CPU现状及发展趋势

CPU现状及发展趋势摘要：随着计算机网络的快速发展，网络通信及信息安全在经济快速发展的今天显得尤为重要，而CPU作为信息产品系统中必不可少的组成元件，支撑着信息产业的快速发展。为了满足工业生产以及信息化产业的生产需求，研究者不断对CPU的内部构造进行改善，提升自身的性能。本文介绍了CPU的功能和使用现状，并对未来的发展趋势进行了探讨。关键词：计算机CPU现状发展趋势一、CPU的概述CPU中文名是中央处理器，是计算机的核心部位，在计算机的运行中主要负责对指令的执行和数据的处理。在CPU的内部由上百万个微型的晶体管共同组成控制单元、逻辑单元和存储单元。CPU在计算机中主要的功能有以下四个方面：①指令顺序控制。在计算机系统中程序的发生是按照一定的顺序的，必须有严格的顺序要求，才能保证计算机系统安全、稳定的完成工作。②操作控制。计算机内部发出一序列的指令，CPU可以对指令进行分析，产生相应的控制信号，发送到控制的部位，完成了对指令的操作控制。③时间控制。程序的进行是有时间上的限制的，当一条指令在执行的过程中，CPU就会在规定的时间内完成相应的操作，这样才能保证计算机共组的实时性和有效性。④数据加工。CPU从存储器中将所执行的指令取出来，通过对指令的译码，就可以实现计算机系统对指令的微操作，最终对指令的数据进行逻辑的运算和处理。二、国内外CPU现状在2008年由中科院计算所研制的龙芯3号芯片成功的推向市场，标志着我国与国外先进的CPU水平缩小了差距。在目前龙芯系列的推广主要依靠龙芯2号产品，同时也继续研发1号芯片和2号芯片，龙芯3号芯片主要是以64位16核的芯片为主，在目前使用的龙芯1号芯片和2号芯片都是单核的形式，所以推广的龙芯3号要与现在的计算机处理能力相接轨，直接进入到16核芯片设计，这标志着中国CPU的跨越式发展。在国外最大的CPU制造厂AMD和Intel的实力非常雄厚，但是都会遇到技术上的难题，就是如何提升频率，频率作为衡量处理器性能高低的重要因素，高频率就代表的处理器性能高，所以设计者解决完处理器内部缓存容量以及数量等问题后，放弃了对单核处理器的继续研发，在双核技术上不断的找寻新的创新。AMD和Intel在双核技术上采用了不同的处理方式，AMD将两个内核拼凑在一个Die上，通过构架的连接来提升内部的集成度。而Intel则是采用了两个独立的内核封装在一起，彼此没有任何的支架连接，所以也可以认为是双芯的技术。在用户的实际使用当中，AMD的双核技术更加被用户所认可，在管脚、功耗等方面跟单核相差不多，而且不需要对芯片组和主板的更换，升级为双核只需要对BIOS软件进行刷新就能完成，所以也减少了生产商的投资。虽然双核技术走在了Intel的设计理念的前面，但是到了2012年4月，Intel发布了IVB处理器，22nmIvyBridge会将执行单元的数量翻一番，达到最多24个，可以最大程度上满足用户的需求，同时在此基础上加入了DX11的集成显卡，可以最多提供四个USB3.0的通道。三、CPU发展趋势在2012年4月英特尔在北京天文馆正式发布了IVB处理器，具有22nmIvyBridge会将执行单元的数量提升翻倍，在技术上继续采用了3D晶体管，在CPU的制作上依然是根据摩尔定律来设计的，与此同时ARM构架的CPU也将提升晶体管的技术，转变成28nm，这无疑是计算机世界新的变革，在计算机和移动终端上的使用性能都会有很大的提升。以后CPU可能发展的趋势有以下三个方面：①减小晶体管体积。所有的芯片都是由很多的晶体管组成的，在英特尔最新发布的32nm制程的SandyBridge中的处理器接近有十亿个晶体管组成其系统的内部构造，在芯片上晶体管的数量越多，体积越小，就可以提升其自身的使用性能，但是目前的技术依然停留在32nm上，所以在以后要突破这个技术难关，创造出新的晶体管结构。②降低功耗。英特尔在2013年会推出一款新的3D晶体管技术，会在电脑和手机终端上进行优化和操作，但是由于英特尔Atom的处理器在使用的过程中会比ARM更加的费电，所以在很多的移动设备终端上不会使用Atom处理器，虽然ARM的CPU构造更加简单集成，在移动终端上能够减少功耗，但是随着CPU技术的不断进步，在新的晶体管内使用的Atom处理器中会减少最大负荷时释放的热量，提高系统的使用性能。③提升移动终端的使用性能。在智能手机上已经推出了40nm的四个处理器，运行的速度非常的快。微软在发出WIN8的ARM构架处理器设计的同时，英伟达也发布了八核心的ARM处理器的生产计划，所以未来CPU的发展趋势不仅可以满足功耗低的功能要求，而且还能生产出ARM构架的超轻薄笔记本电脑，为用户带来高速的科技体验。总而言之，CPU技术的不断改进给信息产业带来了更多的发展机会，在实际的运行当中，提高了系统的工作效率和性能，给人们的工作带来了很大的便利，在未来几年中，要不断的改进CPU的自身性能，增加缓存量，提高集成度，将CPU的优越性充分的发挥出来，在以后的研究工作当中，研究者还要不断的研发出与CPU性能运行相关的软件，这样才能挖掘出CPU最大的潜能，同时还要将CPU的发展理念与企业的理念相结合，才能够给企业创造出更多的经济效益。参考文献：[1]徐新海；林宇斐；易伟；；CPU-GPGPU异构体系结构相关技术综述[J]；计算机工程与科学；2009年S1期[2]赵改善，孔祥宁，王于静，方伍宝，孙成龙；64位集群计算平台波动方程叠前深度偏移的性能优化[J]；勘探地球物理进展；2005年01期[3]职燕；；基于ARM的PC104/PLUS处理器模块设计[J]；桂林电子科技大学学报；2008年04期