CPU我们知道通常是指计算机处理器，计算机处理器是解释和执行指令的功能单元，也称为中央处理器或CPU，它是计算机的中枢神经系统，与处理器和内存周围被称为外设的设备形成对比，如键盘、显示器、磁盘、磁带机等都是外设。
CUP指令执行过程(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
既然CPU是解释和执行指令的单元，那么CPU有两种指令的设计架构，分别是CISC指令集架构和RISC指令集架构。
CISC: Complex Instruction Set Computer,称为复杂指令集计算机，主要类型的指令集是X86。
CISC指令集的设计理念是：尽可能减小指令的数量，让每一条指令实现更复杂的功能，从而降低CPU向内存取指令的频率，进而减小程序的执行时间，提升计算性能。为了让某一条指令能实现更复杂的功能，CISC的指令设计采用变指令长度。而这必然对CPU硬件电路设计提出了非常高的要求，往往需要非常复杂的控制、解码、执行电路。
那么RISC指令的设计架构怎么诞生？
基于任何事情都可以用二八定律来描述，计算机指令集也不例外。据实际统计，CISC中只有20%的指令才会被经常使用，而剩下的80%则较少使用。也就是说，为了实现那极少使用的80%的指令，代价是复杂的硬件控制电路和编译器设计，这值得吗？所以RISC指令集从此诞生。
RISC：Reduced Instruction Set Computer,称为精简指令集计算机。
RISC指令集的设计理念是：只保留必要的指令，采用固定长度指令设计，将复杂的功能实现上交给软件去实现。其好处便是指令集、硬件电路、编译器设计简单了。缺点是实现同样的功能，需要更多的指令，代码密度更低。
CISC和RISC孰优孰劣的争论持续了许多年，它们两个虽然谁都不服谁，各自占据着自己的领域。比如，以CISC x86架构为主的Intel/AMD统治着PC和服务器领域，而以RISC架构为主的ARM则统治着移动消费领域。尽管它们互相看不顺眼，但是随着科技的发展，CISC和RISC也在相互借鉴对方的优势，它们之间的界限也越来越模糊。
CPU除了指令集，还包括各种组件，如ALU（运算器），EU（处理器的执行部件）、寄存器、Cache等等。它们的组织方式也会影响CPU的架构，即同一个指令集下面，CPU厂商又可以生产不同架构的CPU。具体来讲，目前市面上基于CISC指令集的CPU主要是x86架构，比如 Intel的x86，x86-64和AMD的amd64。而RISC下面则有ARM，MIPS，PowerPC，RISC-V等多种CPU架构。
补充：EU 是8086/8088 微处理器的执行部件(Execution Unit)，BIU（总线接口部件） 是 8086/8088 微处理器的总线接口部件(Bus Interface Unit) 。EU 的功能是执行指令，BIU的功能是使 8086/8088 微处理器与片外存储器或 I/O接口电路进行数据交换。
总线接口部件（BIU）由下列各部分组成
（1）4个段地址寄存器：
CS(code segment):16bit代码段寄存器；
DS(data segment):16bit数据段寄存器；
ES(extra segment):16bit扩展段寄存器；
SS(stack segment):16bit堆栈段寄存器；
（2）16位的指令指针寄存器IP；
（3）20位的地址加法器；
（4）6字节的指令队列缓冲器。
执行部件（EU）由下列几个部分组成：
（1）8个通用寄存器：即AX、BX、CX、DX,BP,SP,SI,DI ；
其中，4个数据寄存器：AX、BX、CX、DX；
2个地址指针寄存器：
BP(base pointer),SP(stack pointer)；
2个变址寄存器：
SI(source index),DI(destination index) ；
（2）标志寄存器FR(flags
register)；
（3）算术逻辑单元ALU(arithmetic
logic unit)。
EU负责全部指令的执行，同时向BIU输出数据（操作结果），并对寄存器和标志寄存器进行管理。在ALU中进行16位运算，数据传送和处理均在EU控制下执行。
CPU架构概览
x86
x86 架构采用CISC指令集，由Intel公司于1978年推出，也就是8086/8088系列，故后面将该系列称为x86系列。它最初设计用于个人电脑，但后来也被用于服务器、工作站和其它设备。x86 架构的特点包括：
X86架构的特点主要包括高兼容性、高性能、丰富的软件生态系统、支持32位和64位技术、拥有丰富的指令集、高度并行化、以及采用多种底层技术。
高兼容性：
X86架构具有很高的兼容性，可以运行旧版本的软件和操作系统。这种兼容性使得X86成为了广泛采用的计算机架构之一。
高性能：
在处理器性能方面，X86架构具有优势，尤其是在单线程任务上。它支持高频率的时钟速度和复杂的指令集，使其在许多应用场景下表现出很好的性能。
丰富的软件生态系统：
由于X86架构的广泛应用，有大量的软件和工具支持。开发者可以轻松获取各种应用程序和开发资源，这有助于推动软件生态系统的发展。
支持32位和64位技术：
X86架构支持32位和64位操作系统和应用程序。64位版本提供更大的内存寻址空间和更高的计算能力。
拥有丰富的指令集：
X86架构拥有丰富的指令集，包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制流程等多种指令。这些指令可以在硬件级别上直接执行，提供了强大的计算和数据处理能力。
高度并行化：
X86架构处理器具有多级流水线和超标量执行等技术，可以同时执行多条指令，提高指令级并行性和执行效率。同时，它还支持SIMD(单指令多数据)指令集，用于并行处理向量数据。
采用多种底层技术：
X86架构的底层原理包括指令集、寄存器、流水线执行、缓存技术、分支预测和乱序执行等。这些原理共同作用，使得X86架构处理器具有广泛应用和高性能的特点。
这些特点共同作用，使得X86架构在个人计算机和服务器领域得到广泛应用，成为当前最常见和流行的处理器架构之一。
ARM
ARM (Advanced RISC Machine) 架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，由英国 ARM 公司于 1985 年推出。它最初设计用于嵌入式系统，但后来也被用于智能手机、平板电脑和其他设备。ARM 架构的特点包括：
低功耗：ARM 架构的功耗非常低，这使得它非常适合于使用电池供电的设备。
高性能：ARM 架构的性能非常高，这使得它非常适合于运行复杂的应用程序。
小巧：ARM 架构非常小巧，这使得它非常适合于嵌入式系统。
低成本：ARM 架构的成本非常低，这使得它非常适合于大规模生产。
MIPS
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”（microprocessor without interlocked piped stages），其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福大学 Hennessy 教授领导的研究小组研制。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS自己只进行CPU的设计，之后把设计方案授权给客户，使得客户能够制造出高性能的 CPU。
它的基本特点是：
1、包含大量的寄存器、指令数和字符
2、可视的管道延时时隙
RISC-V
RISC-V 架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，由加州大学伯克利分校于 2010 年推出。它最初设计用于嵌入式系统，但后来也被用于服务器、工作站和其他设备。RISC-V 架构的特点包括：
开源：RISC-V 架构是开源的，这意味着任何人都可以免费使用和修改它。
模块化：RISC-V 架构是模块化的，这意味着可以根据需要添加或删除指令。
可扩展：RISC-V 架构是可扩展的，这意味着可以将其扩展到不同的处理器内核。
低功耗：RISC-V 架构的功耗非常低，这使得它非常适合于使用电池供电的设备。
高性能：RISC-V 架构的性能非常高，这使得它非常适合于运行复杂的应用程序。
PowerPC
PowerPC 架构同样是一种精简指令集计算机（RISC）架构，由苹果公司、IBM 公司和摩托罗拉公司于 1991 年联合推出。它最初设计用于工作站，但后来也被用于服务器、嵌入式系统和其他设备。
国产CPU
关于国产CPU，已形成自主架构、x86、ARM、MIPS、Alpha五大阵营。自主架构以龙芯、申威的LoongArch、SW-64为代表；ARM阵营由鲲鹏、飞腾领军，依托ARM授权开发处理器；x86阵营则以海光、兆芯等品牌为核心，专注于x86架构设计。五大阵营共同推动国产CPU的技术创新与产业发展。
