技术定义
执行指令、进行算术逻辑运算并协调寄存器、存储器和输入输出的计算机核心部件。
它是什么
中央处理器是执行指令并协调系统数据流的核心部件。它通常包含控制器、算术逻辑单元、寄存器、程序计数器和与存储器及输入输出连接的接口。
为什么出现、解决了什么问题
存储程序计算机需要一个稳定的执行核心来解释指令并按顺序改变状态。CPU 把取指、译码、算术和分支集中组织起来，使同一套硬件能运行不同程序。
为什么重要、推动了什么
CPU 是从“整机由许多逻辑模块构成”走向“处理器可作为一个组件交付”的功能边界。LSI 和 MOS 工艺成熟后，CPU 的主要功能终于可以封装到单个微处理器芯片。
原理与影响
解决的问题
- 把取指、译码、运算和控制组织为可重复执行的通用计算核心。
- 让存储程序可以通过统一的指令序列驱动不同计算任务。
核心原理
- 程序计数器、指令寄存器、控制器、寄存器和算术逻辑单元协同工作。
- 控制器按指令定义的数据流和时序，读写存储器与外部设备。
相对前代的改进
- 相较专用接线逻辑，能够通过程序改变任务。
- 随着集成规模增加，更多控制和运算功能可以集中在较少芯片。
技术意义
- 提供了从大型机、微型计算机到微处理器的一致系统抽象。
- 成为判断单芯片集成是否达到微处理器定义的重要功能边界。
历史与应用
人物
John von Neumann、Maurice Wilkes、Ted Hoff
组织
Institute for Advanced Study、University of Cambridge、Intel
事件
1940 年代存储程序计算机设计、1970 年代 CPU 功能开始集成到单芯片
典型应用
通用计算机、小型机和计算器、微处理器系统
留下的局限
- 早期 CPU 由大量分立器件或多块 IC 构成，体积和成本高。
- 性能受存储器、互连、时钟和散热共同限制。
上下游关系
上游
证据：1953: Transistors Make Fast MemoriesSemiconductor Memory: Fast, Cheap, or Dense?
证据：1971: Microprocessor Integrates CPU Function onto a Single Chip
下游
证据：1971: Microprocessor Integrates CPU Function onto a Single ChipIntel's Microprocessor