CPU的介绍

2020/10/21CPU的介紹報告者：餘小駿2020/10/22020/10/22CPU是什麼？CPU又稱做為中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）是微機最重要的組成部分，其規格與頻率常用來衡量計算機的性能。多年來CPU性能每隔18個月提高一倍，價格下降一半。現在CPU仍朝著多核心、多執行緒的方向發展。2020/10/23CPU的外觀和結構都非常相似，從外部看CPU的結構，主要由兩個部分組成：一個是核心，另一個是基板。1．CPU的核心核心（也稱內核）是CPU最重要的組成部分。CPU中間凸起部分就是核心，是CPU矽晶片部分。CPU的基本結構2020/10/242.CPU的基板CPU基板就是承載CPU核心用的電路板，它負責核心晶片與外界的資料傳輸。3.CPU的編碼在CPU編碼中，都會注明CPU的名稱、時鐘頻率、二級緩存、產地、等信息。CPU的基本結構2020/10/25CPU通過介面與主機板連接。CPU採用的介面方式有針腳式、觸點式、卡式等。CPU介面插座1．Intel的LGACPU介面插座（1）LGA1156介面技嘉主機板主要用於P55、H55、B55等晶片上CPU的基本結構2020/10/26（2）LGA1155接口，技嘉主機板主要用於H61、B75、P61、Z77等晶片上（3）LGA1150接口，技嘉主機板主要用於H81、B85、Z87、Z97、H97晶片上CPU的基本結構2020/10/27（3）LGA1151介面IntelLGA1151介面是2015年8月Intel公司發佈的支持第六代Corei（代號Skylake）CPU的介面標準。LGA1151介面插座。技嘉主機板主要用於H110、B150、Z170、H170等晶片上。CPU的基本結構2020/10/282.AMD的SocketCPU介面插座（1）FM1介面插座，技嘉主機板主要用於A55晶片上。CPU的基本結構（2）FM2介面插座，技嘉主機板主要用於A58、A68、A78、A88晶片上。2020/10/29（3）FM2+介面插座，技嘉主機板主要用於A58、A68、A78、A88CPU的基本結構FM2+906針FM2+904針2020/10/210Intel公司成立於1968年，AMD公司成立於1969年5月1日。CPU的發展歷史2020/10/2114位處理器：1971年，Intel公司成功地把傳統的運算器和控制器集成在一塊大型積體電路晶片上，發佈了第一款微處理器晶片4004，4004的字長為4bit（位），採用10m（微米）製造工藝。CPU的發展歷史2020/10/2128位處理器：1972年，Intel公司研製出8008處理器，字長為8bit。CPU的發展歷史2020/10/21316位處理器1．Intel8086/8088處理器1978年6月8日，Intel公司推出了首枚16位元微處理器i8086。CPU的發展歷史2020/10/214Intel80286處理器1982年，Intel推出了80286處理器，其內部和外部資料匯流排位元寬皆為16bit。使用80286的電腦CPU的發展歷史2020/10/21532位處理器1．Intel80386處理器1985年，Intel發佈80386DX處理器，80386DX的內部和外部資料匯流排位元寬都為32bit。CPU的發展歷史2020/10/216CPU的發展歷史32位處理器2.Intel80486處理器1989年，Intel推出了Socket1介面的486處理器，80486為32位元微處理器。2020/10/217CPU的發展歷史32位處理器3．IntelPentium處理器1993年，Intel公司發佈了Pentium（奔騰）處理器，Pentium處理器為32位元微處理器。Pentium產品經歷了3代，處理器的介面分別採用Socket4、Socket5和Socket7。2020/10/218CPU的發展歷史32位處理器4．IntelPentiumⅡ處理器1997年，Intel公司發佈了PentiumⅡ處理器，處理器介面也從Socket7轉向Slot1。2020/10/219CPU的發展歷史32位處理器5．IntelPentiumⅢ1999年，Intel公司發佈了PentiumⅢ處理器，採用Slot1介面。2000年3月，AMD公司領先於Intel公司推出了1GHz的Athlon（速龍K7）微處理器，其性能超過了PentiumⅢ。2020/10/220CPU的發展歷史32位處理器為了降低成本，後來的PentiumⅢ都改為Socket370介面。同期，AMD公司推出了Athlon（速龍），它採用462針的SocketA介面。2020/10/221CPU的發展歷史32位處理器6．IntelPentium4處理器Intel公司在2000年11月發佈了Pentium4，採用Socket423介面，後期的Pentium4均改為Socket478介面。同期AMD公司推出了AthlonXP，仍採用SocketA介面。2020/10/222CPU的發展歷史64位處理器對x86架構進行擴展，從而實現同時相容32位和64位運算，這一理念是由AMD率先提出的。1．AMDAthlon64系列2003年9月，AMD發佈了桌面64位Athon64系列處理器（也稱K8架構）。2020/10/223CPU的發展歷史64位處理器2．IntelPentium464位元系列Intel公司於2005年2月發佈了桌面64位雙核心處理器PentiumD，LGA775介面。2020/10/224CPU的發展歷史64位雙核、四核心處理器1．Intel雙核、四核心處理器2006年7月，Intel發佈了新一代的全新的微架構桌面處理器——Core2duo（酷睿2），並且宣佈正式結束Pentium時代。Core2採用65nm製造工藝，LGA775介面。2020/10/225CPU的發展歷史64位雙核、四核心處理器2．AMD桌面雙核、四核心處理器2005年5月，AMD發佈了第一款64位雙核CPU——基於K8架構的Athlon64X2系列（包括4800+、4600+、4400+及4200+等），Socket939介面。2007年11月，AMD發佈了基於全新K10架構的四核Phenom（弈龍）處理器系列，採用65nm工藝、SocketAM2+介面。2009年6月，AMD推出了K10.5架構的雙核、四核心處理器PhenomII、AthlonII，介面為AM3，採用先進的45nmSOI製作工藝。2020/10/226CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器1．Intel多核心處理器（1）Intel第一代Corei系列處理器2010年1月，Intel公司發佈了Corei系列處理器，，採用45nm製造工藝，分別採用LGA1366介面和LGA1156介面。i5-600系列基於Westmere（迅馳）架構，核心代號為Clarkdale（克拉克代爾）。2020/10/227CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器（2）Intel第二代Corei系列處理器2011年1月Intel公司發佈了第二代Corei系列處理器Corei7/i5/i3，命名為第二代智慧酷睿處理器。第二代Corei處理器均採用32nm製造工藝的SandyBridge微架構，第二代產品採用LGA1155介面。2020/10/228CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器（3）Intel第三代Corei系列處理器2012年4月，Intel公司發佈了第三代Corei系列處理器，工藝更新到22nm，帶來了IvyBridge，它只是SandyBridge的改進版，並非全新微架構。第三代產品採用LGA1155介面，與第二代相同，兩者相容。2020/10/229CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器（4）Intel第四代Corei系列處理器按照英特爾的滴答戰略，2013是英特爾的Tock之年，這一年的產品主要是在微架構上進行改變。這次我們看到，Haswell採用的是22nm工藝，那麼在架構上又哪些改變呢？2020/10/230CPU的發展歷史2020/10/231CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器（5）Intel第五代Corei系列處理器2014年，Intel第五代酷睿（代號Broadwell）由於工藝發展遇到了困難而不得不推遲到2015年1月發佈，使得Tick-Tock節奏止步於14nm。2015年1月6日在美國拉斯維加斯舉辦的CES2015展會上，英特爾發佈了第五代Core酷睿處理器，主要面向筆記型電腦、桌上型電腦，以及二合一電腦產品（即PC和平板二合一的超級本產品）。它的出現填補了2014年所留下的空白5）Intel第五代Corei系列處理器全新的Broadwell平臺、全新的14nm制程、全新一代核芯顯卡讓第五代酷睿處理器在性能方面更上一層樓。按照Intel“Tick-Tock”升級策略來看，Broadwell處理器屬於“Tick”環節，也就是架構不變，單純升級製造工藝。所以，我們可以把Broadwell處理器看做是14nm版的Haswell，不過核顯升級到了第八代，也就是HDGraphics6000系列。第五代酷睿Broadwell屬於“Tick-Tock”戰略中“Tick”這一步，意為架構不變，制程改進。第五代酷睿i最大的改變：采用最新的14nm的制程工藝，更先進的制程工藝可以帶來更好的功耗表現，另外還可以節省生產成本。除了從22nm升級到14nm的變化之外，處理器的架構基本保持不變，五代酷睿Broadwell和四代酷睿Haswell一樣。第五代使用的是LGA1150介面，和四代一樣，相容9系主機板2020/10/232CPU的發展歷史Intel64位新一代多核心處理器（6）Intel第六代Corei系列處理器自從“Tick-Tock”路線確定下來之後，Intel處理器一直保持著一年一升級的節奏。但計畫總趕不上變化快，一年一升級的節奏在2014年的五代酷睿被打破！無奈之下，Haswell-Refresh前來救場，五代和六代被迫安排到2015年裡一同發出。2015年8月5日Intel第六代Corei（代號Skylake）正式發佈，“Skylake”的特性可以總結為以下四點：1、14nm工藝新架構，性能更強，超頻潛力更大，據說已經有人成功風冷下超頻至5.2GHz，移除電壓調節器；2、核芯顯卡增強，升級為第九代核顯，目前核顯型號確認為：Iris550是屬於GT3級別（48個執行單元）；3、介面改變，使用LGA1151介面，不相容舊平臺。4、同時支持DDR4和DDR3L（低電壓），1.5VDDR3並不相容，高端的Z170主機板清一色都是DDR4插槽，主流定位的B150就有DDR3L和DDR4插座共存的。2020/10/233CPU的發展歷史AMD多核心處理器（1）AMD第一代APU系列處理器AMD公司於2011年6月發佈了研發代號為Llano的AMDA系列APU產品。AMDA系列採用32nm製造工藝，CPU單元基於K10.5架構，內置HD6000D系列獨顯核心。全新的FM1介面，不相容AM3/AM3+CPU。2020/10/234CPU的發展歷史AMD多核心處理器（2）AMDFX系列AMD公司於2011年9月發佈了Bulldozer（推土機）微架構，代號Zambezi核心的新一代處理器FX系列，AMDFX系列是高端、旗艦級CPU，面向高端桌面市場。Bulldozer微架構是AMDK10之後的最新一代CPU微架構，Bulldozer微架構的重大改進主要有：採用32nmSOI製造工藝，全新的模組化設計。FX系列採用新的封裝介面SocketAM3+（向下相容）。2020/10/235CPU的發展歷史AMD多核心處理器（3）AMD第二代APU系列處理器Trinity（x86）2012年6月，A