4CPU教案资料.ppt

计算机组装与维护,4CPU,技能训练目标,能描述CPU的性能指标,能正确选购CPU,知识教学目标,了解CPU的发展历史,理解CPU的各种性能指标,掌握CPU的结构和接口方式,熟悉市场上主流的CPU产品,了解CPU发展的新技术,熟悉CPU编号,重点与难点,重点：CPU的选购CPU识别,难点：CPU的性能指标CPU识别,任务说明,1认识CPU：说出给定CPU的厂商型号、性能指标和接口类型；,2CPU是整个计算机的指挥中心，CPU的性能也就基本上决定了整台计算机的性能。在选购计算机的各配件时往往最先考虑，请根据用户需求，选购合适可行的CPU。,技术视角,3.1 CPU的发展历程,3.2 CPU的结构与工作原理,3.3 CPU的性能指标,3.4 CPU的接口方式与封装形式,3.5 CPU新技术,3.6 CPU编号识别,3.7 CPU选购,中央处理器（CPU）,中央处理器简称CPU（Central Processing Unit）是一块超大规模集成电路芯片，它是整个计算机系统的核心。,CPU负责整个电脑系统指令的执行、数字与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的控制。,CPU主要包括运算器、控制器和寄存器三个部件。,运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算；,控制器是指挥中心，控制运算器及其它部件工作，它能对指令进行分析，作出相应的控制；,寄存器是用来暂时存放运算的中间结果或数据。,3.1 CPU的发展历程,3.1.1,Intel(英特尔公司),3.1.2,AMD(超微公司),3.1.1 Inetl(英特尔公司),4004,8080,8088,8086,一、4位微处理器,二、8位微处理器,三、16位微处理器,8008,8085,3.1.1 Inetl(英特尔公司),80286,80386,80486,三、16位微处理器,四、32位微处理器,Pentium,Pentium PRO,3.1.1 Inetl(英特尔公司),Pentium,Xeon,Pentium,Pentium,Pentium MMX,四、32位微处理器,3.1.1 Inetl(英特尔公司),Pentium 4,Celeron II,Celeron 4,Celeron D,Xeon,3.1.1 Inetl(英特尔公司),2003年，AMD公司生产的新一代64位微处理器Athlon 64。2004年2月，Intel公司也发布推出了支持64位运算的Xeon处理器，第一次跟在了AMD后面。,2005年2月，Intel发布了桌面64位处理器，以6XX命名。Pentium 4 5XX系列中也引入了64位技术，命名为Pentium 4 5X1，以后缀1来代表。在Celeron D中，使用LGA775封装。,2005年4月，Intel发布了双核心处理器。新的桌面双核心处理器为Pentium D（不支持超线程技术）和Pentium Extreme Edition（支持超线程技术），采用LGA775封装。,2006年7月，Intel发布了新一代的全新的微架构桌面处理器Core 2 Duo(酷睿2)，并正式宣布结束Pentium时代。Core 2 Duo(酷睿2)处理器，有双核、四核之分，是现在市场流行处理器。,五、64位微处理器,3.1.2 AMD(超微公司),AMD 486,AMD K5,AMD K6,AMD K6-2,AMD K6-3,3.1.2 AMD(超微公司),AMD Duron,Athlon XP,AMD Barton,AMD Athlon 64,3.2 CPU的结构（Intel）,正面,反面,CPU的剖析图,3.2 CPU的结构（AMD）,CPU插座（LGA775）,CPU插座（AM2）拥有940个插孔,AM2接口必须使用新设计的散热器,3,.3 CPU的性能指标,3.3.1,主频、外频、倍频,3.3.2,字长,3.3.3,寻址空间,3.3.4,缓存,3.3.5,扩展指令集,3.3.6,工艺水平,3.3.7,工作电压,主频：,是CPU内核运行时的时钟频率，即CPU的时钟频率。一般来说，主频越高，CPU的速度就越快。,外频：,又称外部时钟频率，就是系统总线的工作频率，即CPU与计算机其他部件（主要是主板）之间同步进行的速度。外频实际上也是整个计算机系统的基准频率。外频越高，CPU的运算速度越快。外频是制约系统性能的重要指标，100MHz外频之下的Celeron 800MHz比66MHz外频之下的Celeron 800MHz运行速度快。目前CPU的外频主要有66MHz，100MHz、133MHz和200MHz。,3,.3 CPU的性能指标,倍频：,指CPU的主频和系统总线（外频）间相差的倍数，倍频越高，主频就越高。,在286时代，还没有倍频的概念，CPU的主频和系统总线的速度一样。随着计算机技术的发展，内存、主板和硬盘等硬件设备逐渐跟不上CPU速度的发展，而CPU的速度理论上可以通过倍频无限提升，CPU主频=外频倍频。,前端总线（Front Side Bus）FSB频率,前端总线是CPU和北桥芯片之间的通道，FSB频率是指CPU与北桥芯片之间的数据传输速度。,在Intel公司Pentium II/III和AMD公司早期Athlon平台上，FSB频率和外频相同，在现在的CPU中Intel公司采用了QuadPumped（Quad Data Rate）技术，使CPU与北桥在一个系统周期内交换4次数据，即FSB频率是外频的4倍。AMD公司采用HyperTransport总线技术，其FSB频率为外频的2倍。,前端总线频率是选购CPU时必须考察的一个指标，它关系到整台计算机的运行频率，而且还要根据这个指标选购与CPU相配的主板和内存。,有些CPU使用数据带宽来衡量FSB数据传输速率，单位为Gb/s。数据带宽计算公式如下：,数据带宽总线频率数据位宽,例如，FSB频率为800MHZ，数据位宽为64b，则每秒FSB的数据传输量即数据宽度为：800MHZ64b=6.4Gb/s,寻址空间（,地址总线宽度）,决定了CPU可以访问的物理地址空间，对于486微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096 MB的物理空间。,字 长（,数据总线宽度）,位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是“0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。,字长：CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。,高速缓存,高速缓存是一种速度比内存更快的存储设备，其功能是减少CPU因等待低速设备所导致的延迟进而改善系统性能。它一般集成于CPU芯片内部，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据。,高速缓存分为L1 Cache（一级高速缓存）和L2 Cache（二级高速缓存）。L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高计算机速度起关键作用。,L1L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存，用来暂存CPU运算时的部分指令和数据。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般CPU的L1缓存的容量通常在32256KB。,L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，主要存放计算机运行时操作系统的指令、程序数据和地址指针等，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，CPU二级告诉缓存容量目前多为1MB（低端）和12MB（高端）。,128,2-8 MB,x MB,x,GB,x00,指令集,CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分，而从具体运用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended多媒体扩展指令集）、SSE（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 因特网单指令多数据流扩展）、SSE2、SEE3、SEE4和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、因特网数据流、视频信息和三维（3D）数据等的处理能力。,工作电压,CPU内核工作电压越低则表示CPU制造工艺越先进，也表示CPU运行时耗电功率越小。在Intel的Pentium MMX之前，所有的CPU均采用单一的电压工作，自Pentium MMX开始，CPU运行时需要由主板分别提供I/O电压(Vi/o)和内核(Vcore)电压，直到目前为止所有Soket架构的CPU仍然采用这种方式供电。Slot 1架构的同样也有Vcore和Vcc二种工作电压，其中Vcc与Socket架构CPU的Vi/o相似。,生产工艺,指在硅材料上生产CPU时内部各元器材的连接线宽度，一般用微米（纳米）表示。通常可以在CPU性能列表上看到，有0.18m、0.13m和 0.09m等。生产工艺的数据越小，表明CPU的生产技术越先进，CPU的功耗和发热也就越小，集成的晶体管也就越多，CPU的主频也就能做得越高。目前Intel的Pentium D、,Core 2,和AMD的XP都已经达到了0.045微米的制造工艺。,3.4 CPU的接口方式与封装形式,接口方式:,封装形式:,是CPU与主板连接的方式。经过的四个阶段：引脚式、插卡式、针脚式和触点式。,CPU的封装是指采用特定的材料将CPU芯片模块固化在其中以防止损坏的保护措施，也可以把它理解为CPU芯片的外壳。,3.4.1 CPU 的接口方式,Socket 接口,:,Socket 370、Socket A、Socket 423、Socket 478、Socket 603、Socket 604、Socket 754、Socket 939、Socket 940、Socket 775,Slot 接口,:,Slot 1、Slot 2、Slot A,3.4.1 CPU 的接口方式,Socket 370,Socket A,Socket 478,Socket 423,3.4.1 CPU 的接口方式,Socket 775,Socket 604,Socket 603,Socket 940,Socket 939,Socket 754,3.4.1 CPU 的接口方式,S,lot 1,Slot 2,Slot A,3.4.1 CPU 的接口方式,目前主流接口型号有,INTEL:Socket 478、LGA 775、LGA 1366、LGA 1156,AMD:Socket 754、Socket AM2/AM2+、Socket AM3。,3.4.2 CPU的封装形式,早期的封装方式:,3.4.2 CPU的封装形式,PGA,S.E.E.C,BGA,LGA,3.5 CPU 新技术,“多核心”技术,“应变硅”技术,超线程技术,64 位技术,制造工艺,3.6 CPU 编号识别,每一款CPU的正面都印有一个编号。这个编号是CPU厂商在生产CPU过程中给CPU所编的唯一号码，就像人的身份证一样。CPU的编号有特定的含义，这一串号码分别对CPU主频、前端总线频率、二级缓存、封装、工作电压、生产日期等内容进行了说明。,3.6.1 认识 Intel 公司 CPU 的编号,3.6.2 认识 AMD 公司 CPU 的编号,3.6.1 认识 Intel 公司 CPU 的编号,3.6.1 认识 Intel 公司 CPU 的编号,Intel 酷睿2双核 E7400,该CPU的编号为：,INTELM 05 E7400,INTEL CORE2 DUO,SLB9Y MALAY,2.8GHZ/3M/1866/06,Q845A38604,3.6.2认识AMD公司CPU的编号,第一行：AMD AthlonTM,表明该CPU是AMD公司的Athlon系列的CPU；第二行：A1000AMT3C(从左向右位数依次为第一位、第二位至第十位，具体含义见后表所示。第三行：AXIA0117MPMW，此项是AMD CPU在生产线上的编号，由此编号可获知此款CPU的生产日期为01年的第17周生产的。第四行：Y6276750317，此项是CPU超频能力的体现。首位为“Y”表明此款CPU的超频能力很强，该位也会被9、F或Z等字母或数字所代替，不同的字母数字有不同的超频能力（字母顺序越往后表明超频能力越强）。第五行：1999 AMD，表明此款CPU是AMD公司的产品。,3.6.2认识AMD公司CPU的编号,位数,内容及含义,第一位,A：CPU的核心为Thunderbird(雷鸟),D：CPU的核心为Duron（毒龙）AX：CPU为Athon XP,第二位至,第五位,1000：CPU的主频为1000MHz,第六位,A：CPU的封装方式为PGA封装 D：CPU的封装方式为OPGA封装,第七位,M：CPU的核心电压是1.75V S：CPU的核心电压是1.5V,U：CPU的核心电压是1.6V K：CPU的核心电压是1.65V,P：CPU的核心电压是1.7V N：CPU的核心电压是1.8V,第八位,T：CPU的工作温度为90,oC,Q：CPU的工作温度为60,oC,X：CPU的工作温度为65,oC,R：CPU的工作温度为70,oC,Y：CPU的工作温度为75,oC,V：CPU的工作温度为85,oC,S：CPU的工作温度为95,oC,第九位,3：CPU的二级缓存容量为256KB 1：CPU的二级缓存容量为64 KB,2：CPU的二级缓存容量为128KB 4：CPU的二级缓存容量为512KB,第十位,C：CPU的前端总线频率为266MHz,A或B：CPU的前端总线频率为200MHz,D：CPU的前端总线频率为333MHz,E：CPU的前端总线频率为400MHz,3.7 CPU选购,DIY:,也叫攒机簇，DIY（Do It Yourself，自己动手做）簇。,3.7.1 CPU 采购要点,3.7.2 CPU 主流产品,3.7.1 CPU 采购要点,1、自己配置计算机的用途,2、自己的“钱袋”,3、CPU的厂家,4、关注所选购CPU的性价比,5、区分盒装CPU与散装CPU,6、辨别Remark的CPU,7、风扇的选购要,配合主机使用,3.7.2 CPU 主流产品,Intel：,Pentium D、Celeron D、Pentium E、,Core 2 Duo,、,Core 2 Extreme,、,Core i 7,AMD：,Athlon 64 X2、Athlon 64 FX、Athlon 64、Sempron,Celeron D（200400元）,Pentium 4（200500元）,Pentium D（200700元）,Core 2 Duo（5002500元）,Core2 Extreme（13003000元）,Core i 7（18009000元）,市场主流CPU（Intel）,处理器型号:,365、360、356、355、352、351、350、347、346、345、341、340、336、335、331、330、326,、,325、320、315、310,二级高速缓存：512 KB 或 256 KB,主频：2.53 到 3.60 GHz,前端总线：533 MHz,封装：LGA775,工艺：,60 纳米或 90 纳米,赛扬 D,处理器型号:E2140,、,E2150,、,E2180,、,E2200,二级高速缓存：1 MB,主频：1.60 GHz到 2.20 GHz,前端总线：800 MHz,封装：LGA775,工艺：65,纳米,奔腾双核（Pentium Dual-core）,酷睿 2 DUO,处理器型号:E4300,、,E4500,、,E4600,、,E6300,、,E6540,、,E6550,、,E6850,、,E8400 等等,二级高速缓存：2 MB,6 MB,主频：1.80 GHz到 3.16 GHz,前端总线：800 MHz 1333 MHz,封装：LGA775,工艺：65,纳米或 45 纳米,Pentium D 系列CPU介绍,Intel Pentium E5200/盒装,参考价格：,500 元,核心数量：,双核心,主频：,2.5GHz,总线频率：,800MHz,插槽类型：,LGA 775,L2缓存：,2MB,Intel Core 2 Duo E8400 3.0,GHz,/盒装,参考价格：,1200 元,CPU系列：,CORE 2 DUO,核心数量：,双核心,主频：,3GHz,总线频率：,1333MHz,插槽类型：,LGA 775,L2缓存：,6MB,Core 2 Duo系列CPU介绍,Core 2 Duo系列CPU介绍,Core i 系列 CPU介绍,Intel Core i 7 940/盒装,参考价格：2200 元,核心数量：四核心,主频,:2.93GHz,QPI总线:,4.8GT/S,核心类型:,Nehalem Bloomfield,一级缓存:L1 4*64K,二级缓存:L2 4*256K,三级缓存:L3 8192K,接口类型:LGA 1366,生产工艺:,45纳米,核心电压,:1.160V,市场主流CPU（AMD）,Sempron（300500元）,Athlon64 （400700元）,Athlon64 X2（7002000元）,Athlon64 X2 系列CPU介绍,AMD Athlon64 X2 4200+AM2(65纳米/盒),参考价格：,420 元,CPU系列：,AM2 Athlon64,核心数量：,双核心,主频：,2200MHz,总线频率：,1000MHz,插槽类型：,Socket AM2,L2缓存：,512KB*2,3.7.2 CPU 产品信息,网址,网站说明,CPU.ZOL.COM.CN,中关村在线CPU频道,CPU.PCPOP.COM,CPU频道_PCPOP电脑时尚,感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,