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中央处理器#xff0c;简称 CPU#xff08;Central Processing Unit#xff09;#xff0c;中央处理器主要包括两个部分#xff0c;即控制器、运算器#xff0c;其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU…1、CPU
中央处理器简称 CPUCentral Processing Unit中央处理器主要包括两个部分即控制器、运算器其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据.
CPU历史发展
Intel于1971年发售了自己的第一款4位微处理器设计与ROM 4001RAM 4002和移位寄存器4003配合工作。其中4004自身负责运算其它部分则是使CPU正常工作的重要组成。大部分4004被用于计算器和其它类似的设备而不是用在计算机中。它的最大频率只有740KHz。
4004使得Intel成为了一家微处理器公司为了适应潮流Intel发布了新的8位处理器系列。80088080和8085分别于1972年1974年和1975年发布。
8086X86的起点1978
Intel的第一款16微处理器相比于8080大有提升。不仅频率更高而且16位总线和其它附加硬件允许8086同时执行两条8位指令。它也能执行更高效的16位任务但此时大多数软件是8位软件所以支持16位在多任务能力面前显得不那么重要。地址总线则扩展到了20位使得8086可以存取1MB的内存因而提高了性能。
80386X86的32位开端1986
Intel的第一款32位X86处理器是80386于1985年发布。其中最关键的特性就是采用了32位地址总线最大支持4GB内存尽管这个数字比当时大多数人用的要大得多但RAM的限制损害了早先X86处理器和它的竞品的性能。与现代CPU不同的是在80386时代更多的RAM能够直接转化为性能的提升。Intel同时采用了一些架构改进来提升相同RAM大小的性能表现。
最初的Pentium奔腾1993
最初的Pentium CPU在1993年发布但没有沿用80X86的命名方式。Pentium采用了P5架构这是Intel在X86 CPU首次采用超标量技术注这与我们现在常提到的超线程技术不同尽管全面超越了80486但最突出的进步是改进了FPU。
Westmere核显的开端2010
Intel使用32nm工艺重做了Nehalem并命名为Westmere它的底层架构没有太多变化但是通过制程带来的进步Intel可以在CPU中塞下更多的东西Westere堆至10核心以及多达30MB的三级缓存。
Broadwell2014
Intel的下一代架构的核心代号为Broadwell采用14nm制程为移动端而设计于2014年发布。首个Broadwell产品是Core M双核超线程CPUTDP仅有3-6W
但是在桌面市场几乎难见Broadwell的身影仅在2015年中期发布寥寥几款产品但集成了Intel史上最强核显包括48组EU单元128MB L4 eDRAM缓存解决了核显的带宽问题在游戏性能的测试中表现优于AMD最快的APU
Skylake2015
在Broadwell桌面端发布后不久Intel发布了下一代产品Skylake架构尽管这是Intel至今最强的CPU不过平台的变化可以说比CPU本身更重要。 2、MCU
MCU(MicroControllerUnit)中文名称为微控制单元又称单片微型计算机是指随着大规模集成电路的出现及其发展将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上形成芯片级的计算机为不同的应用场合做不同组合控制。
MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASHROM等类型。MASKROM的MCU价格便宜但程序在出厂时已经固化适合程序固定不变的应用场合
FALSHROM的MCU程序可以反复擦写灵活性很强但价格较高适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途
OTPROM的MCU价格介于前两者之间同时又拥有一次性可编程能力适合既要求一定灵活性又要求低成本的应用场合尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
3、MPU
微处理器单元(Micro Processor Unit MPU)就是把很多 CPU 集成在一起并行处理数据的芯片。通俗来说MCU 集成了 RAMROM 等设备;MPU 则不集成这些设备是高度集成的通用结构的中央处理器矩阵也可以认为是去除了集成外设的 MCU。
4、DSP
DSP(DigitalSignalProcessing)数字信号处理简称DSP。DSP是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术。另外DSP也是DigitalSignalProcessor的简称即数字信号处理器它是集成专用计算机的一种芯片只有一枚硬币那么大。
5、FPGA
FPGA(FieldProgrammable Gate Array)即现场可编程门阵列它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的既解决了定制电路的不足又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA做得好的厂商Altera((阿尔特拉)被Intel收购)、Xilinx(赛灵思)、Actel、Lattice(莱迪思)、Atmel、京微雅格、QuickLogic、Microsemi、Cypress、TI、上海复旦微、广东高云、同方国芯、西安智多晶、中国电子、成都华微、深圳国微、遨格芯等等。 CPU、MCU、MPU、DSP、FPGA的比较
CPU(Central Processing Unit中央处理器)发展出来三个分枝一个是DSP(Digital Signal Processing/Processor数字信号处理)另外两个是MCU(Micro Control Unit微控制器单元)和MPU(Micro Processor Unit微处理器单元)。
MCU大都在结构上是基于冯·诺伊曼结构的这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分一个中央处理器核心程序存储器只读存储器或者闪存、数据存储器随机存储器、一个或者更多的定时/计数器还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。指令集上早期的MCU是采用CISC的后面被RISC取代。在总线位数上MCU覆盖了4位、8位、16位、32位应用十分广泛。
DSP结构上它采用哈佛结构同样采用流水线技术。此外DSP被用于宿主环境时可作为直接内存存取设备运作还支持从模拟数字转换器ADC获得数据最终输出的是由数字模拟转换器DAC转换为模拟信号的数据支持一定的并行处理。
FPGAFPGA采用了逻辑单元阵列LCALogicCellArray这样一个新概念内部包括可配置逻辑模块CLBConfigurableLogicBlock、输出输入模块IOBInputOutputBlock和内部连线Interconnect三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。FPGA有别于DSP、ARM、MCU的地方主要在于它的并行处理能力它的强大并行性使复杂的运算得到极大的速度比提升。[4]
