《中央处理器》PPT课件.ppt

第2章中央处理器 CPU的发展史 分类 结构和主要性能指标 常见CPU的型号 Intel系列CPU AMD系列CPU CPU散热器 CPU的安装 CPU的检测 要求了解CPU的发展历史和常见CPU的型号 重点掌握CPU的分类 结构和主要性能指标 熟练掌握CPU的安装 本章内容和重点 2 1CPU的发展历史 1 4位处理器 Intel40041971年 Intel公司研制出微处理器芯片4004 如图所示 图2 1Intel4004处理器 1972年 Intel公司研制出8008处理器 如图所示 随后推出8080 PC8801 8085 其它公司推出Z80 工控 6502 APPLE M6800 图2 2Intel8008处理器 2 8位处理器 Intel8008 8080 8085 1 Intel8086 8088处理器1978年Intel公司推出了首枚16位微处理器8086 如图2 3所示 1979年Intel公司开发出8088 1981年IBM公司将8088处理器用于其研制的IBMPC中 从而开创了全新的微机时代 兼容机也大量推出 图2 3Intel8086处理器 3 16位处理器 Intel8086 8088 80286 1982年 Intel推出了80286芯片 下图所示是i80286的外观 IBM公司将80286处理器用在IBMPC AT机中 兼容机也大量采用 外围电路采用了大规模集成电路门阵列 图2 5Intel80286处理器 2 Intel80286处理器 4 32位处理器 1 Intel80386处理器 1985年Intel发布80386DX 如图2 6所示 此阶段推出的PC及兼容机采用了内存条 图2 6Intel80386处理器 2 Intel80486处理器 1989年 Intel推出了80486芯片 将协处理器集成到CPU中 CPU采用插座与主板连接 图2 7 1993年 Intel公司发布了Pentium 奔腾 处理器也称586 以后都称为奔腾 第一代的Pentium代号有P54C P55C 内建MMX 多媒体指令集 的Pentium处理器 外围电路采用芯片组方式 与PentiumMMX属于同一级别的CPU有AMDK6 Cyrix6x86MX等 如图2 8所示 3 IntelPentium处理器 图2 8 1997年 Intel公司发布了PentiumII处理器 采用了SLOT1架构 4 IntelPentiumII处理器 图2 9 1999年 Intel公司发布了PentiumIII处理器 也推出Socket370架构的PentiumIII 速度提升 改善SLOT1的缺陷 5 IntelPentiumIII处理器 图2 10 Intel公司在2000年11月发布了Pentium4处理器 基于Socket478架构的32位P4处理器 主频为1 8 2 4GHz 6 IntelPentium4处理器 图2 11 5 64位处理器 1 AMDAthlon642003年9月 AMD发布了面向台式机的64位处理器 Athlon64和Athlon64FX 它们的初始实际频率为2 0GHz 晶体管数目为1 059亿个 采用0 13 m工艺 图2 12AMDAthlon64FX 2 Intel64位处理器 同期的Intel64位CPU用在服务器 一年后的2004年推出64位的P4台式机CPU采用LGA775封装 2 8 3 6G主频 2 05亿个晶体管 2008年11月发布酷睿i7系列CPU 采用LGA1366和LGA1156两种封装 四核 2 66 3 2GHz主频 7 31亿个晶体管 图2 13 2 264位CPU的型号 2 2 1Intel系列CPU1 64位Pentium4单核处理器2004年8月 Intel发布了64位处理器 推出了桌面版64位Pentium4F处理器 采用了LGA775接口 命名方法上采用按系列编号 有Pentium4的5 6 8 9系列 64位的赛扬D处理器和最新的Core2DUO系列处理器等 CeleronD331是第一款支持EM64T技术的赛扬D处理器 该处理器采用LGA775接口 具有2 8GHz实际频率 超频性能强 Pentium4的5系列有520 530 540 550和560等550的主频为3 4GHZ 前端总线频率 FSB 为800MHZ 外频是200MHZ 倍频为17 L2二级高速缓存是1024K 使用0 09微米制作工艺 核心工作电压为1 4V 支持MMX SSE SSE2等多媒体优化指令集 6系列处理器目前有630 640 650 660 670五种 其中670的频率高达3 8GHz 如 630拥有2MBL2缓存 工作在800MHz前端总线下 支持EM64T技术 双核处理器适用于家庭用户对媒体应用的多样性以及多任务化 在多任务的执行速度以及性能方面 双核处理器具备独特的优势 如 在进行图形处理的同时流畅的播放MP3或电影 双核处理器比普通处理器消耗的功率更低 提高芯片性能并降低能耗的关键就在让每个芯片都工作在适中的速度上 PentiumD8系列2005年5月 Intel发布的双核架构PentiumD 采用两个Prescott内核和1MB 2二级缓存 采用LGA775封装结构 并支持800MHz前端总线 例如 820 2 8GHz 830 3GHz 以及840 3 2GHz 2 PentiumD双核处理器 PentiumD9系列 65nm制造工艺 内建3 76亿个晶体管 前端总线频率由800MHzFSB提升至1066MHzFSB 主频为3 46GHz L2达2MBx2 PentiumD900系列有PentiumD915 920 930 940 945 950和960几个型号 3 Core2Duo系列 酷睿 采用Core2微架构 使处理器在整体功耗降低40 的同时 性能提高了40 前端总线频率FSB提升至1333MHz L2达4MB 接口为LGA775 全新的智能缓存技术提高了双核心乃至多核心处理器的工作效率 目前Core2Duo系列主要有Core2DuoE2200 E5300 E6300 E6500 E6850 E7400等例E68503 06GHz FSB 1333MHz 4MB 65WQ6600 Q8200 QX9600四核处理器Q9300 四核2 5GHz FSB 1333MHz 6MB 95W 4 酷睿i7系列 在功耗不变的前提下 酷睿i7处理器对视频编缉 大型游戏和其它的互联网及计算机应用的速度提升可达40 I7有LGA1366和LGA1156两种接口 处理器内部集成三通道内存控制器 全新采用类似于PCIExpress串行点对点传输技术的通用系统接口 CSI Intel称之为QuickPathInterconnect QPI 总线技术 传输速率为6 4Gbps 开放共享式8MB三级缓存 I7920 采用45nm工艺制造 主频为2 66GHz 四颗核心共享8M三级缓存 每颗核心独立拥有256KB二级高速缓存 QPI总线带宽4 8GT s 由于内部整合了三通道DDR3内存控制器 因此可支持三通道DDR3内存 同类有产品有940 950 965 975等型号 5 酷睿i5系列 在Corei5中分为i5 700和i5 600系列 i5 750为Lynnfield核心 四核心 不支持HT i5 600系列为Clarkdale核心 只有两个核心 L3Cache也只有4MB 但支持HT 也就是两核心四线程 Corei5都只支持双通道内存模式 有LGA1366和LGA1156接口 I5750四核心 采用LGA1156接口 45nm工艺 集成双通道DDR3内存控制器 主频为2 66GHz 1MB二级缓存 共享使用8MB三级缓存 功耗95W 6 酷睿i3系列 在Corei3中分为i3 540和i3 530 Nehalem架构 双核心设计 支持超线程 采用当前最先进的32nm工艺 主频为2 93GHz 3 06GHz 外频133MHz 倍频22 23 集成4MB高速三级缓存 处理器内部整合北桥功能 支持双通道DDR31333 1066规格内存 整合GPU部分采用45nm制作工艺 架构改进自英特尔整合显示核心的GMA架构 支持微软DX10 i3的四大技术特色 1 酷睿i3带有 英特尔高清显卡 技术 集成显卡具备700MHz的较高主频 2 i3的频率高 速度快 主频已经突破了3G 还支持 英特尔超线程 技术 3 i3处理器价格主流 且可以搭配很价格不高的H55或H57芯片组主板使用 不用特别采购独立显卡 采用LGA1156接口的平台 而且内存都是DDR3 便于平台升级 4 i3的功耗低 发热低 节能环保 1 AthlonIIX2245 速龙 主频为2 9GHz 外频200MHz 倍频14 5X 采用了45nm工艺制程 AM3接口设计 可支持DDR3规格内存 核心代号 Regor 它是一款双核心处理器 每个核心拥有独立的拥128KB一级缓存和1MB二级缓存 所以一共提供了2MB的L2缓存 但其没有L3缓存 处理器最大热设计功耗仅为65W 默认电压为0 85 1 425V 同类产品还有AthlonIIX2240 250等 2 2 2AMD系列CPU 2 AthlonIIX3435该处理器基于45nm工艺 拥有三个核心 同理也是由四核心屏蔽而来 主频高达2 7GHz 外频200MHz 内建4x512kL2高速缓存 采用AM3接口 938针 设计 相比PhenomII三核最大的区别就是 AthlonII三核取消了三级缓存 3 AthlonIIX4620入门级四核处理器 主频2 6GHz 200MHz 13 45nm工艺 采用AM3接口 HT总线与内存控制器频率均为2GHz 二级缓存4 512KB 无三级缓存 热设计功耗95W 同时支持DDR2 800 1066和DDR3 1333 1600内存 是主流市场中第一款支持DDR3技术和Windows7 XP 兼容功能的四核处理器 AMDX4630640与Inteli3530性价相当 4 AMD羿龙X4945 955采用45nm技术 AM3接口 4 PhenomIIX4945 弈龙 PhenomIIX4945基于改进的Stars核心 采用原生四核心设计 每颗核心频率高达3 0GHz 外频为200MHz 倍频为15x 每颗核心都拥有独立的一级和二级缓存 容量分别是128KBytes和512KBytes 处理器还内置了6MB的三级缓存 被所有核心共享使用 SocketAM3接口封装 并采用先进的45nmSOI制作工艺 拥有7 61亿个晶体管 核心面积为258平方毫米 功耗为95W CPU支持SSE SSE2 SSE3 SSE4A多媒体指令集和X86 64运算指令集 2 3CPU的分类 结构和主要性能指标 2 3 1CPU的分类CPU有多种分类方法 1 按CPU的生产厂家分 Intel AMD 2 按CPU的接口分 Socket Slot LGA AM2 AM33 按CPU的位数分 4 8 16 32 644 按内核数量分 单 双 多5 按应用场合分 台式机版 服务器版 Xeon 移动版 2 3 2CPU的结构 从CPU外部的结构看 CPU主要有两个部分组成 一个是内核 另一个是基板 图2 14 1 CPU的内核 大规模集成电路2 CPU的基板 承载内核 固定引脚3 CPU的编码 标注型号 主要参数等信息例 INTELE4500 INTELCORE2DUO SLA95MALAY 2 20GHZ 2M 800 06 L732A771 E表示台式机CPU 规格4500 新一代基于Core微架构的产品体系 双核 SLA95表示处理器的S Spec编号 后面的MALAY是生产地马来西亚 工作频率 L2缓存大小 前端总线频率 06代表其核心步进号 这是一颗2 2GHz L2缓存有2MB 前端总线800MHz的CPU L732A771 表示产品的序列号 4 CPU的接口 CPU与主板的连接方式目前主要分为两大类 一类是针脚式封装的Socket类型 金属触点式封装的LGA 栅格阵列封装 前者多用于AMD公司的CPU 后者多用于Intel公司的CPU Intel的478针 支持32位的P4CPU Intel的LGA775封装支持intel的64位P4CPU Intel的LGA1156封装支持intel的酷睿i3 i5 i7系列CPU Intel的LGA1366封装支持intel的酷睿i7 i5系列CPU AMD的939针 支持K8300064位CPUAM2940针 支持AMD的64位CPU4000 5000 等 AM3938针 支持最新双核 3核 4核CPU CPU引脚封装 2 3 3CPU的主要技术参数 1 主频 也叫时钟频率 CPUClockSpeed 单位是MHz GHz 是CPU内数字脉冲信号振荡的速度 用来表示CPU的工作频率 2 外频 又称外部时钟频率 单位是MHz 是由主板提供的系统总线的工作频率 是CPU与主板之间同步运行的时钟频率 3 倍频系数倍频就是CPU的运行频率与系统外频的倍数 三者的关系为 CPU的主频 内部运行的频率 外频 倍频系数 FSB频率是指CPU与内存数据总线直接交换数据的速度 数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率 内存带宽必须要满足CPU的带宽需求 CPU需求带宽 CPU前端总线位宽 主流CPU 内存均是64bit CPU前端总线频率 8如FSB 800MHz时带宽为64bit 800MHz 8bit 6 4GB s 4 前端总线 FrontSideBus FSB 频率 Cache 高速缓冲存储器 简称高速缓存 是一种速度比主存储器更快 容量比主存储器小的存储器 64位的处理器中P4Cache512KB 8MB L2 功能是减少CPU因等待低速主存所导致的延迟 改进系统性能 图2 20内存层次结构图 5 高速缓存 Cache 6 内核 Core 电压和I O工作电压CPU的工作电压分为内核电压和I O电压两种 7 制造工艺制造工艺是指在硅材料上生产CPU时内部各元器件的连接线宽度 一般用nm 纳米 表示 8 字长CPU在单位时间内同时能一次处理的二进制数的位数叫字长或位宽 x86指令集是Intel为其第一块16位CPUi8086专门开发的指令集 其简化版i8088使用的也是x86指令 同时为提高浮点数据处理能力而增加了x87芯片 以后就将x86指令集和x87指令集统称为x86指令集 10 流水线 将一条X86