电脑硬件入门知识全解之一CPU篇

1、电脑硬件入门知识全解之一：CPU篇！2021-01-12 00:57电脑硬件入门知识全解之一：CPU篇！由于内容很全，篇幅较大。根据不同同学对于不同硬件知识的需要，还有原帖中的一些知识比拟老了，我做了一定的修改编辑，以后还会定期编辑，希望大家看起来更加方便。里面的知识都是比拟实际的，可以说是初学者的超级福音！老玩家们的进阶天堂。如果能慢慢地把它看完，大家的硬件知识肯定能有很大的提高。硬件不仅仅是高手们的专利，新手们也是很有必要了解的象我自己得到的知识就很多。希望所有同学的硬件知识都能"富"起来，希望大家能接收。总索引是CPU，内存，显卡，主板，大家不要被篇幅吓了而不看啊，呵

2、呵，里边东西很实在的说，看看吧。一，CPU篇顺序为主频，外频，倍频，CPU流水线，缓存，前端总线，核心类型，工艺，CPU技术，超线程，前端总线，零碎的CPU知识一CPU主频：这是一个最受新手关注的指标，指的就是CPU内核工作的时钟频率CPU Clock Speed。通常所说的某款CPU是多少兆赫兹的，而这个多少兆赫兹就是"CPU的主频"。在学校经常听见一些人问，XXX网吧的CPU2.66G！XXX网吧的才2G，有人用2.66G的赛扬与2.0G-2.66G的P4比，这是无知的表现，和他们争是无意义的：。主频虽与CPU速度有关系，但确对不是绝对的正比关系，因为CPU的运算速度还

3、要看CPU流水线流水线下面介绍的各方面性能指标缓存、指令集，CPU位数等。因此主频不代表CPU的整体性能，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。主频的计算公式为：主频外频*倍频。=二：外频： 外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz兆赫兹。在早期的电脑中，内存与主板之间的同步运行的速度等于外频，在这种方式下，可以理解为CPU外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。对于目前的计算机系统来说，两者完全可以不相同，但是外频的意义仍然存在，计算机系统中大多数的频率都是在外频的根底上，乘以一定的倍数来实现，这个倍数可以是大于1的，也可以是小于1的。=三：倍频咯：倍频CPU

4、的倍频，全称是倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上倍频是从1.5一直到无限的，但需要注意的是，倍频是以以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频，所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为：主频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。=主频因素说完了，

5、现在让我们来看看别的影响CPU速度的"东西"请允许我称他为东西，说功能现行=四：流水线：这东西学地理的应该懂，高一下册地理书有说，他相当于一个公程的一局部一局部，我自己打个比喻！比方：就拿跑步和走路来说，就分为2级流水线，即左脚，再右脚，再一直循环下去，一级的话就可以说成是双脚一起跳，这样效率当然低，对吧。这就是生活的流水线，当你左脚走出去之后，如果发现前面有一堆大便，只好重来了设一次一定走2步这就是流水线级别上去之后跟随的错误一出来CPU就要重新计算。也许我说得不太明白，下面引用别人的话来说，转自网友"毛笔小新"=在制造CPU的过程中,除了硬件设计之外

6、,还有逻辑设计,流水线设计就属于逻辑设计范畴,举个例子来讲,比方说一家汽车工厂,在生产汽车的过程中采用了四个大组分别来完成四个生产步骤:1组生产汽车底盘,二组给底盘上装引擎,三组给汽车装外壳及轮胎,四组做喷漆,装玻璃及其他,这就叫做一条四级的流水线.(现在的大型汽车生产厂也确实是按照类似流水线来提高生产效率的). 假设每个步骤需要1小时,那么如果我们让1大组在做完1辆车的底盘后马上开始生产下一辆的底盘,二大组在做完一辆车的引擎后立刻投入下一辆车引擎的组装,以次类推三,四组的工作也如此,这样一来,每一小时就会有一辆奔驰或宝马被生产出来,这就相当于是CPU的指令排序执行. 但如果我们还想提升工厂的

7、生产效率,又该怎么办呢?那么我们就可以将上述的每个大组在分成2个小组,形成一条8级的生产流水线,这样就形成每个小组(注意是"小组")只需要半小时就可以完成自己的工作,那么相应的每半小时就会有一辆汽车走下生产线,这样就提高了效率(这里不太好理解,请大家仔细想想就会明白). 资料个人收集整理，勿做商业用途根据这个道理,CPU的流水线也就不难理解了,只不过是把生产汽车变成了执行程序指令而已,原理上是相通的。=那么这里可以想到,如果再把流水线加长,是不是效率还可以提高呢? 当人们把这个想法运用到CPU设计中时才发现,由于采用流水线来安排指令,所以非常不灵活,一旦某一级的指令执行出错

8、的话,整条流水线就会停止下来,再一极一级地去找出错误,然后把整条流水线清空,重新载入指令,这样一来,会浪费很多时间,执行效率反而十分低下,为了解决这个问题,科学家们又采用了各种预测技术来提高指令执行的正确率,希望在保持长流水线的同时尽量防止发生清空流水线的悲剧,这就是经常看到的Intel的广告"该处理器采用了先进的分支预测技术.",当你明白了上面我所讲的后,你就知道了吹得那么玄乎,其实也就不过如此. 还有不得不说的就是:长流水线会让CPU轻易到达很高的运行频率,但在这2G,3G的频率中又有多少是真正有效的工作频率呢? 而且级数越多,所累计出来的延迟越长,因为工作小组在交接工

9、作时是会产生信号延迟的,虽然每个延迟很短,但20甚至30级的流水线所累计出来的延迟是不可无视的,这样就形成了一个很好笑的局面,流水线技术为处理器提升了频率,但又因为自身的缺陷产生了很大的效率空白,将优势抵消掉,高频率的CPU还会带来高功耗和高发热量,所以说流水线并非越长越好=近年来Intel的奔四处理器经过了三个阶段的开展,最早的奔四采用的是(威廉)核心,该核心只有13级的流水线,普遍频率未上2G,速度一般,第二代的奔四采用的(northwoog北木)核心,这个核心有20级流水线,由于流水线级数比拟适宜,所以大副提升了奔四的速度,但又未影响执行效率,当时的奔四2.4A是一款经典产品,将AMD的

10、速龙XP系列一直压制住,Intel因此尝到了甜头,很快就推出了Prescott( 普雷斯科特)核心,这个长达31级流水线的新核心将奔四带入了近3G的速度,这个数字是AMD可望而不可及的,但人们很快发现新奔四的实际运行效率还不如老核心奔四,然尔频率却那么高,发热和功耗那么大,Intel凭借这块新核心"荣耀"地获得了"高频低能"的美名,这个时候AMD适时推出了"速龙64"系列,全新的架构,20级的流水线,不高的发热与功耗,最重要的是低频高效,一举击败了新奔四,获得了很高的评价,Intel也吞下了自己造的苦果:被迫停止了4G奔四的开发,失去

11、了不少的市场份额,连总裁贝瑞特也在IDF05上给群众下跪以求原谅.=文档收集自网络，仅用于个人学习CPU缓存：CPU缓存Cache Memory位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小局部，但这一小局部是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中参加缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器缓存+内存就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。 缓存的工作原理是当CPU

12、要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高大多数CPU可达90%左右，也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时根本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。 最早先的CPU缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分

13、类。当时集成在CPU内核中的缓存已缺乏以满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存Data Cache，D-Cache和指令缓存Instruction Cache，I-Cache。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时，用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存，容量为12KOps，表示能存储12K条微指令。 随

14、着CPU制造工艺的开展，二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中，容量也在逐年提升。现在再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存，已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中，以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变，此时其以相同于主频的速度工作，可以为CPU提供更高的传输速度。 二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU上下端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于CPU的重要性。 CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时这时称为未命中，CPU才访问内存。从理论上讲，在一

15、颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左右从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的-种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。 文档来自于网络搜索为了保证CPU访问时有较高的命中率，缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法

16、是"最近最少使用算法"LRU算法，它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。 CPU产品中，一级缓存的容量根本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量那么分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量那么是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的，容量增大

17、必然导致CPU内部晶体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高=前端总线：前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道，其频率上下直接影响CPU访问内存的速度；BIOS可看作是一个记忆电脑相关设定的软件，可以通过它调整相关设定。BIOS存储于板卡上一块芯片中，这块芯片的名字叫COMS RAM。但就像ATA与IDE一样，大多人都将它们混为一谈。 因为主板直接影响到整个系统的性能、稳定、功能与扩展性，其重要性不言而喻。主板的选购看似简单，其实要注意的东西很多。选购时当留意产品的芯片组、做工用料、功能接口甚至使用简便性，这就要求对主板具备透彻的认识，

18、才能选择到满意的产品。 总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。 CPU就是通过前端总线FSB连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算

19、机整体速度。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，即数据带宽总线频率×数据位宽÷8。目前PC机上所能到达的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术开展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供应给CPU，较低的前端总线将无法供应足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。 CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是

20、建立在数字脉冲信号震荡速度根底之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PIC及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时，前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的开展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了QDRQuad Date Rate技术，或者其他类似的技术实现这个目前。这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X，它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高，从此之后前端

21、总线和外频的区别才开始被人们重视起来。=再说说CPU的核心类型Athlon XP的核心类型 Athlon XP有4种不同的核心类型，但都有共同之处：都采用Socket A接口而且都采用PR标称值标注。Palomino 这是最早的Athlon XP的核心，采用0.18um制造工艺，核心电压为1.75V左右，二级缓存为256KB，封装方式采用OPGA，前端总线频率为266MHz。 Thoroughbred 这是第一种采用0.13um制造工艺的Athlon XP核心，又分为Thoroughbred-A和Thoroughbred-B两种版本，核心电压1.65V-1.75V左右，二级缓存为256KB，封

22、装方式采用OPGA，前端总线频率为266MHz和333MHz。 Thorton 采用0.13um制造工艺，核心电压1.65V左右，二级缓存为256KB，封装方式采用OPGA，前端总线频率为333MHz。可以看作是屏蔽了一半二级缓存的Barton。 Barton 采用0.13um制造工艺，核心电压1.65V左右，二级缓存为512KB，封装方式采用OPGA，前端总线频率为333MHz和400MHz。 新Duron的核心类型 AppleBred 采用0.13um制造工艺，核心电压1.5V左右，二级缓存为64KB，封装方式采用OPGA，前端总线频率为266MHz。没有采用PR标称值标注而以实际频率标注

23、，有1.4GHz、1.6GHz和1.8GHz三种。 Athlon 64系列CPU的核心类型 Clawhammer 采用0.13um制造工艺，核心电压1.5V左右，二级缓存为1MB，封装方式采用mPGA，采用Hyper Transport总线，内置1个128bit的内存控制器。采用Socket 754、Socket 940和Socket 939接口。 Newcastle 其与Clawhammer的最主要区别就是二级缓存降为512KB这也是AMD为了市场需要和加快推广64位CPU而采取的相对低价政策的结果，其它性能根本相同。 AMD双核心处理器 AMD推出的双核心处理器 分别是双核心的Optero

24、n系列和全新的Athlon 64 X2系列处理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面双核心处理器系列。 AMD推出的Athlon 64 X2是由两个Athlon 64处理器上采用的Venice核心组合而成，每个核心拥有独立的512KB(1MB) L2缓存及执行单元。除了多出一个核芯之外，从架构上相对于目前Athlon 64在架构上并没有任何重大的改变。 双核心Athlon 64 X2的大局部规格、功能与我们熟悉的Athlon 64架构没有任何区别，也就是说新推出的Athlon 64 X2双核心处理器仍然支持1GHz规格

25、的HyperTransport总线，并且内建了支持双通道设置的DDR内存控制器。 与Intel双核心处理器不同的是，Athlon 64 X2的两个内核并不需要经过MCH进行相互之间的协调。AMD在Athlon 64 X2双核心处理器的内部提供了一个称为System Request Queue(系统请求队列)的技术，在工作的时候每一个核心都将其请求放在SRQ中，当获得资源之后请求将会被送往相应的执行核心，也就是说所有的处理过程都在CPU核心范围之内完成，并不需要借助外部设备。 对于双核心架构，AMD的做法是将两个核心整合在同一片硅晶内核之中，而Intel的双核心处理方式那么更像是简单的将两个核心

26、做到一起而已。与Intel的双核心架构相比，AMD双核心处理器系统不会在两个核心之间存在传输瓶颈的问题。因此从这个方面来说，Athlon 64 X2的架构要明显优于Pentium D架构。 虽然与Intel相比，AMD并不用担忧Prescott核心这样的功耗和发热大户，但是同样需要为双核心处理器考虑降低功耗的方式。为此AMD并没有采用降低主频的方法，而是在其使用90nm工艺生产的Athlon 64 X2处理器中采用了所谓的Dual Stress Liner应变硅技术，与SOI技术配合使用，能够生产出性能更高、耗电更低的晶体管。 AMD推出的Athlon 64 X2处理器给用户带来最实惠的好处就

27、是，不需要更换平台就能使用新推出的双核心处理器，只要对老主板升级一下BIOS就可以了，这与Intel双核心处理器必须更换新平台才能支持的做法相比，升级双核心系统会节省不少费用。 英特尔CPU核心 Tualatin 这也就是大名鼎鼎的"图拉丁"核心，是Intel在Socket 370架构上的最后一种CPU核心，采用0.13um制造工艺，封装方式采用FC-PGA2和PPGA，核心电压也降低到了1.5V左右，主频范围从1GHz到1.4GHz，外频分别为100MHz赛扬和133MHzPentium III，二级缓存分别为512KBPentium III-S和256KBPentium

28、 III和赛扬，这是最强的Socket 370核心，其性能甚至超过了早期低频的Pentium 4系列CPU。 Willamette 这是早期的Pentium 4和P4赛扬采用的核心，最初采用Socket 423接口，后来改用Socket 478接口赛扬只有1.7GHz和1.8GHz两种，都是Socket 478接口，采用0.18um制造工艺，前端总线频率为400MHz， 主频范围从1.3GHz到2.0GHzSocket 423和1.6GHz到2.0GHzSocket 478，二级缓存分别为256KBPentium 4和128KB赛扬，注意，另外还有些型号的Socket 423接口的Pentiu

29、m 4居然没有二级缓存！核心电压1.75V左右，封装方式采用Socket 423的PPGA INT2，PPGA INT3，OOI 423-pin，PPGA FC-PGA2和Socket 478的PPGA FC-PGA2以及赛扬采用的PPGA等等。Willamette核心制造工艺落后，发热量大，性能低下，已经被淘汰掉，而被Northwood核心所取代。 个人收集整理 勿做商业用途Northwood 这是目前主流的Pentium 4和赛扬所采用的核心，其与Willamette核心最大的改良是采用了0.13um制造工艺，并都采用Socket 478接口，核心电压1.5V左右，二级缓存分别为128KB

30、赛扬和512KBPentium 4，前端总线频率分别为400/533/800MHz赛扬都只有400MHz，主频范围分别为2.0GHz到2.8GHz赛扬，1.6GHz到2.6GHz400MHz FSB Pentium 4，2.26GHz到3.06GHz533MHz FSB Pentium 4和2.4GHz到3.4GHz800MHz FSB Pentium 4，并且3.06GHz Pentium 4和所有的800MHz Pentium 4都支持超线程技术Hyper-Threading Technology，封装方式采用PPGA FC-PGA2和PPGA。按照Intel的规划，Northwood核心

31、会很快被Prescott核心所取代。 资料个人收集整理，勿做商业用途Prescott 这是Intel最新的CPU核心，目前Pentium 4 XXX如Pentium 4 530和Celeron D采用该核心，还有少量主频在2.8GHz以上的CPU采用该核心。其与Northwood最大的区别是采用了0.09um制造工艺和更多的流水线结构，初期采用Socket 478接口，目前生产的全部转到LGA 775接口，核心电压1.25-1.525V，前端总线频率为533MHz不支持超线程技术和800MHz支持超线程技术，最高有1066MHz的Pentium 4至尊版。其与Northwood相比，其L1 数

32、据缓存从8KB增加到16KB，而L2缓存那么从512KB增加到1MB或2MB，封装方式采用PPGA，Prescott核心已经取代Northwood核心成为市场的主流产品。 Intel双核心处理器 目前Intel推出的双核心处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition，同时推出945/955芯片组来支持新推出的双核心处理器，采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口，但处理器底部的贴片电容数目有所增加，排列方式也有所不同。 桌面平台的核心代号Smithfield的处理器，正式命名为Pentium D处理器，除了摆脱阿拉伯数字改

33、用英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外，D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义。 ntel的双核心构架更像是一个双CPU平台，Pentium D处理器继续沿用Prescott架构及90nm生产技术生产。Pentium D内核实际上由于两个独立的2独立的Prescott核心组成，每个核心拥有独立的1MB L2缓存及执行单元，两个核心加起来一共拥有2MB，但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存，因此必须保正每个二级缓存当中的信息完全一致，否那么就会出现运算错误。 为了解决这一问题，Intel将两个核心之间的协调工作交给了外部的MCH北桥芯片，虽然缓存之间的数据传输与存储并

34、不巨大，但由于需要通过外部的MCH芯片进行协调处理，毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟，从而影响到处理器整体性能的发挥。 由于采用Prescott内核，因此Pentium D也支持EM64T技术、XD bit平安技术。值得一提的是，Pentium D处理器将不支持Hyper-Threading技术。原因很明显：在多个物理处理器及多个逻辑处理器之间正确分配数据流、平衡运算任务并非易事。比方，如果应用程序需要两个运算线程，很明显每个线程对应一个物理内核，但如果有3个运算线程呢？因此为了减少双核心Pentium D架构复杂性，英特尔决定在针对主流市场的Pentium D中取消对Hyper-T

35、hreading技术的支持。 同出自Intel之手，而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差异也预示着这两款处理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程Hyper-Threading技术的支持。Pentium D不能支持超线程技术，而Pentium Extreme Edition那么没有这方面的限制。在翻开超线程技术的情况下，双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器，可以被系统认成四核心系统。=CPU工艺：指在硅材料上生产CPU时内部各元器材的连接线宽度，一般用微米表示。微米

36、值越小制作工艺越先进，CPU可以到达的频率越高，集成的晶体管就可以更多。目前Intel的P4和AMD的XP都已经到达了0.65微米的制造工艺。 从上面我们了解了CPU的逻辑结构以及一些根本技术参数，本文将继续全面的了解影响CPU性能的有关技术参数。 =下面又说说CPU的技术吧CPU扩展指令集：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局部，而从具体运用看，如Intel的MMXMulti Media Exten

37、ded、SSE、 SSE2Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。我们通常会把CPU的扩展指令集称为CPU的指令集。SSE3指令集也是目前规模最小的指令集，此前MMX包含有57条命令，SSE包含有50条命令，SSE2包含有144条命令，SSE3包含有13条命令。目前SSE3也是最先进的指令集，英特尔Prescott处理器已经支持SSE3指令集，AMD会在未来双核心处理器当中参加对SSE3指令集的支持，全

38、美达的处理器也将支持这一指令集。文档收集自网络，仅用于个人学习=指令集：(1) X86指令集要知道什么是指令集还要从当今的X86架构的CPU说起。X86指令集是Intel为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的，IBM1981年推出的世界第一台PC机中的CPU-i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器那么另外使用X87指令，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。虽然随着CPU技术的不断开展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用

39、程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，所以它的CPU仍属于X86系列。由于Intel X86系列及其兼容CPU都使用X86指令集，所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。 (2) RISC指令集RISC指令集是以后高性能CPU的开展方向。它与传统的CISC(复杂指令集)相对。相比而言，RISC的指令格式统一，种类比拟少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。而且RISC指令集还兼容原来的X86指令集。 =字节：8位，32位，64位电脑的由来电脑技术中对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。

40、所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。当前的CPU都是32位的CPU，但是字长的最正确是CPU开展的一个趋势。AMD推出64位的CPU-Atlon64。未来必然是64位CPU的天下。 =流水线与超流水线：虽然流水线之 前说过了，但是在这再说说超流水线流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5 6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成56步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一

41、条指令，因此提高CPU的运算速度。超流水线(superpiplined)是指某型CPU内部的流水线超过通常的56步以上，例如Pentium pro的流水线就长达14步。将流水线设计的步(级)其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。但是流水线过长也带来了一定副作用，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象，Intel的奔腾4就出现了这种情况，虽然它的主频可以高达1.4G以上，但其运算性能却远远比不上AMD 1.2G的速龙甚至奔腾III。 =封装形式：CPU封装是采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须在封装后CPU才能交付用户使用

42、。CPU的封装方式取决于CPU安装形式和器件集成设计，从大的分类来看通常采用Socket插座进行安装的CPU使用PGA(栅格阵列)方式封装，而采用Slot x槽安装的CPU那么全部采用SEC(单边接插盒)的形式封装。现在还有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术。由于市场竞争日益剧烈，目前CPU封装技术的开展方向以节约本钱为主。=HT超线程说说INTEL大展的HT技术吧，我们班每个同学都懂得HT，但不知道HT是什么东西：Intel正式发布了"Hyper-Threading Technology超

43、线程技术"这项技术率先在XERON处理器上得到应用。通过使用该技术，Intel将提供世界上首枚集成了双逻辑处理器单元的物理处理器其实就是在一个处理器上整合了两个逻辑处理器单元，据说能够提高40的处理器性能，类似的技术似乎也出现在AMDK8-Hammer处理器上。 何为Hyper-Threading: 当今的处理器开展普遍向着提高处理器指令平铺速率的方向迈进，但由于所使用的处理器资源会有冲突，因此性能提升的效果并不理想。而通过Hyper-Threading技术，通过在一枚处理器上整合两个逻辑处理器注：是处理器而不是运算单元单元，使得具有这种技术的新型CPU具有能同时执行多个线程的能力，

44、而这是现有其它微处理器都不能做到的。 简单的说，Hyper Threading是一种同步多执行绪SMT，simultaneous Multi-threading技术，它的原理很简单，就是把一颗CPU当成两颗来用，将一颗具Hyper-Threading功能的"实体"处理器变成两个"逻辑"处理器而逻辑处理器对于操作系统来说跟实体处理器并没什么两样，因此操作系统会把工作线程分派给这"两颗"处理器去执行，让多种应用程序或单一应用程序的多个执行绪thread，能够同时在同一颗处理器上执行；不过两个逻辑处理器是共享这颗CPU的所有执行资源。 Hy

45、per-Threading技术简介 Hyper-Threading做法是复制一颗处理器的架构指挥中心(architectural state)变成两个，使得Windows操作系统认为是在与两颗处理器沟通，但这两个架构指挥中心共享该处理器的工作资源execution resources。架构指挥中心追踪每个程序或执行绪的执行状况；工作资源指的那么是"处理器用来进行加、乘、加载等工作的单元execution unit"。如此一来，操作系统把工作线程安排好以后，就分派给这两个逻辑上的处理器执行，而这颗CPU的每个执行单元等于在同样的时间内要效劳两个"指令处理中心&quo

46、t;，当然它的效率就高多了，操作系统就把一颗实体的处理器认定为两个逻辑处理器作工作指派，当然整体工作效能就比没有具备Hyper-Threading 的处理器高出许多，性价比自然高出许多。 超线程技术实现的必要条件 除了硬件支持之外，我们必须注意到，超线程技术的实现还需要软件的支持才能够发挥出应有的威力。首先是操作系统的支持，我们必须使用支持双处理器的操作系统，如Win2000等才能完全发挥出超线程技术的性能。至于软件方面，目前很多专业的应用程序对于双处理器都提供了支持，如著名的图形处理软件3Dmax、Maya等。 此外，很多用户可能会有疑问，既然超线程技术以前专门针对效劳器处理器，那么现有的众

47、多软件，能否完全兼容支持超线程技术的处理器，是否还需要什么修改才能运行呢？其实这个我们大可不必担忧，现有的IA32软件不需进行任何的修改，就可以在支持超线程的P4处理器上很好的运行了。 超线程效能提升？ 一般很多人都会认为，采用超线程技术，就能使得系统效能大幅提升，但是事实真是如此么？不要忘了我们前面说到的超线程技术实现的必要条件，这可是超线程技术发挥应有效能的前提条件。除了操作系统支持之外，还必须要软件的支持。从这点我们就可以看出，就目前的软件现状来说，支持双处理器技术的软件毕竟还在少数。对于大多数软件来说，目前由于设计的原理不同，还并不能从超线程技术上得到直接的好处。因为超线程技术是在线程

48、级别上并行处理命令，按线程动态分配处理器等资源。该技术的核心理念是"并行度Parallelism"，也就是提高命令执行的并行度、提高每个时钟的效率。这就需要软件在设计上线程化，提高并行处理的能力。而目前PC上的应用程序几乎没有为此作出相应的优化，采用超线程技术并没不能获得效能的大幅提升。 上面说的只是目前软件支持的现状，操作系统在这个方面那么没有太大的问题，毕竟Windows的某些版本、Linux都是支持多处理器的操作系统。并且随着Intel支持超线程技术的处理器面世之后，凭借Intel处理器的号召力，必然会引起目前应用程序设计上的改变，必然会有更多的支持并行线程处理的软件

49、面世，届时，当然是支持超线程处理器大显身手的时候了。那时候，普通用户才能够从超线程技术中得到最直接的好处。 但是我们还是需要看到，随着目前操作系统对于双处理器技术的广泛支持，例如Windows2000、Windows XP等操作系统都支持双处理器，在这些操作系统上使用支持超线程技术的处理器，对于系统的整体性能还是有一定的提高的。 我自己来说一说：简单地说：就是一个CPU模拟成2个一起运算，假设你的大脑有HT技术，上课就可以边讲话，边听课啦！=HT还有一个意思是HyperTransport ，这是AMD的饿。不是前面的因特尔的记得我们班有一个人说，哇，XXX处理器技术超线程前端总线技术，听了我差

50、点吐血！A和I几时合平共处了？HyperTransport最初是AMD在1999年提出的一种总线技术，随着AMD64位平台的发布和推广，HyperTransport应用越来越广泛，也越来越被人们所熟知。 HyperTransport是一种为主板上的集成电路互连而设计的端到端总线技术，它可以在内存控制器、磁盘控制器以及PCI总线控制器之间提供更高的数据传输带宽。HyperTransport采用类似DDR的工作方式，在400MHz工作频率下，相当于800MHz的传输频率。此外HyperTransport是在同一个总线中模拟出两个独立数据链进行点对点数据双向传输，因此理论上最大传输速率可以视为翻倍，

51、具有4、8、16及32位频宽的高速序列连接功能。在400MHz下，双向4bit模式的总线带宽为0.8GB/sec，双向8bit模式的总线带宽为1.6GB/sec；800MHz下，双向8bit模式的总线带宽为3.2GB/sec，双向16bit模式的总线带宽为6.4GB/sec，双向32bit模式的总线带宽为12.8GB/sec。以400MHz下，双向4bit模式为例，带宽计算方法为400MHz×2×2×4bit÷80.8GB/sec。 文档收集自网络，仅用于个人学习HyperTransport还有一大特色，就是当数据位宽并非32bit时，可以分批传输数据来

52、到达与32bit相同的效果。例如16bit的数据就可以分两批传输，8bit的数据就可以分四批传输，这种数据分包传输的方法，给了HyperTransport在应用上更大的弹性空间。 2004年2月，HyperTransport技术联盟(Hyper Transport Technology Consortium)又正式发布了HyperTransport 2.0规格，由于采用了Dual-data技术，使频率成功提升到了1.0GHz、1.2GHz和1.4GHz，数据传输带宽由每通道1.6Gb/sec提升到了2.0GB/sec、2.4Gb/sec和2.8GB/sec，最大带宽由原来的12.8Gb/sec

53、提升到了22.4GB/sec。 当HyperTransport应用于内存控制器时，其实也就类似于传统的前端总线(FSB,Front Side Bus)，因此对于将HyperTransport技术用于内存控制器的CPU来说，其HyperTransport的频率也就相当于前端总线的频率。=64位技术：这个不想说太多，懂得编程的朋友应该知道64位代表着更广的寻址空间，有AMD的X86-64，还有I的EMT-64技术，都是64位的CPU我断定！未来的64位CPU是主流！=接口类型：socket就是接口的意思 比方AMD的就有462，754，939针脚的，462针脚就是socket A接口 当然现在很少

54、使用462针脚了，主流的闪龙就是754针脚，939就属于高端CPU使用的针脚=现在还有AMD准备要出的AM2接口，INTEL的LGA接口等，按电脑报的来说，可以理解为，CPU越强大了就要用更多脚来支持= 核心电压：这个没有什么好说的，就是CPU的工作电压Supply Voltage，即CPU正常工作所需的电压。任何电器在工作的时候都需要电，自然也有对应额定电压，CPU也不例外。=下面说说3DNOW技术：由AMD公司提出的3DNow!指令集应该说出现在SSE指令集之前，并被AMD广泛应用于其K6-2 、K6-3以及AthlonK7处理器上。3DNow!指令集技术其实就是21条机器码的扩展指令集。 与Intel公司的MMX技术侧重于整数运算有所不同，3DNow!指令集主要针对三维建模、坐标变换 和效果渲染等三维应用场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D处理性能。后来在Athlon上开发了Enhanced 3DNow!。这些AM