中央處理器，也稱微處理器（CPU，Central Processing Unit），是微型計算機的運算和指揮控制控制中心。不同型號的微型計算機，其性能的差別首先在于其微處理器性能的不同，而微處理器性能又與其內(nèi)部結構、組成有關。

CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。指令是計算機規(guī)定執(zhí)行操作的類型和操作數(shù)的基本命令。指令是由一個字節(jié)或者多個字節(jié)組成，其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數(shù)地址的字段以及一些表征機器狀態(tài)的狀態(tài)字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數(shù)本身。

CPU依靠指令來計算和控制系統(tǒng)，每款CPU在設計時就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。

在計算機指令系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展過程中，出現(xiàn)過兩個截然不同的優(yōu)化方向：CISC技術和RISC技術。CISC是指復雜指令系統(tǒng)計算機(ComplexInstructionSetComputer)；RISC是指精減指令系統(tǒng)計算機（ReducedInstructionSetComputer)。這里的計算機指令系統(tǒng)指的是計算機的最低層的機器指令，也就是CPU能夠直接識別的指令。隨著計算機系統(tǒng)的復雜，要求計算機指令系統(tǒng)的構造能使計算機的整體性能更快更穩(wěn)定。最初，人們采用的優(yōu)化方法是通過設置一些功能復雜的指令，把一些原來由軟件實現(xiàn)的、常用的功能改用硬件的指令系統(tǒng)實現(xiàn)，以此來提高計算機的執(zhí)行速度，這種計算機系統(tǒng)就被稱為復雜指令系統(tǒng)計算機，即ComplexInstructionSetComputer，簡稱CISC。另一種優(yōu)化方法是在20世紀80年代才發(fā)展起來的，其基本思想是盡量簡化計算機指令功能，只保留那些功能簡單、能在一個節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行完成的指令，而把較復雜的功能用一段子程序來實現(xiàn)，這種計算機系統(tǒng)就被稱為精簡指令系統(tǒng)計算機。即ReducedInstructionSetComputer，簡稱RISC。RISC技術的精華就是通過簡化計算機指令功能，使指令的平均執(zhí)行周期減少，從而提高計算機的工作主頻，同時大量使用通用寄存器來提高子程序執(zhí)行的速度。

CPU架構是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產(chǎn)品定的一個規(guī)范，主要目的是為了區(qū)分不同類型CPU的重要標示。我們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_式機，筆記本等采用X86架構的處理器，屬于CISC范疇，而ARM架構的手機、平板等則屬于RISC范疇。

由于CPU內(nèi)部工作原理內(nèi)容較多，比較復雜不宜學習并且對于選購CPU沒有太大意義，本文主講和CPU性能有關的參數(shù)內(nèi)容。

x86或80x86是英特爾Intel首先開發(fā)制造的一種微處理器體系結構的泛稱。該系列較早期的處理器名稱是以數(shù)字來表示，并以“86”作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為“x86”。由于數(shù)字并不能作為注冊商標，因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可注冊的名稱，如Pentium?，F(xiàn)時Intel把x86-32稱為IA-32，全名為“Intel Architecture, 32-bit”。

“X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機器指令集，它大致確定了芯片的使用規(guī)范。從8086到80186、80286、80386、80486，再到后來的奔騰系列以及現(xiàn)在的多核技術，都是使用一脈相承的x86指令集，既不斷擴展又向后兼容。

三十年前，英特爾發(fā)布了第一款16位微處理器—8086，當時的著名廣告語是：“開啟了一個時代”。而當8086的光環(huán)退去之后，其支撐架構—我們后來所熟知的x86也成為了最成功的業(yè)界技術標準之一。

在8086之后的30年間，x86家族橫跨了桌面、服務器、便攜式電腦，超級計算機等等。無數(shù)對手敗在了它的腳下。

目前采用X86架構制造CPU的廠家有三個，INTEL、AMD和VIA，由于VIA制造的CPU性能市場占有率過小，在此忽略VIA的X86架構處理器。

移動版X86處理器和臺式機CPU沒有本質(zhì)區(qū)別，外觀上或許感覺差異較大，但這只是封裝形式不同造成，其內(nèi)部參數(shù)性能比較沒有本質(zhì)區(qū)別。

臺式機CPU

X86的歷史

1971 年，英特爾為一家日本計算器廠商制造了英特爾歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快，在1975年，英特爾又推出了8位處理器8008和8080。

3年以后，16位的8086初次登場。在上世紀80年代初，IBM選擇了8086的衍生產(chǎn)品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一舉措給x86帶來了巨大的發(fā)展機遇，并且?guī)椭蔀榱诵袠I(yè)標準——直到今天。

英特爾執(zhí)行副總裁Patrick Gelsinger說：“PC行業(yè)發(fā)展的革命性轉(zhuǎn)折點是1985年32位處理器80386的推出，它推動了整個行業(yè)的發(fā)展。”

386 之后，19**486誕生了。由于當時數(shù)字不能作為商標，英特爾從1993年開始改變了產(chǎn)品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。

所有的基于x86架構的芯片，開始于8086，一直延續(xù)到今天。當然他們的命名發(fā)生了變化，運算速度也有了驚人的提升。

X86成功的秘訣

x86為什么能一直成功，擊退甚至完全打敗其他的處理器架構？從一開始，x86的誕生就可謂生逢其時。1978年，計算機從巨大、昂貴的中型計算機轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒?、便宜的微型計算機已經(jīng)有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。

更重要的是，x86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個定律。戈登·摩爾后來成為英特爾的主席和CEO。摩爾說，在成本不變的前提下，微處理器每過二年其運算速度會翻一番。他的預言后來被稱為摩爾定律，30年來始終被證明是有效的。

8086及其后續(xù)產(chǎn)品還一直與電腦業(yè)的兩個大名鼎鼎的名字緊緊聯(lián)系在一起。1972年，比爾 ·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發(fā)Basic編程語言，但沒有成功。但他們最終在性能強勁一些的8080處理器上開發(fā)出了Basic語言，并在1975年把 Basic語言應用到Altair8800 PC。

這成為英特爾和微軟親密關系的開始。微軟從那時起，便創(chuàng)造了一個龐大的軟件帝國并推動了整個行業(yè)的發(fā)展。英特爾首席技術官Justin Rattner指出，x86體系架構的靈活性是它過去以及今后成功的關鍵。他說，雖然人們通常將x86指令集看作是某種一成不變的規(guī)范，但是不管是指令集還是體系架構本身，都在過去幾年里發(fā)生了巨大的變革。Rattner說，x86在上世紀九十年代曾憑借其內(nèi)置MMX和SSE指令集擴展，一舉提高了多媒體和通信應用所需的速度，從而擊退了其他專業(yè)媒體處理器對它發(fā)起的挑戰(zhàn)。他還舉例說明了x86體系架構在過去幾年中新增的一些改進功能。比如在內(nèi)存管理和虛擬化方面的硬件支持等。

Rattner指出，同樣重要的是，英特爾在x86體系架構發(fā)展的每一個階段都保持了向后兼容的特性。指令集的發(fā)展以及產(chǎn)品系列內(nèi)部的兼容性大大擴展了x86體系架構的應用范圍，將個人用戶與企業(yè)用戶、便攜式電腦和超級計算機都包括了進來。

加州大學伯克利分校的計算機科學教授David Patterson說：“認識到x86體系架構并非一種凝固的設計這一點很重要。30多年來，它們每月都會增加一個說明。現(xiàn)在x86指令集的說明已經(jīng)達到500多個。每一代都會增加20到100多個。前后兼容很重要，它也一直在增加新的內(nèi)容。”