CPU出現(xiàn)于大規(guī)模集成電路時代，處理器架構(gòu)設(shè)計的迭代更新以及集成電路工藝的不斷提升促使其不斷發(fā)展完善。從最初專用于數(shù)學(xué)計算到廣泛應(yīng)用于通用計算，從4位到8位、16位、32位處理器，最后到64位處理器，從各廠商互不兼容到不同指令集架構(gòu)規(guī)范的出現(xiàn)，CPU 自誕生以來一直在飛速發(fā)展。  CPU發(fā)展已經(jīng)有40多年的歷史了。我們通常將其分成六個階段。 (1)第一階段(1971年-1973年)。這是4位和8位低檔微處理器時代，代表產(chǎn)品是Intel 4004處理器。 1971年，Intel生產(chǎn)的4004微處理器將運算器和控制器集成在一個芯片上，標(biāo)志著CPU的誕生; 1978年，8086處理器的出現(xiàn)奠定了X86指令集架構(gòu)， 隨后8086系列處理器被廣泛應(yīng)用于個人計算機終端、高性能服務(wù)器以及云服務(wù)器中。 (2)第二階段(1974年-1977年)。這是8位中高檔微處理器時代，代表產(chǎn)品是Intel 8080。此時指令系統(tǒng)已經(jīng)比較完善了。  (3)第三階段(1978年-1984年)。這是16位微處理器的時代，代表產(chǎn)品是Intel 8086。相對而言已經(jīng)比較成熟了。  (4)第四階段(1985年-1992年)。這是32位微處理器時代，代表產(chǎn)品是Intel 80386。已經(jīng)可以勝任多任務(wù)、多用戶的作業(yè)。 1989 年發(fā)布的80486處理器實現(xiàn)了5級標(biāo)量流水線，標(biāo)志著CPU的初步成熟，也標(biāo)志著傳統(tǒng)處理器發(fā)展階段的結(jié)束。  (5)第五階段(1993年-2005年)。這是奔騰系列微處理器的時代。 1995 年11 月，Intel發(fā)布了Pentium處理器，該處理器首次采用超標(biāo)量指令流水結(jié)構(gòu)，引入了指令的亂序執(zhí)行和分支預(yù)測技術(shù)，大大提高了處理器的性能， 因此，超標(biāo)量指令流水線結(jié)構(gòu)一直被后續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)代處理器，如AMD(Advanced Micro devices)的銳龍、Intel的酷睿系列等所采用。  (6)第六階段(2005年至2021年)。處理器逐漸向更多核心，更高并行度發(fā)展。典型的代表有英特爾的酷睿系列處理器和AMD的銳龍系列處理器。為了滿足操作系統(tǒng)的上層工作需求，現(xiàn)代處理器進一步引入了諸如并行化、多核化、虛擬化以及遠程管理系統(tǒng)等功能，不斷推動著上層信息系統(tǒng)向前發(fā)展。

馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計算機的基礎(chǔ)。在該體系結(jié)構(gòu)下，程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，指令和數(shù)據(jù)需要從同一存儲空間存取，經(jīng)由同一總線傳輸，無法重疊執(zhí)行。根據(jù)馮諾依曼體系，CPU的工作分為以下 5 個階段：取指令階段、指令譯碼階段、執(zhí)行指令階段、訪存取數(shù)和結(jié)果寫回。