CPU的起源和早期发展

起源

在现今的CPU出现之前，如同埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator and Computer）之类的计算机在执行不同程序时，必须经过一番线路调整才能启动。由于它们的线路必须被重设才能执行不同的程序，这些机器通常称为“固定程序计算机”（fixed-program computer）。而由于CPU这个词指称为执行软件（计算机程序）的设备，那些最早与储存程序型计算机（stored-program computer）一同登场的设备也可以被称为CPU。

储存程序型计算机的主意早已体现在ENIAC的设计上，但最终还是被省略以期早日完成。在1945年6月30日，ENIAC完成之前，著名数学家冯纽曼发表名为"First Draft of a Report on the EDVAC"的论文。它揭述储存程序型计算机的计划将在1949年正式完成(冯纽曼 1945)。EDVAC的目标是执行一定数量与种类的指令（或操作），这些指令结合产生出可以让EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）执行的有用程序。特别的是，为EDVAC而写的程序是储存在高速计算机内存中，而非由实例线路组合而成。这项设计克服了ENIAC的某些局限—即花费大量时间与精力重设线路以执行新程序。在冯纽曼的设计下，EDVAC可以藉改变内存储存的内容，简单更换它执行的程序（软件）。[1]

值得注意的是，尽管冯纽曼由于设计了EDVAC，使得他在发展储存程序型计算机上的贡献最为显著，但其他早于他的研究员如Konard Zuse也提出过类似的想法。另外早于EDVAC完成，利用哈佛架构制造的马克一号，也利用打孔纸带而非电子内存实作储存程序的概念。冯纽曼架构与哈佛架构最主要的不同在于后者将CPU指令与数据分开存放与处置，而前者使用相同的内存位置。大多近代的CPU依照冯纽曼架构设计，但哈佛架构一样常见。

身为数码设备，所有CPU处理不连续状态，因此需要一些转换与区分这些状态的基础组件。在市场接受晶体管前，继电器与真空管常用在这些用途上。虽然这些材料速度上远优于纯粹的机械构造，但是它们有许多不可靠的地方。例如以继电器建造直流时序