从这一章开始讲一下处理器。
根据通用计算机与嵌入式系统的分类，处理器分为通用处理器和嵌入式处理器。其中通用处理器以X86体系结构为代表，市场主要由英特尔和AMD垄断。
X86体系之所以叫X86，源于1978年英特尔推出的CPU8086傍上了当时的超级大V，IBM。但当时英特尔的产能不足，IBM就强硬的要求英特尔必须找第二供应商以保证供货。为了IBM的超级大单，英特尔不得不找到AMD签订为期五年的技术合作协议，全面授权AMD生产X86系列处理器。
通用处理器针对通用计算机的需求进行设计，追求的就是更快的计算速度、海量的数值计算、更大的数据吞吐率。通用计算机发展方向就是总线速度的提升提升再提升，存储容量的扩大扩大再扩大。
而嵌入式处理器，它是针对不同的应用场景进行设计的，而不同的应用领域对嵌入式处理器的功能、性能等的要求又千差万别。由此可见，嵌入式处理器的种类是非常的多，目前全世界已经超过1000种，主流的体系结构也有30多种。
看到这里可能就有读者会问，究竟什么是通用计算机，什么是嵌入式系统？这里简单讲解一下。
通用计算机大家都比较好理解，我们平时用的台式机、笔记本电脑、服务器都属于通用计算机。它按照体系结构、运算速度和规模一般可分为大型机、中型机、小型机和微型机。台式机和笔记本电脑在这里就属于微型机。
而嵌入式系统，它是以应用为中心，以计算机技术为基础，根据应用需求包括功能、性能、成本、体积、功耗、使用环境等等，灵活剪裁软件和硬件模块的专用计算机系统。所以，嵌入式系统也是一种计算机系统，但它是专用计算系统。
比如大家平时使用的洗衣机、照相机、路由器、各种小家电等等，都属于嵌入式系统。它们都属于“看不见的计算机”。
通用计算机系统的组成会采用通用处理器、标准总线和外设，软硬件相对独立，强调通用性和可扩展性。嵌入式系统采用特定的嵌入式处理器，总线和外设一般集成在处理器内部，软硬件是紧密结合的。
这一点也很好理解，你觉得电脑内存不够大了，可以买一块独立的内存插上，而且基本上算是即插即用；在软件方面，你可以自己安装各种通用程序。
但嵌入式系统就不行，自己动手给洗衣机加个内存、装软件好像不大行对吧。
从软件开发方式来说，通用计算的开发平台和运行平台都是通用计算机，简单理解就是你在计算机上写代码，也在计算机上运行代码编出来的程序。而嵌入式系统采用交叉编译的方式，也就是说你是在通用计算机上写好代码，最终代码是运行在嵌入式系统上。
而且与通用计算机编程相比，嵌入式编程更贴近硬件底层，它要求程序开发人员具备对底层硬件有一定的了解，毕竟不同的硬件会需要对应的软件又相应的变化。
我们都知道通用计算机都是有操作系统的，典型的比如windows、MacOS。嵌入式系统有的有操作系统，有的由于只需要执行简单的程序并没有操作系统。如果有操作系统，一般采用嵌入式Linux系统，这通常是由正常的Linux系统剪裁而来。除此之外，对于实时性要求高的嵌入式系统，还有RTOS（实时操作系统），比如UCOS、Free RTOS等等。
看到这里可能就会有读者问，那我们现在用的手机是嵌入式系统还是通用计算机系统？
在过去的功能机时代，手机计算速度、存储水平都比较低，而且采用的是实时操作系统，它显然是一个嵌入式系统设备。
但现在的智能手机它是通用计算机系统还是嵌入式系统边界已经很模糊了。从性能上来看计算和存储都相当强大，结构上软硬件也相对独立，它更像一个通用计算机系统。
不过从硬件的通用性来说，智能手机的通用性仍然比不上通用计算机系统。通用计算机你可以自己买CPU、内存、主板来攒机，智能手机显然还做不到这个程度，就是源于它的各个硬件器件之间、操作系统对硬件的适配通用性，还达不到通用计算机的那种通用程度。
从操作系统来看，虽然安卓系统是基于Linux内核为基础，但针对安卓系统的应用软件编程与硬件关系不大，开发员是面向对象编程的，不需要什么硬件知识。从这一点来看，它也更偏向于通用计算机系统。
不过，针对安卓系统的编程仍然采用的是交叉编译，就是在电脑上写好代码，最终运行在手机上，而不是直接在手机上写代码。所以，从编译方式来看，它还是遵循了嵌入式系统的方法。
综上，智能手机你可以说它是通用计算机系统，也可以说它是嵌入式系统，都没毛病。
在介绍处理器分类之前，先给大家介绍一下什么是CPU。
CPU，全称是Central Processing Unit，中文翻译叫中央处理器或者中央处理单元。要搞清楚究竟什么是CPU，得了解一下CPU是怎么来的。
早期的计算机不像咱们今天的计算机可以跑游戏、看电影、写文档等各种应用，早年的计算机是正儿八经专门用来搞计算的。比如1946年诞生的全球第一台通用电子计算机ENIAC，它全称是“电子数字积分计算机”，是用来计算复杂的导弹弹道发射数据，以及计算氢弹研究可行性的。它占地面积约170平方米，有30个操作台。
在1973年由施乐公司帕洛阿尔托研究中心发明出第一台个人计算机之前，计算机基本都是大型机的天下（这个第一是有争议的，也有人认为MITS公司1975年1月推出的Altair）。这些大型机是利用晶体管做成逻辑芯片来进行运算，比如1963年阿波罗计划中的登月舱中的导航计算机，就使用了5000多个逻辑芯片来进行运算，每颗芯片集成了上千个晶体管。
1968年英特尔成立了，不过它创业初期的主攻方向是做静态随机存储器SRAM。虽然这个时间，英特尔还是个萌新公司，但他的创始人之一诺伊斯却已经是行业大V，有了大量迷粉。其中一位狂热粉丝是来自日本的佐佐木正，他当时在夏普工作，作为甲方的一员极力想要促成诺伊斯变成自己的乙方。结果，交易并没有做成。
没能成功为偶像氪金，佐佐木正非常沮丧，于是他脑海中开始搜寻自己有没有什么小伙伴能氪金一把。终于，他想到了好友小岛义雄，他所在的公司叫比吉康，是一家日本的做计算器的小公司。于是，佐佐木正就给双方牵线达成协议，根据协议，英特尔将为比吉康开发一款定制化的高端可编程计算器芯片。
比吉康负责这个项目的工程师叫永赖志麻，他设想的是英特尔为他设计一套芯片，分别完成计算器的运算、存储、输出、键盘控制等功能。这一套芯片包括12个逻辑芯片和对应的存储芯片。计划每套价格50美金，总计定购6万套。
英特尔负责这个项目的人叫霍夫，他掐指一算，不行啊！60年代末，计算器一般都要几百美金一个，你50块钱就想搞定，还要这么一大堆芯片！他把这个结论告诉英特尔的另一位创始人摩尔，就是摩尔定律的那个摩尔。
摩尔大手一挥表示，不划算就直接给拒了，不做它的生意，这帮甲方都是给惯的！
一般情况下，领导都给你撑场子了，自然是直接拒绝了事。但霍夫想了想，觉得有时候不逼自己一把都不知道自己能有多优秀，他打算再挽救一下，于是去渡了个假。
在塔希提岛的海滩上，霍夫晒着太阳，觉得日本人的这个方案也忒复杂了点，是不是能够把那些乱七八糟的东西都集成在一颗芯片上。比如，把所有的运算和控制都集成在一颗中央处理单元芯片上，再加上一个只读存储器、一个读写存储器、再加一个输入输出芯片？
于是，霍夫设计出了一颗能够运行常规计算机程序的中央处理器，取代了不同功能的单芯片，把算术运算、键盘控制、输出控制等等用一块芯片来解决。
1971年，这块芯片正式推出，被英特尔命名为4004。4004需要和动态随机存储器DRAM4001、用来保存用户指令的只读存储器ROM4002、用来处理输入/输出结构的寄存器4003一起工作。用户只需要改变只读存储器4002中的指令，就能让4004实现不同的功能。
4004在这个计算架构中担任的是中央处理器CPU的工作，但由于它不是应用于大型计算机，而是用于微型计算机系统（计算器）中，所以，4004又被称为微处理器。
4004的尺寸是30x40毫米，集成了2250个晶体管，采用10微米工艺制程，每秒可执行6万次运算，时钟频率为74千赫兹。它不仅仅是世界上第一款微处理器，它的诞生也代表了中央处理器CPU+动态随机存储器+只读存储器+寄存器这种计算机系统架构的诞生。它也为微型计算机时代的来临奠定了基础。
当然，在二战期间数学家冯·诺依曼早就提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。英特尔的这个架构也是基于冯·诺依曼体系，只不过它采用具体的芯片，将这套体系具象化了。
在英特尔研究这个项目的同时，仙童半导体、IBM、Signetics、德州仪器等公司也在做类似的事情。1972年3月，德州仪器推出8位CPU，两家公司又争了一把专利。1973年专利落袋英特尔。
看到这里我们应该明白，无论在通用计算机系统还是嵌入式系统，只要你这颗芯片干的是CPU干的事儿，就可以称为CPU，换句话说，CPU是一个统称。只是通常来说，人们偏好将笔记本和桌面电脑中的CPU叫CPU。
微处理器（MPU，Micro Processor Unit），这就是相对于大型机的微型机中的CPU的称呼。比如手机、个人电脑、工作站中的CPU，都可以叫微处理器。它既可以是通用X86架构，也可以是嵌入式的，比如基于ARM核的微处理器。
也正是因为微处理器用于小型或者微型设备，它会比用在大型机中的CPU有更高的集成度，把原有属于“芯片组”的各类接口和部分“外设”也集成到一颗芯片里面，以占用更小的空间、节省成本。微处理器也会追求更快的处理速度、执行更复杂的任务。
嵌入式系统中的处理器又分为：
嵌入式微处理器EMPU，顾名思义，这就是用在嵌入式系统中的微处理器。虽然是用在嵌入式系统中，但它还是处理器，处理器就代表它要具备一定的处理、运算能力以及执行比较复杂的任务。
嵌入式微控制器MCU，与嵌入式微处理器相比，它在一颗芯片上集成了更多的部件，比如内部集成RAM、各种非易失性存储器、总线控制器、定时/计数器、输入/输出接口、数模转化器等等，以形成一个计算机最小系统。
但它叫“微控制器”，这就代表它能够“处理”但重点在“控制”，所以对它运行、处理的能力要求不高，工作任务也比较单一，一般不需要它去执行功能复杂、运算量大的程序。
对比一下就知道了，强劲的微控制器主频是G量级，而微控制器厉害的也就是百MHz的量级。
微控制器的品种非常丰富，价格便宜，几块到十几块人民币不等。目前占嵌入式系统约70%以上的市场份额。
嵌入式数字信号处理器DSP，数字信号处理应用非常广泛，比如数字滤波、语音编解码、视频编解码等等。传统的微处理器在进行这类计算时性能比较低，所以这种处理器就是专门用来处理数字信号的。它的系统结构、指令系统等针对数字信号做了特殊的设计，因而有更高的执行效率。
它们被用来完成特定的任务，对应的软件和硬件都需要针对专门的应用进行定制，所以属于嵌入式处理器。
嵌入式片上系统SOC，这类处理器将嵌入式微处理器和一大堆的模块、器件集成在一颗芯片上，从而在一颗芯片上能实现一个嵌入式系统的大部分核心功能。比如我们智能手机中的CPU，严格意义上来说属于SOC，它除了处理器之外集成了大量的功能模块和元器件。
现在，在嵌入式领域，将单独的嵌入式微处理器做成集成化的SOC是趋势。
看到这里可能有读者就会问，微控制器MCU也是高度集成，它与SOC有什么区别？
实际上，MCU和SOC确实都具有高度集成的特点，将计算机小系统的全部或者大部分功能集成在一颗芯片上，有些文献也将MCU归为SOC。后来为了更清晰地描述，一般将内部集成了RAM和ROM存储器，主要用于“控制”的芯片称为MCU；以嵌入式微处理器为核心、具有较强计算性能和处理性能、集成各种应用需要的外部设备控制器、没有内置存储器的被归为SOC。
最后，我们来看一下处理器按照应用场景的市场规模情况。
2019年，用于台式机、笔记本中的CPU+GPU（图像处理器）市场规模为380亿美元；用于云服务器、数据中心的服务器CPU，市场规模约250亿美元；用于智能手机和基站的移动端SOC，市场规模约450亿美元；用于嵌入式系统的MCU，市场规模为200亿美元。
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