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CPU作為計算機系統的運算和控制核心，是信息處理、程序運行的終執行單元。CPU 自產生以來，在邏輯結構、運行效率以及功能外延上取得了巨大發展。CPU是計算機的大腦。

程序的運行過程，實際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執行過程。當程序要執行的部分被裝載到內存后，CPU要從內存中取出指令，然后指令解了碼(以便知道類型和操作數，簡單的理解為CPU要知道這是什么指令)，然后執行該指令。再然后取下一個指令、解了碼、執行，以此類推直到程序退出。

CPU主要包括兩個部分，即控制器、運算器，其中還包括高速緩沖存儲器及實現它們之間聯系的數據、控制的總線。電子計算機三大核心部件就是CPU、內部存儲器、輸入/輸出設備。CPU的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。

注：指令集的軟硬件層次之分：硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令，只要安裝了該語言的程序庫，指令就可以執行。

CPU出現于大規模集成電路時代，處理器架構設計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發展完善。從初專用于數學計算到廣泛應用于通用計算，從4位到8位、16位、32位處理器，后到64位處理器，從各廠商互不兼容到不同指令集架構規范的出現，CPU 自誕生以來一直在飛速發展。

為了改善性能，CPU已經不是單條取指-->解了碼-->執行的路線，而是分別為這3個過程分別提供獨立的取值單元，解了碼單元以及執行單元。這樣就形成了流水線模式。

CPU有強大的算術運算單 元，可以在很少的時鐘周期內完成算術計算。同時，有很大的緩存可以保存很多數據在里面。此外，還有復雜的邏輯控制單元，當程序有多個分支的時候， 通過提供分支預測的能力來降低延了時。GPU是基于大的吞吐量設計，有很多的算術運算單元和很少的緩存。同時GPU支持大量的線程同時運行，如果他們需要訪問同一個數據，緩存會合并這些訪問，自然會帶來延了時的問題。盡管有延了時，但是因為其算術運算單元的數量龐大，因此能夠達到一個非常大的吞吐量的效果。