中央處理器，也稱微處理器（CPU，Central Processing Unit），是微型計算機的運算和指揮控制控制中心。不同型號的微型計算機，其性能的差別首先在于其微處理器性能的不同，而微處理器性能又與其內部結構、組成有關。

CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由一個字節或者多個字節組成，其中包括操作碼字段、一個或多個有關操作數地址的字段以及一些表征機器狀態的狀態字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。

CPU依靠指令來計算和控制系統，每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。

在計算機指令系統的優化發展過程中，出現過兩個截然不同的優化方向：CISC技術和RISC技術。CISC是指復雜指令系統計算機(ComplexInstructionSetComputer)；RISC是指精減指令系統計算機（ReducedInstructionSetComputer)。這里的計算機指令系統指的是計算機的最低層的機器指令，也就是CPU能夠直接識別的指令。隨著計算機系統的復雜，要求計算機指令系統的構造能使計算機的整體性能更快更穩定。最初，人們采用的優化方法是通過設置一些功能復雜的指令，把一些原來由軟件實現的、常用的功能改用硬件的指令系統實現，以此來提高計算機的執行速度，這種計算機系統就被稱為復雜指令系統計算機，即ComplexInstructionSetComputer，簡稱CISC。另一種優化方法是在20世紀80年代才發展起來的，其基本思想是盡量簡化計算機指令功能，只保留那些功能簡單、能在一個節拍內執行完成的指令，而把較復雜的功能用一段子程序來實現，這種計算機系統就被稱為精簡指令系統計算機。即ReducedInstructionSetComputer，簡稱RISC。RISC技術的精華就是通過簡化計算機指令功能，使指令的平均執行周期減少，從而提高計算機的工作主頻，同時大量使用通用寄存器來提高子程序執行的速度。

CPU架構是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產品定的一個規范，主要目的是為了區分不同類型CPU的重要標示。我們日常使用的臺式機，筆記本等采用X86架構的處理器，屬于CISC范疇，而ARM架構的手機、平板等則屬于RISC范疇。

由于CPU內部工作原理內容較多，比較復雜不宜學習并且對于選購CPU沒有太大意義，本文主講和CPU性能有關的參數內容。

x86或80x86是英特爾Intel首先開發制造的一種微處理器體系結構的泛稱。該系列較早期的處理器名稱是以數字來表示，并以“86”作為結尾，包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486，因此其架構被稱為“x86”。由于數字并不能作為注冊商標，因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可注冊的名稱，如Pentium?，F時Intel把x86-32稱為IA-32，全名為“Intel Architecture, 32-bit”。

“X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機器指令集，它大致確定了芯片的使用規范。從8086到80186、80286、80386、80486，再到后來的奔騰系列以及現在的多核技術，都是使用一脈相承的x86指令集，既不斷擴展又向后兼容。

三十年前，英特爾發布了第一款16位微處理器—8086，當時的著名廣告語是：“開啟了一個時代”。而當8086的光環退去之后，其支撐架構—我們后來所熟知的x86也成為了最成功的業界技術標準之一。

在8086之后的30年間，x86家族橫跨了桌面、服務器、便攜式電腦，超級計算機等等。無數對手敗在了它的腳下。

目前采用X86架構制造CPU的廠家有三個，INTEL、AMD和VIA，由于VIA制造的CPU性能市場占有率過小，在此忽略VIA的X86架構處理器。

移動版X86處理器和臺式機CPU沒有本質區別，外觀上或許感覺差異較大，但這只是封裝形式不同造成，其內部參數性能比較沒有本質區別。

臺式機CPU

X86的歷史

1971 年，英特爾為一家日本計算器廠商制造了英特爾歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快，在1975年，英特爾又推出了8位處理器8008和8080。

3年以后，16位的8086初次登場。在上世紀80年代初，IBM選擇了8086的衍生產品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一舉措給x86帶來了巨大的發展機遇，并且幫助它成為了行業標準——直到今天。

英特爾執行副總裁Patrick Gelsinger說：“PC行業發展的革命性轉折點是1985年32位處理器80386的推出，它推動了整個行業的發展。”

386 之后，19**486誕生了。由于當時數字不能作為商標，英特爾從1993年開始改變了產品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。

所有的基于x86架構的芯片，開始于8086，一直延續到今天。當然他們的命名發生了變化，運算速度也有了驚人的提升。

X86成功的秘訣

x86為什么能一直成功，擊退甚至完全打敗其他的處理器架構？從一開始，x86的誕生就可謂生逢其時。1978年，計算機從巨大、昂貴的中型計算機轉變為小型、便宜的微型計算機已經有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。

更重要的是，x86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個定律。戈登·摩爾后來成為英特爾的主席和CEO。摩爾說，在成本不變的前提下，微處理器每過二年其運算速度會翻一番。他的預言后來被稱為摩爾定律，30年來始終被證明是有效的。

8086及其后續產品還一直與電腦業的兩個大名鼎鼎的名字緊緊聯系在一起。1972年，比爾 ·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發Basic編程語言，但沒有成功。但他們最終在性能強勁一些的8080處理器上開發出了Basic語言，并在1975年把 Basic語言應用到Altair8800 PC。

這成為英特爾和微軟親密關系的開始。微軟從那時起，便創造了一個龐大的軟件帝國并推動了整個行業的發展。英特爾首席技術官Justin Rattner指出，x86體系架構的靈活性是它過去以及今后成功的關鍵。他說，雖然人們通常將x86指令集看作是某種一成不變的規范，但是不管是指令集還是體系架構本身，都在過去幾年里發生了巨大的變革。Rattner說，x86在上世紀九十年代曾憑借其內置MMX和SSE指令集擴展，一舉提高了多媒體和通信應用所需的速度，從而擊退了其他專業媒體處理器對它發起的挑戰。他還舉例說明了x86體系架構在過去幾年中新增的一些改進功能。比如在內存管理和虛擬化方面的硬件支持等。

Rattner指出，同樣重要的是，英特爾在x86體系架構發展的每一個階段都保持了向后兼容的特性。指令集的發展以及產品系列內部的兼容性大大擴展了x86體系架構的應用范圍，將個人用戶與企業用戶、便攜式電腦和超級計算機都包括了進來。

加州大學伯克利分校的計算機科學教授David Patterson說：“認識到x86體系架構并非一種凝固的設計這一點很重要。30多年來，它們每月都會增加一個說明?，F在x86指令集的說明已經達到500多個。每一代都會增加20到100多個。前后兼容很重要，它也一直在增加新的內容。”