第2課時中央處理器CPU課件

1、第2課時 中央處理器CPU課時安排： 2學(xué)時本章要點 CPU的發(fā)展史CPU的主要性能指標(biāo)兩大廠商CPU的介紹CPU的識別學(xué)習(xí)目標(biāo) 基于CPU在電腦中具有重要地位和作用，因此在選購電腦時，CPU的選購是相當(dāng)關(guān)鍵的。本章從個人電腦微處理器的發(fā)展史開始講解，并介紹了兩大處理器廠商的CPU，講述了辨識CPU的方法，讓用戶對CPU有一個較全面的認(rèn)識，以便以教高的性價比選擇合適自己的CPU。圖2- P4 CPU CPU的基本組成 CPU由運算器和控制器組成。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為邏輯運算單元、控制單元和存儲單元三個部分。這三部分互相協(xié)調(diào)，進(jìn)行分析、判斷、運算并控制計算機(jī)各個部分協(xié)調(diào)工作。 CPU中的運算器主

2、要完成各種算術(shù)運算(加、減、乘、除)和邏輯運算(邏輯加、邏輯乘和邏輯非運算)；控制器主要用來讀取各種指令，并對指令進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的控制。此外，在CPU中還有若干個寄存器，它是CPU內(nèi)部的臨時存儲單元。 總的來說，CPU具有三個基本功能：讀數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)(即將數(shù)據(jù)寫到存儲器中)。它是計算機(jī)中不可缺少的重要部分，如果一臺計算機(jī)沒有CPU，就好像一個人沒有心臟一樣。 CPU的工作原理CPU的工作原理就象一個工廠對產(chǎn)品的加工過程：進(jìn)入工廠的原料（指令），經(jīng)過物資分配部門（控制單元）的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線（邏輯運算單元），生產(chǎn)出成品（處理后的數(shù)據(jù)）后，再存儲在倉庫（存儲器）中，最后等著拿到

3、市場上去賣（交由應(yīng)用程序使用）。CPU的分類CISC技術(shù)和RISC技術(shù) 復(fù)雜指令集計算機(jī)CISC（complex instruction set computer）技術(shù)和簡化指令集計算機(jī)RISC（reduced instruction set computer）技術(shù)是基于不同理論和構(gòu)思的兩種不同的CPU設(shè)計技術(shù)，CISC技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用均早于RISC。 Intel公司在Pentium之前的CPU均屬于CISC體系，從Pentium開始，將CISC和RISC結(jié)合，大多數(shù)指令是簡化指令，但仍然保留了一部分復(fù)雜指令，而這部分指令是采用硬件來實現(xiàn)的，通過取兩者之長，CPU可實現(xiàn)更高的性能。 CPU的生

4、產(chǎn)廠家 在CPU市場上，Intel和AMD之間的競爭非常激烈，Intel雖然占主導(dǎo)地位，但也受到AMD的挑戰(zhàn)。此外，還出現(xiàn)了實力大增的VIA(威盛)和異軍突起的Ransemta(全美達(dá))。下面我們就來介紹這些知名廠家的CPU。 1Intel系列 Intel公司的奔騰系列、賽揚系列是CPU的首選。現(xiàn)在Intel公司最具影響力的CPU非奔騰4莫屬。下面我們就來介紹Intel公司的幾款主流CPU。 1) Intel Pentium處理器 Intel Pentium也稱為經(jīng)典奔騰(Intel Pentium Classic)，它是真正的第五代處理器。早期的Pentium 60和66分別工作在與系統(tǒng)總線

5、頻率相同的60 MHz和66 MHz兩種頻率下，沒有倍頻設(shè)置，而且最初的部分產(chǎn)品還有浮點運算錯誤，因此它并沒有受到人們的歡迎。后來的Pentium處理器采用了現(xiàn)在一直使用的“外頻倍頻CPU工作頻率”設(shè)置，工作頻率有75、90、100、120、133、150、166、200 MHz等規(guī)格。 早期的奔騰75120 MHz處理器使用0.6 m的半導(dǎo)體制造工藝，后期120 MHz頻率以上的奔騰則改用0.35 m半導(dǎo)體制造工藝，這有助于CPU頻率的進(jìn)一步提高。經(jīng)典奔騰的供電電壓均為3.3 V。 2) Intel Pentium MMX處理器 這是繼Pentium后Intel又一個成功的產(chǎn)品，其生命力也相

6、當(dāng)頑強(qiáng)。Pentium MMX在原Pentium的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大的改進(jìn)，增加了片內(nèi)16 KB數(shù)據(jù)緩存和16 KB指令緩存，4路寫緩存以及從Pentium Pro、Cyrix而來的分支預(yù)測單元和返回堆棧技術(shù)。特別是新增加的57條MMX多媒體指令，使得Pentium MMX即使在運行非MMX優(yōu)化的程序時也比同主頻的Pentium CPU要快得多。57條MMX指令專門用來處理音頻、視頻等數(shù)據(jù)，這些指令可以大大縮短CPU在處理多媒體數(shù)據(jù)時的等待時間，使CPU擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。 與經(jīng)典奔騰不同，Pentium MMX采用了雙電壓設(shè)計，其內(nèi)核電壓為2.8 V，系統(tǒng)I/O電壓仍為原來的3.3 V。

7、 3) Intel Pentium處理器 Intel Pentium 是新一代的奔騰處理器，主要有233、266、300、333、350、400、450 MHz七種規(guī)格。Pentium 的發(fā)展歷經(jīng)了三個階段：第一階段的Pentium 代號為“Klamath”，使用0.35 m工藝制造，CPU核心電壓為2.8 V，工作在66 MHz外頻下，主要頻率有233、266和300 MHz三種；第二階段的Pentium 代號為 Deschutes，采用0.25 m工藝制造，由于工藝的改進(jìn)，新一代Pentium 的核心電壓大幅度下降，為2.0 V，工作頻率也是66 MHz，主要頻率有300、333 MHz等

8、幾種；第三階段的Pentium 代號仍為“Deschutes，采用0.25 m制造工藝，核心電壓2.0 V，工作在100 MHz外頻下，主要頻率有350、400和450 MHz三種。 Pentium 與傳統(tǒng)的奔騰處理器有了很大的不同，最大的變化就是它采用了Slot 1架構(gòu)，這從外表上就可以很明顯地看出來。Pentium 處理器使用SEC(單邊插接)與主板相連，根據(jù)其特有的雙獨立總線結(jié)構(gòu)(D.I.B.)，Socket 7時代主板上的二級緩存被放進(jìn)了CPU卡盒中并工作在處理器核心頻率的一半以下，這就使得Pentium 的性能與Pentium相比有了比較大的提高。此外，Pentium 系列也包含有M

9、MX指令集。 4) Intel Celeron處理器 雖然Pentium 的性能不錯，但是其昂貴的價格使不少人把目光投向了Super 7。為了搶回失去的低端市場，Intel推出了Celeron(賽揚)處理器。 到目前為止，賽揚的發(fā)展也經(jīng)歷了三個階段。第一階段是代號為“Covington的賽揚266和300，采用0.25 m工藝制造，Slot 1架構(gòu)，沒有片內(nèi)L2緩存。正因為如此，其整數(shù)運算能力很差，賽揚266的整數(shù)運算能力甚至還不及奔騰MMX 233高，由于L2緩存對浮點運算影響不大，因此賽揚的浮點運算能力與P一樣出色。 第二階段的賽揚代號為“Mendocino，采用0.25 m工藝制造，Sl

10、ot 1架構(gòu)，它與Covington最大的不同便是增加了整合在CPU內(nèi)部的128 KB L2緩存，并以與CPU相同的頻率工作。新的賽揚盡管只有128 KB L2緩存(P L2緩存的1/4)，但是由于它以與CPU相同的頻率工作，因此其性能大幅提高。第三階段的賽揚采用了Socket 370架構(gòu)，由于Mendocino的緩存集成在CPU內(nèi)部，使得它所帶的大塊電路板變成了中看不中用的累贅，為了壓低成本、降低售價，Intel便推出了與誰也不兼容的Socket 370接口的賽揚333和366。有Intel ZX芯片組與其配合，與賽揚300A相比，這種Socket 370接口的賽揚只是改變了接口方式并提高了

11、主頻(但還是運行在66 MHz的外頻上)，其他沒有任何變化。 5) Intel Pentium 處理器 Pentium 處理器是Intel的新一代產(chǎn)品，它采用0.25 s制造工藝，使用的是Katmai內(nèi)核，新的SECC2插口。P 擁有32 KB一級緩存和512 KB二級緩存(運行在芯片核心速度的一半以下)，包含MMX指令和Intel自己的“3D”指令SSE。最初發(fā)行的P有450 MHz和500 MHz兩種規(guī)格，其系統(tǒng)總線頻率為100 MHz。 6) Pentium -Coppermine 1999年10月底，Intel正式發(fā)布代號為“Coppermine的新一代Pentium 處理器，其系統(tǒng)前

12、端總線為133 MHz，CPU主頻最高達(dá)到733 MHz。Coppermine采用全新的核心設(shè)計，內(nèi)置256 KB與CPU主頻同步運行的二級緩存，并率先采用0.18 m的制造工藝。由于制造工藝的提高，新一代的Coppermine處理器的集成度大為提高，它的核心集成了2800萬個晶體管，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來Katmai處理器的900萬個晶體管數(shù)量。制造工藝的改進(jìn)也使得單位面積的晶體管數(shù)量更多，CPU硅芯片可以做得更小，從而使芯片面積更小，功耗大為減小，成本也得以降低，這樣，更適用于筆記本電腦使用。另外，它先進(jìn)的緩存轉(zhuǎn)換架構(gòu)，使其在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?、系統(tǒng)響應(yīng)周期等方面都比Katmai要快得多，因而整體性能比

13、同頻的Katmai有明顯的提高。 奔騰4處理器除了將以前的MMX和SSE加入指令集外，還增加了144個SIMD指令(也就是所謂的資料流SIMD延伸指令集2，即SSE2)。這些指令都支持128位的整數(shù)運算以及倍準(zhǔn)度浮點運算，可以使CPU在處理相同的數(shù)據(jù)量時，僅僅需要一半的指令即可完成運算。這樣就提高了微處理器處理數(shù)據(jù)的速度。 7) 奔騰4 奔騰4以代號Willamette作為其核心，采用全新的NetBurst架構(gòu)，在加速指令集方面增加了第二代的SSE2指令集，同時強(qiáng)調(diào)在Internet、平面處理、多媒體以及3D運行與處理上，可以發(fā)揮更好的效能。 在封裝結(jié)構(gòu)上，奔騰4采用新改良的OLGA(Orga

14、nic Land Gird Array)封裝方式，與FC-PGA封裝相當(dāng)類似，同樣都是采用Flip-Clip的方式，將芯片以鑲嵌的方式固定在OLGA的電路基板上，而基板的底座則是采用423根腳位的PGA(Pin GridA Array)。為了避免FC-PGA的弱點，奔騰4處理器在芯片上蓋了一層保護(hù)金屬，這樣可以避免CPU核心部分的芯片由于散熱風(fēng)扇擺動的壓力而導(dǎo)致?lián)p壞。 2AMD系列 AMD成立于1969年，是世界上除了Intel公司之外的第二大CPU生產(chǎn)廠家。AMD的586級CPU代號為K5，產(chǎn)品型號為5k86。K5與Intel的奔騰系列CPU兼容，可以直接安裝在一般P54C類主板上。對于58

15、6類電腦來說，選擇這種CPU經(jīng)濟(jì)實惠。K5處理器也是為了同奔騰處理器競爭而推出的產(chǎn)品，雖然K5推出的時間較晚，但在性能上比同檔次的奔騰CPU要好。K5處理器具有24 KB的L1緩存，它的L2緩存存放于主板上，與系統(tǒng)的總線頻率同步工作。K5的整數(shù)運算能力不如Cyrix的6x86，但比奔騰略強(qiáng)；浮點運算能力遠(yuǎn)不如奔騰，但比Cyrix強(qiáng)。 除了K5之外，AMD公司又相繼推出了K6、K6-2、K6- 以及K7處理器。下面我們來介紹這幾款A(yù)MD公同的主流CPU。 1) AMD K6處理器 AMD K6處理器是與Pentium MMX同檔次的產(chǎn)品，其由原來的NexGen公司的686改裝而來，包含了全新的M

16、MX指令以及64 KB L1緩存(比奔騰MMX整整大了一倍)，因此K6的整體性能要優(yōu)于奔騰MMX。據(jù)測試，K6比相同速度的奔騰MMX快，基本相當(dāng)于同主頻P的水平。其弱點是需要使用MMX或浮點運算的應(yīng)用程序時，與Intel相比速度較慢。 K6采用的是雙電壓供電方式，K6-166、K6-200的內(nèi)核電壓為2.9 V，K6-233的內(nèi)核電壓是3.2 V。 2) AMD K6-2處理器 K6-2是AMD的拳頭級產(chǎn)品，為了打敗Intel，K6-2在K6的基礎(chǔ)上做了大幅度的改進(jìn)，其中最重要的一條便是支持3DNow!指令。3DNow!指令是對x86體系結(jié)構(gòu)的重大突破，它大大加強(qiáng)了處理3D圖形和多媒體所需要的

17、密集浮點運算能力。3DNow!技術(shù)優(yōu)秀的3D表現(xiàn)，更加真實地重現(xiàn)3D圖像以及大屏幕的聲像效果。K6-2同時支持超標(biāo)量MMX技術(shù)，100 MHz總線頻率，這意味著系統(tǒng)與L2緩存和內(nèi)存的傳輸速率提高將近50%，從而大大提高了整個系統(tǒng)的性能。此外，K6-2采用最新的0.25 m工藝制造，內(nèi)含930萬個晶體管(比K6多出了50萬個)，核心電壓為2.2 V；低電壓使K6-2的發(fā)熱量大幅降低。 K6-2有266、300、333、350、380、400、450 MHz等不同頻率的產(chǎn)品，與其相應(yīng)的CPU外部頻率也有66、95、100 MHz等幾種。 3) AMD K6- 處理器 K6- 是AMD公司在Sock

18、et 7領(lǐng)域的最后一款CPU，之后AMD全力轉(zhuǎn)到K7和Slot A架構(gòu)上去。K6- 原來并不叫這個名字，而是順延K6-2的名字叫K6-3，后來AMD為了和Intel的Pentium 相抗衡，才把K6-3改名為K6-。K6- 依然基于K6-2的CTX內(nèi)核，但和K6-2最大的不同就是K6- 內(nèi)部整合了256 KB的L2緩存，也就是說，K6- 中L2緩存的運行速度與CPU核心速度相同。L2緩存的速度對系統(tǒng)性能影響非常大，Socket 7架構(gòu)都把L2緩存做在主板上，使用66 MHz或100 MHz的速度運行，這與CPU動輒300、400 MHz的速度相比，實在是瓶頸，Intel正是看到了這一不足，才在

19、P、P 和賽揚內(nèi)部整合L2緩存的。 400、450和500 MHz三個版本的K6- 依然采用0.25 m工藝制造，外頻100 MHz，核心電壓2.4 V。 4) AMD Athlon K7處理器 AMD公司的Athlon處理器又稱K7，它不再使用Scoket 7架構(gòu)而采用自己的Slot A架構(gòu)。它包含2180萬個晶體管，包含3DNow!和MMX指令集，使用025 m和0.18 m兩種制造工藝。它擁有128 KB L1緩存(64 KB用于指令，另外64 KB用于數(shù)據(jù)，是Pentiun、Pentium 的32 KB Ll緩存的四倍)、512 KB的L2緩存，其速度為處理器時鐘頻率的一半。K7的最大

20、特點是采用了Digital Alpha CPU的EV6總線技術(shù)，總線設(shè)計速度達(dá)到200 MHz，而且還可能達(dá)到400 MHz或者更高。在理論上，它允許主板支持2個處理器。K7處理器的時鐘頻率為500850 MHz，并且在2000年3月AMD推出了1 GHz的Athlon(速龍)處理器。 從Athlon 700開始，AMD開始采用0.18 m制造工藝(也有部分產(chǎn)品使用0.25 m制造工藝)，仍使用Slot A架構(gòu)，核心電壓是1.6 V或者1.7 V。 CPU的封裝技術(shù) 所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與

21、外部電路的橋梁。 封裝形式 所謂CPU封裝是CPU生產(chǎn)過程中的最后一道工序，封裝是采用特定的材料將CPU芯片或CPU模塊固化在其中以防損壞的保護(hù)措施。 從大的分類來看通常采用Socket插座進(jìn)行安裝的CPU使用PGA（柵格陣列）方式封裝，而采用Slotx槽安裝的CPU則全部采用SEC（單邊接插盒）的形式封裝。 現(xiàn)在還有PLGA（PlasticLandGridArray）、OLGA（OrganicLandGridArray）等封裝技術(shù)。CPU外觀的組成 當(dāng)前的CPU如果從它的物理結(jié)構(gòu)和外觀上就可將其分為內(nèi)核、基板、填充物、封裝和接口等5個部分 CPU外觀的組成基板接口封裝電路板內(nèi)核CPU的架構(gòu)針

22、腳式Socket架構(gòu)的CPUSocket 423插槽示意圖插卡式的Slot架構(gòu)的CPUSlot 1架構(gòu)的CPU插槽Slot 1架構(gòu)的插槽7、MIDI接口： 聲卡的MIDI接口和游戲桿接口是共用的。接口中的兩個針腳用來傳送MIDI信號，可連接各種MIDI設(shè)備，例如電子鍵盤等。 CPU就是我們所說的“中央處理器” 英文全稱Central Processing Unit 它是一塊超大規(guī)模集成電路芯片，內(nèi)部有幾千萬個到幾億個晶體管元件組成的十分復(fù)雜的電路，其中包括運算器、寄存器、控制器和總線（包括數(shù)據(jù)、控制、地址總線）等。它通過指令來進(jìn)行運算和控制系統(tǒng)，它是整個系統(tǒng)的核心元件。 我們知道，CPU需要通

23、過某個接口與主板連接的才能進(jìn)行工作。CPU經(jīng)過這么多年的發(fā)展，采用的接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而目前CPU的接口都是針腳式接口，對應(yīng)到主板上就有相應(yīng)的插槽類型。CPU接口類型不同，在插孔數(shù)、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插。Socket 478Socket 478接口是目前Pentium 4系列處理器所采用的接口類型，針腳數(shù)為478針。Socket 478的Pentium 4處理器面積很小，其針腳排列極為緊密。英特爾公司的Pentium 4系列和P4 賽揚系列都采用此接口。Socket ASocket A接口，也叫Socket 462，是目前AMD公司Athlon XP和D

24、uron處理器的插座接口。Socket A接口具有462插空，可以支持133MHz外頻。Socket 423Socket 423插槽是最初Pentium 4處理器的標(biāo)準(zhǔn)接口，Socket 423的外形和前幾種Socket類的插槽類似，對應(yīng)的CPU針腳數(shù)為423。Socket 423插槽多是基于Intel 850芯片組主板，支持1.3GHz1.8GHz的Pentium 4處理器。不過隨著DDR內(nèi)存的流行，英特爾又開發(fā)了支持SDRAM及DDR內(nèi)存的i845芯片組，CPU插槽也改成了Socket 478，Socket 423接口也就銷聲匿跡了。Socket 370 Socket 370架構(gòu)是英特爾開

25、發(fā)出來代替SLOT架構(gòu)，外觀上與Socket 7非常像，也采用零插拔力插槽，對應(yīng)的CPU是370針腳。英特爾公司著名的“銅礦”和”圖拉丁”系列CPU就是采用此接口。SLOT 1 SLOT 1是英特爾公司為取代Socket 7而開發(fā)的CPU接口，并申請的專利。這樣其它廠商就無法生產(chǎn)SLOT 1接口的產(chǎn)品。SLOT1接口的CPU不再是大家熟悉的方方正正的樣子，而是變成了扁平的長方體，而且接口也變成了金手指，不再是插針形式。SLOT 1是英特爾公司為Pentium 系列CPU設(shè)計的插槽，其將Pentium CPU及其相關(guān)控制電路、二級緩存都做在一塊子卡上，多數(shù)Slot 1主板使用100MHz外頻。S

26、LOT 1的技術(shù)結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)，能提供更大的內(nèi)部傳輸帶寬和CPU性能。此種接口已經(jīng)被淘汰，市面上已無此類接口的產(chǎn)品。SLOT 2 SLOT 2用途比較專業(yè)，都采用于高端服務(wù)器及圖形工作站的系統(tǒng)。所用的CPU也是很昂貴的Xeon(至強(qiáng))系列。Slot 2與Slot 1相比，有許多不同。首先，Slot 2插槽更長，CPU本身也都要大一些。其次，Slot 2能夠勝任更高要求的多用途計算處理，這是進(jìn)入高端企業(yè)計算市場的關(guān)鍵所在。在當(dāng)時標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器設(shè)計中，一般廠商只能同時在系統(tǒng)中采用兩個 Pentium 處理器，而有了Slot 2設(shè)計后，可以在一臺服務(wù)器中同時采用 8個處理器。而且采用Slot 2接口的Pe

27、ntium CPU都采用了當(dāng)時最先進(jìn)的0.25微米制造工藝。支持SLOT 2接口的主板芯片組有440GX和450NX。SLOT A SLOT A接口類似于英特爾公司的SLOT 1接口，供AMD公司的K7 Athlon使用的。在技術(shù)和性能上，SLOT A主板可完全兼容原有的各種外設(shè)擴(kuò)展卡設(shè)備。它使用的并不是Intel的P6 GTL+ 總線協(xié)議，而是Digital公司的Alpha總線協(xié)議EV6。EV6架構(gòu)是種較先進(jìn)的架構(gòu)，它采用多線程處理的點到點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持200MHz的總線頻率。 活動2CPU的主要性能指標(biāo) CPU品質(zhì)的高低直接決定了一個計算機(jī)系統(tǒng)的檔次，而CPU的主要技術(shù)指標(biāo)可以反映出CPU

28、的大致性能。下面介紹CPU的主要性能指標(biāo)。 1) 位、字節(jié)和字長 CPU可以同時處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)是其最重要的一個標(biāo)志。CPU在單位時間內(nèi)(同一時間)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長。人們通常所說的16位機(jī)、32位機(jī)就是指該微機(jī)中的CPU可以同時處理16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT與286機(jī)是16位機(jī)，386機(jī)和486機(jī)是32位機(jī)，586機(jī)則是64位的高檔微機(jī)。 通常將8 bit稱為一個字節(jié)。字節(jié)的長度是固定的，而字長的長度是不固定的，對于不同的CPU，字長的長度也不一樣。8 bit的CPU一次只能處理一個字節(jié)，而32 bit的CPU一次就能

29、處理4個字節(jié)，字長為64 bit的CPU一次可以處理8個字節(jié)。 2) 主頻、外頻和倍頻 主頻(CPU Clock Speed)也叫時鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號振蕩的速度。主頻越高，CPU在一個時鐘周期里所能完成的指令數(shù)也就越多，CPU的運算速度也就越快。CPU主頻的高低與CPU的外頻和倍頻有關(guān)，其計算公式為：主頻=外頻倍頻。 外頻是CPU與主板之間同步運行的速度，而且目前絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間同步運行的速度。在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接影響內(nèi)存的訪問速度，外頻越高，CPU就可以同時接受更多的來自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而使整個系統(tǒng)的速度進(jìn)一步提高。 倍頻就是CP

30、U的運行頻率與整個系統(tǒng)外頻之間的倍數(shù)。在相同的外頻下，倍頻越高，CPU的頻率也越高。實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大，單純的一味追求高倍頻而得到的高主頻的CPU，就會出現(xiàn)明顯的瓶頸(CPU從系統(tǒng)中得到的數(shù)據(jù)的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度)效應(yīng), 可想而知, 這無疑是一種浪費。從有關(guān)計算可以得知，CPU的外頻在58倍的時候，其性能能夠得到比較充分的發(fā)揮，如果超出這個數(shù)值, 則都不是很完善。偏低還好說, 不過是CPU本身運算速度慢而已，可高了以后就會出現(xiàn)顯著的瓶頸效應(yīng)，系統(tǒng)與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的速度跟不上CPU的運算速度，從而浪費CPU的計算能力。倍頻是由主板設(shè)計

31、時提供的，現(xiàn)在的主板已經(jīng)從1倍頻提高到了9倍頻。 主頻是CPU的時鐘頻率或者說是內(nèi)部工作頻率。外頻是系統(tǒng)總線的工作頻率。倍頻是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。主頻 = 倍頻*外頻 鎖頻是指CPU生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)CPU時將CPU的倍頻數(shù)鎖定，現(xiàn)在的CPU基本上都鎖定了倍頻。超頻是指將外頻或倍頻(由于現(xiàn)在的CPU被鎖定倍頻，超頻時很少有人使用此項)人為地提高，使其工作頻率超過額定的主頻，從而提高其性能。 3) 制造工藝 制造工藝是CPU發(fā)展史中一門重要的技術(shù)，在生產(chǎn)CPU的過程中，要進(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。其生產(chǎn)的精度以微米來表示，精度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)。早期的CPU大多

32、采用0.5 m的制作工藝，后來隨著CPU頻率的提高，0.25 m制造工藝被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18 m制作工藝的Pentium處理器，即Coppermine(銅礦)處理器。其更精細(xì)的工藝使得原有晶體管門電路更大限度地縮小了，能耗越來越低，CPU也就更省電。 4) 內(nèi)存總線速度 內(nèi)存總線速度(Memory-Bus Speed)也就是系統(tǒng)總線速度，一般等同于CPU的外頻。CPU處理的數(shù)據(jù)都由主存儲器提供，主存儲器就是內(nèi)存。一般我們放在外存(磁盤或者各種存儲介質(zhì))上面的資料都要通過內(nèi)存，再進(jìn)入CPU進(jìn)行處理，所以與內(nèi)存之間的通道(也就是內(nèi)存總線的速度)對整個系統(tǒng)的性

33、能就顯得尤為重要。由于內(nèi)存和CPU之間的運行速度或多或少會有差異，因此便出現(xiàn)了二級緩存來協(xié)調(diào)兩者之間的差異。內(nèi)存總線速度是指CPU二級高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度。 5) 緩存 緩存又稱為高速緩存，是一塊存儲器，其容量和工作速率對提高計算機(jī)的速度有重要的作用。CPU的緩存分為兩種，即Ll Cache(一級緩存)和L2 Cache(二級緩存)。Ll Cache指封裝在CPU芯片內(nèi)部的高速緩存，它用來暫時存儲CPU運算器里的部分指令和數(shù)據(jù)。內(nèi)部緩存的存取速度與CPU主頻相同，容量單位一般為KB。 L2 Cache指CPU外部的高速緩存，用于協(xié)調(diào)CPU與內(nèi)存的速度的差異。CPU的L2 Cache可以

34、分為芯片內(nèi)部和芯片外部兩種。在CPU芯片內(nèi)部的L2 Cache的運行速度與主頻相同，而安裝在CPU芯片外部的L2 Cache運行頻率一般只有主頻的1/2。 6) 工作電壓 工作電壓 (Supply Voltage)即CPU正常工作所需的電壓。早期的CPU(286、386、486)由于制作工藝落后，因此工作電壓較大，一般為5 V(奔騰是3.5 V、3 V、2.8 V等)左右，導(dǎo)致CPU的發(fā)熱過高而影響CPU的壽命?，F(xiàn)在隨著CPU制作工藝的提高，工作電壓一般為1.52.0 V，低電壓使耗電過大和發(fā)熱過高問題得到了很好的解決。 7）擴(kuò)展總線速度 擴(kuò)展總線速度是指CPU與擴(kuò)展設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。擴(kuò)

35、展總線是CPU與外部設(shè)備的橋梁。8）地址總線寬度 地址總線寬度決定了CPU可以訪問的物理地址空間，簡單地說就是可以使用的內(nèi)存空間。例如，386以上的微機(jī)系統(tǒng)，地址總線的寬度為32位，最多可以直接訪問4GB 的物理空間，Intel酷睿I 7的地址總線寬度為64位，則可以訪問的物理空間為16GB. 計算公式為：地址總線寬度為n 位，則可以訪問的物理空間為2n9）數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量的大小，而數(shù)據(jù)總線寬度則決定了CPU與二級高速緩存、內(nèi)存以及輸入與輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸信息量。 10) 支持的指令集 為了提高計算機(jī)在多媒體、3D圖形方面的應(yīng)用能力，大量的處理器指令集應(yīng)運而生，其

36、中最著名的三種便是Intel的MMX、SSE和AMD的3DNow!指令集。 MMX(Multi Media eXtension，多媒體擴(kuò)展)指令集：是Intel公司于1996年推出的一項多媒體指令增強(qiáng)技術(shù)。MMX指令集中包括有57條多媒體指令，通過這些指令可以一次處理多個數(shù)據(jù)，在處理結(jié)果超過實際處理能力時也能進(jìn)行正常處理。 SSE(Streaming SIMD Extensions，單指令多數(shù)據(jù)流擴(kuò)展)指令集：是Intel公司在Pentium 處理器中率先推出的。SSE指令集包括了70條指令，其中包含提高3D圖形運算效率的50條SIMD(單指令多數(shù)據(jù)技術(shù))浮點運算指令、12條MMX整數(shù)運算增強(qiáng)

37、指令、8條優(yōu)化內(nèi)存中連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。理論上，這些指令對目前流行的圖像處理、浮點處理、3D運算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應(yīng)用起到全面強(qiáng)化的作用。SSE指令與3DNow! 指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技術(shù)的絕大部分功能，只是實現(xiàn)的方法不同。 SSE2指令集SSE2指令就是增強(qiáng)的SSE指令集的擴(kuò)展，它在原來SSE指令集的基礎(chǔ)上增加了一些指令，包括144條128位全新SIMD浮點管理指令，使得其P4處理器性能有大幅度提高。SSE2涉及了在多重的數(shù)據(jù)目標(biāo)上立刻執(zhí)行單個的指令（即SIMD簡稱單指令多數(shù)據(jù)流指令）。最重要的是SSE2能處理128位和兩倍精密浮點運算。 SSE3指令集

38、 SSE3指令是目前規(guī)模最小的指令集，它只有13條指令。它共劃分為五個應(yīng)用層，分別為數(shù)據(jù)傳輸命令、數(shù)據(jù)處理命令、特殊處理命令、優(yōu)化命令、超線程性能增強(qiáng)五個部分，其中超線程性能增強(qiáng)是一種全新的指令集，它可以提升處理器的超線程的處理能力，大大簡化了超線程的數(shù)據(jù)處理過程，使處理器能夠更加快速的進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理。 3DNow! 指令集：AMD公司提出的3DNow!指令集出現(xiàn)在SSE指令集之前，并被AMD廣泛應(yīng)用于其K6-2、K6-3以及Athlon(K7)處理器上。3DNow! 指令集技術(shù)其實就是21條機(jī)器碼的擴(kuò)展指令集。與Intel公司的MMX技術(shù)側(cè)重于整數(shù)運算有所不同，3DNow!指令集主要針對三

39、維建模、坐標(biāo)變換和效果渲染等三維應(yīng)用場合，在軟件的配合下，可以大幅度提高3D處理性能。 現(xiàn)在生產(chǎn)的所有x86的CPU都支持MMX，但I(xiàn)ntel公司的CPU只支持SSE，AMD公司的CPU只支持3DNow!。 11) 協(xié)處理器 協(xié)處理器也叫數(shù)學(xué)協(xié)處理器，主要負(fù)責(zé)浮點運算。8088、286、386等微機(jī)CPU的浮點運算性能都相當(dāng)落后。自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點運算，含有內(nèi)置協(xié)處理器的CPU，可以加快特定類型的數(shù)值計算，某些需要進(jìn)行復(fù)雜計算的軟件系統(tǒng)，如Auto CAD就需要協(xié)處理器支持。協(xié)處理器是一種芯片，可以減輕處理器的特定任務(wù)。 CPU新技術(shù)1.超線程（Hyperthreading Technology）技術(shù) :一種可以將CPU內(nèi)部暫時閑置處理資源充分“調(diào)動”起來的技術(shù)。 2. LGA封裝方式 :用金屬觸點式封裝取代了以往的針狀插腳 。.迅馳移動技術(shù)迅馳移動計算技術(shù)是英特爾的無線移動計算