多虧更強(qiáng)大的CPU，視頻聊天，流媒體和越來(lái)越逼真的視頻游戲

CPU包括運(yùn)算邏輯部件、寄存器部件和控制部件等,英文Logic components;運(yùn)算邏輯部件，可以執(zhí)行定點(diǎn)或浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執(zhí)行地址運(yùn)算和轉(zhuǎn)換。

寄存器部件，包括通用寄存器、專用寄存器和控制寄存器。通用寄存器又可分定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)兩類，它們用來(lái)保存指令執(zhí)行過(guò)程中臨時(shí)存放的寄存器操作數(shù)和中間(或最終)的操作結(jié)果。通用寄存器是中央處理器的重要組成部分，大多數(shù)指令都要訪問(wèn)到通用寄存器。通用寄存器的寬度決定計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路寬度，其端口數(shù)目往往可影響內(nèi)部操作的并行性。專用寄存器是為了執(zhí)行一些特殊操作所需用的寄存器。控制寄存器(CR0～CR3)用于控制和確定處理器的操作模式以及當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的特性。CR0中含有控制處理器操作模式和狀態(tài)的系統(tǒng)控制標(biāo)志;CR1保留不用;CR2含有導(dǎo)致頁(yè)錯(cuò)誤的線性地址;CR3中含有頁(yè)目錄表物理內(nèi)存基地址，因此該寄存器也被稱為頁(yè)目錄基地址寄存器PDBR(Page-Directory Base address Register)。

如果提到芯片，很多人第一反應(yīng)可能就只有電腦里的 CPU。那么芯片到底是什么?在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行搜索，芯片指的是一種集成電路，在電子學(xué)中是一種將電路(主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動(dòng)組件等)小型化的方式，并時(shí)常制造在半導(dǎo)體晶圓表面上。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，芯片就是半導(dǎo)體上單種或多種集成電路形成的產(chǎn)品，而集成電路并不像我們中學(xué)學(xué)到的電線電路，而是一些微型電路。

“芯片”的“芯”指的是它的重要性。在現(xiàn)代社會(huì)中，很多芯片扮演著“大腦”的作用，作為設(shè)備的核心，芯片的使用讓設(shè)備變得“智能”。

而“芯片”的“片”則代表它的形態(tài)，芯片大部分都是片型，這種高度集成的形態(tài)便于將其放入各種設(shè)備中。

芯片的應(yīng)用非常廣泛，因此其分類也十分復(fù)雜。提及芯片，大部分人可能會(huì)單純將芯片和電腦 CPU 劃上等號(hào)。然而，芯片所涵蓋的范圍遠(yuǎn)不及此，電腦 CPU 只是芯片所發(fā)揮的各種功能中的一種。

按照功能分類，芯片可以分為 4 種，分別是：

以電腦的核心 CPU(中央處理器)、GPU(圖像處理的芯片)為代表的計(jì)算芯片;以內(nèi)存芯片 ROM(只讀存儲(chǔ)器)、DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)為代表的存儲(chǔ)芯片;以相機(jī)核心 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)為代表的感知芯片;以 AC/DC 電源管理芯片為代表的能源芯片和以 5G 為代表的通信芯片等?？梢赃@么說(shuō)，人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑茧x不開芯片。按照不同應(yīng)用場(chǎng)景分類，芯片還可以分為消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)、汽車級(jí)和軍工級(jí)芯片。除性能外，它們的主要區(qū)別在于工作溫度及環(huán)境承受能力。

自然界的事物都是連續(xù)的，如連續(xù)的時(shí)間，連續(xù)的水流，“連續(xù)”的長(zhǎng)度。最初科學(xué)家的發(fā)明也是“連續(xù)的”，例如，有線電話和無(wú)線廣播都是直接傳送和源頭一模一樣的聲音波形，早期的膠片攝影依靠化學(xué)材料感光，類似于人眼的頻譜映射，從而產(chǎn)生圖像。

這種“連續(xù)”信號(hào)我們將其稱為“模擬信號(hào)”。模擬信號(hào)完整捕捉或還原了自然，其看似是一個(gè)很完美的技術(shù)。

然而，現(xiàn)實(shí)情況果真如此嗎?信號(hào)在傳輸過(guò)程中要經(jīng)過(guò)許多環(huán)節(jié)的處理和轉(zhuǎn)送，在這些過(guò)程中，模擬信號(hào)會(huì)受到干擾;同時(shí)，如果是有線傳輸，其線路附近的電氣設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。

計(jì)算機(jī)中最重要的部分將是中央處理單元(CPU)。它是主要集線器(或“大腦”)，它處理來(lái)自程序、操作系統(tǒng)或電腦中其他組件的指令。

1 和 0

多虧了更強(qiáng)大的CPU，我們已經(jīng)從幾乎無(wú)法在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示圖像跳到Netflix，視頻聊天，流媒體和越來(lái)越逼真的視頻游戲。

CPU是工程學(xué)的奇跡，但是，在其核心，它仍然依賴于解釋二進(jìn)制信號(hào)(1和0)的基本概念。現(xiàn)在的不同之處在于，現(xiàn)代CPU不是讀取打孔卡或使用真空管組處理指令，而是使用微小的晶體管來(lái)創(chuàng)建TikTok視頻或在電子表格上填寫數(shù)字。

中央處理器制造很復(fù)雜。重要的一點(diǎn)是，每個(gè)CPU都有硅(一塊或幾個(gè))，可容納數(shù)十億個(gè)微觀晶體管。

正如我們之前提到的，這些晶體管使用一系列電信號(hào)(電流“打開”和電流“關(guān)閉”)來(lái)表示由1和0組成的機(jī)器二進(jìn)制代碼。由于這些晶體管的數(shù)量如此之多，CPU可以以比以前更快的速度執(zhí)行日益復(fù)雜的任務(wù)。

晶體管數(shù)量并不一定意味著CPU會(huì)更快。然而，這仍然是一個(gè)根本原因，你隨身攜帶的手機(jī)的計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們第一次登上月球時(shí)整個(gè)星球的計(jì)算能力。

在我們進(jìn)一步了解CPU的概念階梯之前，讓我們先來(lái)談?wù)凜PU如何根據(jù)機(jī)器代碼執(zhí)行指令，稱為“指令集”。來(lái)自不同公司的CPU可以有不同的指令集，但并非總是如此。

例如，大多數(shù) Windows 電腦和當(dāng)前的 Mac 處理器都使用 x86-64 指令集，無(wú)論它們是英特爾還是 AMD CPU。然而，2020年底首次亮相的Mac將擁有基于ARM的CPU，它們使用不同的指令集。還有少量使用ARM處理器的Windows 10 PC。