2024年6月1日发(作者：仇鸿运)
CPU国产化及生态深度研究
目前几乎所有冯·诺伊曼型计算机的CPU的工作流程可以分为：提取指令、指令编译、
指令执行、访问主存并读取操作数、写回等五个阶段。
CPU的几大主要结构在过程中的作用如下：控制单元（Control Unit）作为CPU的控
制中心，负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回到存储器中，其一
切行为均来自于指令。运算单元（Arithmetic/Logic Unit）可以执行算术运算和逻辑运算。
它执行来自于控制单元的命令。存储单元（Registers、Cache）是CPU中数据暂时存储
的位置，其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器（Registers）较内存相比，可以减
少CPU访问数据的时间，也可以减少CPU访问内存的次数，有助于提高CPU的工作速度。
目前CPU架构主要分为CISC(复杂指令集)和 RISC(精简指令集)。
1971年美国英特尔公司推出世界第一款商用计算机微处理器Intel 4004，被认为是
CPU发展史的开端。作为4位处理器，Intel 4004由10um制程工艺在2英寸晶圆上打
造，集成了2300个晶体管，主频为740kHz。
到了2020年，第十一代酷睿处理器芯片基于英特尔10nm工艺打造，将集成超过百
亿个晶体管，最高主频可高达4.8Ghz。这颗CPU芯片不再是单一的CPU，而是集成了全
新架构的Willow Cove内核、Iris X图形处理器、内存控制器、图像处理器、媒体解码器、
电源管理、神经元加速器和各类高速接口控制器等各种组件。其中Willow Cove内核正是
这颗CPU芯片集成的传统意义上的CPU。
CPU的发展史，按照其处理信息的字长，可以分为：四位微处理器、八位微处理器、
十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
英特尔X86指令集中的单指令多数据流指令集可以划分为MMX、SSE、AVX。英特
尔的指令集采用叠加的方式向前发展，从奔腾的MMX到Skylake的AVX512，指令集的
位数从64位升级至了512位。单次指令的负载能力提升了8倍。
MMX指令集是多媒体拓展指令集的简称。初代的MMX仅提供整数运算，而不兼容
浮点运算，且当年MMX的软件支持进展缓慢；SSE是流式单指令多数据流的简称，该指
令集创建了新的128位宽的寄存器文件（XMM0–XMM7）和新的单指令多数据流指令，
解决了MMX的核心缺点；AVX是高级矢量拓展指令集的简称，该指令集使用16个YMM
2024年6月1日发(作者：仇鸿运)
CPU国产化及生态深度研究
目前几乎所有冯·诺伊曼型计算机的CPU的工作流程可以分为：提取指令、指令编译、
指令执行、访问主存并读取操作数、写回等五个阶段。
CPU的几大主要结构在过程中的作用如下：控制单元（Control Unit）作为CPU的控
制中心，负责将存储器中的数据发送至运算单元并将运算后的结果存回到存储器中，其一
切行为均来自于指令。运算单元（Arithmetic/Logic Unit）可以执行算术运算和逻辑运算。
它执行来自于控制单元的命令。存储单元（Registers、Cache）是CPU中数据暂时存储
的位置，其中寄存有待处理或者处理完的数据。寄存器（Registers）较内存相比，可以减
少CPU访问数据的时间，也可以减少CPU访问内存的次数，有助于提高CPU的工作速度。
目前CPU架构主要分为CISC(复杂指令集)和 RISC(精简指令集)。
1971年美国英特尔公司推出世界第一款商用计算机微处理器Intel 4004，被认为是
CPU发展史的开端。作为4位处理器，Intel 4004由10um制程工艺在2英寸晶圆上打
造，集成了2300个晶体管，主频为740kHz。
到了2020年，第十一代酷睿处理器芯片基于英特尔10nm工艺打造，将集成超过百
亿个晶体管，最高主频可高达4.8Ghz。这颗CPU芯片不再是单一的CPU，而是集成了全
新架构的Willow Cove内核、Iris X图形处理器、内存控制器、图像处理器、媒体解码器、
电源管理、神经元加速器和各类高速接口控制器等各种组件。其中Willow Cove内核正是
这颗CPU芯片集成的传统意义上的CPU。
CPU的发展史，按照其处理信息的字长，可以分为：四位微处理器、八位微处理器、
十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。
英特尔X86指令集中的单指令多数据流指令集可以划分为MMX、SSE、AVX。英特
尔的指令集采用叠加的方式向前发展，从奔腾的MMX到Skylake的AVX512，指令集的
位数从64位升级至了512位。单次指令的负载能力提升了8倍。
MMX指令集是多媒体拓展指令集的简称。初代的MMX仅提供整数运算，而不兼容
浮点运算，且当年MMX的软件支持进展缓慢；SSE是流式单指令多数据流的简称，该指
令集创建了新的128位宽的寄存器文件（XMM0–XMM7）和新的单指令多数据流指令，
解决了MMX的核心缺点；AVX是高级矢量拓展指令集的简称，该指令集使用16个YMM