2022年CPU基本参数知识详解

1、CPU 基本参数学问详 解在电子技术中,脉冲信号是一个按确定电压幅度,确定时间间隔连续发出的脉冲信号；脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1 秒）内所产生的脉冲个数称为频率；频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所显现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫）；电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳固的脉冲信号发生器；频率在数学表达式中用“ f ”表示,其相应的单位有：Hz（赫）,kHz（千赫）,MHz （兆赫）,GHz（吉赫）；其中1GHz=1000MH,z 1MHz=1000kH,z 1kHz=1000Hz；运算脉冲信号周期的时间单位及相应

2、的换算关系是：s （秒）,ms（毫秒）, s（微秒）,ns（纳秒）,其中：1s=1000ms,1 ms=1000s,1s=1000ns；CPU 的主频,即CPU 内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）；通常所说的某某CPU 是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“ CPU 的 主CPU 的 主频”；许多人认为CPU 的主频就是其运行速度,其实不 然；频表示在CPU 内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU 实际的运算才能 并 没有直接关系；主频和实际的运算速度存在确定的关系,但目前仍没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,由于CPU 的运算速度 仍要看CPU 的流水线的各方面的性能指标（缓

3、存,指令 集,CPU 的位 数等等）；由于主频并不直接代表运算速度,所以在确定情形下,很可第 1 页,共 28 页能会显现主频较高的CPU 实际运算速度较低的现象；比如AMD公司 的AthlonXP 系列CPU 大多都能已较低的主频,达到英特尔公司 的Pentium 4 系列CPU 较高主频 的CPU 性能,所 以AthlonXP 系列CPU 才以PR 值的方式来命名；因此主频仅 是而不代表CPU 的整体性 能；CPU 性能表现的一个方 面,CPU 的主频不代 表CPU 的速度,但提高主频对于提 高CPU 运算 速度却是至关重要的；举个例子来说,假设某个CPU 在一个时钟周期 内执行一条运算指

4、令,那么当CPU 运行在100MHz 主频时,将比它运 行在50MHz 主频时速度快一倍；由 100MHz 的时钟周期 50MHz 的于 比 时钟周期占用时间削减了一半,也就是工作在 100MHz 主频的CPU 执行一条运算指令所需时间仅为10ns 比工作在50MHz 主频时的20ns 缩 短了一半,自然运算速度也就快了一倍；只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU 运算速度,仍与其它各分系统的运行情形有 关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高；提高CPU 工作主频主要受到生产工艺的限 制；由于CPU 是在半 导

5、体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU 运算正确；因此制造工艺的限制,是CPU 主频进展的最大障碍之一；第 2 页,共 28 页什么是总线？微机中总线一般有内部总线,系统总线和外部总线；内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互 连；外部总线就是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互 连；什么是前端总线：“前端总线”这个名称是由AMD在推出K7

6、CPU 时提出的概念,但是始终以来都被大家误认为这个名词不过是外频的另 一个名称；我们所说的外频指的是CPU 与主板连接的速度,这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,而前端总线的速度指的是数据传输的速度,由于数据传输最大带宽取决于全部同时传输的数 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 机上所能达到的前端总线频率 有266MHz,333MH,z 400MH,533MHz,800MHz,1066MH,z 1333MHz几种,前端总线频率越大,代表着CPU 与内存之间的数据传输量越大,更能充分发挥出CPU 的功能；现在的CPU 技术进展很快,运算速度提高很快,而

7、足够大的前端总线可以保证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；第 3 页,共 28 页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；选购主板和CPU 时,要留意两者搭配问 题,一般来说,假如CPU 不超频,那么前端总线是 由CPU 准备的,假如 主板不支持CPU 所需要的前端总线,系统就无法工作；也就是说,需 要主板和CPU 都支持某个前端总线,系统才能工作,只不过一个CPU 默认的前端总线是唯独的,因此看一个系统的前端总线主要看 CPU 就 可以；北桥芯

8、片负责联系内存,显卡等数据吞吐量最大的部件,并和南桥芯片连接；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才能对运算机整体性能作用很大,假如没足够快的前端总线,再强的CPU 也不能明显提高运算机 整体速度；数据传输最大带宽取决于全部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 能达到的前端总线频率有 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

9、能充分发挥出CPU 的功能；现在 的CPU 技术进展很快,运算速度提高很快,而足够大的前端总线可以保证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；明显同等条件下,前端总线越 快,系统性能越好；第 4 页,共 28 页外频与前端总线频率的区分：前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是CPU 与主板之间同步运行的速度；也就是 说,100MHz 外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而100MHz 前端总线 指的是每秒钟CPU 可接受的数据传输量 是100MHz 64bit=6400Mbit/s=800MByte/s （1

10、Byte=8bit ）；二级缓存CPU缓存（CacheMemone）y 位于CPU与内存之间的临时储备器,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部分,但这一小部分是短时间内CPU 即将拜望的,当CPU 调用大量数 据时,就可躲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 中加入缓存是一种高效的解决方 案,这样整个内储备器（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储备系统了；缓存对CPU 的性能影响很大,主要是由 于CPU 与缓存间的带宽引起 的；CPU 的数据交换次序 和缓存的工作原理是当CPU 要读取一个数据时,第一从缓存中 查找,假如找到

11、就马上读取并送给 慢的速度从内存中读取并送给CPU 处理；假如没有找到,就用相 对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,不第 5 页,共 28 页必再调用内存；正是这样的读取机制使CPU 读取缓存的命中率特殊高（大多 数CPU 可达90%左右）,也就是 CPU 下一次要读取的数 90%都在缓 说 据存中,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 读取数据时基本无需等待；总的来 CPU 读 说,取数据的次序是先缓存后内存；最早先的CPU 缓存是个整体的,而且容量很低,英特尔公司 从Pentiu

12、m 时代开头把缓存进行了分类；当时集成在 CPU 内核中的缓 存已不足以中意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；因此显现了集成在与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；一级缓存中仍分数据缓存（I-Cache ）和指令缓存（D-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 拜望,削减了争 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,仍新增了一种一级追踪缓存,容量为12KB. 随着CPU 制造工艺的进展,二级缓存也能轻

13、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,已不精确；而且随着二级缓存被集成入CPU 内核中,以往 二第 6 页,共 28 页级缓存与CPU 大差距分频的情形也被转变,此时其以相同于主频的速度工作,可以为CPU 供应更高的传输速 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 形下,增加二级缓存容量能使性能大幅度提高；而同一核心的CPU 高 低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 才拜

14、望内存；从理论上讲,在一颗拥有二级缓存的CPU 中,读取一级缓存的命中率 80%；也就是 为说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；由于不能精确推测将要执行的数据,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%）；那么仍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,仍会带有三级缓存,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；为了保证CPU 拜望时有较高的命中率,缓存中的内容应当按确

15、定的算法替换；一种较常用的算法是“最近最少使用算法” （LRU算 法）,第 7 页,共 28 页它是将最近一段时间内最少被拜望过的行剔除出局；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；当需要替换时剔除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剔除出缓存,提高缓存的利用率；CPU 产品中,一级缓存的容量基本 在4KB 到18KB 之间,二级 缓存的容量就分为128KB,256KB,512KB,1MB 等；一级缓存容量各 产品之间相差不大,而二级缓存容量就是提高CPU 性能的关键；二级 缓

16、存容量的提升是由CPU 制造工艺所准备的,容量增大必定导致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 对制造存,工艺的要求也就越高；双核心CPU 的二级缓存比较特殊,和以前的单核 心CPU 相 比,最重要的就是两个内核的缓存所储存的数据要保持一样,否就就会出现错误,为明白决这个问题不同的Intel 双核心处理器的二级缓存CPU 使用了不同的方 法：目前Intel 的双核心CPU 主要有Pentium D,Pentium EE,Core Duo 三种,其 Pentium D ,Pentium EE 的二级缓存方式完全相同；中Pentium D 和Pentium EE 的二级

17、缓存都是CPU 内部两个内核具有互相独立的二级缓存,其中,8xx 系列的Smithfield 核心CPU 为每 核第 8 页,共 28 页心1MB,而9xx系列的Presler核心CPU为每核 心2MB；这种CPU 内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠位于主板北桥芯片上的仲裁单元通过前端总线在两个核心之间传输来实现的,所以其数据推迟问题比较严肃,性能并不尽如人意；Core Duo 使用的核心 Yonah,它的二级缓存就是两个核心共 为 享2MB 的二级缓存,共享式的二级缓存协 Intel 的“ Smart cache” 作共享缓存技术,实现了真正意义上的缓存数据同步,大幅度降低了数据推迟,削

18、减了对前端总线的占用,性能表现不错,是目前双核心处理器上最先进的二级缓存架构；今后Intel 的双核心处理器的二级缓存都会接受这种两个内核共享二级缓存的“ 技术；AMD 双核心处理器的二级缓 存Smart cache ”共享缓存Athlon 64 X2 CPU 的核心主要有Manchester 和Toledo 两种,他们的二级缓存都是CPU 内部两个内核具有相互独立的二级缓 其 存,中,Manchester 核心为每核心512KB,而Toledo 核心为每核心1MB；处理器内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠 CPU 内置 的 System Request Interface 系统请求接口,

19、SRI 把握,传输在 CPU 内部即可实现；这样一来,不但CPU 资源占用很小,而且不必占用 内存总线资源,数据推迟也比Intel 的Smithfield 核心和Presler 核心大为削减,协作效率明显赛过这两种核心；不过,由于这种方式仍然是两个内核的缓存相互独立,从架构上来看也明显不如以Yonah 核第 9 页,共 28 页心为代表的Intel 的共享缓存技术Smart Cache；CPU 封装技术所谓“ CPU 封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术；以CPU 为例,我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU 内核的大小和面貌,而 是CPU 内核等元件经过封装后的产

20、品；CPU 封装对于芯片来说是必需的,也是至关重要的；由于芯片 必 须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性 能下降；另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输；由于封装技 术的好坏仍直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的 PCB（印制 电路板）的设计和制造,因此它是至关重要的；封装也可以说是指安 装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放,固定,密封,保 护芯片和增强导热性能的作用,而且仍是沟通芯片内部世界与外部电 路的桥梁芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引 脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接；因此,对于许多 集成电路产品而言,封装技术都是特殊关

21、键的一环；目前接受的CPU 封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起 来,能第 10 页,共 28 页起着密封和提高芯片电热性能的作用；由于现在处理器芯片的内频越来越高,功能越来越强,引脚数越来越多,封装的形状也不断在转变；封装时主要考虑的因素：芯片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近 1:1 引脚要尽量短以削减推迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能基于散热的要求,封装越薄越好作为运算机的重要组成部分,CPU 的性能直接影响运算机的整体性能；而CPU 制造工艺的最终一步也是最关键一步就 CPU 的封装是 技术,接受不同封装技术的 CPU,在性能上存在较大差距；只有高品质的封装技术

22、才能生产出完善的 CPU 产品；CPU 芯片的封装技术：DIP 封装DIP 封装（Dual In-line Package）,也叫双列直插式封装技术,指接受双列直插形式封装的集成电路芯片,绝大多数中小规模集成电路均接受这种封装形式,其引脚数一般不超过100；DIP 封装的CPU 芯片有两排引脚,需要插入到具有 DIP 结构的芯片插座上；当然,也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接；DIP 封第 11 页,共 28 页装的芯片在从芯片插座上插拔时应特殊当心,以免损坏管脚；DIP 封 装结构形式有：多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP（含玻璃陶瓷封接

23、式,塑料包封结构式,陶瓷低熔玻 璃封装式）等；DIP 封装具有以下特点：1. 适合在PCB印刷电路板 上穿孔焊接,操作便利；2. 芯片面积与封装面积之间的比值较大,故体积也较大；最早的4004,8008,8086,8088 等CPU 都接受了DIP 封装,通 过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上；QFP 封 装这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic QuadFlat Pockage）,该技术实现的CPU 芯片引脚之间距离很小,管脚很 细,一般大规模或超大规模集成电路接受这种封装形式,其引脚数一般都在100 以上；该技术封装CPU 时操作便利,牢靠性高；而且其封装 外

24、形尺寸较小,寄生参数减小,适合高频应用；该技术主要适合用 SMT 表面安装技术在PCB 上安装布 线；QFP 封 装这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术（Plastic QuadFlat Pockage）,该技术实现的CPU 芯片引脚之间距离很小,管脚很 细,第 12 页,共 28 页一般大规模或超大规模集成电路接受这种封装形式,其引脚数一般都在100 以上；该技术封装CPU 时操作便利,牢靠性高；而且其封装 外形尺寸较小,寄生参数减小,适合高频应用；该技术主要适合用 SMT 表面安装技术在PCB 上安装布 线；PFP 封 装该技术的英文全称为Plastic Flat Package ,中文

25、含义为塑料扁平组件式封装；用这种技术封装的芯片同样也必需接受 SMD 技术 将芯片与主板焊接起来；接受SMD 安装的芯片不必在主板上打 一般孔,在主板表面上有设计好的相应管脚的焊盘；将芯片各脚对准相应的焊盘,即可实现与主板的焊接；用这种方法焊上去的芯片,假如不用专用工具是很难拆卸下来的；该技术与上面的QFP 技术基本相像,只 是外观的封装形状不同而已；PGA 封 装该技术也叫插针网格阵列封装技术（Ceramic Pin Grid Arrau Package）,由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针,每个 方阵形插针沿芯片的四周间隔确定距离排列,依据管脚数目的多少,可以围成25 圈；安装时,

26、将芯片插入特地的PGA 插座；为了使 得CPU 能够更便利的安装和拆卸,从486 芯片开头,显现了一种ZIF CPU 第 13 页,共 28 页插座,特地用来中意PGA 封装的CPU 在安装和拆卸上的要 求；该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下；BGA 封装BGA 技术（Ball Grid Array ）即球栅阵列封装技术；Package 该技术的显现便成为CPU,主板南,北桥芯片等高密度,高性能,多引脚封装的正确选择；但BGA 封装占用基板的面积比较 虽然该技大；术的I/O 引脚数增多,但引脚之间的距离远大于QFP,从而提高了组装成品率；而且该技术接受了可控塌陷芯片法焊接,从而可以改善它

27、的电热性能；另外该技术的组装可用共面焊接,从而能大大提高封装的牢靠性；并且由该技术实现的封装 可以提高很大；BGA 封装具有以下特 点：CPU 信号传输推迟小,适应频 率1.I/O 引脚数虽然增多,但引脚之间的距离远大于QFP 封装方式,提高了成品率2. 虽然BGA 的功耗增加,但由于接受的是可控塌陷芯片法焊 接,从而可以改善电热性能3. 信号传输推迟小,适应频率大大提高4. 组装可用共面焊接,牢靠性大大提高第 14 页,共 28 页目前较为常见的封装形式：OPGA封装OPG（A Organicpingrid Array ,有机管脚阵列）；这种封装的基底使用的是玻璃纤维,类似印刷电路板上的材料

28、；此种封装方式可以降低阻抗和封装成本；OPGA封装拉近了外部电容和处理器内 核的距离,可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波；AMD 公司 的AthlonXP 系列CPU 大多使用此类封 装；mPGA封 装mPG,A 微型PGA封装,目前只有AMD 公司的Athlon 64 和英特尔公司的Xeon（至强）系列CPU 等少数产品所接受,而且多是些高 端产品,是种先进的封装形式；CPGA封 装CPGA 也就是常说的陶瓷封装,全称 为Ceramic PGA；主要在Thunderbird （雷鸟）核心和“ Palomino”核心的Athlon 处理器上接受；FC-PGA 封 装 FC-PGA 封装是反转

29、芯片针脚栅格阵列的缩写,这种封装 中第 15 页,共 28 页有针脚插入插座；这些芯片被反转,以至片模或构成运算机芯片的处 理器部分被暴露在处理器的上部；通过将片模暴露出来,使热量解决 方案可直接用到片模上,这样就能实现更有效的芯片冷却；为了通过隔绝电源信号和接地信号来提高封装的性能,FC-PGA 处理器在处 理器的底部的电容放置区域（处理器中心）安有离散电容和电阻；芯片底部的针脚是锯齿形排列的；此外,针脚的支配方式使得处理器只能以一种方式插入插座；FC-PGA 封装用于奔 腾III 和英特尔赛扬处理器,它们都使用370 针；FC-PGA2 封 装FC-PGA2 封装与FC-PGA 封装类型很

30、相像,除了这些处理器仍 具有集成式散热器IHS ；集成式散热器是在生产时直接安装到处理器片上的；由于IHS 与片模有很好的热接触并且供应了更大的表面积以更好地发散热量,所以它显著地增加了热传导；FC-PGA2 封装用 于奔腾III 和英特尔赛扬处理器（370 针）和奔腾4 处理器（478 针）；OOI 封 装OOI 是OLGA 的简写；OLGA 代表了基板栅格阵列；OLGA 芯片 也使用反转芯片设计,其中处理器朝下附在基体上,实现更好的信号完整性,更有效的散热和更低的自感应；OOI 有一个集成式导热器IHS ,能帮忙散热器将热量传给正确安装的风扇散热器；OOI 用于奔腾4 处理器,这些处理器有

31、423 针；第 16 页,共 28 页PPGA 封 装“PPGA”的英文全称为“ PlasticPin Grid Array ”,是塑针栅格阵列的缩写,这些处理器具有插入插座的针脚；为了提高热传导性,PPGA 在处理器的顶部使用了镀镍铜质散热器；芯片底部的针脚是 锯齿形排列的；此外,针脚的支配方式使得处理器只能以一种方式插入插座；S.E.C.C. 封装“S.E.C.C. ”是“ Single Edge Contact Cartridge ”缩写,是单边接触卡盒的缩写；为了与主板连接,处理器被插入一个插槽；它不使用针脚,而是使用“金手指”触点,处理器使用这些触点来传递信号；S.E.C.C. 被一

32、个金属壳掩盖,这个壳掩盖了整个卡盒组件的 顶端；卡盒的背面是一个热材料镀层,充当了散热器；S.E.C.C. 内部,大多数处理器有一个被称为基体的印刷电路板连接起处理器,二级高速缓存和总线终止电路；S.E.C.C. 封装用于有242 个触点的英特尔奔腾II 处理器和有330 个触点的奔腾II 至强和奔腾III 至强处理器；S.E.C.C.2 封装封装与S.E.C.C. 封装相像,除了使用更少的爱惜性包装并且不含有导热镀层；封装用于一第 17 页,共 28 页些较晚版本的奔腾II 处理器和奔腾III 处理器（242 触点）；S.E.P. 封装“S.E.P. ”是“ Single Edge Proc

33、essor ”的缩写,是单边处理器的缩写；“ S.E.P. ”封装类似于“ S.E.C.C. ”或者“ S.E.C.C.2 ”封装,也是接受单边插入到Slot 插槽中,以金手指与插槽接触,但是它没有全包装外壳,底板电路从处理器底部是可见的； “S.E.P. ”封 装应用于早期的242 根金手指的 Intel Celeron 处理器；PLGA 封 装 PLGA 是Plastic Land Grid 的缩写,即塑料焊盘栅格 Array 阵列封装；由于没有使用针脚,而是使用了细小的点式接口,所以PLGA 封装明显比以前 的FC-PGA2 等封装具有更小的体积,更少的 信号传输缺失和更低的生产成本,可

34、以有效提升处理器的信号强度,提 升处理器频率,同时也可以提高处理器生产的良品率,降低生产成本；目前Intel 公司Socket 775 接口的CPU 接受了此封 装；CuPGA封装 CuPGA 是Lidded Ceramic Package Grid 的 Array 缩写,即有盖陶瓷栅格阵列封装；其与一般陶瓷封装最大的区分是增加了一个顶盖,能供应更好的散热性能以及能爱惜CPU 核心免受 损坏；目前AMD64系列CPU 接受了此封装；“ CPU 适用类型”是指该处 理器所适用的应用类型,针对不同用户的不同需求,不同应用范畴,第 18 页,共 28 页CPU 被设计成各不相同的类型,即分为嵌入式和

35、通用式,微把握 式；嵌入式CPU 主要用于运行面对特定领域的专用程 序,配备轻量级操作系统,其应用极其广泛,像移动电话,DVD,机顶盒等都是使用嵌入式CPU；微把握式CPU主要用于汽车空调,自动机械等自控设备领 域；而通用式CPU 追求高性能,主要用于高性能个人运算机系统（即PC 台式机）,服务器（工作站）以及笔记本三种；台式机的CPU,就是平常大部分场合所提到的应用于 PC 的 CPU,平常所说Intel 的奔腾4,赛扬,AMD的AthlonXP 等等都属于此 类CPU；应用于服务器和工作站上的CPU,因其针对的应用范畴,所以此类CPU 在稳固性,处理速度,同时处理任务的数量等方面的要求都

36、要高于单机CPU；其中服务器（工作站）CPU 的高牢靠性是一 般CPU 所无法比拟的,由于大多数的服务器都要中意每天24 小时,每周7 天的满符合工作要求；由于服务器（工作站）数据处理量很大,需要采用多CPU 并行处理结构,即一台服务器中安 装2,4,8等多个CPU,需要留意的是,并行结构需要的CPU 必需为偶数个；对于服务器而 言,多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用；而对于工作站,多处理器系统就可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用；另外许多CPU 的新技术都是领先开发应 用于服务器（工作站）CPU 中；第 19 页,共 28 页在最早期的CPU 设计中

37、并没有单独的笔记 本CPU,均接受与台式机的CPU,后来随着笔记本电脑的散热和体积成为进展的瓶颈时,才逐步生产出笔记本专用CPU；受笔记本内部空间,散热和电池容量的限制,笔记本CPU 在外观尺寸,功耗（耗电量）方面都有很高的要 求；笔记本电池性能是特殊重要的性能,CPU 的功耗大小对电池使用时 间有着最直接的影响,所以为了降低功耗笔记本处理器中都包含有一些节能技术；在无线网络将要获得更多应用的现在,笔记本CPU 仍增 加了一些定制的针对无线通信的功能；服务器CPU 和笔记 本CPU 都包含有各自特殊的专有技 术,都是为了更好的在各自的工作条件下发挥出更好的性能；比如服务器的多CPU 并行处理,

38、以及多核多线程技术；笔记 本自动调整工作频率及电压）节能技术；CPU的SpeedStep（可封装方式三者也有不同之处,笔记本CPU 是三者中最小最薄的 一种,由于笔记本处理器的体积需要更小,耐高温的性能要更佳,因此在制造工艺上要求也就更高；三者在稳固性中以服务器CPU 最强,由于其设计时就要求有极 低的错误率,部分产品甚至要求全年满负荷工作,故障时间不能超过 5分钟；第 20 页,共 28 页台式机CPU 工作电压和功耗都高于笔记 本CPU,通常台式机CPU 的测试温度上限为75 摄氏度,超过75 摄氏度,工作就会不稳固,甚至显现问题；而笔记本CPU 的测试温度上限 为100 摄氏度；服务器C

39、PU 需要长时间的稳固工作,在散热方面的要求就更高 了；在选购整机特殊是有特定功能的运算机（如笔记本,服务器等）时,需要留意CPU 的适用类型,选用不适合 的CPU 类型,一方面会 影响整机的系统性能,另一方面会加大运算机的爱惜成本；单独选购CPU 时候也要留 意CPU 的适用类型,建议依据具体应用的需求来购 买CPU；倍频CPU 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 始终到无限的,但需要留意的是,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

40、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；那么第 21 页,共 28 页CPU 主频的运算方式变为：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；多媒体指令集CPU 依靠指令来运算和把握系统,每 款CPU 在设计时就规定了一系 列与其硬件电路相协作的指令系统；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

41、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MM（X Multi MediaExtended）,SSE,SSE2 （Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2 ）和AMD的3DNow 都是CPU 的扩展指令集,分别增强 CPU 的多等 . 了 媒体,图形图象和Internet 等的处理才能；我们通常会把 CPU 的扩展指令集称为CPU 的指令集；1,精简指令集的运用在最初制造运算机的数十年里,随着运算机功能日趋增大,性能日趋变强,内部元器件也越来越多,指令集日趋复杂,过于冗杂的指令严肃的影响了运算机的工作

42、效率；后来经过争论发觉,在运算机中,80程序只用到了20的指令集,基于这一发觉,RISC 精简指令集第 22 页,共 28 页被提了出来,这是运算机系统架构的一次深刻革命；RISC 体系结 构的基本思路是：抓住CISC 指令系统指令种类太多,指令格式不规范,寻址方式太多的缺点,通过削减指令种类,规范指令格式和简化寻址方式,便利处理器内部的并行处理,提高 而大幅度地提高处理器的性能；VLSI 器件的使用效率,从RISC 指令集有许多特点,其中最重要的 有：指令种类少,指令格式规范：RISC 指令集通常只使用一种或少数 几种格式；指令长度单一（一般4 个字节）,并且在字边界上对齐,字段位置,特殊是

43、操作码的位置是固定的；寻址方式简化：几乎全部指令都使用寄存器寻址方式,寻址方式总数 一般不超过5 个；其他更为复杂的寻址方式,如间接寻址等就由软件 利用简洁的寻址方式来合成；大量利用寄存器间操作：RISC 指令集中大多数操作都是寄存器到 寄 存器操作,只以简洁的 Load 和Store 操作拜望内存；因此,每条指令中拜望的内存地址不会超过 混在一起；1 个,拜望内存的操作不会与算术操作简化处理器结构：使用RISC 指令集,可以大大简化处理器的把握 器和其他功能单元的设计,不必使用大量专用寄存器,特殊是答应以硬件线路来实现指令操作,而不必像 现指令操作；因此RISC 处理器不必 像CISC 处理

44、器那样使用微程序来 实CISC 处理器那样设置微程序 控第 23 页,共 28 页制储备器,就能够快速地直接执行指令；便于使用VLSI 技术：随着LSI 和VLSI 技术的进展,整个处理器（甚至多个处理器）都可以放在一个芯片上；RISC 体系结构可以给设 计单芯片处理器带来许多好处,有利于提高性能,简化 计和实现；基于VLSI 技术,制造RISC 处理器要 比VLSI 芯片的设 CISC 处理器工 作量小得多,成本也低得多；加强了处理器并行才能：RISC 指令集能够特殊有效地适合于接受 流水线,超流水线和超标量技术,从而实现指令级并行操作,提高处理器的性能；目前常用的处理器内部并行操作技术基本

45、上是基于 RISC 体系结构进展和走向成熟的；正由于RISC 体系所具有的优势,它在高端系统得到了广泛的 应用,而CISC 体系就在桌面系统中占据统治位置；而在如今,在桌 面领域,RISC 也不断渗透,估量将 来,2,CPU 的扩展指令 集RISC 将要一统江 湖；对于CPU 来说,在基本功能方面,它们的差别并不太大,基本 的指令集也都差不多,但是许多厂家为了提升某一方面性能,又开发了扩展指令集,扩展指令集定义了新的数据和指令,能够大大提高某方面数据处理才能,但必需要有软件支持；MMX 指令 集第 24 页,共 28 页MMX（MultiMediaeXtension,多媒体扩展指令集）指令集是

46、Intel 公司于1996 年推出的一项多媒体指令增强技术；MMX指令集中包括有57 条多媒体指令,通过这些指令可以一次处理多个数据,在处理结果超过实际处理才能的时候也能进行正常处理,这样在软件的协作下,就可以得到更高的性能；MMX的好处在于,当时存在的操作系统不必为此而做出任何修改便可以轻松地执行 MMX程序；但是,问题也比较明显,那就是MMX指令集与x87浮点运算指令不能够同时执行,必需做密集式的交叉切换才可以正常执行,整个系统运行质量的下降；SSE 指令 集这种情形就势必造成SSE（Streaming SIMDExtensions ,单指令多数据流扩展）指令集是Intel 在Pentiu

47、m III 处理器中领先推出的；其实,早在 PIII 正式推出之前,Intel 公司就曾经通过各种渠道公布过所谓的 KNI （Katmai NewInstruction ）指令集,这个指令集也就是 SSE 指令集的前身,并一度被许多传媒称之为 MMX指令集的下一个版本,即MMX2指令集；究其背景,原先KNI 指令集是Intel 公司最早为其下一代芯片命名的指令集名称,而所谓的MMX2就 完全是硬件评论家们和媒 体凭感觉和印象对KNI 的评判,Intel 公司从未正式发布过关于MMX2的消息；而最终推出的SSE 指令集也就是所谓胜出 的 互联网SSE指令第 25 页,共 28 页集；SSE 指令集包括 了70 条指令,其中包含提高3D 图形运算效率 的50条SIMD（单指令多数据技术）浮点运算指令,12 条MMX 整数运 算增强指令,8 条优化内存中连续数据块传输指令；理论上这些指令对目前流行的图像处理,浮点运算