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(1) [cpu架构]CPU的最重要基础：CPU架构
CPU，全称“Central Processing Unit”，中文名为“中央处理器”，在大多数网友的印象中，CPU只是一个方形配件，正面是金属盖，背面是一些密密麻麻的针脚或触点，可以说毫无美感可 言。但在这个小块头的东西上，却是汇聚了无数的人类智慧在里面，我们今天能上网、工作、玩游戏等全都离不开这个小小的东西，它可谓是小块头有大智慧。
作为普通用户、网友，我们并不需要解读CPU里的所有“大智慧”，但CPU既然是电脑中最重要的配件、并且直接决定电脑的性能，了解它里面的部分知识还是有必要的。下面笔者将给大家介绍CPU里最重要的基础知识，让大家对CPU有新的认识。
1、CPU的最重要基础：CPU架构
CPU架构：
采用Nehalem架构的Core i7/i5处理器
CPU架构，目前没有一个权威和准确的定义，简单来说就是CPU核心的设计方案。目前CPU大致可以分为X86、IA64、RISC等多种架构，而个人电脑上的CPU架构，其实都是基于X86架构设计的，称为X86下的微架构，常常被简称为CPU架构。
更新CPU架构能有效地提高CPU的执行效率，但也需要投入巨大的研发成本，因此CPU厂商一般每2-3年才更新一次架构。近几年比较著名的X86微架 构有Intel的Netburst（Pentium 4/Pentium D系列）、Core（Core 2系列）、Nehalem（Core i7/i5/i3系列），以及AMD的K8（Athlon 64系列）、K10（Phenom系列）、K10.5（Athlon II/Phenom II系列）。
Intel以Tick-Tock钟摆模式更新CPU
自2006年发布Core 2系列后，Intel便以“Tick-Tock”钟摆模式更新CPU，简单来说就是第一年改进CPU工艺，第二年更新CPU微架构，这样交替进行。目前 Intel正进行“Tick”阶段，即改进CPU的制造工艺，如最新的Westmere架构其实就是Nehalem架构的工艺改进版，下一代Sandy Bridge架构将是全新架构。AMD方面则没有一个固定的更新架构周期，从K7到K8再到K10，大概是3-4年更新一次。
制造工艺：
更新制作工艺，使同一面积的晶圆可切割出更多CPU芯片
我们常说的CPU制作工艺是指生产CPU的技术水平，改进制作工艺，就是通过缩短CPU内部电路与电路之间的距离，使同一面积的晶圆上可实现更多功能或 更强性能。制作工艺以纳米（nm）为单位，目前CPU主流的制作工艺是45nm和32nm。对于普通用户来说，更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的 超频潜力。
32位与64位CPU：
2003年AMD发布第一款X86的64位CPU，开创民用64位先河 32/64位指的是CPU位宽，更大的CPU位宽有两个好处：一次能处理更大范 围的数据运算和支持更大容量的内存。对于前者，普通用户暂时没法体验到其优势，但对于后者，很多用户都碰到过，一般情况下32位CPU只支持4GB以内的 内存，更大容量的内存无法在系统识别（服务器级除外）。于是就有了64位CPU，然后就有了64位操作系统与软件。
64位CPU的优势，需要64位操作系统和64软件支持 目前所有主流CPU均支持X86-64技术，但要发挥其 64位优势，必须搭配64位操作系统和64位软件。遗憾的是目前主流的软件和游戏均是基于32位开发的，采用64位系统难免会有一些兼容性问题，而直接采 用64位开发的风险较高，这也是64位在过去7年一直不能普及的原因，但未来64位一定会取代32位成为主流的。 2、决定CPU性能的参数：频率、核心数、缓存 除了CPU架构外，决定CPU性能的几个重要参数还有频率、核心数、线程数以及缓存。TDP热设计功耗 也是网友关注的参数，下面将为大家介绍这几样参数。主频、倍频、外频、超频：
CPU盒装会标出主频、缓存等重要参数 CPU主频，就是CPU运算时的工作频率，在单核时代它是决定CPU性能 的最重要指标，一般以MHz和GHz为单位，如Phenom II X4 965主频是3.4GHz。说到CPU主频，就不得不提外频和倍频，由于CPU发展速度远远超出内存、硬盘等配件的速度，于是便提出外频和倍频的概念，它 们的关系是：主频=外频x倍频。而我们常说的超频，就是通过手动提高外频或倍频来提高主频。核心数、线程数：
目前最强CPU拥有4个物理核心、8个逻辑核心 虽然提高频率能有效提高CPU性能，但受限于制作工艺等物理因 素，早在2004年，提高频率便遇到了瓶颈，于是Intel/AMD只能另辟途径来提升CPU性能，双核、多核CPU便应运而生。目前主流CPU有双核、 三核和四核，六核也将在今年发布。 其实增加核心数目就是为了增加线程数，因为操作系统是通过线程来执行任务的，一般情况下它们是1:1对应关系，也就 是说四核CPU一般拥有四个线程。但Intel引入超线程技术后，使核心数与线程数形成1:2的关系，如四核Core i7支持八线程（或叫作八个逻辑核心），大幅提升了其多任务、多线程性能。关于超线程技术，后面将有详细介绍。缓存：
拥有三级缓存（L3 Cache）的CPU 缓存，Cache，它也是决定CPU性能的重要指标之一。为什么要引入缓存？在解释之前必须先了解程序的执行过程，首先从硬盘执 行程序，存放到内存，再给CPU运算与执行。由于内存和硬盘的速度相比CPU实在慢太多了，每执行一个程序CPU都要等待内存和硬盘，引入缓存技术便是为 了解决此矛盾，缓存与CPU速度一致，CPU从缓存读取数据比CPU在内存上读取快得多，从而提升系统性能。当然，由于CPU芯片面积和成本等原因，缓存 都很小。目前主流级CPU都有一级和二级缓存，高端的甚至有三级缓存。TDP热设计功耗：
以前的盒装CPU标有TDP热设计功耗 TDP的是“Thermal Design Power”的简称，即“热设计功耗”，它指的是CPU达到负荷最大的时候释放出的热量，单位是瓦特，它主要是给散热器厂商的参考标准。高性能CPU同时 也带来了高发热量，例如Phenom II X4 965，其TDP达到了140W，而主流级的Athlon II X2 250只有65W，对散热器的要求显然不同。 值得注意的是，CPU的TDP并不是CPU的实际功耗，CPU的实际功耗是通过初中学的物理知识来计算 的：功率（P，单位W）＝电流（I，单位A）x 电压（U，单位V）。不要把TDP看成CPU的实际功耗，CPU的实际功耗必然小于TDP的。3、提高工作效率：多媒体指令和虚拟化技术多媒体指令集：
通过CPU-Z等工具可查看CPU支持的指令集 MMX、3DNOW!和SSE均是CPU的多媒体扩展指令集，它 们对CPU的运算有加速作用，前提是需要软件支持。如果软件对CPU的多媒体指令集有优化，那么CPU的运算速度会有进一步提升。对于普通用户而言，目前 用得最多的多媒体指令是SSE系列，现在已经发展到SSE4（分为SSE4.1和SSE4.2两个部分）了。
多媒体指令需要软件支持才能体现它的优势 虽然多媒体指令的普及速度相对较慢，但随着时间的推移，支持新指令的软 件和游戏会越来越多，例如现在大部分游戏和软件均需要SSE、甚至SSE2指令支持，否则是运行不了。值得一提的是，AMD CPU支持的SSE4A和Intel CPU支持的SSE4是不完全相同的，可以这样简单理解：AMD SSE4A是Intel SSE4的简化版，主要是精简了为Intel CPU优化的部分。虚拟化技术：
Windows 7中安装XP模式，需要CPU的虚拟化技术支持 CPU的虚拟化技术（Virtualization Technolegy，简称VT）就是单CPU模拟多CPU，并允许一个平台同时运行多个操作系统，而应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响， 从而显著提高工作效率。在Windows 7中安装XP模式就是一个很好的例子，当需要使用XP时直接调用，不需要重启切换系统，这点对于程序员来说是非常有用的。 虽然虚拟化可以通过软件实 现，但是CPU硬件支持的话，执行效率会大大提升，也可以支持64位操作系统，其中Windows 7的XP模式则是必须要CPU的虚拟化技术支持。目前Intel/AMD绝大部分CPU都支持虚拟化技术，但对于普通用户而言，虚拟化技术没有实质作用。 如果要用到虚拟化技术，需要先在BIOS开启该技术。节能技术：
CPU节能技术，空闲时自动降低频率 随着CPU的性能越来越强大，也带来了更高的功耗，为减少CPU在闲置时的 能量浪费，Intel和AMD均不约而同地为CPU添加节能技术。Intel方面，采用的节能技术叫“Enhance Intel SpeedStep Technology”，简称EIST，虽然经过多次增强优化，但名字始终没变。而AMD的节能技术则是“Cool "n" Quiet”，现在已经发展到3.0版。简单来说，它们均是在CPU空闲时自动降低CPU的主频，从而降低CPU功耗与发热量，达到节能目的。
节能技术需要在BIOS开启 无论是Intel还是AMD的节能技术，均需要在BIOS开启才有效，找到类似 EIST（Intel CPU）或C"n"Q（AMD CPU）的选项进行开启即可。4、两大特色技术：超线程和睿频加速 超线程技术和睿频加速技术可以说是Intel CPU两大特色技术，下面我们为大家介绍两种技术。Hyper-Threading，超线程技术：
Hyper-Threading，超线程技术 在前面我们已提到过超线程技术，本节我们将作详细介绍。超线程技术（Hyper-Threading，简 称HT），最早出现在2002年的Pentium 4上，它是利用特殊的硬件指令，把单个物理核心模拟成两个核心（逻辑核心），让每个核心都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了 CPU的闲置时间，提高CPU的运行效率。Core i7/i5/i3再次引入超线程技术，使四核的Core i7可同时处理八个线程操作，而双核的Core i5 600、Core i3也可同时处理四线程操作，大幅增强它们多线程性能。
超线程技术使Core i7四核CPU拥有八个逻辑内核 超线程技术只需要消耗很小的核心面积代价，就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升，比起完全再添加一个物理核心来 说要划算得多。相比Pentium 4的第一代HT，Core i7/i5/i3的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽，能更有效地发挥多线程的作用。根据评测结果显示，支持Core i7/i5/i3开启HT后，多任务性能提升20-30%。Turbo Boost，睿频加速技术：
Turbo Boost，睿频加速技术 Turbo Boost是一种动态加速技术，基于Nehalem架构的电源管理技术，通过分析当前CPU的负载情况，智能地完全关闭一些用不上的核心，把能源留给正在 使用的核心，并使它们运行在更高的频率，进一步提升性能；相反，需要多个核心时，动态开启相应的核心，智能调整频率。这样，在不影响CPU的TDP（热设 计功耗）情况下，能把各核心的频率调得更高。
单核渲染时，Turbo Boost使主频从2.93G提升到3.2G 举个简单的例子，如果某个游戏或软件只用到一个核心，Turbo Boost技术就会自动关闭其他三个核心，把正在运行游戏或软件的那个核心的频率提高，从而获得最佳性能。但与超频不同，Turbo Boost是自动完成，也不会改变CPU的最大功耗。反观Core 2时代，即使是运行只支持的程序，其他核心仍会全速运行，得不到性能提升的同时，也造成了能源的浪费。目前只有Intel的Core i7/i5支持睿频加速技术，有消息指AMD今年发布的Phenom II X6六核也会引入类似技术。 总结：通过本次的CPU基础知识充电，相信大家对CPU又有了进一步的认识，但科技的发展可谓日新月异，尤其是CPU，必 须时常充电、武装自己，才能走在科技的前面。如果你有任何疑问或建议，欢迎在评论区留言。
(2) [cpu架构]CPU的内部结构
cpu的内部结构
1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit) ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的，这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。 2.寄存器组 RS(Register Set或Registers) RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。 3.控制单元(Control Unit) 正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。 4.总线(Bus) 就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和 CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中，数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送CPU发出的地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。 CPU的工作流程 由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心，其英文全称是:Central Processing Unit，即中央处理器。首先，CPU的内部结构可以分为控制单元，逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中，我们注意到从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到存储单元代表工作的结束。
Core架构CPU内部结构示意图
英特尔微处理器现在的内部结构因不同的用途而异。包括“P5”结构的Pentium、“P6”结构的Pentium Pro/II/III、“NetBurst”结构的Pentium 4/D及至强，以及“Banias”结构的Pentium M与Core Duo。
在这种状况下，服务器和台式机与笔记本微处理器的内部结构是不同的。这种状况将于2006年3季度得到改善，届时将采用全新的统一架构“Core”。其结构示意图如下图所示。
指令行数由过去的3个增至4个。过去的双核产品每个内核分别配备自己的高速缓存。而Core结构则由2个CPU内核共享高速缓存。当内核使用相同地址空间的数据时，不再需要通过前端总线交换数据。除此之外，还追加了从内存中将数据预取至高速缓存的功能，以及一个时钟周期对128位数据包进行运算的SSE指令等。管线级数为14级。
(3) [cpu架构]了解cpu架构
这几天在下载RPM包的时候，总会看见x86,x86-64,IA64,i386,i586等，这些都是cpu的架构，有点记不清了，所以特此记录下，以备日后查询
CPU架构
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。CPU架构，从大的层面分两类——CISC、RISC
x86
CISC就是复杂指令集计算机，目前专指 x86 和 x86-64 两类
其中 x86 又叫 IA32，即 Intel Architecture 32（Intel32位架构），不管是Intel生产的
x86 CPU，还是AMD或者VIA生产的，都是 IA32，IA32 并非没有专利保护而是 AMD 和 VIA/Cyrix
通过交叉专利授权获得了 IA32 的使用权。
x86-64 又叫 AMD64，它的 Intel 版本叫做 EM64T（换个名字而已），是AMD在 IA32 的基础上扩展出来的一套
64位 CPU 架构，Intel 可以使用的原因也是因为 Intel和AMD之间的交叉专利授权。x86－64是AMD在其最新的Athlon
64处理器系列中采用的新架构，但这一处理器基础架构还是IA－32，在IA－32架构基础之上作了一些扩展，以支持64位程序的应用，进一步提高处理器
的运算性能。x86－64相比Intel的64位服务器处理器产品Itanium和 Itanium
2系列处理器产品来说最大的优点就是可以全面兼容以前的32位x86架构的应用程序，保护以用户以前的投资；而Intel的Itanium和
Itanium 2系列处理器需要另外通过软件或硬件来实现对以前32位程序的兼容，所以IA－32（即x86－32）、x86－64都属于x86，即英特尔的32位x86架构，如Intel的32位服务器Xeon（至强）处理器系列、AMD的全系列，还有VIA的全系列处理器产品都属于x86架构的
IA-64
IA－64架构是英特尔为了全面提高以前IA－32位处理器的运算性能，是Intel和Hp共同开发了6年的64位CPU架构，是专为服务器市场开
发的一种全新的处理器架构，它放弃了以前的x86架构，认为它严重阻碍了处理器的性能提高。它的最初应用是英特尔的Itanium（安腾）系列服务器处理
器，现在最新的Itanium
2系列处理器也是采用这一架构的。由于它不能很好地解决与以前32位应用程序的兼容，所以应用受到较大的限制，尽管目前Intel采取了各种软、硬方法来
弥补这一不足，但随着AMD Operon处理器的全面投入，Intel的IA－64架构的这两款处理器前景不容乐观。
RISC就是精简指令集计算机
除了以上所介绍的两类IA架构的服务器处理器外，还有一种主流的处理器架构，也可称之为“RISC”（其实它是一种按处理器指令执行方式划分的类
型）。采用这一架构的仍是IBM、SUN和HP等。不过近几年由于这一处理器架构标准没有完全统一、处理器的发展和应用非常缓慢，使得原来本占有的绝大多
数中高档服务器市场被IA架构瓜分了大部分江山，已是日趋衰落。目前连这几家服务器厂商也开始了自己放弃，转投IA旗下，推出越来越多的IA架构服务器，
以保生存。
RISC就是精简指令集计算机，目前常见的有
一、IBM 的 POWER/PowerPC架构（Power G4、G5、G6、PowerXCell）
二、MIPS 的 MIPS架构（多家厂商，包括AMD也获授权生产，龙芯也是MIPS变种）
三、SUN 的 UltraSPARC架构（UltraSPARC III、IV、VI、T1、T2）
四、DEC 的 Alpha架构（现今少见，DEC被Compaq收购，Compaq又被HP收购）
五、Intel和HP 的 EPIC架构（Iantium、Iantium2），这也就是 IA64 架构，Intel Architecture 64（Intel64位架构），有时单独列为一类而不算RISC
六、Transmeta（全美达）的 VLIW（超长指令字）架构，和 IA64 在设计思想上有某种程度上的神似之处，有时也单独列为一类而不算RISC
七、Acorn的 ARM架构（类似于 MIPS 也授权多家公司制造，包括Intel），后来 Intel 还开发出 ARM的变种 XScale 架构
需要指出的是，现在的 Intel 和 AMD CISC处理器的内核其实都是 RISC内核，是在内核的外围电路中把复杂指令动态翻译成精简指令，然后送到 RISC内核中处理。严格来说，现代CPU本质上都是 RISC处理器。
IA32 : 32 bits Intel Architecture (32位带宽Intel构架)IA64 : 64 bits Intel Architecture (64位带宽Intel构架)
i386 : Intel 386 ( 老的386机器，也泛指IA32体系的CPU)i486 : Intel 486i586 : Intel 586 ( Pentium ,K6 级别CPU )i686 : Intel 686 ( Pentium II, Pentium III , Pentim 4, K7 级别CPU )
这几个i×86 也可以叫做 x86，早期intel的CPU编号都是如8086，80286等，由于这整个系列的CPU都是指令兼容的，所以都用X86来标识所使用的指令集合
理论了解后，对于使用者最想了解的就是这个cpu是32位的还是64位的?
通称说 x86也是指 IA32构架CPU，也就是说cpu是32位的，只能安装32位的os了；而x86-64或者IA-64是说cpu支持64位，可以安装64位的os，跑64位的应用
