[计算机]第2章 中央处理器

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1、计算机组装与维护教程主讲：罗彬第2章 中央处理器CPU 任务一任务一 微处理器的介绍及发展历程微处理器的介绍及发展历程（了解）（了解）任务二任务二 CPUCPU的分类的分类（熟悉）（熟悉）任务三任务三 CPUCPU的主要性能指标的主要性能指标（熟悉）（熟悉）任务四任务四 CPUCPU的选购及超频的选购及超频（掌握）（掌握）CPU中央处理器 CPU是电脑中最重要的组成部分，它相当于人的大脑，是整 个 电脑系统的核心。 它负责电脑系统指令的执行、数学与逻辑 运算、数据存储、以及输入/输出等制。其内部结构可分为: 控制单元、 逻辑(运算）单元 存储单元2.1.1 CPU2.1.1 CPU简介简介任务

2、一任务一 微处理器的介绍及发展历程微处理器的介绍及发展历程（了解）（了解）逻辑运算单元算术运算单元整数运算单元浮点运算单元2.1.2 CPU 2.1.2 CPU 的发展历程的发展历程1.第1代微处理器 Intel 4004 Intel 8008 4/8位(1971) 2.第2代微处理器 Intel 8080 Intel 8085 8位(1973/1976) 3.第3代微处理器 Intel 8086/8087/8088(1978/1981) 16位 8087为协 处理器 Intel 80286 (1983) 16位4。第4代微处理器 Intel80386(1985)(32位) Intel8048

3、6(1989)(32位) 首次将协处理器和缓存集成在CPU内部(8K) 5. 第5代微处理器 Pentium 586(1993) 随着CPU发热量增加,首次为CPU 增加了散热风扇。6. 第6代微处理器97年初Pentium MMX CPU上市，增加了57条MMX指令,加强图象视频等处理效果。1998年4月16日，英特尔正式推出(Intel Pentium) 。采用全新的SLOT1接口。同时，为了占领底端市场，推出了简化版 Celeron (赛扬)。1999年春节刚过，英特尔公司又一次的推出新微处理器Pentium。早期的P3使用SLOT1接口，后来全部使用Socket370接口.与此同时,A

4、MD也同样推出K6,K6与之抗 衡1999年6月14日，AMD公司推出划时代的产品AMD Athlon（速龙）,接口为 SLOT A，同时，AMD为了和INTER抢夺低端市场推出了Duron（毒龙）系列，2000年，INTER Pentium4正式开始上市，接口为SOCKET423/478。而AMD公司同 样 推出了Athlon XP与之相抗衡。接口为SOCKET A（462）2004.6月，intel公司推出了新型的64位Pentium4 CPU,在CPU命名时不再以 主频标识,而是采用三位数字表示,接口从478转为775，同年推出了基于低端 的赛扬D系列 2003年9月24日，AMD正式推

5、出Athlon64处理器，真正宣告出个人64位计算 时代的到来。接口为Socket754，939,并推新型低端市场产品:Sempron（闪 龙）系列，有32位和64位两种类型2005年5月27日，Intel定位于中高阶主流的双核心旗舰芯片Pentium D 系列处理器发布。当然AMD也不干落后，同年8月2日AMD公司正式发布 自己的双核心Athlon 64 X2 3600处理器，从此多核CPU走进了我们的大 众生活 。 1、SLOT架构： a.Slot 1插槽：支持采用SEC技术的P&和早期赛扬处理器 。b.SlotA:AMD K7（Athlon)专用按照CPU的架构（接口）类型分：任务二 C

6、PU的分类（熟悉）2、SOCKET架构：采用方形多针脚零插拔力插座，即 ZIF(Zero Insert Force)插座。a.Socket 7插座: 321针，用于P/P MMX/K5/K6-2/K6-3b. Socket A插座：462针脚，用于32位的Athlon XP和Duron系列c. Socket 370插座：370针脚，用于 P/C&d. Socket 478插座 ：478针脚，用于32位的P4/C4&De. Socket 775插座 ：775针脚，用于64位的Pentium D/Pentium EE/Celeron D/Core/Core2 e. Socket 1366插座 ：1

7、366针脚，用于最新的下一 代intel CPUCore i7f. Socket 754插座：754针脚，Socket 939插座：939针脚，用于Athon64系列Socket 940插座：940针脚，Athon64 2系列，为目前主 流任务三任务三 CPUCPU的主要性能指标及的主要性能指标及CPUCPU的选购的选购（熟悉）（熟悉）2.3.1 CPU的主要性能指标1、字长： 字长CPU在单位时间内（同一是时间）能一次处理的二 进 制数的位数，叫字长。如8位，16位，32位，64位位在数字电路和电路技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是“0”和是“1”在CPU中都是一“位” 2

8、. CPU主频 ：CPU的将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数 称为频率。CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高 CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，假设某个CPU在 一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在100MHz主 频时，将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。但是，在提高主 频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能 得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。 例：Pentium 4 2.0G的CPU 主频 2000MHz计算公式：主频=外频倍频 例： P4 2.4 G（133 18.0 ）外频 ：是CPU与主板之间的传输速度，

9、外频越高，CPU就可以 同时接受更多来自外部设备的数据 倍频 ：CPU外频与主频相差的倍数。 3、缓存：Cache 缓存（Cache）又称为高速缓存，是可以进行高速 数 据传输的存储器。CPU的缓存分为两种，即L1 Cache(一级缓存)和L2Cache( 二 级缓存)。由于高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较 大，因此CPU生产厂商纷纷力争加大高速缓存的容量。不过 高 速缓存均由静态RAM组成，结构复杂，且成本也较高。所以 缓存越大，CPU性能越好，价格越高。4.生产工艺 : CPU的表面上标有0.18m或0.13m等字样，这就是CPU 的 制造工艺。从0.25微米开始，到0.18微米，

10、再到0.13微米 。 最后到0.09,0.065,0.045微米。制造工艺越小，表明CPU 越 先进，更省电，发热量更小，而频率可再次提升。5、内存总线速度： 是指CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度。其速度与 CPU外频是一样的6.前端总线（FSB）频率 ： 在CPU的早期，由于当时的一个时钟周期主板只能传输一次数据给CPU， 所 以前端总线和外频的值是一样的；但到了奔腾4年代，INTEL公司采用了 Quad Pumped（4倍并发）技术，该技术可以使系统总线在一个时钟周 期 内传送4次数据，也就是传输效率是原来的4倍，相当于用了4条原来的前 端 总线来和内存发生联系。例如，在外频为133

11、MHZ的时候，前端总线的速 度 增加了4倍变成了133X4=533MHZ，当外频升到200MHZ，前端总线变成 800MHZCPU每秒钟可接受主板传来的最大数据量公式为： 前端总线总线位宽（主板一次性能传输给CPU多少位(bit)数据，一般为64bit） 8(b转换为B) 例如：800MHz（前端总线）64bit（总线位宽）8bit/Byte=6.4GB。7、指令集技术 指令集是为了增强CPU在某些方面（如多媒体）的功能而特意开发的一组 程序代码集合。目前常见的指令集有以下几种。MMX指令集：它是Intel公司于1996年推出的一项多媒体指令增强技术。 指令集中包括有57条多媒体指令。SSE指

12、令集：它是Intel公司在Pentium III处理器中率先推出的。此指令集包 括了70条指令，其中包含50条提高3D图形运算效率的SIMD浮点运算指 令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存指令。理这些指令对目前 流行的多媒体应用起到全面强化的作用。SSE 2指令集：是INTER在SSE指令集基础上扩展而成的，该指令新添加 了144条新建指令，进一步提高了浮点运算能力，主要集成在P4以上的 CPU上。SSE 3指令集：SSE3是在SSE2基础上，又新增了13条指令，主要加强了 复杂算法，视频压缩与编码和线程同步等方面。Sse4指令集：是intel公司运用在45nmCPU上的新技术之一，

13、该指令集新增加了 47 条指令，主要针对向量绘图运算、3D游戏加速、视频编码及协同处理的加速。 使多媒体功能更加迅速 3DNow！指令集：由AMD公司开发，出现在SSE指令集之前，并被广泛应 用于其K6-2、K6-3以及Athlon（K7）处理器上。与Intel公司的MMX技术 侧 重于整数运算有所不同，3DNow！指令集主要针对三维应用场合，在软件 的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。3DNow！+指令集：针对3DNOW！的不足，在原有基础上，增加了52条指 令，包含部分SSE指令，主要用在64位以上的AMD CPU上8.几样流行的CPU术语：HyperTransport超级总线 技术：是

14、由AMD公司最新开发出的端到端总 线 技术，是指在CPU内部集成了内存控制器，把内存与CPU连接起来，跨 越 了主板传输速率的瓶颈问题，从而提高内存与CPU之间的传输速度。现 在 市场上主要有HT1.0和HT3.0两种（1.8 GHz、2.0 GHz, 2.4 GHz和2.6 GHz） 超线程技术为Intel公司2003年推出的一项技术，我们可以看到,当 CPU 在整数单元工作时，浮点单元是闲置的，而反过来浮点单元工作时，整 数 单元就闲置，当然这样就造成了CPU资源浪费，为了解决这个问题。 Intel 公司在CPU内部放置两个逻辑处理单元，可在同一时间里，把一个CPU 虚 拟成两个CPU来使

15、用，并且可以共享缓存。但是，虽然采用超线程技术 能 同时执行两个线程，但它并不象两个真正的CPU那样，因为每各CPU都 具 有一些独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要 暂 时停止，并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性 能 并不等于两颗CPU的性能。双核技术双核就是一个CPU中集成了2个处理核心的处理器，有2个运 算 单元，控制单元，和存储单元。就像有两个大脑一样，可以同时运算不 同 的两个程序，就像两个大脑同时在考虑两件事情一样任务四 CPU的选购1、选购CPU首先需要看自己的需要，并不是说一定要买最 好的CPU。 2、在选购的时候不管是INTER和AMD

16、，都分为散装和盒装 2种。其中散装价格便宜，但保质期短，一般为一年，无 风扇无说明书。盒装的价格贵，但一般保质为三年。在选 购的时候，一定要向商家问清楚。 3、在选购时如果确定一款CPU的型号后,最好不要听信商家 的话更换其他型号,如果没有可以重新换家问问CPU的超频超频：是指在某种特定的情况下强迫半导体芯片在高于额定的频率下运行 以 获得更高的效率。现在的CPU一般情况备频已经被锁定。因此，只能超外 频 了。但是一旦将CPU频率提升了，那么其他硬件的频率也同样要随之提升 频 率。如果其他硬件的频率达不到要提升的频率。那么就会造成硬件的损坏。 另 外，CPU超频之后。会产生巨大热量。一定要做好散热工作。超频的方法：1、硬超频：在主板上进行超频(主板章节详细介绍）2、软超频：在CMOS中进行设置（见详细设置）思考与练习1、简述CPU的概念，作用及在计算机系统中的地位2、CPU主要有哪些技术指标？3、CPU由哪几部分结构组成？4、如果