CPU未来发展方向1、CPU发展历史：集成的晶体管数量增加，内存扩大，时钟频率增加，地址总线增加，运行速度加快，兼容性提高。
总体走向运算更快，体积更小，频率更高，兼容性更好的方向。
通过大规模集成电路的发展，在更小的面积上可以集成更多的晶体管，从而使运算速度迅速增长。
但是当集成电路增多后，运行产生的热量会是CPU的材料硅受到影响，所以散热问题阻碍了高度集成的进程。
CPU发展史可以说Intel公司的历史就是一部CPU的发展史。
1971 年，Intel 推出了世界上第一款微处理器 4004，它是一个包含了2300个晶体管的4位CPU。
1978年，Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i8086，同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集。
由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们也把这些指令集统一称之为X86指令集。
这就是X86指令集的来历。
1978年，Intel还推出了具有 16 位数据通道、内存寻址能力为 1MB、最大运行速度 8MHz 的8086，并根据外设的需求推出了外部总线为 8 位的 8088，从而有了 IBM 的 XT 机。
随后，Intel 又推出了 80186 和 80188，并在其中集成了更多的功能。
1979年，Intel公司推出了8088芯片，它是第一块成功用于个人电脑的CPU。
它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，寻址范围仅仅是1MB内存。
8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位，这样做只是为了方便计算机制造商设计主板。
1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。
1982年，Intel推出80286芯片，它比8086和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但在CPU的内部集成了13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。
其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。
80286也是应用比较广泛的一块CPU。
IBM 则采用80286 推出了AT 机并在当时引起了轰动，进而使得以后的PC 机不得不一直兼容于PC XT/AT。
1985年Intel推出了80386芯片，它X86系列中的第一种32位微处理器，而且制造工艺也有了很大的进步。
80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率从12.5MHz发展到33MHz。
80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址高达4GB内存，可以使用Windows操作系统了。
但80386芯片并没有引起IBM 的足够重视，反而是 Compaq 率先采用了它。
可以说，这是 P C 厂商正式走“兼容”道路的开始，也是AMD 等 CPU 生产厂家走“兼容”道路的开始和 32 位 CPU的开始，直到今天的 P4 和 K7 依然是 32 位的 CPU（局部64位）1989年，Intel推出80486芯片，它的特殊意义在于这块芯片首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。
80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80X86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。
它还采用了突发总线（Burst）方式，大大提高了与内存的数据交换速度。
1989 年，80486 横空出世，它第一次使晶体管集成数达到了 120 万个，并且在一个时钟周期内能执行 2 条指令。
2、CPU发展现状：为解决CPU散热的问题，现在的CPU正在从单核向多核发展，以减少产热量，增加散热面积，同时进一步加快运算速度，增大存储容量。
目前市场上的双核处理器已经被广泛的应用于手机、电脑以及各种PC机中。
Intel的双芯和AMD的双核，又开拓出两种发展方向。
而中国为了尽快赶上世界的技术水平决定跳过双核，4核，8核，直接进入16核ＣＰＵ的研发。
（1）中国CPU现状及发展趋势：9月13日，中科院计算技术研究所承担的国家“863”项目“龙芯2号增强型处理器芯片设计”(即龙芯2E)正式通过了“863”专家组的验收。
该通用CPU已经达到了奔腾4的水平，这标志着我国在通用CPU设计和生产方面，取得了巨大的进展。
经专家鉴定，龙芯2号居国内通用CPU研制领先水平。
与此同时，中科院计算所也宣布了进一步的研发计划，即会在2008年左右推出龙芯3号芯片，用于将来的服务器市场。
根据中科院计算所公布的产品路线图，龙芯3号将会是64位16核的芯片，而到现在为止的龙芯1号和龙芯2号系列芯片都是单核(龙芯1号是32位，龙芯2号系列为64位)。
之所以龙芯3号会跳过双核、4核、8核，直接进入到16核的设计，首先是因为计算所已经具备了设计16核芯片的能力，其次是实现跨越式发展的需要。
据中科院计算所介绍，“十一五”计划期间，中科院计算所将研制多核的龙芯3号，可用来研制生产高性能的计算机和服务器，进一步缩小与国外先进水平的差距。
现在龙芯系列研发和推广的重点依然是龙芯2号产品，但与此同时也未放弃龙芯1号和3号的继续研发，龙芯家族的各号产品嵌入式系统(龙芯1号)、PC机(龙芯2号)和服务器(龙芯3号)研发将齐头并进。
面对中国这个潜力广阔的大市场，龙芯还有很长的一段路要走，合理地找准市场地位，如何发挥其产品的技术优势并加大应用推广的力度，是目前龙芯处理所需要做的。
（2）国际CPU现状及发展趋势：两家世界上最大的处理器制造厂AMD和Intel曾都遇到一个难题，那就是“频率”。
频率作为衡量处理器好坏的标准已经成为了大多数人的定论。
低频率就代表着一颗处理器性能的滞后，而如今不管是Intel还是AMD都同时遇到了“频率”这个难题。
在设计者提高处理器内部进程的数量、增加缓存容量等方法纷纷用尽以后，似乎残酷的现实告诉设计者们:单核心处理器已经走到尽头。
“双核心”被Intel和AMD确定为下步发展项目也就不足为奇了。
AMD和Intel的双核技术在物理结构上也有很大不同之处。
AMD将两个内核做在一个Die(内核)上，通过直连架构连接起来，集成度更高。
Intel则是采用两个独立的内核封装在一起，因此有人将Intel的方案称为“双芯”，认为AMD的方案才是真正的“双核”。
从用户端的角度来看，AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致，从单核升级到双核，不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板，只需要刷新BIOS软件即可，这对于主板厂商、计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。
由此看来，在多核处理器市场上，AMD在对客户的理解和对输出最符合客户需求的产品方面的理念走在了Intel 的前面，目前，双核处理器的应用环境已经颇为成熟，大多数操作系统已经支持并行处理，许多新或即将发布的应用软件都对并行技术提供了支持，因此双核处理器一旦上市，系统性能的提升将能得到迅速的提升。
因此，目前整个软件市场其实已经为多核心处理器架构提供了充分的准备。
在单一处理器上安置两个或更多强大的计算核心的创举开拓了一个全新的充满可能性的世界。
多核心处理器可以为战胜今天的处理器设计挑战提供一种立竿见影、经济有效的技术――降低随着单核心处理器的频率(即“时钟速度”)的不断上升而增高的热量和功耗。
3、ＣＰＵ未来发展方向：主要目的在于提高运算速度，加快时钟频率的同时，尽可能的减少产热，加快散热。
不论是多芯，多核，超线程技术，三维集成还是新材料，其主要目的都在于提高运算速率，增强ＣＰＵ的计算能力，以处理视频，音频，３Ｄ图形显示，还有大规模运算等等。
我认为比较直接的解决办法就是在于量子物理范围，发现或者制造一种新型材料，取代硅材料，用于制造ＣＰＵ，从而解决散热问题。
于此同时，还可以是ＣＰＵ的计算进入一个新的数量级。
手机，电脑等日常的电子设备也可以有更小的体积，更长的待机时间，从而使ＣＰＵ的发展与市场接轨，促进ＣＰＵ的发展。
（１）多ＣＰＵ分布式计算：多CPU的方式被称为分布式计算，简单理解就是多台相连的计算机各自承担同一工作任务的不同部分，在人的控制下，同时运行，共同完成一件工作任务。
用“人多力量大”这句话可以很好的形容分布式的计算模式，多个处理器调节好了，能够提供很好的计算效率，同时这种方式的价格更便宜。
但是目前这种方式并不适应所有的工作负载，其主要适用于互联网行业以及大数据分析行业，其还有很多问题需要解决。
还拿之前搬砖的比喻来说明。
例如，两个人可能抢到一块砖，这样怎么处理呢？还有就是一个人搬着砖走到一半不走了（单点故障），那么这块砖怎么处理呢？还有就是怎么协调好每个处理器工作了呢？等等，都是分布式计算面临的挑战。
（２）超线程技术：超线程技术是近年来英特尔CPU设计所推崇的一种新技术，它可以将一个物理的处理器模拟成两个逻辑上的处理器，操作系统会把工作线程分派给这两个逻辑处理器去执行，可以大大提高处理器的性能和速度。
英特尔预言超线程技术将是未来主要的CPU技术，并在Pentium 4和Xeon处理器中都采用了此技术。
但IBM在其Power4服务器处理器中却将多个CPU集成到一个内核中，多CPU集成提供了比拥有双线程更好的性能，但是，后者占用相对比较少的芯片空间。
究竟未来CPU发展趋势是超线程还是多处理器集成，或是两者的结合，其实主要取决于芯片的资源空间、目标应用程序、操作系统支持以及系统其他方面的性能。
（３）三维集成电路：而SoC，简单来说就是将众多个核集成到一片上来，并且同时将内存等也集成到一起。
Soc 的极致，就是将硕大的一个电脑机箱微缩到一块芯片的大小。
而就目前3-5年而言，一种介于制程和封装间的技术---3D IC（三维集成电路）将逐步普及市场。
三维集成电路其实很容易理解，如果说之前的芯片都是平房的话，三维芯片就是高楼，将几个平房叠在一起。
本身也是一种Soc的集成方式，相较于之前的多核体系，减小了导线长度和延时及功耗。
对于CPU而言，暂时还没有达到3D IC的范畴，暂时是只有成熟的FPGA和DRAM产品出现。
3D IC的发展，大大增加了SoC的可行性。
无疑的，3D IC将在物理层面大大满足NoC的需求，TSV（硅穿孔）连接能使得整个网络的wire length（导线长度）大大缩短，能够解决RC Delay（理解成导线中电阻电容所带来的延迟就好了）所带来的困难，大大优化片上系统的综合能力。
要说明，未来的3D IC绝不会止步于将现有的2D芯片垂直整合。
当然，3D IC现在还面临这散热等诸多问题有待解决，但坚信其实能够成功市场化的工艺。
如果散热问题能够得到很好的解决，未来的CPU 将不再需要风扇，可惜散热实在是一个难题。
