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CPU主要包括兩個部分，即控制器、運算器，其中還包括高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。CPU的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。

注：指令集的軟硬件層次之分：硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令，只要安裝了該語言的程序庫，指令就可以執行。

CPU出現于大規模集成電路時代，處理器架構設計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發展完善。從初專用于數學計算到廣泛應用于通用計算，從4位到8位、16位、32位處理器，后到64位處理器，從各廠商互不兼容到不同指令集架構規范的出現，CPU 自誕生以來一直在飛速發展。

為了改善性能，CPU已經不是單條取指-->解了碼-->執行的路線，而是分別為這3個過程分別提供獨立的取值單元，解了碼單元以及執行單元。這樣就形成了流水線模式。

關于CPU的多核和多線程

1、CPU的物理個數由主板上的插槽數量決定，每個CPU可以有多核心，每核心可能會有多線程。

2、多核CPU的每核(每核都是一個小芯片)，在OS看來都是一個獨立的CPU。

3、對于超線程CPU來說，每核CPU可以有多個線程(數量是兩個，比如1核雙線程，2核4線程，4核8線程)，每個線程都是一個虛擬的邏輯CPU(比如windows下是以邏輯處理器的名稱稱呼的)，而每個線程在OS看來也是獨立的CPU。

關于CPU上的高速緩存

1、高速的緩存是CPU的寄存器，它們和CPU的材料相同，靠近CPU或接近CPU，訪問它們沒有時延(<1ns)。但容量很小，小于1kb。

2、寄存器之下，是CPU的高速緩存。分為L1緩存、L2緩存、L3緩存，每層速度按數量級遞減、容量也越來越大。

3、每核心都有一個自己的L1緩存。L1緩存分兩種：L1指令緩存(L1-icache)和L1數據緩存(L1-dcache)。L1指令緩存用來存放已解了碼指令，L1數據緩存用來放訪問非常頻繁的數據。

4、L2緩存用來存放近期使用過的內存數據。更嚴格地說，存放的是很可能將來會被CPU使用的數據。

5、多數多核CPU的各核都各自擁有一個L2緩存，但也有多核共享L2緩存的設計。無論如何，L1是各核私有的(但對某核內的多線程是共享的)。