CPU行业报告：全球CPU市场梳理（29页）

行业报告下载 2022年08月03日 08:33 管理员

CPU 是计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元，是计算机的核心组成部件。CPU 即中央处理器（Central Processing Unit），其本质是超大规模集成电路，用于解释计算机指令和处理计算机软件中的数据，并负责控制、调配计算机的所有软硬件资源。 CPU 由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。运算逻辑部件可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可以执行地址运算和转换。寄存器部件包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器，分别用于保存指令中的寄存器操作数和操作结果、执行一些特殊操作、用来指示机器执行的状态。控制部件负责对指令译码，并发出完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。按照体系结构进行划分，可分为冯·诺依曼结构和哈佛结构。两者的区别在于程序空间和数据空间是否一体，冯·诺依曼结构的数据空间与程序空间不分开，而哈佛结构的数据空间与程序空间分开。现代的复杂芯片中，大多是冯·诺依曼结构和哈佛结构融合或者并存的体系。冯·诺依曼结构：也被称为普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。其特点为数据采用二进制，必须由输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器、控制器组成，另外程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作。哈佛结构：是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。

中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容，解码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。它的主要特点是使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；使用独立的两条总线，分别作为 CPU 与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联，分离的程序总线和数据总线允许在一个机器周期内同时获得指令字（来自程序存储器）和操作数（来自数据存储器），从而提高了执行速度；此外其适合于数字信号的处理。按照应用领域划分，CPU 可以分为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、专用处理器（ASP）。MPU 属于通用处理芯片，是微型计算机的控制和运算核心，通用性强、功能强大；MCU 介于通用处理芯片和专用处理芯片之间，侧重于特定场景的控制；DSP 属于专用处理芯片，主要功能为数字信号处理。ASP 主要针对于特定领域。微处理器（MPU）：MPU 涵盖的范围比 CPU 小，小型的处理器都可以被称作 MPU。MPU 通过较为强大的运算和处理能力执行较为复杂的大型程序，可以视作是功能增强的 CPU。往往被用作个人计算机和高端工作站的核心 CPU。微控制器（MCU）：MCU 也就是俗称单片机，是专门用作嵌入式应用而设计的单芯片型计算机，是将计算机的 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成在一片芯片上从而形成的芯片级计算机，是随着大规模集成电路的出现而产生的。