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1. CPU基本概念:CPU,或处理器单元,由控制单元和算术逻辑单元构成。基于冯·诺依曼原理,其工作流程分为提取、解码、执行和写回四个阶段。指令集是计算机指令系统的集合,反映计算机功能,机器类型不同,指令系统不同。指令集包括指令格式、寻址方式和数据形式,是执行运算和处理数据所需的所有功能命令的集合。
2. 指令集示例:x86架构汇编指令集包含通用数据传送指令(如MOV)、符号扩展指令(MOVSX)、堆栈操作指令(PUSH、POP)等。还有指令如BSWAP、XCHG、CMPXCHG、XADD、XLAT等,分别用于数据移位、加法、传送字或字节、逻辑运算等。
3. CPU架构:CISC和RISC是两种主要的CPU架构。CISC通过复杂指令设计简化编程,包含多个低端操作,而RISC架构专注于高频简单指令,提供必要的指令支持操作系统和高级语言。
4. CPU核心:多核处理概念出现前,主板通常只有一个CPU内核。随着计算量增加,多核CPU被集成在同一主板上,通过内部总线连接,实现多处理器系统。超线程技术将部分资源复制到CPU中,允许同时运行多个线程,提高计算能力。
5. CPU线程:线程是进程的子任务,是CPU调度和分派的基本单位,用于保证程序实时性,实现进程内部并发。每个线程共享同一地址空间,占用寄存器组、指令计数器和处理器状态。
6. CPU主频:主频是CPU内部主时钟的频率,决定CPU运行速度。主频是提高运算能力的重要因素之一,但运算速度还需考虑缓存、指令集和位数等因素。
7. 市场发展:国际市场上,Intel和AMD主导桌面和服务器市场。国产化CPU经历了三个发展阶段,形成了相对稳定的竞争格局。近年来,国内CPU厂商如龙芯中科、天科合达、海光、飞腾等取得显著突破。
8. 龙芯中科:成立于2001年,由中科院计算所牵头成立,拥有龙芯1号、2号、3号等高性能CPU产品。龙芯不支持移动生态,生态体系相对封闭,支持整机较少。
9. 天津飞腾:由国防科技大学研究团队于1999年起步,获得中国电子科技集团和天津市支持。提供高性能服务器CPU、高效能桌面CPU、高端嵌入式CPU和飞腾套片,实现从端到云的算力支持。
10. 海光信息技术:由中科曙光参股,2014年成立,基于AMD技术,引入X86架构授权,开发多款高性能CPU,实现商业化应用。
11. 上海兆芯:合资企业,基于X86架构,实现多代通用CPU的开发与量产,形成开先、开胜两大产品系列。
12. 中电科申泰信息科技有限公司:研制申威CPU,基于DEC公司的Alpha架构,进行指令集扩展和微结构自主创新,应用于国产超级计算机。
13. 苏州国芯科技股份有限公司:专注于嵌入式CPU技术,面向信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信等领域。
14. 华为海思:鲲鹏系列CPU是华为计算产业的重要组成部分。鲲鹏920采用7nm工艺,具备高性能和低功耗特性,华为致力于构建全栈生态,推动鲲鹏计算产业发展。
以上概述了CPU的基本概念、市场发展和主要国产化CPU厂商的概览,展示了国内CPU行业在技术进步和市场布局方面的进展。