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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,主讲：易建勋,第5章 CPU故障维修,第,*,页 共,23,页,第,5,章,CPU,故障维修,主讲：易建勋,1,第5章 CPU故障维修,1971,年,11,月，英特尔公司的,特德,霍夫（,Ted Hoff,）,设计出世界上第一个微处理器芯片,4004,。,4004 CPU,用,8,位指令处理,4,位数据，指令和数据存储是分开的，分别有,4096,个,4,位宽的指令存储单元和,1KB 4,位宽的数据存储单元，最大寻址范围是,640,字节。,4004 CPU,有,46,条指令，工作时钟为,108KHz,。,核心大小为,34mm,，,有,2250,个晶体管，晶体管的线宽为,10um,，,每秒运算,6,万次，市场售价,200,美元左右。,5.1 CPU,发展与分类,主讲：易建勋,2,第5章 CPU故障维修,5.1 CPU,发展与分类,主讲：易建勋,3,第5章 CPU故障维修,CPU,组成,Pentium 4 CPU,由半导体硅芯片、转接基板、有机底板、针脚、电容、导热材料、散热金属壳等部件组成。,Northwood,核心的,Pentium 4 CPU,由,5500,万个硅晶体管组成，核心尺寸为,12121mm,，,CPU,内部线宽为,0.13um,，线路之间采用铜线连接，核心内部共有,6,层线路。,5.1 CPU,发展与分类,主讲：易建勋,4,第5章 CPU故障维修,5.1 CPU,发展与分类,主讲：易建勋,5,第5章 CPU故障维修,英特尔目前将同一代,CPU,产品细分为：,赛扬（,Celeron,）、,奔腾（,Pentium,）、,至强（,Xeon,）、,迅驰,（,Centrino,）,它们在设计技术上,差异不大，主要用,于不同的商业市场。,5.1 CPU,发展与分类,失败的产品,主讲：易建勋,6,第5章 CPU故障维修,Pentium 4 CPU,包含,总线接口单元、一级高速缓存、二级高速缓存、指令关联存储器、分支预测单元、解码单元、算术逻辑单元、浮点处理单元,等。,5.2 CPU,基本结构,主讲：易建勋,7,第5章 CPU故障维修,P4 CPU系统结构,主讲：易建勋,8,第5章 CPU故障维修,CPU,指令系统,X86,指令集，,1978,年，,166,条汇编指令。,MMX,指令集，,1997,年，主要用于多媒体信息处理。,SIMD,技术，使用一条指令对多个数据进行同时处理。,SSE,指令集，,1999,年，,并行处理多个浮点数据。,SSE2,指令集，,引入了新的数据格式。,3DNow!,扩展指令集，,1998,年，,AMD,公司推出。,5.3 CPU,系统设计技术,主讲：易建勋,9,第5章 CPU故障维修,高速缓存技术,对局部范围的内存地址频繁访问，而对此范围以外的地址则访问则较少，称为存储器局部性原理。,高速缓存（,Cache,）,是基于程序访问的局部性原理。,5.3 CPU,系统设计技术,主讲：易建勋,10,第5章 CPU故障维修,流水线技术,将一条指令的执行过程分解为多个工步,，当,CPU,完成了第一条指令的第,1,个工步后，,CPU,马上进行第二条指令的第,1,个工步操作，并不需要等待指令执行完成后再进行，这就形成了一条流水线作业系统。,5.3 CPU,系统设计技术,主讲：易建勋,11,第5章 CPU故障维修,超线程技术,超线程技术使一个物理,CPU,当做两个逻辑,CPU,来使用,，这种技术能将,CPU,性能提高,30%,左右。,5.3 CPU,系统设计技术,主讲：易建勋,12,第5章 CPU故障维修,CPU,始终围绕着速度与兼容两个目标进行设计。,CPU,的技术指标相当多，如各种性能参数、电气参数、工艺参数、兼容指标等。,从用户的角度看，主要有：工作频率、工作电压、插座类型等几个主要参数。,5.4 CPU,主要技术性能,主讲：易建勋,13,第5章 CPU故障维修,主讲：易建勋,14,第5章 CPU故障维修,CPU,工作频率,8088 CPU,工作频率只有,4.77MHz,，,Pentium 4 CPU,工作频率可,达,3.8GHz,，,提高,CPU,工作频率主要受到生产工艺的限制。,高速缓存容量,微机从,80486,开始采用,Cache,技术。,Cache,容量从,4KB,增加到目,前的,1MB,，,甚至更高。,Cache,已经成为评价,CPU,的一个重要性能指标。,5.4 CPU,主要技术性能,主讲：易建勋,15,第5章 CPU故障维修,CPU,工作电压,CPU,工作电压指,CPU,核心正常工作所需的电压。,80486,及以下,CPU,工作电压为,5V,。从,Pentium 75,开始，,CPU,工作电压为,3.3V,。,Pentium 4 CPU,的核心工作电压仅为,1.6V,或更低。,CPU,工作功率,CPU,工作频率越高，它的工作功率越大。,这会造成,CPU,温度升高，工作不稳定等一系列问题，,CPU,的工作功率实际上就是发热功率。,5.4 CPU,主要技术性能,主讲：易建勋,16,第5章 CPU故障维修,CPU,线宽,它指在硅材料上内部各元器件间的连接线宽度，,线宽越小，生,产工艺越先进，,CPU,内部功耗和发热量就越小。,目前生产工艺,已经达到,90nm,的加工精度。,CPU,插座,CPU,插座有,DIP,（,双列直插）、,Slot,、,Socket,、,LGA,等形式。,5.4 CPU,主要技术性能,主讲：易建勋,17,第5章 CPU故障维修,英特尔公司对微机的散热要求,在室温,35,下，机箱内部温度不超过,45,。,根据测试，英特尔,Pentium 4,的最大稳定工作温度为,72,，高于这个温度时，将导致系统降频运行。温度达到,95,时，将导致系统死机。,CPU,发热的原因,硅晶体管的栅极氧化物绝缘层制作得越薄，晶体管开关状态转换速度越快，但是电流泄漏也越厉害。栅极氧化物绝缘层电流泄漏产生的能耗，已经成为目前,CPU,发热的最大来源之一。,5.5 CPU,散热技术,主讲：易建勋,18,第5章 CPU故障维修,为了检测到准确的,CPU,核心温度，所有主板都在,CPU,插座中设,计了热敏电阻。,风冷散热系统,热有三种传递方式：,传导、对流、辐射。,散热片表面积越大，,散热效果越好。,风扇风力越强，越能,加速热循环运动。,5.5 CPU,散热技术,主讲：易建勋,19,第5章 CPU故障维修,5.6 CPU,故障案例分析,主讲：易建勋,20,第5章 CPU故障维修,【,案例,5.1】,：,CPU,风扇散热不良，导致运行小软件正常，运行,大软件死机。,故障现象：微机配置为,Pentium 42.0GHz,的,CPU,，,Intel 845,主板，,128MB DDR,内存。不料几天后运行速度开始降低，开机时一切正常，运行大约,1,个小时后，不但,Windows XP,启动缓慢，而且运行大型软件和,3D,游戏更是和开始时大不相同，但是运行小软件正常。,5.6 CPU,故障案例分析,主讲：易建勋,21,第5章 CPU故障维修,【,案例,5.3】,：错误安装的,CPU,标签导致死机。,故障现象：一台兼容机，用户反映机器运行不稳定，在使用过,程中经常出现蓝屏，报告“,Adress,xxx:xxx”,出错信息后死机。,5.6 CPU,故障案例分析,主讲：易建勋,22,第5章 CPU故障维修,讨论,1,讨论,CPU,发明的意义。,2,讨论赛扬、奔腾、至强、迅驰系列,CPU,的市场应用。,3,讨论,CPU,主要功能单元的作用。,4,讨论高速缓存技术对,CPU,线路的影响。,5,讨论长流水线技术的优点与缺点。,6,讨论超线程技术与双,CPU,技术的区别。,7,风冷散热系统有哪些优点与缺点。,8,讨论水冷散热系统的发展前途。,【,本章结束,】,主讲：易建勋,23,第5章 CPU故障维修,