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1、技术白皮书CPU 技术与产业白皮书（2021 年）中国软件评测中心集成电路测评工程技术中心2021 年 9 月 1 序序 言言CPU技术和产业白皮书是通过搜集和整理全球CPU发展历史和技术演进，分析国内外 CPU 发展现状和趋势，对比分析国内外CPU 核心技术和产业链实力后形成的总结性汇报材料，旨在通过完整的技术和产业分析，建议和引导国内 CPU 产业更好地发展。本文一共包括五个章节，分别就 CPU 基本概念做了详细的介绍， 对全球发展历程、 现状和趋势进行了描述和分析， 并针对 CPU产品的关键环节做了详细的说明和对比分析，最后就整个行业发展中的突出问题及对策建议做了总结性的梳理和报告。中国

2、软件评测中心（工业和信息化部软件与集成电路促进中心），简称中国软件评测中心，是直属于工业和信息化部的一类科研事业单位。长期服务和支撑国家部委、地方政府以及电信和互联网、交通、能源、银行、证券、保险、教育、卫生、广电、航空等各大行业，业务范围覆盖全国 31 个省、自治区、直辖市，业务网络覆盖全国 500 多个城市，构建了基于第三方服务的科技产业链。集成电路测评工程技术中心（简称“集成电路中心”）是中国软件评测中心核心业务板块，集成电路中心以高端芯片检测业务为基础，主要研究方向包括基础检测能力建设和安全评估能力建设两方面，支撑集成电路认证业务，对接集成电路设计制造和系统应用领域，全方位服务集成电路

3、产业发展。中国软件评测中心高宏玲2021 年 9 月 28 日 3 目 录1.1. 概念及内涵概念及内涵1 11.1. CPU 基本概念11.2. 产品分类21.2.1. 基于指令集21.2.2. 基于应用领域41.3. 产业链供应关系61.3.1. 产业链上游61.3.2. 产业链下游82.2. 产品发展历程产品发展历程8 82.1. 国外产品发展历程 82.2. 国内产品发展历程113.3. 产业发展现状产业发展现状 12123.1. 全球发展现状123.2. 国内发展现状154.4. 未来发展趋势未来发展趋势 17175.5. 未来应对建议未来应对建议 1818 1 1.概念及内涵概念及

4、内涵1.1. CPU 基本概念基本概念CPU 是 Central Processing Unit（中央处理器）的简称，由采用超大规模的集成电路组成制造，是实现计算机的运算核心和控制核心。CPU 包括运算器、控制器、高速缓冲存储器、内部数据总线、控制总线及状态总线输入/输出接口等模块。图 1 CPU 基本架构图CPU 的主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器进行指令解码，将指令分解成一系列的微操作，连接到各种能够进行所需运算的 CPU 模块部件，发送控制命令，从而完成指令的执行。目前在信息化系统中使用的 CPU 主要是微处理器。微处

5、理器是（Micro Processor）是采用大规模集成电路实现的中央处理器CPU，形式上一般是一个芯片，或者芯片 SOC 中的一个模块。微 2 处理器根据应用领域，大致可以分为三类：通用处理器（MPU，主要用于高端 CPU）、微控制器（MCU）和专用处理器。本文中除非另作说明，对“微处理器”和“CPU”不加区分的使用。1.2. 产品分类产品分类CPU 是一个庞大的家族，可以按照指令集、应用领域进行分类。图 2 CPU 产品分类1.2.1. 基于指令集基于指令集指令集是 CPU 所执行的指令的二进制编码方法，是软件和硬件的接口规范。日常交流中有时也把指令集称为架构。CPU 按照指令集可分为 C

6、ISC（复杂指令集）和 RISC（精简指令集）两大类，CISC 型 CPU 目前主要是 x86 架构，RISC 型 CPU 主要包括ARM、RISC-V、MIPS、POWER 架构等。 3 （1）x86 架构：主导桌面/服务器 CPU 市场基于 CISC（复杂指令集）的 x86 架构是一种为了便于编程和提高存储器访问效率的芯片设计体系，包括两大主要特点：一是使用微代码，指令集可以直接在微代码存储器里执行，新设计的处理器，只需增加较少的晶体管电路就可以执行同样的指令集，也可以很快地编写新的指令集程式；二是拥有庞大的指令集，x86拥有包括双运算元格式、寄存器到寄存器、寄存器到存储器以及存储器到寄存