贵州新华第1章 cpu

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1、第2章 CPU,主要知识点： 一、认识CPU （掌握） 二、CPU 的发展 （掌握） 三、CPU的工作原理 （掌握） 四、CPU的技术参数 （了解） 五、CPU的分类 （掌握） 六、CPU的型号和品牌 （了解） 七、CPU的超频 （了解）,一 认识CPU（Central Processing Unit,中央处理器,1、中央处理器CPU又叫作微处理器，它由控制器， 运算器和存储单元三部分组成。2、CPU是整个系统的核心，也是整个系统最高的执 行与控制单位，其执行算数和逻辑运算及控制整 个系统指令的算数与逻辑运算，数据存储和送， 以及输入输出的控制！,二 CPU 的发展,1、Intel 4004（

2、1）1971年Intel将算数运算器和逻辑运 控制 电路集成在了，发明了世界上第一片微处理器。（2）其参数为4位处理器，含有2300个晶体管108KHz的时钟频率。 2、Intel 8086/8088 （1）说明：1978年和1979年先后推出 （2）参数：16位微处理器，含有1.9万个晶体管， 4.77MHz时钟频率，地址总线为20位，可 使用1MB内存,3）1981年，IBM首次将8088芯片用于PC机器 中，开创了全新的个人电脑时代。（8086的 内部总线和外部总线都是16位，而8088的内 部总线是16位，外部总线是8位） 3、Intel的80286（1）说明：1982年推出。有两种工

3、作模式: 实模式和保护模式；其中，实模式被限制在 访问1M内存而保护模式可访问16M内存。（2）参数：16位处理器，24位地址总线，含有 13.4万个晶体管，时钟频率为 6MHz20MHz。,4、Intel80386（1）1985年推出。（2）参数：32位处理器，含有27.5万个晶体管， 最高频率为33MHz地址总线为32位。（3）注：其工作模式除了实模式和保护模式之外 还增加了一个虚拟86的工作模式，其可以模 拟多个8086处理器，提供处理多任务能力。（4）说明：要运行浮点运算须购80387协处理器 芯片，此时Intel设计了Cache 控制器82385,5、Intel 80486（1）19

4、89年推出（2）参数：32位处理器，含有120万个晶体管，频 率从25MHz逐步提高到了100MHz ，集成了协 处理器和8KB 的Cache，首次采用了RISC （精简指令集）技术，可以在一个时钟内执行 一条指令。 6、Intel Pentium（1）说明：1993年推出，被称为P5。（2）参数：32位微处理器，含有550万个晶体管， 时钟频率为133MHz，0.25微米和0.35微米制 造工艺，Cache为16KB。,（3）注：首次将二级缓存整和到CPU中，使其频 率与CPU同步，第一次使用独立双总线结构 （一条连接Cache另一条负责主存） 7、Intel Pentium Pro（1）1

5、995年11月，Intel 推出的第一块第六代微 处理器。（2）参数：32位微处理器，含有550万个晶体 管，时钟频率为133MHz，0.25微米和0.35 微米制造工艺，Cache为16KB。（3）首次将二级缓存整和到CPU中，使其频率与 CPU同步，第一次使用独立双总线结构（一 条连接Cache另一条负责主存）,8、Intel Pentium MMX（1）1997年初，在Pentium和Pentium Pro基 础上加了57条多媒体指令，构成了Pentium MMX，其采用了双电压设计，内核电压为 2.8v，系统I/O电压为：3.3v。（2）参数：32位处理器，采用0.35微米制造工 艺，

6、集成32KB Cache。 9、Pentium II（1）说明：PII第一次采用了slot1接口，处理器 采用了sec（单边插接）与主板相连。,二、写字板,字符格式化：字体、字形、字号、删除线、下划线、字体颜色方法：执行“格式字体”命令，或者是用“格式”工具栏上的按钮 段落格式化：对齐方式、项目符号、缩进方法：执行“格式段落/项目符号样式”命令，或 者是用“格式”工具栏上的按钮。对于缩进,（2）参数：32位处理器，采用0.35微米制造工艺 和 0.25微米制造工艺，集成了32KB的一级 缓存，以及512KB的二级缓存，含有880万个集体管。（3）此时，第一块Celeron（1998年）推出,去

7、掉 了二级Cache并简化了封装，加了散热片。 10、Intel Pentium III（1）1999年 2月推出，其继续采用slot1架构，10 月份推出了Socket 370接口的Pentium III处 理器。（2）在以往的MMX基础上，增加了70条多媒体 指令SSE技术，提高了专业运行速度采 用了0.25微米和0.18微米制造工艺，工作频 率在500MHz以上，此时Celeron II代产生。,7、打印文档页面设置方法：执行“文件页面设置”命令，可以设置“纸张大小、来源、打印方向、页边距”等打印方法：执行“文件 打印”命令，进行打印设置， “确定”即可。,11、Intel Pentiu

8、m 4（1） 2000年11月21日 参数：首批P4主频为： 1.5GHz 和1.4GHz，工作电压为1.7v。（2） 2002年Pentium4 制作工艺为0.13微米， L2 cache加大为512KB。 关于CPU的命名:A：Pentium4处理器有Willamette，Northwood和Prescott三种不同芯片，其中w，核心术语最早产品，采用0.18微米工艺，发热大，频率提升困难，二级缓存256kb，性能不佳，很快被n，核心的取代，n工艺为0.13微米工艺，二级缓存512kb，为了与只有256kb 的二级缓存P4区别，Intel在其型号后面加了一个大写字母“A”，,B：市场上出现

9、了533MHZ，FSB (前端总线)的845E主板，便又出现533MHZ的外频CPU，为了与主频同而FSB为400的P4 CPU区别开，Intel又给把他们加上了字母“B”。C：继533MHZ FSB的产品之后，推出了800MHZ 的P4，便给他用了字母“C”。D: Intel 将prescott核心的celeron处理器命名为“celeron D”。Celeron D采用了90纳米的工艺,但他只拥有533mhz，fsb和256kB L2 Cache，不支持超线程技术。E：继northwood核心之后，Intel又推出了90纳米工艺的prescott核心的P4，它采用了一级流水线设计，配备16

10、kb的一级数据缓存和1Mb的L2 cache，Intel又给她命名“E”. 如: p4 2.8E,三 CPU的工作原理,CPU执行三种基本操作，读出数据，处理数据和往内存写数据，CPU是特别纯净的硅材料上制造的一个CPU芯片包含上千万个晶体管，在这上面存储对应于0和1的电荷，而0和1组成了计算机工作采用的二进制语言和数据，成组的晶体管联合起来，可以存储数据，也可进行逻辑运算和数字运算，一条指令可包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行指令，工作过程为：指令指针给指令读取器，指示存放指令的内存地址，指令读取器从内存读取指令，并送给指令译码器，而指令译码器分析指令，并决定完成指令需多少步

11、骤，如需处理，则ALU将按照指令要求工作，做加减或其他运算，在CPU解释和执行指令后，控制单元告诉指令读取器从内存中读取下一条指令，这个过程不断重复，产生在显示器上所看到的结果。,四 CPU的技术参数,1、主频CPU运行时的时钟频率。主频直接影响 CPU的 运行速度，主频越高速度越快，但主频相同的 CPU性能不一定相同。 2、外频CPU的基准频率，单位为MHz，外频是CPU与主 板之间同步运行的速度，也是目前大部分电脑内存与 主板之间同步运行的速度，可理解为，CPU的外 频直接与内存相连通，实现两者 间的同步运行状 态。,3、前端总线（FSB）Front Side Bus频率（1）前端总线是将

12、CPU连接到北桥芯片的总线。前端总线频率即总线频率。 （2）前端总线频率与外频的区别：外频,通常为 系统总线的工作频率（系统时钟频率）， CPU与周边设备传输数据的频率,具体是指 CPU到芯片组之间的总线速度。 前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。,4、倍频系数：倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比 例关系，在相同外频下，倍频越高CPU的频率越 高。但在实际上，在相同外频下，高倍频的CPU 本身意义并不大，因为，CPU与系统之间的数据 传输速度是有限的，CPU受其“瓶颈”的影响。5、高速缓存（Cache）（1）缓存是一种比主存更快的存储器（一般为 静态

13、RAM组成），它优先于内存和CPU交 换数据。,（2）L1 Cache集成在CPU内部，速度与CPU同 步，L2 Cache在新款 CPU中也集成在了内 部，一般以1/2CPU的速度运行（与CPU同 步的L2Cache为全速二级高速缓存）。L1 为CPU内部指令集和数据的交换区，L2为 CPU与内存间的交换区。（3）作用：为了缓解高速设备和低速设备数据 传输的瓶颈。（4）工作过程：CPU需要数据时，首先查找 Cache，如果没有找到再查找内存，找到后 直接送到CPU并在Cache中做备份。,6、CPU扩展指令集（1）指令集就是CPU中所有指令的集合（CPU的 运行其实是一个个独立的指令（微指令

14、）执行的结果），CPU扩展指令集指的是CPU增加的多媒体或者是3D处理指令，这些扩展指令可以提高CPU处理多媒体和3D图形的能力。 （2）常见指令集有：MMX（多媒体扩展指令 集，Intel）、SSE（因特网数据流单指令扩展，Intel）、3DNOW!（AMD） 7、内存总线速度内存和L2之间的通讯速度,8、CPU工作电压从586 CPU开始，CPU工作电压分成内核电压 和I/O电压两种，其中内核电压根据生产工艺而 定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低； I/O电压一般都在1.6v3v，低电压能解决功耗和 发热大的问题。9、制造工艺指硅材料上生产CPU时内部各元器件的连接 宽度，一般用微米表示，微米值越小，制作工艺 越先进，CPU可达到的频率越高，集成的晶体管 的数量就越多，目前，Intel和AMD以达到0.13微 米，今年Intel将达到0.09微米的制造工艺。,