1.1 CPU

1.1.1 CPU概述

计算机的诞生并不是一蹴而就的，从1642年帕斯卡设计了第一台机械计算机，到现在已经有三百多年，在这三百多年中，无数颗“最强大脑”用他们智慧的火花，凝聚成了这个璀璨的星河，让人类的文明有了跨时代的腾飞。

作为计算机最重要的组成部件，CPU（中央处理器）是由VLS（I 超大规模集成电路）组成，这些电路又由一个个晶体管组合而成。1971 年，Intel（英特尔）推出了世界上第一款微处理器4004，它是一个包含了2300个晶体管的4位CPU，但功能相当有限，且速度很慢。经过这么多年的发展，CPU从8088、80286、80386、80486、奔腾系列、酷睿系列，到今天的i5、i7、i9系列；位数从4位、8位、16位、32位，发展到今天的64位；主频从几兆赫兹到今天的4吉赫兹以上；其集成的晶体管数从2万个到现在的几十亿个以上。

在介绍CPU之前，首先介绍对计算机的发明做出重要贡献的几位科学家。

1．查尔斯·巴贝奇

查尔斯·巴贝奇被称为机械计算机之父，如图1-1所示，他造出了第一台差分机，且其运算精度达到了6位小数，如图1-2所示，后来他又设计了20位精度的差分机。

1985—1991年，伦敦科学博物馆为了纪念查尔斯·巴贝奇200周年诞辰，根据其1849年的设计，用19世纪的技术成功造出了差分机2号。第一位被大家公认的程序员Ada正是和查尔斯·巴贝奇一起工作时提出了程序循环分支等大众已习以为常的程序化思想。

图1-1 查尔斯·巴贝奇

图1-2 差分机

2．图灵

图灵被称为计算机科学之父，人工智能之父，如图1-3所示。

图1-3 图灵

1931年图灵进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，图灵对人工智能的发展有诸多贡献，提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法，即图灵试验。

图灵服务的机构于1943年成功研制了CO-LOSSUS （巨人）机，这台机器的设计采用了图灵提出的某些概念。它使用了超过1500个电子管，采用了电子管双稳态线路，利用穿孔纸带输入方式和光电管阅读器，执行计数、二进制算术及布尔代数逻辑运算。

3．冯·诺依曼

冯·诺依曼是20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论等诸多领域有杰出建树，如图1-4所示。他提出了冯·诺依曼体系结构，这是一种将指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构，大大增加了计算机的运算效率。

图1-4 冯·诺依曼