今天和大家說說計算機的大腦和心臟，文章來自解析投資

CPU是計算機的大腦和心臟

CPU即中央處理器，簡稱為處理器或微處理器，是對計算機的所有硬體資源（如儲存器、輸入輸出單元）進行控制調配、執行通用運算的核心硬體單元。

由於計算機系統中所有軟體層的操作，最終都將通過指令集對映給CPU，因此它是一切電子裝置的核心。

CPU大致可以分為通用CPU和嵌入式CPU。

其中，通用CPU主要用於計算機和伺服器領域。

嵌入式CPU則用於通常不完全表現為計算機形態的其他電子裝置，如工業控制、汽車電子、網路裝置、消費電子、行動通訊、智慧家電等。

自進入21世紀以來，以MP3、MP4、電子書、上網本、智慧手機以及平板電腦等為代表的移動便攜裝置領域快速興起，使得嵌入式CPU行業成為積體電路行業近十幾年來最為活躍的一個分支。

從技術層面看，CPU涉及到CPU指令集、CPU核心、CPU晶片三個層次。

指令集是CPU所執行的指令集合，核心是CPU某種指令集架構的具體電路實現，晶片則是CPU產品的最終體現。

目前通用CPU的指令集架構形成了以Intel和AMD為主的X86架構，而嵌入式CPU的指令集架構則有ARM、MIPS、POWERPC、Alpha以及RISC-V等。

其中，一個指令集架構可以具有不同的實現，如ARM架構可以有ARM9、ARM11等多款核心，或MIPS架構可以有4K、24K等多款核心。

但在同一架構的CPU核心執行著相同的指令集下，因各個核心設計不同，又具有不同的效能、功耗等。

另外，剔除CPU核心，裡面還集成了其他某些專用功能電路、儲存器介面電路、各種外圍裝置介面電路等。

因此，業界喜歡把這種具有CPU核心、整合多個功能模組、面向某一領域的高整合度晶片產品稱為SoC晶片，即片上系統或系統級晶片。

早期，全球CPU晶片僅由全球寥寥幾家大企業掌握，它們參與著由CPU指令集、CPU核心研發到最終晶片形成的整個製造環節。

但是歷經數十年的發展，隨著全球產業分工、產業模式不斷調整，逐漸形成了某些專門提供CPU核心的智慧財產權企業。

它們不設計晶片，而是基於某種CPU指令集，僅專注於CPU核心的設計，並將設計好的CPU核心以智慧財產權的方式提供給晶片設計企業使用。

在當時，這類企業主要有英國的ARM公司以及美國的MIPS公司，它們都是全球最著名的CPU核心智慧財產權企業。這兩家企業提供CPU核心給晶片設計企業使用，而晶片設計廠商如高通、Marvell、微軟、Broadcom、NEC和Toshiba等則通過獲得了它們的指令集架構授權進行SoC晶片設計。

目前，全球CPU指令集架構市場基本是由Intel和ARM兩大巨頭廠商壟斷。在通用CPU晶片領域，Intel的X86架構佔據了全球超過90%市場份額，在嵌入式CPU晶片領域，ARM架構的晶片也佔據了全球90%以上的市場份額。另外，MIPS、POWERPC、Alpha以及RISC-V等架構雖然不是主流，卻也有一部分廠家在使用。

與ARM、MIPS、PowerPC這些精簡指令集不同的是，X86架構基於複雜指令集，更適用於高效能複雜環境。

因此，其CPU經歷了多年的技術開發及革新，從各類配套晶片、作業系統、資料庫、中介軟體到大量豐富的應用軟體應有盡有，早已經成為整個產業中最龐大、最完善以及應用最廣泛的處理器架構。目前，IntelX86架構幾乎支配著如Windows、Linux、Solaris等所有作業系統。

中國CPU研發起步較早，但發展較為坎坷，因此CPU產業一直以來是國內科技產業的短板。

目前，在設計環節，晶片模擬設計軟體的核心技術被美國企業壟斷。

在製造環節，晶片製程工藝還普遍停留在22nm和16nm，最先進的7nm製程技術則被跨國公司掌握。雖然前些年在國外CPU晶片廠商巨頭的架構授權之下，中國CPU研發單位如龍芯、申威、兆芯、飛騰、巨集芯、展訊以及海思等，通過自主研發創新，都有不錯的成績。

但是在CPU的生態領域，指令集還受制於X86和ARM架構，真正來說還不算是完全“自主”。

正是如此，目前中國中國產CPU形成了現在的三大流派。

一是以龍芯（RISC架構）和申威（Alpha架構）為代表的精簡指令集；

二是基於X86架構的天津海光（中科曙光參股）和上海兆芯；三則是ARM架構，如天津飛騰、華為海思等。

值得一提的是，中國很多中國產手機晶片普遍都是ARM架構，計算機晶片則為X86架構。

雖然在自主可控的環境下，目前新一代龍芯嘗試採用了RISC架構，並且技術差距與國外主要廠商也縮小到了5%-10%，但是面對相容性問題，關鍵是沒法用而使用者也不用。

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