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1.1.1 何为CPU
谈起计算机,人们常提到半导体、晶体管、集成电路、芯片、(微)处理器、CPU这样的词汇,可细细琢磨起来,却似乎总是无法明晰它们的含义,以及它们相互之间的关系。“走完”《01改变世界:计算机发展史趣谈》的旅程,想必大家已经对半导体、晶体管和集成电路有所了解。如果把晶体管比作房屋的话,那么半导体就是建造它的砖瓦。如果屋子相距太远,数据“串起门来”就不太方便了,于是出现了“居民”高度密集的“小区”——集成电路。
“小区”虽大,里头的建筑却普遍不高,整个外形呈薄片状,于是集成电路就有了芯片(Chip)这个别称。芯片的功能各不相同,大体可以分为处理器芯片和存储芯片两种。
顾名思义,处理器就是处理数据的器件。在大规模集成电路(晶体管数量上千)出现以前,处理器由印制电路板上多块分立的芯片组成,它们各有各的功能,通过印制电路板上的电路互通有无,协力完成数据处理,相当于靠“公路网”连通着的若干个“小区”。
大规模集成技术成熟后,这些不同功能的电路就被集成进了同一块芯片中,相当于将几个“小区”建在一起,处理器的体积和功耗大大缩小,成了微处理器(Microprocessor)。如今,处理器和微处理器基本上是两个等价的名词了。
随着计算机硬件的复杂化,衍生出了各种功能的处理器,其中最核心、最强大的那一块就是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。其他最典型的处理器就是图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU),其专门处理图形显示方面的数据,是为CPU分忧解难的“大功臣”。
后来,人们又将多组处理器电路集成到单个芯片上,打造出多核处理器(Multi-core Processor),每组处理器电路就是一个内核,赋予了计算机“一芯多用”的并行处理能力。