計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)-CPU

1、第第2 2章章 CPUCPU2.1 2.1 概述概述2.1.1 CPU2.1.1 CPU基本組成基本組成1 1、CPUCPU的功能單元的功能單元 控制單元：指令控制邏輯、時(shí)序控制邏輯、總線控制邏輯、控制單元：指令控制邏輯、時(shí)序控制邏輯、總線控制邏輯、中斷控制邏輯中斷控制邏輯 運(yùn)算單元：運(yùn)算單元：ALUALU、寄存器組、狀態(tài)寄存器、寄存器組、狀態(tài)寄存器 存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元 邏輯電路邏輯電路2 2、CPUCPU的物理結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu) 內(nèi)核內(nèi)核 基板基板 針腳針腳2.1.2 CPU2.1.2 CPU的發(fā)展歷程的發(fā)展歷程 第一階段：第一階段：1971197319711973年，微處理器有年，微處理器有40

2、044004、40404040、80088008、19711971年年INTELINTEL公司研制出公司研制出MCS-4MCS-4微型計(jì)算機(jī)，（微型計(jì)算機(jī)，（CPUCPU為為40404040，四位機(jī)），四位機(jī)）后來推出從后來推出從80088008為核心的為核心的MCS-8MCS-8型。型。 第二階段：第二階段：1973197719731977年，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和改進(jìn)階段，微處年，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和改進(jìn)階段，微處理器有理器有80808080、80858085、M6800M6800、280280、初期產(chǎn)品有、初期產(chǎn)品有INTELINTEL公司的公司的MCS-8MCS-80 0型（型（CPUCPU

3、為為80808080，八位機(jī)）后期有，八位機(jī)）后期有TRS-80TRS-80型（型（CPUCPU為為286286）和）和APPLAPPLE-IIE-II型（型（CPUCPU為為65026502）的微型計(jì)算機(jī)在八十年代初期曾一度風(fēng)靡）的微型計(jì)算機(jī)在八十年代初期曾一度風(fēng)靡世界。世界。 第三階段：是從第三階段：是從1978198319781983年，十六位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段，年，十六位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段，微處理器微處理器80868086、80888088、8018680186、8028680286、M68000M68000、2800028000代表產(chǎn)品代表產(chǎn)品I IBM-PCBM-PC（CPUC

4、PU為為80868086），本階段的頂峰產(chǎn)品是），本階段的頂峰產(chǎn)品是APPLEAPPLE公司的公司的MACINTOMACINTOSHSH（19841984年）和年）和IBMIBM公司的公司的PC/AT286PC/AT286（19861986年）微機(jī)。年）微機(jī)。 第四階段：是從第四階段：是從1983200319832003年，為年，為3232位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段，位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段，微處理器相繼推出微處理器相繼推出8038680386、8048680486、386386、486486、PentiumPentium等。等。 第五階段：第五階段：20032003年至今，為年至今，為6464位微

5、型計(jì)算機(jī)發(fā)展階段。位微型計(jì)算機(jī)發(fā)展階段。（1 1）第）第1 1代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1971197319711973 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：4848位位 速度：速度：1MHz1MHz 集成：集成：23002300個(gè)個(gè) 典型代表：典型代表： Intel 4004 1971Intel 4004 1971年年（2 2）第）第2 2代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1973197519731975 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：8 8位位 速度：速度：2MHz2MHz 集成：集成：50005000個(gè)個(gè) 典型代表：典型代表： Intel 8080Intel 8080、M6800M6800、Z80Z80（ZilogZilog

6、）（3 3）第）第3 3代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1975197719751977 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：8 8位位 速度：速度：2.55MHz2.55MHz 集成：集成：1 1萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè) 典型代表：典型代表：Intel8085Intel8085（4 4）第）第4 4代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1978198019781980 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：1616位位 速度：速度：510MHz510MHz 集成：集成：3 3萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè) 典型代表：典型代表：Intel8086Intel8086（帶有（帶有FPU8087 X86FPU8087 X86指令集）指令集） 19811981年，年，IBMIBM用用Intel

7、8088Intel8088生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)生產(chǎn)了世界上第一臺(tái)PCPC機(jī)。機(jī)。（5 5）第）第5 5代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1981199519811995 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：16321632位位 速度：速度：16233MHz16233MHz 集成：集成：1231012310萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè) 典型代表：典型代表：PentiumPentium（6 6）第）第6 6代代CPUCPU； 時(shí)間：時(shí)間：1995200619952006 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：32643264位位 速度：速度：2333800MHz2333800MHz 集成：集成：5501250055012500萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè) 典型代表：典型代表：Prescot

8、tPrescott（7 7）第）第7 7代代CPUCPU 時(shí)間：時(shí)間：20062006 字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：6464位位 速度：速度：13GHz13GHz 集成：集成：1 1億個(gè)以上億個(gè)以上 典型代表：典型代表：Core 2 duoCore 2 duo、Athlon 64Athlon 642.1.3 Intel2.1.3 Intel公司的公司的CPU ()CPU ()（1 1）PentiumPentium時(shí)代時(shí)代代號(hào)代號(hào):P54C:P54C發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1993 :1993 年年核心頻率核心頻率:60 :60 200MHz200MHz總線頻率總線頻率:50 :50 66MHz66MHz工作電壓工作

9、電壓:3.3V:3.3V制造工藝制造工藝:0.8 :0.8 0.35 m0.35 m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:310 :310 330 330 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:191mm 2:191mm 2緩存容量緩存容量:16KB L1 Cache:16KB L1 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:x 86 :x 86 指令集、指令集、x 86 x 86 譯碼器、譯碼器、80 80 位浮點(diǎn)單元位浮點(diǎn)單元接口類型接口類型:Socket 7:Socket 7（2 2）Pentium ProPentium Pro 代號(hào)代號(hào):P6:P6發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1995 :1995 年年核心頻率核心頻率:150 :150

10、200MHz200MHz總線頻率總線頻率:60 :60 66MHz66MHz工作電壓工作電壓:3.1V/3.3V:3.1V/3.3V制造工藝制造工藝:0.5 :0.5 0.35 m0.35 m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:550 :550 700 700 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:196mm 2:196mm 2緩存容量緩存容量:16KB L1 Cache :16KB L1 Cache 、256KB/512KB/1MB L2 Cache256KB/512KB/1MB L2 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:x86:x86指令集、指令集、x86x86譯碼器、譯碼器、8080位浮點(diǎn)單元、分支預(yù)測(cè)功能位浮點(diǎn)單元、分

11、支預(yù)測(cè)功能接口類型接口類型:Socket 8:Socket 8（3 3）Pentium MMXPentium MMX代號(hào)代號(hào):P55C:P55C發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1997 :1997 年年核心頻率核心頻率:166 :166 233MHz233MHz總線頻率總線頻率:60 :60 66MHz66MHz內(nèi)核電壓內(nèi)核電壓:2.8V:2.8VI/O I/O 電壓電壓:3.3V:3.3V制造工藝制造工藝:0.35 m:0.35 m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:450 :450 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:128mm 2:128mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache:32KB L1 Cache指令內(nèi)置

12、指令內(nèi)置:x 86 :x 86 指令集、指令集、x 86 x 86 譯碼器、譯碼器、80 80 位浮點(diǎn)單元、位浮點(diǎn)單元、M MX M MX 多媒體指令集多媒體指令集接口類型接口類型:Socket 7:Socket 7（4 4）Pentium Pentium 代號(hào)代號(hào):Klamath:Klamath、 Deschutes(1998 Deschutes(1998 年上市年上市) )核心頻率核心頻率:233 :233 333MHz(66MHz 333MHz(66MHz 外頻外頻) )、350 350 450MHz(100MHz 450MHz(100MHz 外頻外頻) )總線頻率總線頻率:66 :66

13、 100MHz100MHz制造工藝制造工藝:0.35(Klamath)/0.25(Deschutes)m:0.35(Klamath)/0.25(Deschutes)m核心電壓核心電壓:2.8V(Klamath)/2.0V(Deschutes):2.8V(Klamath)/2.0V(Deschutes)晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:750 :750 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:130.9mm 2:130.9mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache :32KB L1 Cache 、512KB L2 Cache512KB L2 Cache接口類型接口類型:Slot 1:Slot 1（5 5）Cel

14、eron(Celeron(賽揚(yáng)賽揚(yáng)) )代號(hào)代號(hào):Covington:Covington發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1998 :1998 年年核心頻率核心頻率:266 :266 300MHz300MHz總線頻率總線頻率:66MHz:66MHz制造工藝制造工藝:0.35 m:0.35 m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:750 :750 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:153.9mm 2:153.9mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache:32KB L1 Cache接口類型接口類型:Slot 1:Slot 1Intel Celeron Mendocino(Intel Celeron Mendocino(新賽揚(yáng)新

15、賽揚(yáng)) )代號(hào)代號(hào):Mendocino:Mendocino發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1998 :1998 年年核心頻率核心頻率:300 :300 533MHz533MHz總線頻率總線頻率:66MHz:66MHz制造工藝制造工藝:0.25 m:0.25 m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:1900 :1900 萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:153.9mm 2:153.9mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache :32KB L1 Cache 、128KB L2 Cache128KB L2 Cache接口類型接口類型:Slot 1 :Slot 1 、Socket 370Socket 370（6 6） 0.250

16、.25微米的微米的Pentium IIIPentium III代號(hào)代號(hào):Katmai:Katmai發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1999 :1999 年年核心頻率核心頻率:450MHz :450MHz 以上以上總線頻率總線頻率:100 :100 133MHz133MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.8V:1.8V制造工藝制造工藝:0.25(Katmai) :0.25(Katmai) 晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: 2810: 2810萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:153.9mm 2:153.9mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache :32KB L1 Cache 、512KB L2 Cache51

17、2KB L2 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集和SSE SSE 指令集指令集接口類型接口類型:Slot 1:Slot 1（7 7）0.180.18微米的微米的Pentium IIIPentium III代號(hào)代號(hào):Coppermine:Coppermine發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:1999 :1999 年年核心頻率核心頻率:733MHz :733MHz 以上以上總線頻率總線頻率:100 :100 133MHz133MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.8V:1.8V制造工藝制造工藝:0.18(Coppermine)m:0.18(Coppermine)m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)

18、目: 2810: 2810萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)芯片面積芯片面積:153.9mm 2:153.9mm 2緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache :32KB L1 Cache 、512KB L2 Cache512KB L2 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集和SSE SSE 指令集指令集接口類型接口類型:Socket 370:Socket 370（8 8）0.180.18微米的微米的Pentium 4Pentium 4代號(hào)代號(hào):Willamette:Willamette發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:2001 :2001 年年核心頻率核心頻率:1.4GHz :1.4GHz 以上以上總線頻率總

19、線頻率:100 :100 133MHz133MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.7V:1.7V制造工藝制造工藝:0.18m:0.18m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: : 緩存容量緩存容量:8KB L1 Cache :8KB L1 Cache 、256KB L2 Cache256KB L2 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集和SSESSE、SSE2SSE2指令集指令集接口類型接口類型:Socket 423:Socket 423（9 9）0.130.13微米的微米的Pentium 4Pentium 4代號(hào)代號(hào):Northwood:Northwood發(fā)布時(shí)間發(fā)布時(shí)間:200

20、1 :2001 年年核心頻率核心頻率:1.4GHz :1.4GHz 以上以上總線頻率總線頻率:100 :100 133MHz133MHzFSB:400/533MHzFSB:400/533MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.7V:1.7V制造工藝制造工藝:0.18m:0.18m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: 4000: 4000萬(wàn)萬(wàn)緩存容量緩存容量:8KB L1 Cache :8KB L1 Cache 、256KB L2 Cache256KB L2 Cache指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集和SSESSE、SSE2SSE2指令集指令集接口類型接口類型:Socket 478:So

21、cket 478（1010）超線程的）超線程的Pentium 4Pentium 4代號(hào)代號(hào):Northwood:Northwood核心頻率核心頻率:2.0GHz :2.0GHz 以上以上總線頻率總線頻率:200MHz:200MHzFSB:800MHzFSB:800MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.5V:1.5V制造工藝制造工藝:0.13m:0.13m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: 5500: 5500萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)緩存容量緩存容量:20KB L1 Cache:20KB L1 Cache，512KB512KB全速全速L2 CacheL2 Cache 指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集

22、和SSESSE、SSE2SSE2指令集指令集 支持支持HyperHyperThreadingThreading（超線程）技術(shù)（超線程）技術(shù) 接口類型接口類型:Socket 478:Socket 478（1111）0.09m0.09m的的Pentium 4Pentium 4；代號(hào)代號(hào):Prescott:Prescott核心頻率核心頻率:3.8GHz:3.8GHz總線頻率總線頻率:200MHz:200MHzFSB:800MHzFSB:800MHzCPU CPU 核心電壓核心電壓:1.4V:1.4V制造工藝制造工藝:0.09m:0.09m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: 12500: 12500萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)緩存容

23、量緩存容量:28KB L1 Cache:28KB L1 Cache，1000KB1000KB全速全速L2 CacheL2 Cache 指令內(nèi)置指令內(nèi)置:MMX :MMX 指令集和指令集和SSESSE、SSE2SSE2、SSE3SSE3指令集指令集 超線程技術(shù)；提供三級(jí)緩存接口；流水線管道長(zhǎng)度達(dá)到了超線程技術(shù)；提供三級(jí)緩存接口；流水線管道長(zhǎng)度達(dá)到了3131級(jí)級(jí)接口類型接口類型:LGA 775 (sock-T):LGA 775 (sock-T)（1212）Pentium DPentium D代號(hào)代號(hào):Smithfield/Presler:Smithfield/Presler核心數(shù)核心數(shù): :雙核心

24、雙核心主頻主頻:3.6GHz:3.6GHz總線頻率總線頻率:200MHz:200MHzFSB:800MHzFSB:800MHz核心電壓核心電壓:1.25-1.4V:1.25-1.4V制造工藝制造工藝:0.09/0.065m:0.09/0.065m晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: 2.3/3.8: 2.3/3.8億個(gè)億個(gè)緩存容量緩存容量:28/32KB L1 Cache:28/32KB L1 Cache，1MB1MB* *2/2MB2/2MB* *2 L2 Cache2 L2 Cache 指令內(nèi)置指令內(nèi)置: :無超線程技術(shù)；無超線程技術(shù)；EM64TEM64T；英特爾虛擬化技術(shù)；增強(qiáng)型英特爾；英特爾虛擬化技

25、術(shù)；增強(qiáng)型英特爾 SpeedStepSpeedStep動(dòng)動(dòng)態(tài)節(jié)能技術(shù)；英特爾病毒防護(hù)技術(shù)態(tài)節(jié)能技術(shù)；英特爾病毒防護(hù)技術(shù)接口類型接口類型:LGA 775:LGA 775（1313）Core 2 duoCore 2 duo代號(hào)代號(hào):Allendale/Conroe/Kentsfield:Allendale/Conroe/Kentsfield核心數(shù)核心數(shù): :雙核心雙核心/ /四核心四核心主頻主頻: :不超過不超過3.0GHz3.0GHz總線頻率總線頻率:200/266MHz:200/266MHzFSB:800MHz/1066MHzFSB:800MHz/1066MHz核心電壓核心電壓:0.85-1.

26、35V:0.85-1.35V制造工藝制造工藝:65nm:65nm晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目:1:1億億67006700萬(wàn)萬(wàn)/2/2億億91009100萬(wàn)萬(wàn)/5/5億億82008200萬(wàn)萬(wàn)緩存容量緩存容量:28/32KB L1 Cache:28/32KB L1 Cache，1MB1MB* *2/2MB2/2MB* *2/2MB2/2MB* *4 L2 Cache4 L2 Cache 指令內(nèi)置指令內(nèi)置:X86-64:X86-64，SSSE3SSSE3接口類型接口類型:LGA 775:LGA 775（1414）Pentium EPentium E代號(hào)代號(hào):Allendale:Allendale核心數(shù)核心數(shù)

27、: :雙核心雙核心主頻主頻:1.8GHz:1.8GHz總線頻率總線頻率:200MHz:200MHzFSB:800MHzFSB:800MHz核心電壓核心電壓:0.85-1.35V:0.85-1.35V制造工藝制造工藝:65nm:65nm晶體管數(shù)目晶體管數(shù)目: :緩存容量緩存容量:32KB L1 Cache:32KB L1 Cache，512KB512KB* *2 L2 Cache2 L2 Cache 指令內(nèi)置指令內(nèi)置:X86-64:X86-64，sup-SSE3sup-SSE3接口類型接口類型:LGA 775:LGA 7752.1.4 CPU2.1.4 CPU的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)（1 1）主頻、

28、外頻、倍頻和前端總線）主頻、外頻、倍頻和前端總線(FSB)(FSB)主頻也叫工作頻率，是主頻也叫工作頻率，是CPUCPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率。內(nèi)核（整數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算器）電路的實(shí)際運(yùn)行頻率。外頻也就是常見特性表中所列的外頻也就是常見特性表中所列的CPUCPU總線頻率，是由主板為總線頻率，是由主板為CPUCPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，而提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，而CPUCPU的工作主頻則按倍頻系數(shù)乘以外頻而來。的工作主頻則按倍頻系數(shù)乘以外頻而來。主頻主頻= =外頻外頻X X倍頻倍頻FSBFSB（Front Side BusFront Side Bus）是）是CPUCPU跟外界溝通的唯一通

29、道，處理器必須通過它才能獲得數(shù)據(jù)，跟外界溝通的唯一通道，處理器必須通過它才能獲得數(shù)據(jù)，也只能通過它來將運(yùn)算結(jié)果傳送出其他對(duì)應(yīng)設(shè)備。也只能通過它來將運(yùn)算結(jié)果傳送出其他對(duì)應(yīng)設(shè)備。（2 2）字長(zhǎng)）字長(zhǎng)CPUCPU在單位時(shí)間內(nèi)（同一時(shí)間）能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長(zhǎng)。在單位時(shí)間內(nèi)（同一時(shí)間）能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長(zhǎng)。（3 3）工作電壓）工作電壓（4 4）緩存（高速緩存）緩存（高速緩存）由靜態(tài)由靜態(tài)ramram組成組成 一級(jí)緩存（一級(jí)緩存（L1 CacheL1 Cache） 二級(jí)緩存（二級(jí)緩存（L2 CacheL2 Cache）（5 5）擴(kuò)展指令集）擴(kuò)展指令集（6 6）制造工藝）制造工藝制造

30、工藝直接關(guān)系到制造工藝直接關(guān)系到CPUCPU的電氣性能。而的電氣性能。而0.180.18微米、微米、0.130.13微米這個(gè)尺度就是微米這個(gè)尺度就是指的是指的是CPUCPU核心中線路的寬度。核心中線路的寬度。2.1.4 CPU2.1.4 CPU的封裝方式與接口的封裝方式與接口1 1、封裝、封裝所謂所謂“封裝技術(shù)封裝技術(shù)”是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。以是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。以CPUCPU為例，我們實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的為例，我們實(shí)際看到的體積和外觀并不是真正的CPUCPU內(nèi)核的大小和面貌，而是內(nèi)核的大小和面貌，而是CPUCPU內(nèi)內(nèi)核等元

31、件經(jīng)過封裝后的產(chǎn)品。核等元件經(jīng)過封裝后的產(chǎn)品。（1 1）封裝的作用）封裝的作用密封保護(hù)密封保護(hù)安放、固定安放、固定便于安裝和運(yùn)輸便于安裝和運(yùn)輸增強(qiáng)導(dǎo)熱性能增強(qiáng)導(dǎo)熱性能與外部電路的橋梁與外部電路的橋梁（2 2）封裝時(shí)主要考慮的因素）封裝時(shí)主要考慮的因素目前采用的目前采用的CPUCPU封裝多是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來，能起著密封和封裝多是用絕緣的塑料或陶瓷材料包裝起來，能起著密封和提高芯片電熱性能的作用。提高芯片電熱性能的作用。 芯片面積與封裝面積之比盡量接近芯片面積與封裝面積之比盡量接近1:11:1。 引腳要盡量短以減少延遲引腳要盡量短以減少延遲 引腳間的距離盡量遠(yuǎn)引腳間的距離盡量遠(yuǎn) 封裝

32、越薄越好封裝越薄越好（3 3）常見封裝類型）常見封裝類型DIPDIP封裝（封裝（Dual In-line PackageDual In-line Package）雙列直插式封裝技術(shù)。）雙列直插式封裝技術(shù)。PGAPGA封裝（封裝（Pin Grid ArrayPin Grid Array）引腳網(wǎng)格陣列封裝。）引腳網(wǎng)格陣列封裝。BGABGA封裝封裝 （Ball Grid Array PackageBall Grid Array Package）球柵陣列封裝技術(shù)。）球柵陣列封裝技術(shù)。 OPGAOPGA封裝（封裝（Organic pin grid Array Organic pin grid Array

33、 ）有機(jī)管腳陣列。）有機(jī)管腳陣列。AthlonXPAthlonXPCPGACPGA封裝（封裝（Ceramic Pin Grid ArrayCeramic Pin Grid Array）陶瓷針形柵格陣列。）陶瓷針形柵格陣列。Pentium MMXPentium MMX、K6-2K6-2S.E.C.CS.E.C.C（Single Edge Contact CartridgeSingle Edge Contact Cartridge）單邊接觸卡盒式封裝。）單邊接觸卡盒式封裝。PentiPentiumum FC-PGAFC-PGA封裝（封裝（Flip Chip Pin Grid ArrayFlip C

34、hip Pin Grid Array）反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列。）反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列。Pentium Pentium 、Pentium Pentium （Socket 478Socket 478） mPGAmPGA封裝（封裝（micro PGAmicro PGA）微型）微型PGAPGA封裝。封裝。Athlon64Athlon64、XeonXeon PLGAPLGA封裝（封裝（Plastic Land Grid ArrayPlastic Land Grid Array）塑料焊盤柵格陣列封裝。）塑料焊盤柵格陣列封裝。 由于沒有使用針腳，而是使用了細(xì)小的點(diǎn)式接口，所以由于沒有使用針腳，而是使用了細(xì)小的

35、點(diǎn)式接口，所以PLGAPLGA封裝明顯比封裝明顯比以前的以前的FC-PGA2FC-PGA2等封裝具有更小的體積、更少的信號(hào)傳輸損失和更低的生等封裝具有更小的體積、更少的信號(hào)傳輸損失和更低的生產(chǎn)成本，可以有效提升處理器的信號(hào)強(qiáng)度、提升處理器頻率，同時(shí)也可產(chǎn)成本，可以有效提升處理器的信號(hào)強(qiáng)度、提升處理器頻率，同時(shí)也可以提高處理器生產(chǎn)的良品率、降低生產(chǎn)成本。目前以提高處理器生產(chǎn)的良品率、降低生產(chǎn)成本。目前IntelIntel公司公司Socket 77Socket 775 5接口的接口的CPUCPU采用了此封裝。采用了此封裝。 2 2、接口類型、接口類型 Socket A Socket A接口，也叫S

36、ocket 462，是目前AMD公司Athlon XP和Duron處理器的插座接口。 Socket 423Socket 423插槽是最初Pentium 4處理器的標(biāo)準(zhǔn)接口。 Socket 370 Socket 370架構(gòu)是 “銅礦”和”圖拉丁”系列CPU接口。 SLOT 1 SLOT 1是英特爾公司為Pentium 系列CPU設(shè)計(jì)的插槽，其將Pentium CPU及其相關(guān)控制電路、二級(jí)緩存都做在一塊子卡上，目前此種接口已經(jīng)被淘汰。 SLOT A SLOT A供AMD公司的K7 Athlon使用的。 Socket AM2 具有具有940940根根CPUCPU針腳。目前采用針腳。目前采用Socke

37、t AM2Socket AM2接口的有低端的接口的有低端的SempronSempron、中端的、中端的A Athlon 64thlon 64、高端的、高端的Athlon 64 X2Athlon 64 X2以及頂級(jí)的以及頂級(jí)的Athlon 64 FXAthlon 64 FX等全系列等全系列AMDAMD桌面桌面CPUCPU。 Socket S1 Socket S1 Socket S1是是20062006年年5 5月底發(fā)布的支持月底發(fā)布的支持DDR2DDR2內(nèi)存的內(nèi)存的AMD64AMD64位移動(dòng)位移動(dòng)CPUCPU的接口標(biāo)準(zhǔn)，的接口標(biāo)準(zhǔn)，具有具有638638根根CPUCPU針腳。針腳。 Socket

38、F 首先采用此接口的是首先采用此接口的是Santa RosaSanta Rosa核心的核心的LGALGA封裝的封裝的OpteronOpteron。Socket FSocket F接口接口CPCPU U的底部沒有傳統(tǒng)的針腳，而代之以的底部沒有傳統(tǒng)的針腳，而代之以12071207個(gè)觸點(diǎn)，個(gè)觸點(diǎn)， Socket 478最初的最初的Socket 478Socket 478接口是早期接口是早期Pentium 4Pentium 4系列處理器所采用的接口類型，針系列處理器所采用的接口類型，針腳數(shù)為腳數(shù)為478478針。英特爾公司的針。英特爾公司的Pentium 4Pentium 4系列和系列和P4 P4 賽

39、揚(yáng)系列都采用此接口，目前賽揚(yáng)系列都采用此接口，目前這種這種CPUCPU已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。 Socket 775(LGA775)Socket 775Socket 775又稱為又稱為Socket TSocket T，是目前應(yīng)用于，是目前應(yīng)用于Intel LGA775Intel LGA775封裝的封裝的CPUCPU所對(duì)應(yīng)所對(duì)應(yīng)的接口，目前采用此種接口的有的接口，目前采用此種接口的有LGA775LGA775封裝的單核心的封裝的單核心的Pentium 4Pentium 4、Pentium 4 Pentium 4 EEEE、Celeron DCeleron D以及雙核心的以及雙核心的Pe

40、ntium DPentium D和和Pentium EEPentium EE等等CPUCPU。 Socket 754Socket 754Socket 754是是20032003年年9 9月月AMD64AMD64位桌面平臺(tái)最初發(fā)布時(shí)的位桌面平臺(tái)最初發(fā)布時(shí)的CPUCPU接口，具有接口，具有754754根根CPUCPU針腳，只支持單通道針腳，只支持單通道DDRDDR內(nèi)存。目前采用此接口的有面向桌面平臺(tái)的內(nèi)存。目前采用此接口的有面向桌面平臺(tái)的Athlon 64Athlon 64的低端型號(hào)和的低端型號(hào)和SempronSempron的高端型號(hào)，以及面向移動(dòng)平臺(tái)的的高端型號(hào)，以及面向移動(dòng)平臺(tái)的Mobile

41、SempronMobile Sempron、MobiMobile Athlon 64le Athlon 64以及以及Turion 64Turion 64。 Socket 939Socket 939Socket 939是是AMDAMD公司公司20042004年年6 6月才推出的月才推出的6464位桌面平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)，具有位桌面平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)，具有939939根根CPCPU U針腳，支持雙通道針腳，支持雙通道DDRDDR內(nèi)存。目前采用此接口的有面向入門級(jí)服務(wù)器內(nèi)存。目前采用此接口的有面向入門級(jí)服務(wù)器/ /工作站市工作站市場(chǎng)的場(chǎng)的Opteron 1XXOpteron 1XX系列以及面向桌面市場(chǎng)的系列以及

42、面向桌面市場(chǎng)的Athlon 64Athlon 64以及以及Athlon 64 FXAthlon 64 FX和和AthloAthlon 64 X2n 64 X2，除此之外部分專供，除此之外部分專供OEMOEM廠商的廠商的SempronSempron也采用了也采用了Socket 939Socket 939接口。接口。 Socket 940目前采用此接口的有服務(wù)器目前采用此接口的有服務(wù)器/ /工作站所使用的工作站所使用的OpteronOpteron以及最初的以及最初的Athlon 64 FXAthlon 64 FX。 Socket 603采用此接口的采用此接口的CPUCPU是是Xeon MPXeon

43、 MP和早期的和早期的XeonXeon，具有，具有603603根根CPUCPU針腳。針腳。 Socket 604采用此接口的采用此接口的CPUCPU是是533MHz533MHz和和800MHz FSB800MHz FSB的的XeonXeon。2.2 CPU2.2 CPU技術(shù)簡(jiǎn)介技術(shù)簡(jiǎn)介19651965年年4 4月，月，電子學(xué)電子學(xué)雜志刊登了高登雜志刊登了高登摩爾（摩爾（Gordon MooreGordon Moore）撰寫的一篇）撰寫的一篇4 4頁(yè)文章。高登頁(yè)文章。高登摩爾當(dāng)時(shí)是飛兆半導(dǎo)體公司研發(fā)部門的主管。這位工程師報(bào)告說，摩爾當(dāng)時(shí)是飛兆半導(dǎo)體公司研發(fā)部門的主管。這位工程師報(bào)告說，他的實(shí)驗(yàn)室

44、通過將他的實(shí)驗(yàn)室通過將5050只晶體管和電阻器蝕刻在一張芯片表面，制成一個(gè)電子線路。只晶體管和電阻器蝕刻在一張芯片表面，制成一個(gè)電子線路。摩爾說，到摩爾說，到19751975年，就可能將年，就可能將6.56.5萬(wàn)只這樣的零件密植在一張芯片上，制成高萬(wàn)只這樣的零件密植在一張芯片上，制成高度復(fù)雜的集成電路。度復(fù)雜的集成電路。當(dāng)時(shí)集成電路問世才當(dāng)時(shí)集成電路問世才6 6年，摩爾的預(yù)測(cè)聽起來像是科幻小說。但那篇文章的核年，摩爾的預(yù)測(cè)聽起來像是科幻小說。但那篇文章的核心預(yù)測(cè)（即每個(gè)芯片可集成的零件差不多每年可增加一倍）被證明是正確的。盡管心預(yù)測(cè)（即每個(gè)芯片可集成的零件差不多每年可增加一倍）被證明是正確的。

45、盡管當(dāng)今這一技術(shù)進(jìn)步的周期更接近當(dāng)今這一技術(shù)進(jìn)步的周期更接近1818個(gè)月，但個(gè)月，但“摩爾定律摩爾定律”（Moores LawMoores Law）依然有）依然有效。效。2.2.1 CPU2.2.1 CPU的指令集的指令集1 1、MMXMMX指令集；指令集；共共5757條指令。最早期條指令。最早期SIMDSIMD指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度。指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度。 SIMD(Single Instruction Multiple DataSIMD(Single Instruction Multiple Data，單指令多數(shù)據(jù)流，單指令多數(shù)據(jù)流) ) 能夠復(fù)制多個(gè)操作

46、。能夠復(fù)制多個(gè)操作。2 2、SSESSE（Streaming SIMD ExtensionStreaming SIMD Extension）指令集；）指令集；（1 1）SSESSE指令集指令集英特爾開發(fā)的第二代英特爾開發(fā)的第二代SIMDSIMD指令集，有指令集，有7070條指令，其中包含提高條指令，其中包含提高3D3D圖形運(yùn)算效率的圖形運(yùn)算效率的5050條條S SIMDIMD浮點(diǎn)運(yùn)算指令、浮點(diǎn)運(yùn)算指令、1212條條MMXMMX整數(shù)運(yùn)算增強(qiáng)指令、整數(shù)運(yùn)算增強(qiáng)指令、8 8條優(yōu)化內(nèi)存中的連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。條優(yōu)化內(nèi)存中的連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。（2 2）SEE2SEE2指令集指令集新增新增144144條

47、條128128位位SIMDSIMD指令。指令。（3 3）SEE3SEE3指令集指令集 1313條新增加的指令集包括：一條專門針對(duì)視頻解碼的指令，兩條針對(duì)線條新增加的指令集包括：一條專門針對(duì)視頻解碼的指令，兩條針對(duì)線程處理的指令，這有助于增加程處理的指令，這有助于增加IntelIntel超線程超線程HTHT的處理能力。而其它的指令的處理能力。而其它的指令則支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，類似于浮點(diǎn)轉(zhuǎn)整數(shù)以及則支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，類似于浮點(diǎn)轉(zhuǎn)整數(shù)以及SIMDSIMD單指令多數(shù)據(jù)流的單指令多數(shù)據(jù)流的浮點(diǎn)運(yùn)算。浮點(diǎn)運(yùn)算。（4 4）SSSE3SSSE3（sup-SSE3sup-SSE3） SSE3SSE3指令集的補(bǔ)

48、充版本，全名為指令集的補(bǔ)充版本，全名為 SupplemenSupplemental Streaming SIMD Extension 3tal Streaming SIMD Extension 3，首顆支持，首顆支持Intel CoreIntel Core微架構(gòu)處理器，微架構(gòu)處理器，新增指令共新增指令共1616條，進(jìn)一步增強(qiáng)條，進(jìn)一步增強(qiáng) CPUCPU在多媒體、圖形圖像和在多媒體、圖形圖像和InternetInternet等方等方面的處理能力，該面的處理能力，該1616條指令原收錄為條指令原收錄為 SSE4SSE4指令集中，之后決定提早加入指令集中，之后決定提早加入至至CoreCore微架構(gòu)產(chǎn)

49、品中。微架構(gòu)產(chǎn)品中。（5 5）SSE4SSE4全名為全名為Streaming SIMD Extension 4Streaming SIMD Extension 4，被視為繼，被視為繼20012001年以來年以來最重要的媒體指令集架構(gòu)的改進(jìn)，除擴(kuò)展最重要的媒體指令集架構(gòu)的改進(jìn)，除擴(kuò)展Intel 64Intel 64指令集架構(gòu)外，還加入指令集架構(gòu)外，還加入有關(guān)圖形、視頻編碼及處理、三維成像及游戲應(yīng)用等指令，令涉及音頻、有關(guān)圖形、視頻編碼及處理、三維成像及游戲應(yīng)用等指令，令涉及音頻、圖像和數(shù)據(jù)壓縮算法的應(yīng)用程序大幅受益。圖像和數(shù)據(jù)壓縮算法的應(yīng)用程序大幅受益。據(jù)了解，據(jù)了解，SSE4SSE4將分為將分

50、為4.14.1版本及版本及4.24.2版本，版本，4.14.1版本將會(huì)首次出現(xiàn)于版本將會(huì)首次出現(xiàn)于PenrPenrynyn處理器中，共新增處理器中，共新增4747條指令，主要針對(duì)向量繪圖運(yùn)算、條指令，主要針對(duì)向量繪圖運(yùn)算、3D3D游戲加速、視游戲加速、視像編碼加速及協(xié)同處理加速動(dòng)作。像編碼加速及協(xié)同處理加速動(dòng)作。3 3、3DNOW!3DNOW!指令集；指令集；AMDAMD公司開發(fā)的公司開發(fā)的SIMDSIMD指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度，它的指令數(shù)為指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度，它的指令數(shù)為2121條在整體上條在整體上3DNow!3DNow!的的SSESSE非常相相似，它們都擁有非常相相似，它們都擁有8 8個(gè)新的寄存器