第2讲 认识CPU

1第二讲认识CPU§1CPU概述§2主流CPU§3CPU的接口标准§4CPU的选购§5CPU散热器选购电脑组装与维修返回退出返回退出2§1CPU概述CPU(CentralProcessingUnit)，即中央处理单元，也称微处理器，是整个系统的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的控制。CPU从最初发展至今已经有30多年的历史。按照其处理信息的字长，CPU可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器。返回退出返回退出3一、CPU的指令集复杂指令集计算机采用进一步增强原有指令的功能并设置更为复杂的指令使计算机系统具有更强的功能和更好的性能价格比的方法，就是称为复杂指令集计算机(ComplexInstructionSetComputer,CISC)。1.复杂指令系统和精简指令系统计算机•CISC的思路是由IBM公司提出•MMX多媒体扩展指令属于复杂指令返回退出返回退出4精简指令集计算机基本思想是：指令系统只需由使用频率高的指令组成，简单的指令能执行得更快。采用这种设计思路的计算机被称为精简指令集计算机（ReducedInstructionSetComputer，RISC）。（续）复杂指令系统和精简指令系统计算机•与CISC技术相比，RISC简化了指令系统，适合超大规模集成电路。•提高了机器执行的速度和效率•降低了设计成本，提高了系统的可靠性•提供了直接支持高级语言的能力，简化了编译程序的设计返回退出返回退出52.微计算机的指令集MMX指令集57条多媒体指令SSE指令集70条指令（50条浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令）3DNOW!指令集21条指令（主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合）返回退出返回退出6二、CPU的性能指标1.主频、倍频和外频。（主频=外频×倍频）2.内存总线速度3.扩展总线速度4.工作电压5.地址总线宽度6.数据总线宽度7.数学协处理器8.超标量9.高速缓存10.采用回写(WriteBack)结构的高速缓存11.CPU的生产工艺(0.25μm、0.18μm、0.13μm、0.09μm等)12.CPU的封装方式及接口架构13.动态处理(多路分支预测、数据流量分析、猜测执行、超线程技术)返回退出返回退出7§2主流CPUPC机CPU厂商以Intel、AMD和VIA(威盛)三家为主。※Intel公司的CPU※AMD公司的CPU※其它品牌的CPU返回退出返回退出81、Intel公司的CPU（1）IntelCPU系列产品的发展史名称年代晶体管数主频Hz说明400419712,3000.5M~0.75M未用于PC800819723,5000.5M~0.75M未用于PC8086197829,0004.77M~10M第一代X86CPU，16位8088197929,0004.77M~8M8086简化型802861982134,00010M~20M16位，可以寻址到16M内存803861985275,00016M~33M32位，可以寻址到4GB内存804861989120万25M~50M32位，可以寻址到4GB内存Pentium1993310万60M~233M64位，新增的57条MMX指令PentiumⅡ1997750万233M~450M首次将二级缓存集成到CPU上PentiumⅢ1999950万450M~1G增加了70条SSE指令91、Intel公司的CPU（1）IntelCPU系列产品的发展史(续)名称年代晶体管数主频Hz说明Pentium420004200万1G~2.8G采用0.18微米制造，SSE,SSE2Pentium420041.25亿2.8G~3.xG采用0.09微米制造,SSE,SSE2,SSE3PentiumD20051.25亿2.66G~3.6G采用0.065微米制造,SSE3/EM64TConroe20061.76亿/双核1.86G采用0.065微米,MMX/SSE4/EM64TConroe2007双核/4核1.8G~3.7G采用0.065微米,MMX/SSE4/EM64TConroei720104核3.4G采用0.032微米,SSE4.1/4.2，AV等Conroei32011双核3.1G采用0.032微米,MMX/SSE,EM64T等返回退出返回退出下面主要以Intel公司的80x86系列为例，介绍一下微处理器的发展历程。①第1代微处理器②第2代微处理器左下图所示是i80286的外观。③第3代微处理器除Intel公司生产386芯片外，还有AMD、Cyrix、IBM、Ti等公司也生产386芯片，如右下图所示。386CPUI80286CPU返回退出返回退出④第4代微处理器486CPU，如下图所示。⑤第5代微处理器PentiumCPU的外观，如图2-5所示。与Pentium属于同一级别的CPU还有AMDK5、Cyrix6x86，如下图所示。486CPUPentiumCPUAMDK5CPUCyrix6x86CPU返回退出返回退出⑥第6代微处理器1995年11月Intel公司推出了新一代32位微处理器PentiumPro，即P6，如图2-8所示。PentiumMMXCPU的外观，如图2-9所示。与PentiumMMX属于同一级别的CPU有AMDK6、Cyrix6x86MX、CyrixMediaGX，如图2-10、图2-11、图2-12所示。返回退出返回退出13⑦第7代微处理器2006年7月Intel公司推出了新一代、基于Core架构的微处理器Conroe，即（酷睿）。Conroe(酷睿)双核/四核CPU的外观，如下图左、中所示。与Conroe(酷睿)属于同一级别的CPU有AMDAthlonX24400+。仍然采用延用了双核处理器的包装风格，主频为2.3GHz，缓存组织模式640KB+640KB，每个核心具备128KB一级缓存和512KB二级缓存。G0步进Core2Q6600左侧是G0步进Core2Q6600，右侧是B3步进Core2Q6600AMDAthlonX24400+返回退出返回退出(2)CPU的分类CPU有多种分类方法。①按生产CPU的厂家来分②按CPU的档次分③按CPU的接口分④按照标称频率分几款Intel系列CPU介绍①PentiumⅢPentiumⅢ采用FC-PGA封装，Socket370接口，时钟频率有667MHz、733MHz、800MHz、933MHz、1GHz等，其外观如图2-21所示。②CeleronII采用FC-PGA封装，Socket370接口，时钟频率有600MHz、800MHz等，其外观如图2-22所示。Intel的CeleronII-T，如图2-23所示。返回退出返回退出15（3）当前的Intel主流CPU铜矿(Coppermine)核心的PentiumIII处理器Tualatin核心的PentiumIII-S和CeleronIIIWillamette核心的和Northwood（北木）核心的P4PrescottPentium4Celeron处理器返回退出返回退出162、AMD公司的CPU（1）AMDCPU系列产品的发展史名称年代晶体管数主频Hz说明K51996430万75～133M24KBL1CacheK61997880万166～300M内置MMX多媒体指令集K6-219982130万266～550M支持MMX指令和3DNow!指令K6-319992130万350～550M256KBL2Cache,支持MMX,3DNow!Athlon64200310590万2.2G以上采用0.13微米制造，MX,3DNow!,SSEAthlon64200310590万2.2G以上采用0.13微米制造，MX,3DNow!,SSEAthlon64X2/AM220062007双核四核2.6G以上1.25V~1.4V,采用0.09微米制造，AMDVT/3DNow!/SSE3/AMD64羿龙IIX42010四核3.2G45纳米MMX(+)，3DNOW!(+)，SSE，SSE2，SSE3，SSE4A，x86-64(2)AMD系列CPU①AthlonAthlon（速龙、雷鸟）采用462针的SocketA架构，如图2-26所示。②DuronDuron（钻龙、毒龙）是AMD推出的低端处理器产品，如图2-27所示。返回退出返回退出18（3）AMD各阶段的代表产品Thoroughbred的A0版XPThoroughbred的B0版XPBarton核心的XP处理器低端Duron处理器返回退出返回退出193、其它品牌的CPU（1）WinChipC6WinChipC6的处理器由集成设备技术(IntegratedDeviceTechnology，IDT)公司开发。WinChip采用了RISC(精简指令集计算)设计（2）VIA(威盛)VIA的CPU是台湾威盛公司收购了美国Cyrix公司的CPU事业部以后生产的。VIA的产品一直与Intel低端产品保持兼容。返回退出返回退出1、Socket插座1§3CPU的接口标准返回退出返回退出4.SocketA插座返回退出返回退出5.Socket478插座当前：Socket775CPU接口当前：Socket940CPU接口（用于AMDAthlon64X2）返回退出返回退出235.Socket478插座2、Slot插槽返回退出返回退出24§4CPU的选购CPU作为一台PC的核心部分，它的选择对于购置新机和升级的用户来说都非常重要。选购CPU的注意事项主流CPU不同核心的选购通过产品标识辨别Intel的CPU通过编号认识AMD的CPU返回退出返回退出251、选购CPU的注意事项（1）从实际需要出发选择产品Office类应用游戏玩家多媒体网络应用与制作图形设计其他工作（2）CPU真实性能标准性能（Performance）＝频率（Frequencey）×单位时钟工作能力（IPC）CPU的PR标称值=（3×CPU实际运行频率）÷2－500（AMD的AthlonXP处理器采用）返回退出返回退出262、主流CPU不同核心的选购（1）IntelCPU的核心版本Pentium4的C1与B0核心Celeron的不同核心（Willamette核心和Northwood核心）（2）AMDCPU的核心版本Athlon系列的不同核心[Thunderbird(雷鸟)、Palomino、Thoroughbred和Barton］AthlonXP的不同核心的区别返回退出返回退出273、通过产品标识辨别Intel的CPU几种辨别Intel的CPU的方法：第一种方法是电话核查。第二种方法是外观识别。第三种是CPU的主频、外频和工作电压的软件识别方法。第四种方法是使用软件识别CPU是否被超频。第五种方法就是用眼睛看，正品IntelCPU的塑封纸上面的Intel字迹应清晰可辨，无论正反两方面，所有的水印字都应工工整整，而不应歪七扭八。返回退出返回退出284、通过编号认识AMD的CPU以D****AUT2B为例：＊编号的第一个字母是设备类型。A代表的是Thunderbird（雷鸟）D代表的是Duron（毒龙）AX代表0.18微米Palomino核心AthlonXPAXD代表0.13微米Palomino核心AthlonXP＊紧接着数字编号的英文字母标识的是封装方式。A代表PGA封装C代表LGA封装U是CPU核心电压，分为：S－1.5V;U－1.6V;V－1.7V;N－1.8VT是工作温度，分为：Q=60C;X=65C;R=70C;Y=75C;T=90C;S=95C２是二级缓存的大小，分为：1=64K;2=128K;3=256K，4＝512KＢ是前端总线的速度，分为：A=133MHz;B=200MHz;C=266MHz＊后面的四位数字是CPU频率。（频率不是超过1G，第一位是0，后三位数字