的运算。