第3章中央處理器.ppt

1、第3章 中央處理器（CPU）,內(nèi)容簡介：,微處理器的發(fā)展歷程 CPU的組成和功能 CPU的插槽 CPU的性能指標 CPU的選購 CPU的安裝與使用,什么是CPU?,CPU是Central Processing Unit（中央微處理器）的縮寫，它是二十世紀人類最偉大的發(fā)明之一。 CPU是計算機最重要的組成部分，它相當于計算機的大腦，是整個計算機的核心。,31 CPU的發(fā)展歷程,我們從這兩個廠家CPU的發(fā)展介紹CPU的發(fā)展歷程: Intel CPU的發(fā)展歷程 AMD CPU的發(fā)展歷程,311 Intel CPU的發(fā)展歷程,4004,8080,80286,80386,8086,80486,Intel

2、 CPU的發(fā)展歷程,4位處理器Intel 4004 8位處理器Intel 8008/8080/8085 16位處理器8086/80186/80286 32位處理器80386/80486 Pentium（奔騰）系列處理器 64位處理器Intel Pentium 4 64位 雙核CPU,4位處理器Intel 4004,世界上第一臺微處理器是由Intel公司在1971年11月推出的4004 包含2300個晶體管 第一枚用于計算機的4位微處理器,8位處理器Intel 8008/8080/8085,Intel公司的8008、8080、8085微處理器 Motorola公司的MC6800微處理器 Zilo

3、g公司的Z80微處理器,16位處理器8086/80186/80286,1978年Intel公司推出8086 協(xié)處理器8087 1979年的8088，內(nèi)含29000個晶體管，1MB內(nèi)存，時鐘頻率4.77Mhz 1981年制造PC 1982年Intel公司推出80286,CPU的發(fā)展歷程32位,1985年Intel公司推出80386 1989年Intel公司推出80486 1993年Intel公司推出Pentium Cyrix公司5x86 1997年Intel公司推出Pentium II 1999年Intel公司推出Pentium III 2000年Intel公司推出Pentium 4,64位處理

4、器Intel Pentium 4 64位系列,Intel公司于2005年2月推出了64位處理器，并冠以6XX系列的名稱。 不僅Pentium 4 6XX系列全部具備64位技術(shù)，而且在新的Pentium 4 5XX系列中也引入64位技術(shù)，它們的命名方式是Pentium 4 5X1，以后綴為1來表示。,雙核心處理器,所謂雙核心處理器，簡單地說就是在一塊CPU基板上集成兩個處理器核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來 IBM在2001年就推出了基于雙核心的POWER4處理器。 2005年, 英特爾推出Intel Pentium D處理器。首顆內(nèi)含2個處理器的Intel Pentium D處理器登

5、場，正式揭開x86處理器多核心時代。 2006年，英特爾推出Intel Core 2 Duo處理器。,312 AMD CPU的發(fā)展歷程,K5 K6 K7（Athlon） Thunderbird（雷鳥） Athlon XP Duron（毒龍） 64位處理器Athlon 64 AMD的雙核心Opteron處理器,K5,K6,K7（Athlon）,K7（Athlon）是AMD借鑒了DEC公司的Alpha處理器結(jié)構(gòu)，新系統(tǒng)總線稱為Alpha EV6總線，允許主板支持2個CPU，初始頻率為200MHz，現(xiàn)在已達400MHz。 采用Slot A架構(gòu)，處理器命名為“Athlon”，時鐘頻率為500MHz-1

6、.2GHz之間。一級緩存為128KB，二級緩存512KB，其 MMX指令集是對K6-3的3D Now!指令系統(tǒng)的擴展。,Thunderbird（雷鳥）,Thunderbird（雷鳥）是AMD2000年中發(fā)布的CPU產(chǎn)品，采用0.18微米工藝，采用Socket A架構(gòu)，二級緩存為256KB（與CPU同步），主頻為1GHz。,Athlon XP,Duron,64位處理器Athlon 64,32CPU的組成和功能,CPU由運算器和控制器組成。 CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分。,AMD的雙核心Opteron處理器,2006年4月，AMD推出了三款支持8路的雙核心Optero

7、n處理器，最快的一款是Opteron875，運行主頻為2.2GHz；其次是Opteron870，工作主頻為2.0GHz，第三款就是Opteron865，工作主頻為1.8GHz。 同時，AMD還在2006年5月面對用戶推出三款支持兩路的雙核心Opteron處理器，最快的一款為Opteron275，工作主頻為2.2GHz，第二是Opteron270，工作主頻為2.0GHz，最慢的一款為Opteron265，工作主頻為1.8GHz。,32CPU的組成和功能,3.2.1CPU的組成 控制單元 執(zhí)行單元 高速緩存（Cache） 總線接口部件 總線接口部件,1控制單元,控制單元是整個CPU的指揮控制中心，

8、它要管理讀取指令、對指令進行解碼、管理安排執(zhí)行操作和儲存最終的執(zhí)行結(jié)果等一系列工作。,2執(zhí)行單元,執(zhí)行單元（EU）由算術(shù)邏輯運算器（ALU）和寄存器組構(gòu)成。執(zhí)行部件的主要任務是：執(zhí)行指令。,3高速緩存（Cache）,CPU通常會根據(jù)特定的算法把經(jīng)常都會用到的一些數(shù)據(jù)讀取到Cache中，當需要某一特定數(shù)據(jù)時，CPU會首先到Cache中去尋找它。 CPU的Cache通常是分級構(gòu)造的，一般由L1和L2兩級構(gòu)成，通常L1 Cache 的速度最快，與CPU核心的距離也最近，但容量較小，而L2 Cache 的速度稍慢，但容量較大。,4總線接口部件,總線接口部件由段寄存器、指令指針寄存器、總線控制邏輯、地址

9、加法器及指令隊列等單元組成。 總線接口部件的主要任務是：完成取指令和數(shù)據(jù)輸入/輸出。,5執(zhí)行流程,各部門之間的協(xié)同與配合。,321 CPU的功能,CPU對整個計算機系統(tǒng)的運行是極其重要的，它具有如下四個方面的基本功能： 指令控制 操作控制 時間控制 數(shù)據(jù)加工,1指令控制,程序的順序控制，稱為指令控制。 由于程序是一個指令序列，這些指令的相互順序不能任意顛倒，必須嚴格按程序規(guī)定的順序進行。因此，保證機器按順序執(zhí)行程序是CPU的首要任務。,2操作控制,一條指令的功能往往是由若干個操作信號的組合來實現(xiàn)的，因此，CPU的管理并產(chǎn)生由內(nèi)存取出的每條指令的操作信號，把各種操作信號送往相應的部件，從而控制這

10、些部件按指令的要求進行動作。,3時間控制,對各種操作實施時間上的定時，稱為時間控制。 因為在計算機中，各種指令的操作信號均受到時間的嚴格定時。 另一方面，一條指令的整個執(zhí)行過程也受到時間的嚴格定時。只有這樣，計算機才能有條不紊地自動工作。,4數(shù)據(jù)加工,所謂數(shù)據(jù)加工，就是對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯運算處理。 完成數(shù)據(jù)地加工處理，是CPU的根本任務。因為，原始信息只有經(jīng)過加工處理后才能對人們有用。,33CPU插槽,CPU是安裝在主板上的，因此CPU的接口標準可以按照主板上CPU的插槽類型來分類。從封裝形式來看常見CPU可以分為兩大類： 一種是傳統(tǒng)的針腳式Socket架構(gòu)的CPU； 一種是插卡式的Sl

11、ot架構(gòu)的CPU。,CPU插槽種類,1Socket AM2 2Socket S1 3Socket F 4Socket 771 5Socket 479 6Socket 939 7Socket 775 8Socket 940 9Socket 754,CPU插槽種類,10Socket 478 11Socket 603 12Socket 604 13Socket A 14Socket 423 15Socket 370 16SLOT 1 17SLOT 2 18SLOT A,34CPU的性能指標,1主頻、外頻和倍頻 2緩存 3前端總線 4擴展總線速度 5內(nèi)存總線速度 6制造工藝 7工作電壓 8協(xié)處理器 9

12、指令集,1主頻、外頻和倍頻,主頻也叫時鐘速度（Clock Speed），表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號振蕩的速度。 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,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度，目前絕大部分計算機系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間同步運行的速度。,倍頻,倍頻是CPU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。,2緩存,緩存（Cache）又稱為高速緩存，是可以進行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇鎯ζ鳌?CPU的緩存分為兩種，即L1 Cache（一級緩存）和L2 Cache（二級緩存）。 現(xiàn)在還出現(xiàn)了三級緩存。,3前端總線,前端總

13、線是AMD在推出K7 CPU時提出的概念，一直以來很多人都誤認為這個名詞不過是外頻的一個別稱。,4擴展總線速度,擴展總線速度（Expansion-Bus Speed）是指安裝在計算機系統(tǒng)上的局部總線接口卡的工作速度。,5內(nèi)存總線速度,內(nèi)存總線速度（Memory-Bus Speed）就是系統(tǒng)總線速度，一般等同于CPU的外頻。,6制造工藝,制造工藝是CPU發(fā)展史中一門重要的技術(shù)，早期的CPU大多采用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。 0.18m 0.13m 0.09m,7工作電壓,工作電壓（Supply Voltage）即CPU正常工作所需的電壓。CP

14、U的工作電壓決定著CPU的發(fā)熱量。而CPU的發(fā)熱量往往又決定系統(tǒng)的穩(wěn)定性和CPU的壽命。 早期的CPU一般為5V 奔騰是3.5V、3.0V、2.8V 現(xiàn)在的一般在1.52.0V,8協(xié)處理器,協(xié)處理器也叫做數(shù)學協(xié)處理器，主要負責浮點運算。 CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)協(xié)處理器專門用于對對數(shù)、指數(shù)和三角函數(shù)等數(shù)學運算，俗稱浮點運算。,9指令集,（1）MMX指令集 （2）3DNow！指令集 （3）SSE指令集 （4）SSE 2 （5）SSE 3,35CPU的選購,351 選購CPU的方法 352 兩款CPU簡介,351 選購CPU的方法,1根據(jù)需要選擇 2主頻、外頻與倍頻 3高速緩存(Cache) 4制造工藝 5

15、選擇盒裝和散裝 6注重性價比 7識別真假CPU,7識別真假CPU,1）刮磨法 2）看包裝 3）看CPU編號識芯片 4）勿貪小便宜 5）進行測試,352兩款CPU簡介, 1Intel CPU 2AMD CPU,Intel Core 2 Duo E6400,適用類型：臺式機 系列型號：Conroe CPU說明：Intel Core 2 Duo E6400 2.13GHz 核心類型：Conroe 接口類型：Socket 775 針腳數(shù)目：775 Pin 制程工藝：65 納米 處理器頻率：2.13 GHz 處理器倍頻：8 前端總線：1066 MHz 系統(tǒng)總線：266 MHz 支持指令集：MMX,SSE

16、,SSE2,SSE3,SSE4,EM64T 處理器緩存: 一級數(shù)據(jù)緩存 32 KB、一級指令緩存 32 KB、 二級緩存容量 2048 KB,AMD Athlon64 AM2 X2 3800+,CPU內(nèi)核為Windsor，采用64位CPU架構(gòu) 封裝模式是Mpga 核心數(shù)量為雙核心 內(nèi)核電壓（V）為1.2V/1.25V 制作工藝為0.09 微米 晶體管共有2億4千300萬 CPU頻率主頻為2000MHz 總線頻率為1000MHz 倍頻是10，外頻為200MHz CPU插槽插槽采用Socket AM2 針腳數(shù)為940pin L1緩存為256KB，L2緩存為512KB*2 指令集指令集支持多媒體 支

17、持HyperTransport。,36CPU的安裝與使用,361 CPU的安裝 362 CPU的使用,361CPU的安裝,對準位置,插入CPU,壓下拉桿,安裝風扇,固定風扇,362 CPU的使用,1注意輕拿輕放 2注意散熱 3CPU風扇 4慎重超頻,363 CPU的超頻,1超頻的基本知識 2超頻注意事項 3超頻的條件 4超頻的利弊 5超頻的方法,1超頻的基本知識,所謂超頻就是指計算機用戶通過調(diào)整主板上的CPU的外頻、倍頻以及電壓，把CPU本身所設定的頻率提高，直至把CPU本身潛在的能運行的最高速度發(fā)揮到極限，并穩(wěn)定地運行各種應用程序，以使計算機能以最小的代價，達到最高的計算機效能。,2超頻注意

18、事項,1）超頻后，計算機應能順利開機，并直接進入操作系統(tǒng)，在這期間并沒有任何不穩(wěn)定的情況。 2）當順利進入操作系統(tǒng)后，必須能順利運行應用程序，而且這些程序必須能夠穩(wěn)定且持續(xù)地使用一段比較長的時間，使用期間并沒有不穩(wěn)定的情況或者死機的情況發(fā)生。,3超頻的條件,（1）一顆超頻性能良好的CPU。如果CPU的超頻性能不好，其他設備再怎么優(yōu)良也是徒然。 （2）一塊既穩(wěn)定又能支持較高速度CPU的主板（包括有高外頻、倍頻以及相容的電壓）。 （3）一款可穩(wěn)定超頻的內(nèi)存。如名牌廠商生產(chǎn)的內(nèi)存大多具有良好的穩(wěn)定性，可以工作在較高的頻率下。 （4）一塊高速且能應付超頻后AGP槽極高傳輸量的顯卡。 （5）一款強力的散熱風扇。 （6）不影響計算機其它設備，如機箱、CD-ROM、顯示器等。,4超頻的利弊,1）超頻會縮短CPU以及其他器件的壽命。 2）過份超頻使系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性變差。 3）超頻可能會對硬件系統(tǒng)