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过去的微处理器主频大多比较低，不断提高主频、降低线宽、采用超流水、多发射等技术是提高处理器性能的主要设计方法，处理器主频高低几乎成为微处理器性能强弱的代名词。随着主频持续增长在物理设计上出现了一些困难。特别是处理器性能增长速度远低于处理器主频的增长速度。以Intel公司微处理器发展历史为例，从I486发展到Pentium 4，处理器主频增长了15倍，但性能才提高5倍。另外传统的提方法易导致芯片面积增大、功耗过大、晶体管数量过多等一系列问题。随着处理器设计技术和生产工艺的发展，处理器突破性的性能提升还依赖处理器的结构更新。
RISC(全称Reduced Instruction Set Computer，精简指令系统计算机)是一套优化过的指令架构，它是根据的80/20法则所订立。计算机科学家们发现，计算机中80%的任务只是动用了大约20%的指令，而剩下20%的任务才有机会使用到其他80%的指令。如果对指令系统作相应的优化，就可以从根本上快速提高处理器的执行率。
在以往，这种多操作系统技术于超级计算机领域，但Intel决定让PC也拥有同样的功能，并发展出一套名为“Van-derpool”的技术。要在同一个硬件平台上同时生成两套操作环境并不容易，Vanderpool如何解决二者可能存在的冲突问题?Intel引入了一项名为“VMM (virtual machine monitor，虚拟机监控器)”的技术解决了问题。，Vanderpool在硬件平台上分别构建了隔绝的逻辑区，每个逻辑区都包含完整的运作状态，它们包括处理器的运算资源和内存资源;其次，VMM可对处理器、内存和其他硬件资源进行统一的管理和分配，确保每个操作环境都可以获得相应的计算资源，由此多个操作环境同步运作。这样在用户看来，他所面对的就是两套同步运行，且完全立的操作环境。而常规的计算机系统只有三层逻辑结构，自上而下分别是应用软件、操作系统和底层硬件，未有起衔接作用的”虚拟机”层。
功耗过高可以说是目前X86处理器所遇到的大问题。Pre Scott核心的Pentium 4处理器功耗突破100瓦大关，而Pentium 4 600系列更将达到130瓦的惊人水平，这不仅仅意味着大量的能源消耗，系统稳定性也成问题。
然而，CPU所消耗的这些能源绝大多数都没有得到利用，其有效利用率竟然只有0.1%的低水平。在去年2月份召开的“国际固态电路年会”上，与会对此问题提出许多积极的意见。
其中，东京大学的Takayasau Sakurai在会上发表一项电压和频率缩放技术，该技术可根据软件的负载情况来直接调整晶体管的阂值电压，如果系统执行的是需要大量计算的任务，处理器便会以快的时钟频率和高的电压运行。如果该技术能被未来的微处理器所采纳，能源浪费现象将可得到很大程度的缓解。
CPU发展已经有多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及新的64位微处理器，可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。微机是指以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以集成了计算机主要部件——控制器和运算器的微处理器MP（Micro Processor）为核心，所构造出的计算系经过30多年的发展，微处理器的发展大致可分为：
单片机阶段。 这一阶段推出的8位单片机普遍带有串行口, 有多级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。片内RAM、 ROM的容量加大，且寻址范围可达64 KB，个别片内还带有A/D转换接口。
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