CPU出現(xiàn)于大規(guī)模集成電路時代，處理器架構設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)學計算到廣泛應用于通用計算，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，代表產品是Intel 4004處理器。 1971年，Intel生產的4004微處理器將運算器和控制器集成在一個芯片上，標志著CPU的誕生; 1978年，8086處理器的出現(xiàn)奠定了X86指令集架構， 隨后8086系列處理器被廣泛應用于個人計算機終端、高性能服務器以及云服務器中。 (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，代表產品是Intel 80386。已經(jīng)可以勝任多任務、多用戶的作業(yè)。 1989 年發(fā)布的80486處理器實現(xiàn)了5級標量流水線，標志著CPU的初步成熟，也標志著傳統(tǒng)處理器發(fā)展階段的結束。  (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量指令流水結構，引入了指令的亂序執(zhí)行和分支預測技術，大大提高了處理器的性能， 因此，超標量指令流水線結構一直被后續(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。

馮諾依曼體系結構是現(xiàn)代計算機的基礎。在該體系結構下，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)和結果寫回。