NOIP初赛篇——03中央处理器CPU

CPU

​ CPU（中央处理单元）是微机的核心部件，是决定微机性能的关键部件。20世纪70年代微型机的CPU问世，微型计算机的核心部件微处理器从Intel 4004，80286，80386，80486发展到PentiumⅡ/Ⅲ和Pentium 4，数位从4位、8位、16位、32位发展到64位，主频从MHz到今天的数GHz以上（1GHz=1000MHz），CPU芯片里集成的晶体管数由2万个跃升到1000万个以上。

​ CPU的发展和技术的竞争直接推动了微型计算机的发展，也是微型计算机各个发展阶段的主要标志。从原理上看，CPU的内部结构分控制单元、逻辑单元、存储单元三部分。从组成器件上看，CPU的内部是由成千上万个晶体管组成，晶体管实质上就是一双位开关：即“开”和“关”。

​ CPU的主要性能指标包括是指主频、字长、高速缓存容量、指令集合和动态处理技术、制造工艺、封装方式和工作电压等。

​ 主频是指CPU的工作时钟频率，是CPU内核电路的实际运行频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，速度也越快。主频的单位为兆赫兹（MHz）和吉赫兹（GHz）。我们常说的2.8GHz、3.0GHz就是指CPU的主频。

​ 字长（word size）指的是微处理器CPU能够同时处理的二进制位数的个数。字长的大小取决于ALU中寄存器的容量和连接着这些寄存器的电路性能。例如，8位字长的微处理器由8位的寄存器，每次能处理8位的数据，因此，被称为“8位处理器”。有更大字长的处理器能够在每个处理器周期内处理更大的数据，因此，字长越长计算机性能越好。目前的个人计算机通常都带有32位或64位。

​ 高速缓存（Cache）也称为“RAM缓存”或“缓冲存储器”。它是一种具有很高速的特殊内部存储器，与安装在主板上其他位置的内存相比，它能够使微处理器更快地获得数据。

​ 字节和字长的区别：常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节，字节是一种存储容量单位。二字长是CPU处理能力的一种标准，字长的长度是不固定的，对于不同的CPU字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节。同理，字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。

​ 1971年，英特尔公司推出了世界上第一款微处理器4004，字长4位，是4位微处理器。

​ 1978年，英特尔生产的8086是第一个16位微处理器。

​ 1985年，英特尔生产出32位字长处理器80386。

​ 目前市场上主流的CPU的字长几乎都达到了64位。