CPU相关专业名词介绍

CPU相关专业名词

1、CPU

1. 中央处理器CPU（Central Processing Unit）是计算机的运算和控制核心，可以理解为PC及服务器的大脑
2. CPU与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件
3. CPU的本质是一块超大规模的集成电路，主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据
   
4. CPU的内部结构可分为控制单元，运算单元和存储单元三大部分。
5. CPU的工作原理：控制单元根据指令，将存储器中的数据发送至运算单元，经运算单元处理后的数据再存储在存储单元中，最后交由应用程序使用

2、指令集

• 指令集是CPU性能体现的重要标志，CPU要有较好的性能，需要具备功能齐全、通用性强、内含丰富的指令集
• 指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中。指令集属于计算机中硬件与软件的接口，它向操作系统定义了CPU的基本功能。指令集包括指令格式、寻址方式和数据形式

2.1、指令集分类

CPU指令集分为复杂和精简两类

• 复杂指令集CISC：由一条指令完成一个复杂的基本功能；单条指令集功能强，指令类型丰富完善，编译后指令数量较少，通用场景下性能具有优势。复杂指令集以x86架构为代表，主要用于桌面PC及服务器领域，配套软硬件丰富完善。

• 精简指令集RISC：由一条指令完成一个基本动作，多条指令组合完成一个复杂的基本功能；译码效率高，偏向低功 耗领域优化。精简指令集以ARM架构为代表，主要用于手机、平板等移动终端，软硬件生态逐步建设完善。

3、架构

1. 架构一般指的是某类CPU使用的某一具体指令集，大部分情况下，架构等同于指令集
2. 当前主流芯片架构为ARM和X86，除此之外还有MIPS、POWER、RISC-V等架构。
   

3.1、架构对比

1. X86架构起步较早，生态环境完善，占领了服务器、桌面和PC电脑市场绝大部分份额。
2. ARM架构占领了绝大多数移动终端。因为在移动设备行业，X86架构下的复杂指令集会使得移动设备温度过高、耗电过快，难以放入移动设备体积较小的处理器中。
3. MIPS架构由MIPS科技公司开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人装置与商业装置上。
4. POWER架构：由IBM公司设计开发，具有高度通用、高 性能等特性，支持从嵌入式系统到超级计算机等平台，在汽车、医疗设备、军事、航空航天等领域都有一席之地。
5. RISC-V架构：RISC系列指令集的第五代产品。

4、其他概念

其他概念如系统架构、芯片版图等参考B站视频，感谢大佬们的视频分享！

5、指令集到成品CPU

1. 通过授权或自研获取某个指令集架构
2. 根据指令集手册完成微架构设计，形成设计文档
3. 通过工程开发形成RTL代码
4. 用EDA软件进行编译和解析，生成芯片版图，交给中芯国际、台积电等工厂进行流片

6、信创国产化

1. 如今CPU行业在全球形成了Wintel和AA两大信息化生态体系：
   • Wintel即“Windows+Intel”，由Windows操作系统与X86指令集组成，其实质是Microsoft与Intel的商业联盟。
   • AA即“Android+ARM”，由Android操作系统与ARM指令集组成。
2. CPU行业具备寡头垄断性质，主流指令集和jia go架构均为美国主导，随着中美两国科技博弈加剧，面对美国不断升级的制裁手段，国内持续加速国产替代进程，目前国内主要有鲲鹏、飞腾、龙芯、兆芯、海光、申威，六大国产CPU厂商
3. 六大厂商发展模式和技术路线也存在差异，后面会有文章进行专门介绍，敬请期待！

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