cpu的功能及作用(什么是CPU?)

时间:2024-09-11 08:00:51 浏览:100

说起 CPU,想必各位小伙伴多少都有一定的了解。毕竟它的好坏直接关系到我们电脑的性能,是我们购买电脑前必须要关注的重点。

中央处理器(Central Processing Unit)简称 CPU,主要包括控制器运算器两个核心部分,还有解决内存与 CPU 之间运算速度不匹配问题的高速缓存(Cache)它是计算机重要的运算核心和控制核心,是电脑的主要配件之一,如同人体大脑一般的存在。是最重要的部分决定电脑运行的快慢,使用时间。

CPU主要分为两类:英特尔和AMD两种;英特尔就是i9\i7\i5;AMD是R7\R5。英特尔稳定好用;AMD性能不弱注重性价比。不过不需要纠结买哪一个好了,主要还是看电脑实际性能。

CPU的发展历史

CPU(中央处理器)作为计算机系统的核心组件,经历了漫长的发展历程。以下是CPU发展的主要里程碑:

  • 早期计算机:早期的计算机使用电子管作为逻辑门来构建内部电路,比如世界上第一台通用计算机ENIAC(1946年)就是采用电子管构建的。然而,电子管受限于大量功耗、稳定性和故障率问题。
  • 晶体管时代:晶体管的发明引领了计算机的革命。1958年,杰克·基尔比发明了第一个集成电路,这标志着集成电路技术的崛起。晶体管取代了电子管,具有更高的可靠性和更低的功耗。
  • 微处理器的兴起:20世纪70年代晚期,微处理器的发明使得整个CPU可以集成到一个芯片上,使得计算机变得更加便携和普及。1971年,英特尔公司推出了第一款商用微处理器Intel 4004,标志着微处理器时代的开始。
  • 多核处理器:随着半导体技术的发展,CPU在一个芯片上集成了多个核心,形成多核处理器。这使得计算机可以并行处理多个任务,提高了计算机的性能。
  • 面向能效的设计:近年来,随着移动设备和物联网的发展,CPU厂商开始关注能效问题,提出了更多面向低功耗的CPU设计,以满足移动设备和可穿戴设备的需求。

CPU的作用是什么?

作为电脑的核心配件,CPU 主要负责解析计算机指令与处理各项软件中的数据。通常分为获取指令指令解码执行指令访存取数结果写回这五个主要阶段。

CPU 可进行通用计算,可以处理常见的数据任务。通俗地讲,CPU 像是 “万能” 计算器,可处理各种各样的数据。但是,通用不代表精通,CPU 可以将专业的任务交给专业的硬件做。

电脑 CPU 就是个指挥官。举个例子,当我们在进行 3D 建模、渲染操作时,CPU 会向显卡发出指令,将图形运算的任务交给显卡处理,将相关建模素材加载至内存中以待使用,也可将渲染好的模型储存至硬盘。是一个统筹整个硬件系统,规划分配任务给对应硬件的角色。

CPU的制作工艺流程是什么?

CPU的制作工艺是一项非常复杂的过程,涉及到多个步骤和精密的技术。以下是CPU制作工艺的简要流程:

  1. 设计:首先,CPU的设计团队会利用计算机辅助设计软件(CAD)进行CPU的物理与逻辑设计,包括布局、电路图和逻辑模拟等。
  2. 掩膜制作:基于CPU设计图纸,需要制作掩膜,即光刻掩膜。这是通过使用激光或电子束在硅片上制作模式的工艺。
  3. 晶圆制备:晶圆是一种圆形薄片,通常由硅材料制成,CPU芯片将在晶圆上制作。整个晶圆由许多芯片组成,每个芯片在之后的步骤中将被切割出来。
  4. 清洗与涂胶:晶圆将进行多次清洗和涂覆光刻胶的过程,以准备进行光刻曝光。
  5. 光刻:晶圆表面涂覆光刻胶,然后使用光刻机进行曝光。光刻机通过将模式投射到光刻胶上,使得光刻胶上的光化学反应产生迹线,形成期望的图案。
  6. 电离注入(离子注入):电子束或离子束用于在晶圆上添加或删除材料以形成晶体中的掺杂层。这个步骤用于改变硅片的导电性质。
  7. 沉积:在晶圆上使用化学气相沉积技术,向晶圆表面沉积材料,例如甲烷和二甲基金属有机材料,以构建芯片的各个层次。
  8. 蚀刻:利用化学蚀刻或物理蚀刻技术,除去晶圆表面不需要的部分材料,形成芯片的不同结构。
  9. 清洗和测试:最后,晶圆上的芯片进行清洗和测试。芯片逐一测试其电器特性,并进行故障筛选。

这只是简要概括了CPU的制作工艺流程。实际上,每个步骤都需要高度的精密工艺和技术,包括纳米级精度的加工和严格的质量控制。CPU制作工艺是非常复杂和专业的领域,需要极高的技术和设备。