中央处理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。被称为电脑的心脏，但是学过生物后我发现把CPU称为电脑的大脑更合适些，而电源应该称为电脑的心脏

CPU的好坏往往也代表着电脑的档次，而计算机的发展也主要表现在CPU的发展上，每当一款新型的CPU出现时，就会带动计算机系统的其他部件的相应发展，如计算机体系结构的进一步优化，存储器存取容量的不断增大、存取速度的不断提高，外围设备的不断改进以及新设备的不断出现等。回顾CPU的发展，可以根据CPU的字长和功能，可将其发展划分为以下六个阶段。

第1阶段（1971——1973年）是4位和8位低档微处理器时代，通常称为第1代，其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微机。

第2阶段（1974——1977年）是8位中高档微处理器时代，通常称为第2代，其典型产品是Intel8080/8085、Motorola公司、Zilog公司的Z80等。

第3阶段（1978——1984年）是16位微处理器时代，通常称为第3代，其典型产品是Intel公司的8086/8088，Motorola公司的M68000，Zilog公司的Z8000等微处理器。

第4阶段（1985——1992年）是32位微处理器时代，又称为第4代。其典型产品是Intel公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。

第5阶段（1993-2005年）是奔腾（pentium）系列微处理器时代，通常称为第5代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6、K7系列微处理器芯片。

第6阶段（2005年至今）是酷睿（core）系列微处理器时代，通常称为第6代。
回顾CPU发展的历史长河，从雏形到今天，制造技术已经有了极大的提高，主要表现在集成电子元件越来越多。开始时集成几千个晶体管，到现在已经可以集成超过20亿个晶体管了。那么，这么多晶体管是如何实现电脑功能、处理数据的呢？先简单谈谈CPU是如何生产的吧。
CPU是用特别纯净的硅材料制造出来的，一个CPU包含数亿个精巧的晶体管，人们在一块小小的硅片上，用化学蚀刻或光刻出晶体管。
简单的说，晶体管就是微型的电子开关，它们是构建CPU的基石。而开关有两种状态：ON（连通）和OFF（断开），这两种状态正好与二进制中的基础状态0和1是对应的。这也是CPU的原始工作模式。
虽然只有0和1两种状态，但是晶体管的原理并不简单，它们的发展经过了多年的辛苦研究。在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中（别问我怎么放的，我也布吉岛的说），这样便创造出第一个集成电路，后来才有了中央处理器。
那么，晶体管是如何利用0和1这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？所有电子设备都有自己的电路开关，电路的连通和断开由开关来控制。如果开关断开则电子停止流动，如果开关连通则电子又会继续流动。晶体管这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，因此将CPU称为二进制设备。晶体管的ON状态用1来表示，而OFF状态则用0来表示，这样就可以组成最简单的二进制数。二进制数通过不同的排序编码，被定义为数值、字符、图像等等。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也能进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。
虽然现在CPU由数亿个晶体管组成，但其工作原理却并没想象中的那么深奥。
首先，CPU的内部可以分为控制单元，逻辑运算单元和存储单元（包括内部总线及缓冲器）三大部分，各司其职。CPU的工作原理如同工厂对产品的加工过程，：进入工厂的原料（程序指令）,经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储单元）中，最后等着拿到市场上去卖（交由应用程序使用）。在这个过程中，从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到存储单元代表工作的结束。
这个过程只在一瞬间就可以完成。简单的说，CPU只进行三种基本操作，分别是读出数据、处理数据和往内存写数据。它的标称速度一般由Hz来表示，但是其他方面，比如CPU芯片的设计，对于CPU性能也起着非常重要的作用。
CPU主要部件有算术逻辑单元ALU、寄存器组RS、控制单元、总线。
1、算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）
ALU是运算器核心。它是以全加器为基础，辅之以位移寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。

2、寄存器组RS（Register Set或Registers）
寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。
通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。
通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。
专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

3、控制单元（Control Unit）
控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

4、总线（Bus）
总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为PC中所有个组成部分传输信息共同使用的公路。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括：数据总线（DB——DataBus）、地址总线（AB——Address Bus）、控制总线（CB——Control Bus）。其中，数据总线用来传输数据信息，地址总线用于传送CPU发出的地址信息，控制总线用来传送控制信号
时序信号和状态信息等。
数据在CPU中怎样被处理呢？
数据从输入设备输入内存，等待CPU处理，这些这些将要处理的信息是按字节存储的，也就是以8位2进制数或8比特为1个单元存储，这些信息可以是数据或指令。数据是用二进制表示的字符、数字或颜色等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作，比如完成加法、减法或移位运算。
假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先，指令指针（instruction pointer）会通知CPU将要执行的指令在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号，称为地址，地址是有范围的，所以内存不能无限大，CPU在32位模式下工作时地址总线共32位，所以理论上最大可使用的内存容量为2^32B=4GB，但是实际CPU可使用的内存却达不到这么大，这是为什么呢？因为CPU工作时不仅仅要对内存中的数据进行读写操作，同时也要对鼠标、键盘、显卡、硬盘、计算机的各种接口进行一系列的操作，但是CPU怎么区分自己读写的是内存还是其他的东东呢？其实CPU无法区分，所以CPU就把这些通通当做内存来控制就好啦，因此，CPU可实际使用的内存是小于理论值的。
继续说数据在CPU中被处理的过程，知道数据的内存地址后，CPU就可以根据这些地址把数据取出，通过地址总线送到控制单元中，指令译码器（instruction decoder）从指令寄存器（IR——Instruction Register）中拿来指令，翻译成CPU可执行的形式，然后决定完成该指令需要哪些必要的操作，它告诉算术逻辑单元（ALU）什么时候计算，告诉指令读取器什么时候获取数值，告诉指令译码器什么时候翻译指令等。
基本上，CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据三项基本工作。但在通常情况下，一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行这些指令，完成一条指令后，CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复。
处理这么多指令和数据的同时，由于数据转移时差和CPU处理时差，肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生，CPU需要一个时钟。时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器，它不停地发出脉冲，决定CPU的步调和处理时间。目前，脉冲周期已经达到了每秒几十亿赫兹，这就是CPU的标称速度，也称为主频。主频数越高，表明CPU的工作速度越快。其他条件相同时，主频为3.2GHz的CPU工作速度应该比3GHz的CPU要快，当然，具体决定电脑速度的因素还要看其他相关的配件。