cpu的构架对性能的影响

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1、CPU的构架对性能的影响一、定义Architecture，结构、架构，这个词用于CPU的时候是指CPU“接受和处理信号的方式”，及其内部元件的组织方式。二、CPU主要发展阶段第1阶段第1阶段（1971——1973年）是4位和8位低档微处理器时代，通常称为第1代，其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。基本特点是采用PMOS工艺，集成度低（4000个晶体管/片），系统结构和指令系统都比较简单，主要采用机器语言或简单的汇编语言，指令数目较少

2、（20多条指令），基本指令周期为20~50μs，用于简单的控制场合。4004是英特尔第一款微处理器，为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础，其晶体管数目约为2300颗。图一4004图二8085第2阶段第2阶段（1974——1977年）是8位中高档微处理器时代，通常称为第2代，其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。它们的特点是采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度提高约10~15倍（基本指令执行时间1~2μs）。指令系统比较完善，具有典

3、型的计算机体系结构和中断、DMA等控制功能。Intel8080晶体管数目约为6千颗。第3阶段第3阶段（1978——1984年）是16位微处理器时代，通常称为第3代，其典型产品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺，集成度（20000~70000晶体管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5μs）都比第2代提高了一个数量级。指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件乘除部件，

4、并配置了软件系统。80286（也被称为286）是英特尔首款能执行所有旧款处理器专属软件的处理器，这种软件相容性之后成为英特尔全系列微处理器的注册商标。由于IBM公司在发展个人计算机时采用了技术开放的策略，使个人计算机风靡世界。第4阶段第4阶段（1985——1992年）是32位微处理器时代，又称为第4代。其典型产品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特点是采用HMOS或CMOS工艺，集成度高达100万个晶体管/片，具有32位地址线和32位数据总

5、线。每秒钟可完成600万条指令（MillionInstructionsPerSecond，MIPS）。微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业。1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由英特尔推出。这款芯片的伟大之处在于它首次实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1微米的制造工艺。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz。图三80486第5阶段第5阶段（1993-2005年）是奔腾（pentium）系

6、列微处理器时代，通常称为第5代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6、K7系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX（MultiMediaeXtended）微处理器的出现，使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。第6阶段第6阶段（2005年至今）是酷睿（core）系列微处理器时代，通常称为第6代。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的

7、能效比。Corei3可看作是Corei5的进一步精简版（或阉割版），将有32nm工艺版本（研发代号为Clarkdale，基于Westmere架构）这种版本。Corei3最大的特点是整合GPU（图形处理器），也就是说Corei3将由CPU+GPU两个核心封装而成。由于整合的GPU性能有限，用户想获得更好的3D性能，可以外加显卡。三、各阶段架构变化及影响架构不仅包括指令集的更新，更主要的是核心制成的改进，内存/缓存访问机制的改善，各个核心间数据交换的优化，总线带宽的提升等等,简单点来说就是架构越先进，相

8、同频率下的CPU处理效率也就越高。1、指令集：CISC→RISCCISC就是复杂指令集计算机，是通过设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。CISC架构主要以IA-32架构为主。精简指令系统计算机．即ReducedInstructionSetComputer，简称RISC。思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍