CPU基礎知識
CPU簡介
中央處理單元（CPU）負責計算機主要運算任務的組件，由運算器、控制器、寄存器三部分組成,運算器就是起著運算的作用，控制器就是負責發出CPU每條指令所需要的信息，寄存器就是保存運算或者指令的一些臨時文件，這樣可以保證更高的速度。
CPU作用：
- 處理指令
- 執行操作
- 控制時間
- 處理數據
CPU比喻為人類的大腦，是計算機的核心硬件，決定了一臺電腦的運算性能好壞。
什麼是CPU架構
CPU架構是CPU廠商給屬於同一系列的CPU產品定的一個規範，主要目的是為了區分不同類型CPU的重要標示。
- 物理架構
- 邏輯架構
常見CPU架構：
- X86 ：Intel、AMD 、海光、兆芯
- ARM：三星、高通、飛騰、鯤鵬
- MIPS：龍芯
- Power：IBM、宏芯
- RISC-V：中天微、平頭哥
- Alpha：申威
- SPARC：Oracle
X86架構
X86是英特爾開發製造的一種微處理器體系結構的泛稱。早期的處理器名稱是以數字86”來作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為“X86”。
X86基於複雜指令集CISC，有很多機器指令，所以使得硬件邏輯很複雜，加上其他流水線指令集並行、超線程、虛擬化等，複雜度很高，晶體管數量龐大。
2003年AMD對於這個架構發展了64位元的擴充，並命名為AMD64。後來Intel也推出了與之兼容的處理器，並命名為Intel 64。兩者一般被統稱為x86-64或x64。
產業生態豐富，獨家支持 Windows系統，目前主流PC、服務器基本都是X86架構計算機。
閉源架構，Intel和AMD掌控，其他廠商難以參與。
ARM架構
ARM架構(過去稱作進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine)，更早稱作Acorn RISC Machine)是一個32位元精簡指令集(RISC) 中央處理器(processor)架構。
ARM基於精簡指令(RISC)，本身定位於嵌入式平臺，簡化了硬件邏輯的設計，減少了晶體管，從而降低功耗，流水線等控制並不複雜，進一步降低了晶體管數量，主要是面對輕量級的、目標明確單一的程序
主要應用於移動、嵌入式設備，佔移動市場90%份額。
開放授權，參與廠商眾多，生態圈發展迅速
CPU指令集
CPU指令集就是CPU用來控制和計算指令的一種規範，所有的命令都必須嚴格按照這部行為規範來執行，不同類型的CPU指令集也不一樣。
- 複雜指令集 CISC（Complex Instruciton Set Computer）
- 精簡指令集RISC（Reduced Instruciton Set Computer）
複雜指令集（CISC)
複雜指令集 CISC（Complex Instruciton Set Computer）CISC 在微指令集的每個小指令可以執行一些較低階的硬件操作，指令數目多而且複雜， 每條指令的長度並不相同。因為指令執行較為複雜所以每條指令花費的時間較長， 但每條個別指令可以處理的工作較為豐富。
常見的 CISC 微指令集 CPU 主要有 AMD、Intel、VIA 等的 x86 架 構的 CPU。
X86指令集是專利技術，只有AMD和英特爾掌握，其他公司如果想生產兼容WINDOWS系統的X86指令集架構的處理器需要AMD和英特爾授權，所以市場上常見的PC和服務器CPU絕大部分是AMD和英特爾處理器，因為X86指令集架構體系和WINDOWS系統的組合太強大了。
CISC的指令長度通常不固定。
精簡指令集（RISC）
精簡指令集RISC（Reduced Instruciton Set Computer）RISC（精簡指令集計算機）是一種執行較少類型計算機指令的微處理器，起源於80年代的MIPS主機，指令集較為精簡，每個指令的運行時間都很短，完成的動作也很單純，指令的執行效能較佳； 但是若要做複雜的事情，就要由多個指令來完成。
常見的 RISC 指令集 CPU ：
- ARM：三星、高通、飛騰、鯤鵬
- MIPS：龍芯
- Power：IBM、宏芯
- RISC-V：中天微、平頭哥
- Alpha：申威
- SPARC：Oracle
RISC的設計重點在於降低由硬件執行指令的複雜度，因為軟件比硬件容易提供更大的靈活性和更高的智能，因此RISC設計對編譯器有更高的要求。
計算機執行每個指令類型都需要額外的晶體管和電路元件，計算機指令集越大就會使處理器更復雜，執行操作也會更慢。
CPU的主要參數
CPU的主頻，即CPU內核工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed），CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標（緩存、指令集，CPU的位數等）
CPU接口類型：CPU需要通過某個接口與主板連接的才能進行工作。CPU接口類型不同，在插孔數、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插。
CPU核心代號：種代號CPU核心都具有固定的邏輯結構，一級緩存、二級緩存、執行單元、指令級單元和總線接口等邏輯單元。
製作工藝：生產工藝越先進，在同樣的材料中可以製造更多的電子元件，連接線也越細，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。
超線程技術HT：超線程技術能同時執行兩個線程，但它並不象兩個真正的CPU那樣，每個CPU都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，並讓出資源，直到這些資源閒置後才能繼續。因此超線程的性能並不等於兩顆CPU的性能。
CPU指令集：CPU依靠指令來計算和控制系統，每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。對於CPU來說，在基本功能方面，它們的差別並不太大，基本的指令集也都差不多，但是許多廠家為了提升某一方面性能，又開發了擴展指令集，擴展指令集定義了新的數據和指令，能夠大大提高某方面數據處理能力，但必需要有軟件支持。
AMD和Intel CPU的對比
不通CPU的內核代號肯定是不一樣的，另外主要兩個差別如下：
CPU插槽不同，也就是說不Intel和AMD CPU使用的主板是不一樣的，不能通用。
CPU指令集不同：除了通用的x86指令集外，例如VT-x和AMD-v是這兩個CPU廠商各自的虛擬化指令集；ADM的64位指令集位X86-64，而Intel的64位指令集則是EM64T
X86架構ARM架構對比
最基本的差別就是不同架構的CPU指令集是不一樣的，因此這兩個架構的軟件是不通用，有源代碼的情況下需要通過分別的編譯器進行編譯才能運行，我們平時Windows是閉源操作系統，在Wintel聯盟的影響下，目前Windows只支持X86的架構CPU，據傳微軟有推出ARM版本的計劃。
市場佔有率上，x86是PC、服務器市場的絕對老大，ARM架構CPU佔領了90%的移動市場。
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