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1、2020/7/11,1,第2章 中央处理器,计算机组装、维修及 实训教程,2020/7/11,第2页,本章内容包括CPU的发展历史、CPU的分类、结构和主要性能指标、常见CPU的型号（Intel系列CPU、AMD系列CPU）、CPU散热器，在实训中介绍了Socket A/Socket 370架构CPU的安装、Socket 478架构CPU的安装、CPU的检测。 要求了解CPU的发展历史，掌握CPU的分类、结构和主要性能指标、常见CPU的型号，熟练掌握CPU的安装。,2020/7/11,第3页,2.1 CPU的发展历史,1. 4位处理器Intel 4004 1971年，Intel公司研制出微处理
2、器芯片4004，如图2-1所示。2300只晶体管，4位字长，1MHZ主频,图2-1 Intel 4004处理器,2020/7/11,第4页,2. 8位处理器Intel 8008/8080/8085 1972年，Intel公司研制出8008处理器，如图2-2所示。,图2-2 Intel 8008处理器,2020/7/11,第6页,(2) Intel 80286处理器 1982年，Intel推出了80286芯片(DB16b,AB24b,6-20MHZ，14.3万只晶体管)，图2-5所示是i80286的外观。 IBM公司将80286处理器用在IBM PC/AT机中。,图2-5 Intel 80286
3、处理器,2020/7/11,第7页,4. 32位处理器Intel 80386/80486,(1) Intel 80386处理器 1985年，Intel发布80386DX(内外DB32b,AB32b,12.5-40MHz，集成27.5万只晶体管)，如图2-6所示。SX外部DB为16b,既有386的优点，又有286的成本优势。 除Intel公司生产386芯片外，还有AMD、Cyrix、IBM、Ti等公司也生产与80386兼容的芯片，如图2-7所示。 摩托罗拉公司在此期间开发出了68030 CPU，用于Apple机。,图2-6 Intel 80386DX处理器,图2-7 386 CPU,2020/7
4、/11,第8页,(2) Intel 80486处理器 1989年，Intel推出了80486芯片，首次使用RISC技术（精简指令集）如图2-8所示。也分为SX，DX 其他公司也推出了与80486兼容的CPU，如图2-9所示。,图2-8 Intel 80486DX处理器,图2-9 其他486 CPU,2020/7/11,第9页,从80486开始首次出现了处理器倍频技术，该技术使处理器内部工作频率为处理器外部总线运行频率的2或4倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来，如图2-10所示。,图2-10 Intel 80486DX4,2020/7/11,第10页,(3) Intel Penti
5、um处理器 1993年，Intel公司发布了Pentium（奔腾）处理器。第一代的Pentium代号为P54C，如图2-11所示。其后又发布了代号为P55C，内建MMX（多媒体指令集）的新版Pentium处理器，如图2-12所示。 Pentium处理器内置310万只晶体管，6066200MHZ。 PentiumMMX 95年又推出 PentiumPro处理器，是首个专为32位服务器设计的，集成550万只晶体管，整合了二级CACHE。,2020/7/11,第11页,与Pentium MMX属于同一级别的CPU有AMD K6、Cyrix 6x86 MX等，如图2-13、图2-14所示。,图2-11
6、 Pentium 图2-12 Pentium MMX 图2-13 AMD K6 图2-14 Cyrix 6x86MX,2020/7/11,第12页,(4) Intel Pentium II处理器 1997年，Intel公司发布了Pentium II处理器（750万只晶体管，MMX），如图2-15所示。 同期，AMD和Cyrix分别推出了同档次的K6-2和Cyrix MII，如图2-16、图2-17所示。 1998年4月，Intel推出了Celeron（赛扬）处理器，其中最为成功的是Socket 370接口Celeron 333和366，如图2-18所示。,图2-15 Pentium II 图2
7、-16 AMD K6-2 图2-17 Cyrix MII,图2-18 Socket 370 Celeron,2020/7/11,第13页,(5) Intel Pentium III处理器 1999年，Intel公司发布了Pentium III处理器（引入70条SSE指令集）。如图2-19所示。Celeron 2 2000年3月，AMD领先于Intel率先推出了1GHz的Athlon微处理器，其性能超过了Pentium III，如图2-20所示。,图2-19 Pentium III 图2-20 AMD Athlon（K7）,2020/7/11,第14页,Socket 370架构的Pentium
8、III，其外观如图2-21所示。 Celeron处理器的外观如图2-22所示。 同期，AMD公司推出了Athlon（速龙），如图2-23所示。它采用462针的Socket A架构，时钟频率为700MHz1.4GHz，内建MMX和增强型3DNow!技术。 AMD公司还推出了Athlon（速龙）的简化版本Duron（钻龙），如图2-24所示，也采用Socket A架构，时钟频率为600950MHz。,图2-21 Pentium III 图2-22 Celeron II 图2-23 Athlon 图2-24 Duron,2020/7/11,第15页,(6) Intel Pentium 4处理器 In
9、tel公司在2000年11月发布了Pentium 4处理器，Pentium 4没有沿用Pentium III的架构，而是基于全新的Socket 423/478架构，0.18m制造工艺，集成了4200万个晶体管，主频为1.42.0GHz，如图2-25(a)所示。 后期的Pentium 4处理器均基于Socket 478架构，采用0.13m制造工艺，集成了5500万个晶体管，主频为1.82.4GHz，如图2-25(b)所示。 同样，Pentium 4的简化版本Pentium 4 Celeron也采用Socket 478架构，主频频率为1.4GHz以上，Pentium 4 Celeron CPU的外
10、观如图2-26所示。,图2-25 Pentium 4 图2-26 Pentium 4 Celeron,2020/7/11,第16页,Athlon XP（速龙XP），如图2-27所示，仍采用Socket A架构，以全面对抗Pentium 4。,图2-27 Athlon XP 3200+,2020/7/11,第17页,5. 64位处理器AMD Athlon 64,2003年9月，AMD发布了面向台式机的64位处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，如图2-28和图2-29所示。它们的初始实际频率为2.0GHz，晶体管数目为1.059亿个，采用0.13m工艺。,图2-28 AMD At
11、hlon 64 图2-29 AMD Athlon 64 FX,2020/7/11,第18页,2.2 CPU的分类、结构和主要性能指标,2.2.1 CPU的分类 CPU有多种分类方法。 1. 按CPU的生产厂家分 2. 按CPU的接口分 3. 按标称频率分 4. 按CPU的内核分,2020/7/11,第19页,2.2.2 CPU的外部结构,从CPU外部看到的结构看，CPU主要有两个部分组成：一个是内核，另一个是基板。下面分别以Athlon XP（如图2-30所示）和Pentium 4（如图2-31所示）为例，介绍其外部结构。,2020/7/11,第20页,1. CPU的内核 2. CPU的基板
12、3. CPU的编码 4. CPU的接口 CPU的封装形式主要分为两大类：一类是针脚式的Socket类型(ZIF)，另一类是插卡式的Slot类型。 (1) Socket 7插座:适合于Pentium,P MMX,K5,K6,K6-2 Socket 7 CPU插座如图2-32所示。,图2-32 Socket 7 CPU插座,2020/7/11,第21页,(2) Socket 370插座 Intel的Socket 370支持Celeron II、Pentium III、Cyrix III。Socket 370 CPU插座如图2-33所示。,图2-33 Socket 370 CPU插座,2020/7/
13、11,第22页,(3) Socket A插座 AMD的Socket A（Socket 462）是为Socket A架构的Athlon处理器而设计的接口标准。AMD的Athlon、Duron和Athlon XP处理器都采用相同的Socket A接口。Socket A CPU接口，如图2-34所示。,图2-34 Socket A CPU插座(4) Socket 478插座,2020/7/11,第23页,Intel的Socket 478 CPU接口支持Pentium 4 CPU，Socket 478 CPU插座如图2-35所示。,图2-35 Socket 478 CPU插座,2020/7/11,第2
14、4页,2.2.3 CPU的主要技术参数,1. 主频 主频也叫时钟频率（CPU Clock Speed），单位是MHz、GHz，是CPU内数字脉冲信号振荡的速度，用来表示CPU的工作频率。与CPU运算速度有关。 2. 外频 外频又称外部时钟频率，单位是MHz，是由主板提供的系统总线的工作频率，是CPU与主板之间同步运行的时钟频率。 3. 倍频系数 倍频就是CPU的运行频率与系统外频的倍数，也就是降低CPU主频的倍数。三者的关系为：CPU的主频（内部运行的频率）= 外频倍频系数。,2020/7/11,第25页,4. 前端总线（Front Side Bus，FSB）频率 FSB频率是指CPU与内存数
15、据总线直接交换数据的速度。 数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，内存带宽必须要满足CPU的带宽需求： CPU需求带宽CPU前端总线位宽（主流CPU、内存均是64bit）CPU前端总线频率8 各种FSB的Pentium 4带宽需求见表2-1。 表2-1 计算带宽,2020/7/11,第26页,5. 高速缓存（Cache） Cache（高速缓冲存储器，简称高速缓存）是一种速度比主存更快的存储器，其功能是减少CPU因等待低速主存所导致的延迟，以改进系统的性能。 不同等级缓存在存取延迟时间和大小方面的差别，如图2-36所示。,图2-36 内存层次结构图,2020/7/11,第27
16、页,6. 内核（Core）电压和I/O工作电压 CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种。 7. 制造工艺 制造工艺是指在硅材料上生产CPU时内部各元器件的连接线宽度，一般用m（微米）表示。 8. 字长 CPU在单位时间内同时能一次处理的二进制数的位数叫字长或位宽。,2020/7/11,第28页,2.3 常见CPU的型号,2.3.1 Intel系列CPU 自从Intel公司于2000年11月发布Pentium 4处理器以来，Pentium 4处理器的性能不断改进和提升，已经经历了4代，各代技术参数见表2-2。下面介绍典型的Pentium 4。,2020/7/11,第29页,1. Pentium 4 2.4GHz（FSB 400MHz） Pentium 4 2.4GHz（FSB 400MHz）是Intel公司于2002年4月发布的产品，是Pentium 4的第二代产品。它采用Northwood内核，0.13
