CPU的发展趋势
CPU发展历史及未来趋势
CPU发展历史及未来趋势随着科学技术和人们对物质水平要求的不断提高,CPU作为电脑的核心组件,也发生了翻天覆地的变化，从1971年只有2300颗晶体管的Intel 4004微处理器到现在的以亿为单位的Intel i7处理器，科技发展的步伐从未停止,随着对原有技术的升华和新技术的提出CPU会向着更高的空间发展！CPU,中央处理器（英文Central Processing Unit)是一台计算机的运算核心和控制核心。
他是计算机的核心所在正如同人的大脑一样其重要性可想而知.既然CPU 的重要性如此高，那么让我们一起来回顾一下CPU的发展历史吧!由于在处理器方面Intel在各方面有一定的代表性，那么我们就以Intel为代表来进行讨论。
首先，让我们回顾一下Intel以数字命名的CPU类型：Intel 4004 微处理器发布时间:英特尔在1971年11月15日向全球市场推出4004微处理器。
其晶体管数目:约为2千3百颗。
·频率/前端总线 : 108KHZ/ 0.74MHz (4bit）·封装/针脚数量：陶瓷DIP / 16针·核心技术/晶体管数量： 10微米 / 2250·尺寸为3mm×4mm历史意义：4004只能称为世界上第一款商用处理器,而不是世界上第一款微处理器。
第一款微处理器应该是美国军方研制,用于F—14雄猫战机中由6颗晶片组成的中央空气数据计算机：CADC（CenterAir Data Computer)，虽然它的构造比4004还要简单，速度只有9.15KHz.4004 是英特尔第一商用款微处理器，当年Intel 4004处理器每颗售价为200美元。
为日后开发系统智能功能以及个人电脑奠定发展基础。
Intel还曾开发出4001（动态内存DRAM)、4002（只读存储器ROM）、4003（Register)，三者再加上4004，就可架构出一台微型计算机系统。
微处理器的发展现状及趋势
微处理器的发展现状及趋势微处理器的发展现状及趋势微处理器，通常简称为CPU，是现代计算机系统的核心组件。
它们是电子控制单元，能够执行复杂的任务，如数据处理、逻辑运算和顺序控制等。
微处理器的发展经历了多个阶段，并持续影响着现代科技的整体进步。
微处理器的发展现状目前的微处理器已经进入了多核时代。
多核处理器能够显著提高处理器的计算能力，尤其在并行处理和高性能计算领域。
目前，Intel和AMD等公司已经在多核处理器技术上投入了大量的研发力量，推出了多款具有高性能的多核处理器。
此外，微处理器的制造工艺也日益成熟。
目前，大多数微处理器都采用先进的CMOS工艺制造，这种工艺能够显著降低处理器的功耗，提高其能效。
同时，随着工艺的进步，处理器的时钟频率也得到了显著提高，从而提高了处理器的性能。
在应用方面，微处理器被广泛应用于各个领域，包括消费电子产品、工业自动化、汽车电子、航空航天等。
随着物联网（IoT）技术的发展，微处理器的应用场景也得到了进一步的扩展。
微处理器的趋势随着科技的不断发展，微处理器仍有巨大的发展空间。
以下是一些可能的趋势：1.异构计算：未来的微处理器可能会采用异构计算设计，即不同类型的处理器（如CPU、GPU、FPGA等）将协同工作，以提高计算性能。
这种设计能够充分利用各种处理器的优点，达到最佳的计算效果。
2.神经网络处理器：随着人工智能技术的快速发展，对高性能神经网络计算的需求也在不断增加。
专用的神经网络处理器将能够提供比传统CPU更高的计算性能，满足这种需求。
3.绿色计算：随着对节能和环保的关注度提高，绿色计算成为了新的发展趋势。
未来的微处理器将更加注重能源效率，如通过优化设计、使用低功耗工艺等手段来降低功耗。
4.可扩展性：随着云计算、大数据等技术的发展，对处理器性能的可扩展性需求也在不断增加。
未来的微处理器将需要支持更灵活的扩展方式，以满足不同应用场景的需求。
5.安全性和可靠性：随着处理器应用场景的扩大，对处理器的安全性和可靠性要求也在不断提高。
CPU的现状和发展趋
2.2.3被GPU整合
3D游戏以及 高清视频的普 及 计算机渴求获 得更强的图形 处理能力
显卡龙头厂商NVIDIA开始探讨将 CPU的数据处理能力搬到GPU上。 GPU的高运算能力挑战到了CPU
GPU的 高运算能 力挑战到 了CPU
目前情况
NVIDIA的CUDA和AMD的ATIStream在 应用方面CUDA 已经十分成熟, 同时 ATIStream也在行业内技惊四座显卡通用 技术的首要目的是发掘GPU 内强大的运算 能力 如NVIDIA的GTX480便内置了480 个流处理核心, 而AMD 的HD5870 芯片更 是集合了惊人的160 个流处理核心!
AMD 速龙II处理器
2.CPU的发展趋势
2.1国内CPU的发展趋势
2.2国际CPU的发展趋势
2.1国内CPU的发展趋势
2.1.2 宏观角度
建立一个长远的、持续的培育、扶持、发 展计划，并注意全盘布局。 遵守市场规律，以产品养活技术，以技术 推动产品。
2.1.2微观角度
一是应该先攻设计技术堡垒，在专用型 CPU 和嵌入式CPU 上找突破口。 二是要攻克工艺技术堡垒，要兴建0.18 微 米以下之生产线。 三是攻克专利保护堡垒，建立自己的专利 保护防御体系。
CPU的现状和发展趋势
优集学院 戴宏超
一.CPU的现状
1.国内CPU的发展现状
2.国际上的CPU发展现状
一 国内CPU发展现状
我国的CPU发 展暂时落后于国 际，但是发展迅 速。最新研制了 龙芯3号。
我 国 自 主 研 发 的 龙 芯 三 号 标志我国处理器研制达到新阶段
二.国际CPU发展现状
2.2国际CPU的发展趋势
cpu的代数
cpu的代数摘要：一、CPU 简介1.CPU 的定义与作用2.CPU 的发展历程二、CPU 代数的划分1.按年代划分2.按架构划分三、不同代数的CPU 特点及应用1.第一代CPU2.第二代CPU3.第三代CPU4.第四代CPU5.第五代CPU四、我国CPU 发展现状及挑战1.我国CPU 产业发展历程2.国产CPU 的优势与不足3.国产CPU 面临的挑战与机遇五、展望未来CPU 发展1.新一代CPU 技术的发展趋势2.CPU 在人工智能、大数据等领域的应用前景正文：CPU（中央处理器）是计算机的核心部件，负责执行各种指令，进行数据处理和运算。
自20 世纪40 年代计算机诞生以来，CPU 经历了漫长的发展过程，从最初的电子管到现在的集成电路，其性能和效率得到了极大的提升。
为了更好地了解CPU 的发展，我们可以将其划分为不同的代数。
首先是按年代划分，大致可以分为五代：第一代（1940s-1960s），第二代（1960s-1970s），第三代（1970s-1980s），第四代（1980s-1990s）和第五代（1990s 至今）。
其次是按架构划分，如x86、ARM、MIPS 等。
不同代数的CPU 具有各自的特点和应用领域。
第一代CPU 以电子管为主要元件，功耗大、性能低，主要用于科学计算和军事用途。
第二代CPU 采用晶体管，体积减小、功耗降低，开始进入商业市场。
第三代CPU 采用集成电路，性能进一步提高，逐渐普及至个人计算机领域。
第四代CPU 引入微处理器技术，实现了高度集成，推动了个人计算机的普及和发展。
第五代CPU 则以多核、低功耗、高性能为特点，广泛应用于桌面计算机、移动设备和服务器等领域。
在我国，CPU 产业经历了从引进、消化、吸收到自主创新的过程。
目前，我国已经具备了一定的CPU 设计和生产能力，但与国外先进水平相比，仍存在一定差距。
国产CPU 面临着技术研发、市场推广、生态建设等方面的挑战，但同时也迎来了国家政策支持、市场需求增长等机遇。
CPU的发展历程及其趋势
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1999年，Intel Pentium III处理器
1999年2月26日，英特尔发布Pentium III 450MHz、Pentium III 500MHz处理器，同时采 用了0.25微米工艺技术,核心由950万个晶体管组成。
Intel此举希望用构架的专利将AMD等一棍打死，可没想到在以AMD的K6-2为首的处理器的支持下，走入了 另一个春天。从此开始，Intel也开始走上了一条前途不明的道路。
1997-1998年，英特尔又发布6款奔腾二代的处理器，采用了0.25微米工艺技术,核心由750万个晶体管组成。
这个时候AMD还有其他CPU厂家还是依靠以前的技术苟延残喘，Intel还是吃鸡的大赢家， 同时Intel又制定了 新的标准，直接断绝了AMD等厂商喝汤的机会 。
CPU发展历史及其趋势
CPU的诞生历史进程 CPU的组成及其工艺
主流CPU厂商及其地位
未来CPU的发展趋势
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CPU的诞生历史进程
1971年11月15日，世界上第一块 个人微型处理器4004诞生
Intel公司的工程师霍夫发明了世界上 第一个商用微处理器4004，从此这一 天被当作具有全球IT界里程ห้องสมุดไป่ตู้意义的 日子而被永远的载入了史册。这一突 破性的发明最先应用于Busicom计算器
i7三个级别，性能依次增强，如Core i7-6700K。
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未来CPU的发展趋势
cpu的发展不仅仅是堆核心了。未来注重架构，材料，功耗。
材料：日后主要的方向不是目前的硅晶片，而是更高级的
材料，比如石墨烯，因为硅为材料有一个极限，比如3nm 工艺可能会造成严重的电子迁移。
电脑CPU发展的核心技术工艺和发展趋势
电脑CPU发展的核心技术工艺和发展趋势1多核心技术多核处理器产生的直接原因是替代单处理器，解决微处理器频率上的发展瓶颈。
多核上将集成更多结构简单，低功耗的核心。
与目前主流的双核平台向比，基于多核处理器的平台提供更多的内存和I/O，每一个处理器共同应用内存和I/O提供的相关数据，增强了了所有内核的计算负载，提高了计算精度和计算速度。
另外多核处理器的内核动态加速技术也对提升处理器速度有着非常大的帮助。
在一个四核的Core I7处理器中，当一个任务只需要两个内核时，就可以关闭其他的两个内核，然后把工作的内核运行频率提高，加快运行速率。
这样的动态调整很大程度上提高了系统和CPU整体的处理水平，降低了功耗。
随着广大用户和游戏发烧友对处理器速度追求，多核心技术的应用更加广泛，生产成本也将越来越低。
2超线程技术在21世纪的今天，多线程处理器已经引入服务器领域，硬件多线程已经成为主流应用，并且其在提升处理器性能方面的优势也越来越被予以重视。
所谓多线程，就是具备并行处理多任务处理能力的计算平台，同时也用于区别任务的优先程度，分配给对时间比较敏感的任务优先运行权。
在处理多个线程的过程中，超线程处理器可以同时运行多个线程，多个线程分别使用闲置的执行单元。
大大提高了处理器内部处理单元的利用率和相应的数据、指令的吞吐能力。
但是同时，超线程技术也有一定的瓶颈，由于CPU限定的TDP值是恒定的，超线程技术会占用一定的TDP而影响超频。
例如，在关闭超线程的情况下，能够有效的降低CPU的功耗和发热，使得CPU环境更有利于超频。
CPU的发展趋势1 国内趋势由于intel等公司对专利权的垄断以及美国对我国采取的禁运措施，国CPU必然将走过一个完全自主的道路（类似于苹果电脑的一体化形式）。
完全自主的CPU指令集不同外界兼容，但是从国家安全角度来看，指令集完全自主可控是最为安全的。
另外，国产CPU的市场化也需要一个漫长的过程，在自主完善软硬件兼容，开辟新的国内市场的前提下，仍要不断争取获得主流架构的授权，以保证对于windos系统的兼容。
2024年服务器CPU市场前景分析
服务器CPU市场前景分析引言随着云计算、大数据和人工智能的快速发展，服务器市场需求不断增长。
而服务器的核心组件之一是中央处理器（CPU），其市场前景对于整个服务器产业具有重要影响。
本文将对服务器CPU市场的前景进行分析。
1. 服务器CPU市场概述服务器CPU是负责运行和处理服务器中的任务和数据的关键组件。
服务器CPU 市场主要由英特尔和AMD这两大巨头主导，二者竞争激烈。
根据市场数据，目前英特尔在服务器CPU市场占有大部分份额，但AMD不断发展壮大，逐渐蚕食英特尔的市场份额。
2. 市场驱动因素2.1 云计算和大数据的快速发展云计算和大数据的快速发展，带来了对服务器的巨大需求增长。
云服务提供商和企业以及科研机构等大规模用户不断增加，需要更强大、更高性能的服务器来满足他们的需求。
这促使了服务器CPU市场的快速发展。
2.2 人工智能的兴起人工智能技术的广泛应用也对服务器CPU市场产生了重要影响。
人工智能任务对计算资源要求高，需要强大的处理能力和高速的数据处理能力。
因此，为了满足人工智能任务的需求，服务器CPU市场需要提供运算能力更强大的处理器。
2.3 新技术的推动新技术的不断涌现也推动了服务器CPU市场的发展。
例如，英特尔推出了更高性能和能耗更低的处理器架构，AMD也推出了基于新架构的第三代EPYC CPU。
这些新技术的应用使服务器CPU市场更加活跃并提供了更多的选择。
3. 市场挑战与机遇3.1 挑战：技术瓶颈服务器CPU市场在技术方面面临一些挑战。
随着处理器核心数量的增加和频率的提升，散热和功耗成为了主要问题。
处理器的发展受到物理限制，技术突破变得困难，这可能对服务器CPU市场的进一步发展构成阻碍。
3.2 机遇：新兴应用的需求尽管技术瓶颈存在，但新兴应用的出现为服务器CPU市场提供了巨大机遇。
例如，边缘计算、物联网、5G等新兴领域对服务器的需求正在快速增长。
这些新兴应用的快速发展为服务器CPU市场带来了新的增长动力。
CPU(中央处理器)是计算机的核心部件主要功能是执行计算机程序指令控制和处理数据
CPU（中央处理器）是计算机的核心部件主要功能是执行计算机程序指令控制和处理数据CPU（中央处理器）是计算机的核心部件，其主要功能是执行计算机程序指令、控制和处理数据。
在计算机系统中，CPU类似于人的大脑，负责整个计算机系统的处理与调度。
本文将对CPU的特点、工作原理以及发展趋势进行探讨。
一、CPU的特点CPU是计算机的核心部件之一，具有以下几个特点：1. 高速运算能力：CPU采用高速逻辑电路和微型化的结构设计，能够进行高速的运算和数据处理，大大提高了计算机的运行速度。
2. 复杂的指令集：CPU内部包含复杂指令集，能够根据不同的程序需求执行相应的指令，实现各种计算和数据处理操作。
3. 可编程性：CPU具备可编程的特性，能够根据程序指令的要求，按照特定的执行顺序和逻辑进行运算和数据处理。
4. 高度集成化：随着技术的发展，CPU的制造工艺逐渐进化，集成度不断提高。
现代CPU常采用微处理器架构，将多个功能部件集成在一个芯片上，实现高度集成化和紧凑设计。
二、CPU的工作原理CPU的工作原理主要包括指令执行和数据处理两个方面。
指令执行阶段：CPU通过指令寄存器从主存储器中获取程序指令，并根据指令操作码译码后，将指令送往相应的功能部件执行。
不同的指令需要不同的功能部件配合完成。
数据处理阶段：CPU通过数据总线和主存储器进行数据传输，将需要处理的数据加载到寄存器中，然后对数据进行运算和处理。
运算结果可以存入寄存器或者直接存回主存储器。
在CPU的工作过程中，时钟信号起着重要的作用。
时钟信号的节拍控制着CPU内部各个部件的协调工作，为CPU提供了统一的时间基准。
三、CPU的发展趋势随着计算机技术的不断发展，CPU也在不断演进和改进。
未来CPU的发展主要体现在以下几个方面：1. 多核化：由于单核CPU的频率已经逐渐达到瓶颈，未来的发展趋势是将多个核心集成在一个CPU芯片上。
多核CPU可以同时处理多个线程，提高计算机的并行处理能力。
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CPU的发展趋势1．技术发展趋势（1）工艺的影响。
在过去30多年的发展过程中，高性能微处理器基本上都是按照著名的摩尔定律在发展。
根据世界半导体行业共同制订的2003年国际半导体技术发展路线图及其2004年更新，未来15年集成电路仍将按摩尔定律持续高速发展。
预测到2010年，高性能CPU 芯片上可集成的晶体管数将超过20亿个（到2018年超过140亿个）[4]。
半导体技术的这些进步，为处理器的设计者提供了更多的资源（无论是晶体管的数量和种类）来实现更高性能的芯片，从而有可能在单个芯片上创造更复杂和更灵活的系统。
随着晶体管集成度的越来越高、频率和计算速度的越来越快，芯片的功耗问题、晶体管的封装、芯片的蚀刻等越来越难以处理。
这些因素使得摩尔定律本身的发展及其对处理器的影响发生了一些深刻的变化。
首先，根据上述的路线图，摩尔定律指出的发展趋势已经变缓，由原来的1.5年一代变为2-3年一代。
除了技术本身的难度增加以外，集成电路生产线更新换代的成本越来越昂贵，生产厂家需要更多的时间来收回生产线成本也是一个重要原因。
其次，处理器主频正在和摩尔定律分道扬镳。
摩尔定律本质上是晶体管的尺寸以及晶体管的翻转速度的变化的定律，但由于商业的原因，摩尔定律同时被赋予每1.5年主频提高一倍的含义[4，5，6]。
事实上过去每代微处理器主频是上代产品的两倍中，其中只有1.4倍来源于器件的按比例缩小，另外1.4倍来源于结构的优化，即流水级中逻辑门数目的减少。
但目前的高主频处理器中，指令流水线的划分已经很细，很难再细分。
例如，Pentium IV的20级流水线中有两级只进行数据的传输，没有进行任何有用的运算。
另外，集成度的提高意味着线宽变窄，信号在片内传输单位距离所需的延迟也相应增大，连线延迟而不是晶体管翻转速度将越来越主导处理器的主频。
功耗和散热问题也给进一步提高处理器主频设置了很大的障碍。
因此，摩尔定律将恢复其作为关于晶体管尺寸及其翻转速度的本来面目，摩尔定律中关于处理器主频部分将逐渐失效。
此外，虽然集成度的提高为处理器的设计者提供了更多的资源来实现更高性能的芯片，但处理器复杂度的增加将大大增加设计周期和设计成本。
针对上述问题，芯片设计越来越强调结构的层次化、功能部件的模块化和分布化，即每个功能部件都相对地简单，部件内部尽可能保持通信的局部性。
（2）结构的影响。
在计算机过去60年的发展历程中，工艺技术的发展和结构的进步相得益彰，推动着计算机功能和性能的不断提高。
工艺技术的发展给结构的进步提供了基础，而结构的进步不仅给工艺技术的发展提供了用武之地，同时也是工艺技术发展的动力[3]。
在过去60年的发展历程中，计算机的体系结构每20年左右就出现一个较大突破，已经经历了一个由简单到复杂，由复杂到简单，又由简单到复杂的否定之否定过程。
最早期的处理器结构由于工艺技术的限制，不可能做得很复杂，一般都是串行执行；后来随着工艺技术的发展，处理器结构变得复杂，流水线技术、动态调度技术、CACHE技术、向量机技术被广泛使用，典型的代表如IBM 360系列的机器以及Cray 的向量机；RISC技术的提出使处理器结构得到一次较大的简化；但后来随着工艺技术的进一步发展以及多发射技术的实现，RISC处理器的结构变得越来越复杂。
以Intel和HP为代表研制的EPIC结构的实现并没有从根本上对处理器结构进行本质简化。
在上述过程中，每一次由简单到复杂的变革都蕴涵着进一步简化的因素，例如在早期的复杂处理器CDC 6600以及Cray向量机中，已经有了只由load和store 进行访存的概念，IBM 360/91中的Tomasulo算法被后来的RISC处理器普遍使用。
同样，每一次由复杂到简单的变革，也蕴涵着再次复杂的基础，例如RISC结构的特点使得它可以充分利用多发射以及乱序执行来提高性能，而多发射和乱序执行又会增加处理器的复杂度。
以近年来RISC微处理器结构没有大的突破为标志，RISC结构已经成熟。
现在的RISC微处理器普遍能允许几十到上百条指令乱序执行，如Alpha 21264处理器的指令队列最多可以容纳80条指令，MIPSR10000为32条，HP 8700为56条，POWER 4为200多条，PIV为106条（PIV 处理器虽然指令系统是CISC，但内部的微操作则具备了很多RISC的特征）[7，8，9，12，13]。
目前，包括超标量RISC和EPIC 在内的指令级并行技术使得处理器核变得十分复杂，通过进一步增加处理器核的复杂度来提高性能已经十分有限。
同时，由于以下原因，通过结构的方法细分流水线来提高主频的方法将来很难再延续下去：一是不可能使用少于6-8个FO4(等效4扇出反相器)产生出波形好的时钟脉冲；二是随着流水级的增加流水线结构的效率会越来越低；三是由封装承受能力引起的热包封限制使得难以实施很深的互连流水线结构；四是结构和电路的创新将越来越多地用于减轻给互连RC效应带来的不良影响而不太可能直接改善频率响应。
目前的高主频处理器中，一级流水级只有10-15级FO4的延迟，考虑到控制流水线的锁存器本身的延迟，实际留给有效处理工作的逻辑只有6-9级FO4，已经难以再降低。
因此，传统的高主频复杂设计遇到了越来越严重的障碍，需要探索新的结构技术来在简化结构设计的前提下充分利用摩尔定律提供的片内晶体管，以进一步提高处理器的功能和性能。
（3）功耗问题。
随着主频的不断提高，功耗问题越来越突出。
现代的通用处理器功耗峰值已经高达上百瓦。
例如，Alpha 21364为100瓦，AMD Opteron是90瓦，Intel的安腾2已超过100瓦。
相应地，主板上向CPU供电的电流已接近100安培，跟发动汽车时蓄电池需要供出的电流差不多。
最近，Intel公司利用90nm工艺重新实现了Pentium 4(简称P4)。
但新的P4竟然和原先用0.13微米工艺制造出来的P4跑一样高的主频（不超过4GHz）。
这主要是因为Intel没有办法把芯片在高频工作时的功耗降下来，如果进一步提高主频，芯片的功耗太大，芯片产生的热量散不出去导致片内温度升高，反过来导致芯片的性能和芯片的稳定性下降。
有的发烧友通过提高芯片电压并在芯片上加了异常复杂的散热和冷却装置后，已经把P4超频工作到6.5GHz了（当然这种工作状态是不能持续太长的时间的）。
事实上，超过150瓦的功耗，无论是目前芯片的封装还是主板的供电能力，都已经难以为继了。
在移动计算领域，功耗更是压倒一切的指标。
因此如何降低功耗的问题已经十分迫切。
CMOS电路的功耗与主频和规模都成正比，跟电压的平方成正比，而主频在一定程度上又跟电压成正比。
降低功耗需要包括工艺技术、物理设计、体系结构设计、系统软件以及应用软件的共同努力。
如果说传统的CPU设计追求的是每秒运行的次数(performance per second)以及每一块钱所能买到的性能(performance per dollar)，那么在今天，每瓦特功耗所得到的性能(performance per watt)已经成为越来越重要的指标。
因此，必须探索新的结构，通过包括工艺技术、物理设计、体系结构设计、系统软件以及应用软件的共同努力来降低功耗。
（4）应用的变化。
在计算机发展的初期，处理器性能的提高主要是为了满足科学和工程计算的需求，非常重视浮点运算能力；而且主频不是很高，功耗的问题不是很突出。
随着Internet和媒体技术的迅猛发展，网络服务和移动计算逐渐成为一种非常重要的计算模式，这一新的计算模式迫切要求微处理器具有响应实时性、处理流式数据类型的能力、支持数据级和线程级并行性、更高的存储和I/O带宽、低功耗、低设计复杂性和设计的可伸缩性；要求缩短芯片进入和退出市场的周期。
此外还应该看到，以个人电脑（PC）为主要应用模式的桌面应用已经逐渐趋向饱和。
一方面，对于大部分的桌面用户（如上网、办公、家庭应用等），目前的PC性能已经足够，再通过定义新的应用来提高PC机的用户对性能的要求（象Intel和Microsoft一直做的那样）已经有较大难度。
另一方面，使用PC机的人群已经趋向稳定，如果需要大幅度增加计算机的使用人群，就需要通过使用模式等的革命大幅度降低计算机的购买和使用成本。
与此相对应的是，虽然科学计算计算机已经不是市场的主流产品，但人类对科学计算的需求是永无止境的，高性能计算技术在航空航天、石油勘探和开发、大范围气象预报、核爆炸模拟、材料设计、药物设计、基因信息学、密码学、人工智能、经济模型、数字电影等领域起着重要的作用。
高性能计算机可以对所研究的对象进行数值模拟和动态显示，获得实验很难得到甚至得不到的结果，从而产生了除了理论科学和实验科学以外的第三类科学，即计算科学。
在上述情况下，需要处理器的结构充分利用集成度的提高带来的海量晶体管资源，在满足新型的网络服务和媒体的应用的同时兼顾传统的科学计算的应用。
根据上述工艺、结构、功耗、应用等几个方面的趋势，需要对处理器的微体系结构进行突破性的变革，这场变革应该是一场由复杂到简单的变革，应该面向网络服务和媒体的应用，应该考虑低功耗的要求，应该采用层次的结构简化物理设计的复杂度。
目前，片内多处理器及多线程技术作为较好符合上述趋势的处理器结构技术正在成为处理器体系结构设计的热点。
2．国内外现状目前国外高性能微处理器的研制有两个明显的趋势。
一是研制高性能处理器的公司在市场的洗牌中越来越集中到少数几家；二是单处理器性能的继续提高在主频、结构、功耗等方面都碰到了明显的障碍，因此各微处理器公司都纷纷推出多核结构的微处理器。
在九十年代末生产主流通用处理器的厂家很多，如Intel、AMD、IBM、HP、SUN、DEC、SGI等公司，形成了在通用处理器市场群雄逐鹿的局面。
然而，经过近十年的市场洗牌，很多公司由于市场原因退出了通用处理器领域。
目前，DEC、HP、SGI已经逐渐退出了处理器设计的角逐。
最早退出通用处理器市场的是DEC 的Alpha处理器。
Alpha处理器无论从结构设计还是物理设计的角度都堪称技术的经典，甚至被很多教科书所采用，尤其是Alpha 21264采用0.35um的工艺实现四发射乱序执行的结构达到了600MHz的目标，现在也很难找到另外一支队伍能做出来。
但在处理器市场中一个经验的规律是：技术越先进的公司，越没有市场。
在DEC公司实现把同时多线程结构做到极致的Alpha 21464过程中，DEC公司就在1998被Compaq收购了。
具有讽刺意义的是，Alpha处理器的最早收购者，Compaq公司却比它更早消失。
惠普公司在经过一笔富有争议的交易中合并了Compaq公司（这次的交易甚至导致了惠普管理层与包括惠普家族在内的部分股东的长时间的剧烈冲突）却马上面对一个个棘手的问题，即在扩展基于新的64位构架（IA64）系统生产线的同时，是否还要生产正在走下坡路的另外两个系列的产品（PA-RISC和Alpha）。