1.1 CPU

1.1.1 CPU概述

計算機的誕生并不是一蹴而就的，從1642年帕斯卡設計了第一臺機械計算機，到現在已經有三百多年，在這三百多年中，無數顆“最強大腦”用他們智慧的火花，凝聚成了這個璀璨的星河，讓人類的文明有了跨時代的騰飛。

作為計算機最重要的組成部件，CPU（中央處理器）是由VLS（I 超大規模集成電路）組成，這些電路又由一個個晶體管組合而成。1971 年，Intel（英特爾）推出了世界上第一款微處理器4004，它是一個包含了2300個晶體管的4位CPU，但功能相當有限，且速度很慢。經過這么多年的發展，CPU從8088、80286、80386、80486、奔騰系列、酷睿系列，到今天的i5、i7、i9系列；位數從4位、8位、16位、32位，發展到今天的64位；主頻從幾兆赫茲到今天的4吉赫茲以上；其集成的晶體管數從2萬個到現在的幾十億個以上。

在介紹CPU之前，首先介紹對計算機的發明做出重要貢獻的幾位科學家。

1．查爾斯·巴貝奇

查爾斯·巴貝奇被稱為機械計算機之父，如圖1-1所示，他造出了第一臺差分機，且其運算精度達到了6位小數，如圖1-2所示，后來他又設計了20位精度的差分機。

1985—1991年，倫敦科學博物館為了紀念查爾斯·巴貝奇200周年誕辰，根據其1849年的設計，用19世紀的技術成功造出了差分機2號。第一位被大家公認的程序員Ada正是和查爾斯·巴貝奇一起工作時提出了程序循環分支等大眾已習以為常的程序化思想。

2．圖靈

圖靈被稱為計算機科學之父，人工智能之父，如圖1-3所示。

1931年圖靈進入劍橋大學國王學院，畢業后到美國普林斯頓大學攻讀博士學位，圖靈對人工智能的發展有諸多貢獻，提出了一種用于判定機器是否具有智能的試驗方法，即圖靈試驗。

圖靈服務的機構于1943年成功研制了CO-LOSSUS （巨人）機，這臺機器的設計采用了圖靈提出的某些概念。它使用了超過1500個電子管，采用了電子管雙穩態線路，利用穿孔紙帶輸入方式和光電管閱讀器，執行計數、二進制算術及布爾代數邏輯運算。

3．馮·諾依曼

馮·諾依曼是20世紀最重要的數學家之一，在現代計算機、博弈論等諸多領域有杰出建樹，如圖1-4所示。他提出了馮·諾依曼體系結構，這是一種將指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構，大大增加了計算機的運算效率。