CPU是Central Processing Unit－－中央处理器的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器和控制器组成，如果把计算机比作一个人，那么CPU就是他的心脏，其重要作用由此可见一斑。不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。那么到底CPU是怎么回事，它的过去、现在和将来会是什么样子的呢？下面就让各位随我一起去看看吧！
历史篇
CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU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。 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便是第一个用于计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，其市场反应十分不理想。
随后，Intel公司又研制出了8080处理器、8085处理器，加上当时Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了八位微处理器的家族。
十六位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087。这两种芯片使用互相兼容的指令集，但在8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令，由于这些指令应用与8086和8087，因此被人们统称为X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU产品，均兼容原来的X86指令。
1979年Intel推出了8088芯片，它仍是十六位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可以使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。1981年，8088芯片被首次用于IBM PC机当中，如果说8080处理器还不为各位所熟知的话，那么8088则可以说是家喻户晓了，个人电脑――PC机的第一代CPU便是从它开始的。1982年的80286芯片虽然是16位芯片，但是其内部已包含13.4万个晶体管，时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用16MB内存，可使用的工作方式包括实模式和保护模式两种。
三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，这是一种全三十二位微处理器芯片，也是X86家族中第一款三十二位芯片，其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式以外，还增加了一种虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。1989年Intel公司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为三十二位，与80386相同，外部数据总线为十六位。也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任务 *** 作，而它又可以接受为80286开发输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286，而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内置协处理器，因此不能执行浮点运算指令，如果您需要进行浮点运算时，必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
八十年代末九十年代初，80486处理器面市，它集成了120万个晶体管，时钟频率由25MHz逐步提升到50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并在X86系列中首次使用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度，由于这些改进，80486的性能比带有80387协处理器的80386提高了4倍。早期的486分为有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种，其价格也相差许多。随着芯片技术的不断发展，CPU的频率越来越快，而PC机外部设备受工艺限制，能够承受的工作频率有限，这就阻碍了CPU主频的进一步提高，在这种情况下，出现了CPU倍频技术，该技术使CPU内部工作频率为处理器外频的2－3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。
九十年代中期，全面超越486的新一代586处理器问世，为了摆脱486时代处理器名称混乱的困扰，最大的CPU制造商Intel公司把自己的新一代产品命名为Pentium（奔腾）以区别AMD和Cyrix的产品。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86处理器来对付Intel，但是由于奔腾处理器的性能最佳，Intel逐渐占据了大部分市场。
此后CPU的发展情况不用我说想必大家都已经很了解了，97年初Pentium MMX上市，年中Pentium II和AMD K6上市，年末Cyrix 6x86MX面市，98年更是“三足”鼎立，PII、赛扬、K6-2、MII杀得你死我活。自从推出Pentium II后，Intel便放弃了逐渐老化的Socket 7市场转而力推先进的Slot 1架构，但是这一次Intel却打错了主意，随着全球低于1000美元低价PC需求量的增长，AMD的K6-2处理器填补了Intel在这个低端领域的空白，AGP总线技术、100MHz外频，这些原先只有在Slot 1上才能实现的技术在AMD首先倡导的Super 7时代也实现了，虽然K6-2和Super 7的性能比起同主频的PII来说还有差距，但是低廉的价格还是让AMD抢得了将近30％的CPU零售市场份额。AMD更是以一副不畏强者的姿态，博得了众多消费者的好感。
可惜到了99年，面对Intel猛烈反扑，AMD开始走下坡路，市场销量很糟。Cyrix更是在这场处理器大战中一败涂地，本想依*NS（美国国家半导体公司）东山再起，无奈时机已晚，最终在六月份被芯片组厂商VIA（威盛）收购。
随后的IDT和Rise两家新杀入处理器市场的公司在技术的创新上以及市场定位上均有自己的独到之处，IDT的Winchip C6、Winchip C6-2主要面向低端家用市场，Rise的处理器则主要进军移动电脑领域。无奈生不逢时，在Intel产品的挤压下，它们的日子也是举步为坚，99年年中，也正是Cyrix被收购一个月以后，威盛又收购了IDT公司，同时，Rise也被另一家芯片组厂商SIS（矽统科技）收购，随后传出Rise退出PC处理器市场，主攻家电处理芯片市场的消息，这样，经过重新调整之后，PC处理器市场呈现新三足鼎立的局面：Intel凭借自己优秀的产品以及良好的市场运作继续占领大部分市场份额；AMD则通过8月份发布的Athlon—K7打了个漂亮的翻身仗，K7成为历史上首次性能全面超越Intel同类产品的最快处理器，其市场占有率有进一步扩大的趋势；威盛在收购Cyrix和IDT之后，集成两家公司的最新技术，计划在2000年初推出Socket370兼容的Joshua—约书亚处理器，主攻低端市场。
回答者：leosongyou - 魔法师 五级 2-21 09:15
CPU综述
CPU是Central Processing Unit－－中央处理器的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器和控制器组成，如果把计算机比作一个人，那么CPU就是他的心脏，其重要作用由此可见一斑。不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。那么到底CPU是怎么回事，它的过去、现在和将来会是什么样子的呢？下面就让各位随我一起去看看吧！
历史篇
CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU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。 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便是第一个用于计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，其市场反应十分不理想。
随后，Intel公司又研制出了8080处理器、8085处理器，加上当时Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了八位微处理器的家族。
十六位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087。这两种芯片使用互相兼容的指令集，但在8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令，由于这些指令应用与8086和8087，因此被人们统称为X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU产品，均兼容原来的X86指令。
1979年Intel推出了8088芯片，它仍是十六位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可以使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。1981年，8088芯片被首次用于IBM PC机当中，如果说8080处理器还不为各位所熟知的话，那么8088则可以说是家喻户晓了，个人电脑――PC机的第一代CPU便是从它开始的。1982年的80286芯片虽然是16位芯片，但是其内部已包含13.4万个晶体管，时钟频率也达到了前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用16MB内存，可使用的工作方式包括实模式和保护模式两种。
三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，这是一种全三十二位微处理器芯片，也是X86家族中第一款三十二位芯片，其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式以外，还增加了一种虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。1989年Intel公司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为三十二位，与80386相同，外部数据总线为十六位。也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任务 *** 作，而它又可以接受为80286开发输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286，而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内置协处理器，因此不能执行浮点运算指令，如果您需要进行浮点运算时，必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。
八十年代末九十年代初，80486处理器面市，它集成了120万个晶体管，时钟频率由25MHz逐步提升到50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并在X86系列中首次使用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度，由于这些改进，80486的性能比带有80387协处理器的80386提高了4倍。早期的486分为有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种，其价格也相差许多。随着芯片技术的不断发展，CPU的频率越来越快，而PC机外部设备受工艺限制，能够承受的工作频率有限，这就阻碍了CPU主频的进一步提高，在这种情况下，出现了CPU倍频技术，该技术使CPU内部工作频率为处理器外频的2－3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。
九十年代中期，全面超越486的新一代586处理器问世，为了摆脱486时代处理器名称混乱的困扰，最大的CPU制造商Intel公司把自己的新一代产品命名为Pentium（奔腾）以区别AMD和Cyrix的产品。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86处理器来对付Intel，但是由于奔腾处理器的性能最佳，Intel逐渐占据了大部分市场。
此后CPU的发展情况不用我说想必大家都已经很了解了，97年初Pentium MMX上市，年中Pentium II和AMD K6上市，年末Cyrix 6x86MX面市，98年更是“三足”鼎立，PII、赛扬、K6-2、MII杀得你死我活。自从推出Pentium II后，Intel便放弃了逐渐老化的Socket 7市场转而力推先进的Slot 1架构，但是这一次Intel却打错了主意，随着全球低于1000美元低价PC需求量的增长，AMD的K6-2处理器填补了Intel在这个低端领域的空白，AGP总线技术、100MHz外频，这些原先只有在Slot 1上才能实现的技术在AMD首先倡导的Super 7时代也实现了，虽然K6-2和Super 7的性能比起同主频的PII来说还有差距，但是低廉的价格还是让AMD抢得了将近30％的CPU零售市场份额。AMD更是以一副不畏强者的姿态，博得了众多消费者的好感。
可惜到了99年，面对Intel猛烈反扑，AMD开始走下坡路，市场销量很糟。Cyrix更是在这场处理器大战中一败涂地，本想依*NS（美国国家半导体公司）东山再起，无奈时机已晚，最终在六月份被芯片组厂商VIA（威盛）收购。
随后的IDT和Rise两家新杀入处理器市场的公司在技术的创新上以及市场定位上均有自己的独到之处，IDT的Winchip C6、Winchip C6-2主要面向低端家用市场，Rise的处理器则主要进军移动电脑领域。无奈生不逢时，在Intel产品的挤压下，它们的日子也是举步为坚，99年年中，也正是Cyrix被收购一个月以后，威盛又收购了IDT公司，同时，Rise也被另一家芯片组厂商SIS（矽统科技）收购，随后传出Rise退出PC处理器市场，主攻家电处理芯片市场的消息，这样，经过重新调整之后，PC处理器市场呈现新三足鼎立的局面：Intel凭借自己优秀的产品以及良好的市场运作继续占领大部分市场份额；AMD则通过8月份发布的Athlon—K7打了个漂亮的翻身仗，K7成为历史上首次性能全面超越Intel同类产品的最快处理器，其市场占有率有进一步扩大的趋势；威盛在收购Cyrix和IDT之后，集成两家公司的最新技术，计划在2000年初推出Socket370兼容的Joshua—约书亚处理器，主攻低端市场。
参考资料：学校 学的啊～
http://www.yesky.com/acceessory/361133524696170496/20040929/1859915.shtml
1971年Intel 4004：
1972年Intel 8008：
1974年Intel 8080：
1976年Intel 8085：
1978年Intel 8086：
1979年Intel 8088：
1982年Intel 80186：
1982年Intel 80286：
1985年Intel 80386：
1989年Intel 80486：
1993年Intel Pentium or 80586：
1995年Intel Pentium Pro：
1996年Intel Pentium MMX：
1997年Intel Pentium II：
1998年Intel Celeron：
1999年Intel Pentium III：
2000年Intel Celeron II：
2000年Intel Pentium 4：
2001年Intel Celeron III：
参考资料：http://bbs.chinaemu.org/htm_data/25/0412/16995.html
输入输出I/O *** 作最终是调用的主板BIOS提供的中断服务程序，当有输入输出请求的时候，系统会触发一个中断，CPU的控制权转移给中断服务程序，在输入结束之后，CPU的控制权又重新交还给你的java程序 。。。至于计算么，其实都是0和1的AND、OR、NOT等等运算，在数字电路中是通过与门、或门、非门、与非门 。。。等等实现的，你可以了解下数字电路中加法器是怎么实现的 。。。
这些都是很基础的知识，你可以查阅以下几本书籍的相关章节：
1. 《数字电路》
2. 《深入理解计算机系统》第一章
3. 强烈推荐《编码的奥秘》新版《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》，把这本书看完你就没那么多疑惑了
第一章 概 述
1.1 现代通信网基本构成
1.2 现代通信网的分类
1.3 现代通信网的主要特点
1.4 现代通信网的发展
1.1 现代通信网基本构成
从图1.1中我们可以看到，一个通信系统主要包括：信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿等六部分。
一、信源
信源是指发出信息的基本设施。在人与人之间进行通信时，信源指的就是直接发出信息的人。
二、变换器
变换器是将信源发出的信息按一定的目的进行变换的设备。通过变换器的变换，信源发出的信息被变换成适合在信道上传输的信息。
三、信道
信道是信息传输介质的总称。如前所述，不同的信源形式所对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也会不同。通常的情况下，信道的划分标准有两种方式。
其一，信道按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道。
其二，信道按传输信号形式的不同可分为模拟信道和数字信道。
四、反变换器
反变换器的工作过程是变换器的逆工作过程。
五、信宿
信宿是信息传输的终点，也就是信息的接收者。
六、噪声源
噪声源并不是人为实现的实体，但在实际通信过程中又是实际存在的。
通信的基本形式是在信源和信宿之间建立 一个传输（包括信息转移）信息的通道，即传输信道。
1.2 现代通信网的分类
现代通信网从各个不同的角度出发，可有各种不同的分类。常见的有：
（1）按通信的业务类型进行分类：电话通信网、电报通信网、电视网、数据通信网、计算机通信网（局域网、城域网和广域网）、多媒体通信网和综合业务数字网等。
（2）按通信的传输手段进行分类：长波通信网、载波通信网、光纤通信网、无线电通信网、卫星通信网、微波接力网和散射通信网等。
（3）按通信服务的区域进行分类：农话通信网、市话通信网、长话通信网和国际通信网或局域网、城域网和广域网等。
（4）按通信服务的对象进行分类：公用通信网、专用通信网等。
（5）按通信传输处理信号的形式分：模拟通信网和数字通信网等。
（6）按通信的活动方式分：固定通信网和移动通信网等。
1.3 现代通信网的主要特点
一、使用方便
功能强大的通信终端可为用户提供方便的使用条件。
二、安全可靠
现代通信网是社会的神经系统，已成为社会活动的主要机能之一，人们迫切希望现代通信网传递信息安全、可靠。
三、灵活多样
在现代通信网络中，双方既可以进行文字的交流，也可以交换和共享数据信息；既可以进行真诚的语音交流，也可以进行富有感情色彩的多媒体信息交流。
四、覆盖范围广
“海内存知己，天涯若比邻”，现代通信网拉近了人与人之间的距离。
1.4 现代通信网的发展
目前的通信网还存在许多问题，如容量有限、转移效率不高等。最重要的问题是：现有各种通信网在技术上过于个性化，即为保障实时通信，通信网采用了电路交换技术，因而不能充分有效地利用传输资源；为适应非实时数据通信，计算机通信网采用分组交换，这样又不能有效支持实时通信的要求；为适应电视点对面的广播性质，采用了单向传输技术，这又不利于实现互动和交互的双向通信。
一、现代通信网的发展过程
现代通信网的发展过程，大体可分为以下四个阶段。
1．第一阶段
现代通信网发展的第一阶段是19世纪中叶至20世纪40年代。从有线通信的角度来看，1844年有线电报的发明人莫尔斯（Samuel Morse）亲自从华盛顿向他的大学发出第一份电报；1854年美国军队在克里米亚战争中，建立了从司令部到下属部队的电报通信网；美国在内战中，联邦政府共架设了2.4万公里的电报线。
2．第二阶段
现代通信网发展的第二阶段是在20世纪50～70年代。晶体管、半导体集成电路和计算机等技术的发展，为通信网的发展起到了关键作用。
3．第三阶段
现代通信网发展的第三阶段大致在20世纪的70～80年代。1970年一根涂有二氧化硅的光导纤维的传输损耗达到了20dB/km，而1959年激光的发明导致光通信技术的起步。
4．第四阶段
现代通信网发展的第四阶段开始于20世纪80年代中期。1972年原CCITT（现为ITU-T）在G.703建议中初步定义了综合业务数字网（ISDN）的概念，1984年通过了ISDN的I系列建议，被称为ISDN发展的第一个里程碑。
二、现代通信网的发展趋势
1．网络业务数据化
100多年来，通信网的主要业务一直是电话业务，因而通信网一般称为电话通信网。传统的电话网设计都是以恒定对称的话务量为对象的，网络呈资本密集型，通信网容量与话务容量高度一致，业务和网络均呈稳定低速增长。
2．网络信道光纤化
鉴于光纤的巨大带宽、小重量、低成本和易维护等一系列优点，从20世纪80年代中期以来，通信网的光纤化一直是包括中国在内的世界各国通信网发展的主要趋势之一。
3．网络容量宽带化
随着数据业务量特别是IP业务量的飞速增长，主要有下面三大类应用对以电话业务量为主的传统通信网形成越来越大的压力：
（1）大量低延时数据业务应用（诸如Web浏览、LAN）需要高带宽。
（2）本身带宽窄，但通信量极大的业务应用（诸如电话、E-mail）也需要很高的网络带宽。
（3）固有的宽带应用（诸如图像、文件备用）更需要高带宽。
从核心网看，这几年SDH已成燎原之势，全世界已敷设了大约80万个独立网，其速率已高达10Gbit/s。
从长远看，仅有波分复用链路而不消除节点“电瓶颈”是无法真正实现通信网络容量宽带化的。
从接入网看，各种宽带接入技术争奇斗妍。ADSL和HFC的下行速率分别可达6Mbit/s（独占）和10Mbit/s（共享），而窄带PON（无源光网络）系统每户可获得2Mbit/s带宽，以ATM为基础的宽带PON（APON）的下行速率和上行速率分别可达622Mbit/s和155Mbit/s。
从现代通信网处理的具体业务上来看，随着信息技术的发展，用户对宽带新业务的需求开始迅速增加。光纤传输、计算机和高速数字信号处理器件等关键技术的进展，使宽带综合业务数字网（B-ISDN）的实现成为可能。
B-ISDN以灵活的速率为用户提供所希望的几乎所有业务，如高分辨率电视、音乐、可视电话、电视会议、视频图像、语音、电子函件、信息检索、远程教育和商务、高速数据传输、局域网互连等。
4．网络接入无线化
100多年来，无论是核心网，还是接入网，通信网基本上是有线通信业务的一统天下。只有在一些特殊的时期和特殊的地区，无线才有过短暂的辉煌。
5．网络传输分组化
具有100年历史的电路交换技术尽管有其不可磨灭的历史功勋和内在的高质量、严管理优势，但其基本设计思想是以恒定对称的话务量为中心，采用了复杂的分等级时分复用方法，语音编码和交换速率为64kbit/s。
分组化通信网具有传统电路交换通信网所无法具备的优势。
所谓分组化趋势目前主要是指IP化。
三、未来通信网管理新技术及其发展
近几年来，通信技术获得了迅猛的发展，通信网正向智能化、个人化、标准化发展，通信体制正由模拟网向全数字网发展，通信业务由单一的电话网向综合业务数字网（ISDN）方向发展。
1．网络管理综合化
现有的通信网一般是由许多独立管理的专用网和公用交换网互连组成的。它们大多采用各自的管理协议，互不兼容，这样导致了即使是在一个通信网中也有多个不同管理功能和服务设施与通信网管理系统的共存。
2．网络管理智能化
现代通信网已经发展到使网络的维护和 *** 作相当复杂的程度。本地中心受控于远地的监控中心，维护工作需要预先安排。网络维护对 *** 作人员提出了更高的要求：要会使用多种设备或网络实体；能够在隔离故障的同时协调多种资源的运作状态；拷贝大量的网络管理数据；识别各种事件的优先级，并快速反应；与其他 *** 作员或维护机构协作等。
对未来的网络管理来说，人工智能在现代通信网中的应用可以分成四类：
（1）在网络规划和设计（包括网络配置）中用在线分析、实时交互式专家系统可支持网络配置的动态修改和网络 *** 作中的故障检测、故障诊断和路由选择。
（2）诊断专家系统用于解释网络运行中差错信息、诊断故障，并提供处理建议。
（3）有人工智能的支持，将能实现用户可剪裁的服务特性，必要时可以轻松地重构服务配置。
（4）开发环境中的人工智能可以提高网络管理软件的质量。
3．网络管理的标准化
在选用通信网络设备时，应考虑它具有开放性，设备可以和其它设备兼容，并与其他用户连通。
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