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未来的CPU走向何方？(1)
萧恩　2000-12-26 14:21:50

　　几年前，奔腾 133 刚出来的时候，一个朋友对我说，现在装机正是时候，CPU 发展到这一步，已经非常成熟完善，不会再有大的进展了。看看现在的 1.5GHz 的处理器，宛如是在梦中。

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　　但是，尽管现在的 CPU 速度提升幅度之大、之快实在前所未有，但从体系结构上来看，其变化还是比不上从 486 到奔腾的飞跃。奔腾相对 486 来说，最最重要的是引入了指令流水线的概念，指令得到了精简，执行效率更高。而奔腾以后的处理器，除了多了几条专用指令以及集成二级缓存之外，更多的优势来自于制造工艺的进步，使得处理器速度节节攀升。

　　让我们先来简单描述一下 CPU 的工作流程。CPU 完成一条指令，大致可分为四个步骤：从内存中提取数据，翻译或者解释指令，按照指令对数据进行操作，把操作结果返回到内存中。这一系列的过程，被称为一个指令周期。CPU 的频率越高，指令周期就越短，CPU 单位时间内处理的指令就越多。但是，我们能够无限制的提高 CPU 的频率吗？你可以看到，CPU 完成一条指令的过程还是相当复杂的。要提高 CPU 速度，也就是缩短 CPU 完成指令的时间，这就必须要求更好的设计方法和制造技术，减少电信号在各个微电子元件的延迟时间。这就要求减小微电子元件体积，缩短它们之间的距离，提高集成规模。但是元件缩小到一定程度后就很难再有大的突，而且，超大规模的集成电路，其电子元件的发热量将十分惊人，很有可能因为过热而产生电子漂移现象，导致系统不稳定甚至崩溃。可以说，在目前这种情况下，这种方法已经没有多大的发挥余地了。　　

　　此路不通，就只好另辟蹊径。既然不能缩短 CPU 做这么多事情的时间了，为什么不能让 CPU 少做点事呢？CPU 在单位时间内做的事少了，也就是电信号在电路之间传送的环节少了，自然所需的时间就少了，CPU 就可以以更高的频率工作。

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