CPU相关知识介绍

1、 HYPERLINK 中国最庞大的下载资料库 (整理. 版权归原作者所有) 如果您不是在 网站下载此资料的, 不要随意相信. 请访问3722, 加入必要时可将此文件解密CPU相关知识介绍一、决定CPU性能技术指标 每个个买CPPU的消消费者，第一时时间要过过问的就就是它的的性能，对于一一个CPPU来说说，性能能是否强强大是它它能否在在市场上上生存下下去的第第一要素素，那么么CPUU的性能能是由哪哪些因素素决定的的咧？下下面就列列出影响响CPUU性能的的主要技技术指标标： 1、主频，也就是是CPUU的时钟钟频率，简单地地说也就就是CPPU的工工作频率率。一般般说来，一个时时钟周期期完成的的指令数

2、数是固定定的，所所以主频频越高，CPUU的速度度也就越越快了。不过由由于各种种CPUU的内部部结构也也不尽相相同，所所以并不不能完全全用主频频来概括括CPUU的性能能。至于于外频就就是系统统总线的的工作频频率；而而倍频则则是指CCPU外外频与主主频相差差的倍数数。用公公式表示示就是：主频=外频倍频。 2、内存总总线速度度或者叫叫系统总总线速度度，一般般等同于于CPUU的外频频。内存存总线的的速度对对整个系系统性能能来说很很重要，由于内内存速度度的发展展滞后于于CPUU的发展展速度，为了缓缓解内存存带来的的瓶颈，所以出出现了二二级缓存存，来协协调两者者之间的的差异，而内存存总线速速度就是是指CP

3、PU与二二级(LL2)高高速缓存存和内存存之间的的工作频频率。 3、L1高高速缓存存，也就就是我们们经常说说的一级级高速缓缓存。在在CPUU里面内内置了高高速缓存存可以提提高CPPU的运运行效率率。内置置的L11高速缓缓存的容容量和结结构对CCPU的的性能影影响较大大，不过过高速缓缓冲存储储器均由由静态RRAM组组成，结结构较复复杂，在在CPUU管芯面面积不能能太大的的情况下下，L11级高速速缓存的的容量不不可能做做得太大大。采用用回写(Wriite Backk)结构构的高速速缓存。它对读读和写操操作均有有可提供供缓存。而采用用写通(Wriite-thrrouggh)结结构的高高速缓存存，仅对

4、对读操作作有效。在4886以上上的计算算机中基基本采用用了回写写式高速速缓存。在目前前流行的的处理器器中，奔奔腾和Ceelerron处处理器拥拥有322KB的的L1高高速缓存存，奔腾腾4为88KB，而AMMD的DDuroon和AAthllon处处理器的的L1高高速缓存存高达1128KKB。 4、L2高高速缓存存，指CCPU第第二层的的高速缓缓存，第第一个采采用L22高速缓缓存的是是奔腾 Pro处处理器，它的LL2高速速缓存和和CPUU运行在在相同频频率下的的，但成成本昂贵贵，市场场生命很很短，所所以其后后奔腾 II的LL2高速速缓存运运行在相相当于CCPU频频率一半半下的。接下来来的Ceele

5、rron处处理器又又使用了了和CPPU同速速运行的的L2高高速缓存存，现在在流行的的CPUU,无论论是AtthloonXPP和奔腾腾4，其其L2高高速缓存存都是和和CPUU同速运运行的。除了速速度以外外，L22高速缓缓存容量量也会影影响CPPU的性性能，原原则是越越大越好好，现在在家庭用用CPUU容量最最大的是是5122KB，而服务务器和工工作站上上用CPPU的LL2高速速缓存更更高达11MB-3MBB。 5、流水线线技术、超标量量。流水水线(ppipeelinne)是是 Inteel首次次在4886芯片片中开始始使用的的。流水水线的工工作方式式就象工工业生产产上的装装配流水水线。在在CPUU

6、中由556个个不同功功能的电电路单元元组成一一条指令令处理流流水线，然后将将一条XX86指指令分成成566步后再再由这些些电路单单元分别别执行，这样就就能实现现在一个个CPUU时钟周周期完成成一条指指令，因因此提高高了CPPU的运运算速度度。超流流水线是是指某型型 CPU内内部的流流水线超超过通常常的56步以以上，例例如奔腾腾 4的流水水线就长长达200步。将将流水线线设计的的步(级级)数越越多，其其完成一一条指令令的速度度越快，因此才才能适应应工作主主频更高高的CPPU。超超标量是是指在一一个时钟钟周期内内CPUU可以执执行一条条以上的的指令。这在4486或或者以前前的CPPU上是是很难想想

7、象的，只有奔奔腾级以以上CPPU才具具有这种种超标量量结构；这是因因为现代代的CPPU越来来越多的的采用了了RISSC技术术，所以以才会有有超标量量的CPPU。 6、协处处理器或或者叫数数学协处处理器。在4886以前前的CPPU里面面，是没没有内置置协处理理器的。由于协协处理器器主要的的功能就就是负责责浮点运运算，因因此3886、2286、80888等等等微机CCPU的的浮点运运算性能能都相当当落后，自从4486以以后，CCPU一一般都内内置了协协处理器器，协处处理器的的功能也也不再局局限于增增强浮点点运算。现在CCPU的的浮点单单元（协协处理器器）往往往对多媒媒体指令令进行了了优化。比如II

8、nteel的MMMX技技术，MMMX是是“多媒体体扩展指指令集”的缩写写。MMMX是IInteel公司司在19996年年为增强强奔腾 CPU在在音像、图形和和通信应应用方面面而采取取的新技技术。为为CPUU新增加加57条条MMXX指令，把处理理多媒体体的能力力提高了了60左右。现在的的CPUU已经普普遍内置置了这些些多媒体体指令集集，例如如现在奔奔腾4内内置了SSSE22指令集集，而AAthllonXXP则内内置增强强型的33DNoow!指指令集。 7、工作电电压。工工作电压压指的也也就是CCPU正正常工作作所需的的电压。早期CCPU（3866、4886）由由于工艺艺落后，它们的的工作电电压一

9、般般为5VV（奔腾腾等是33.5VV/3.3V/2.88V等），随着着CPUU的制造造工艺与与主频的的提高，CPUU的工作作电压有有逐步下下降的趋趋势，IInteel最新新出品的的Tuaalattin核核心Ceelerron已已经采用用1.4475VV的工作作电压了了。低电电压能解解决耗电电过大和和发热过过高的问问题。这这对于笔笔记本电电脑尤其其重要。 8、乱序执执行和分分枝预测测，乱序序执行是是指CPPU采用用了允许许将多条条指令不不按程序序规定的的顺序分分开发送送给各相相应电路路单元处处理的技技术。分分枝是指指程序运运行时需需要改变变的节点点。分枝枝有无条条件分枝枝和有条条件分枝枝，其中中

10、无条件件分枝只只需要CCPU按按指令顺顺序执行行，而条条件分枝枝则必须须根据处处理结果果再决定定程序运运行方向向是否改改变，因因此需要要“分枝预预测”技术处处理的是是条件分分枝。 9、制造工工艺，制制造工艺艺虽然不不会直接接影响CCPU的的性能，但它可可以可以以极大地地影响CCPU的的集成度度和工作作频率，制造工工艺越精精细，CCPU可可以达到到的频率率越高，集成的的晶体管管就可以以更多。第一代代奔腾 CPU的的制造工工艺是00.355微米， 最高达到到2666Mhzz的频率率，PIII和赛赛扬是00.255微米，频率最最高达到到4500Mhzz。铜矿矿核心的的奔腾制造工工艺缩小小到了00.1

11、88微米，最高频频率达到到1.113Ghhz。最最新Noorthhwoood核心心的奔腾腾4 CPU制制造工艺艺达到00.133微米，目前频频率已经经达到22.4GGhz，估计达达到3GGhz也也没有问问题。在在明年，Inttel CPU的的制造工工艺会达达到0.09毫毫米。 二、CPUU技术术术语不完完全手册册 为了了使读者者在日常常购买操操作电脑脑时方便便查询，特在本本节最后后列出和和CPUU有关的的技术术术语，安安第一个个字母的的顺序排排列： 3DNoow!(3D no waiitinng) AMD公公司开发发的SIIMD指指令集，可以增增强浮点点和多媒媒体运算算的速度度，它的的指令数数

12、为211条。 ALU(Ariithmmetiic LLogiic UUnitt，算术术逻辑单单元) 在处理器器之中用用于计算算的那一一部分，与其同同级的有有数据传传输单元元和分支支单元。 BGA(Balll GGridd Arrrayy，球状状矩阵排排列) 一种芯片片封装形形式，例例：8224433BX。 BHT(braanchh prrediictiion tabble，分支预预测表) 处理器用用于决定定分支行行动方向向的数值值表。 BPU(Braanchh Prroceessiing Uniit，分分支处理理单元) CPU中中用来做做分支处处理的那那一个区区域。 Bracch PPedii

13、ctiion（分支预预测） 从P5时时代开始始的一种种先进的的数据处处理方法法，由CCPU来来判断程程序分支支的进行行方向，能够更更快运算算速度。 CMOSS（Coompllemeentaary Mettal Oxiide Semmicoonduuctoor，互互补金属属氧化物物半导体体） 它是一类类特殊的的芯片，最常见见的用途途是主板板的BIIOS（Bassic Inpput/Outtputt Syysteem，基基本输入入/输出出系统）。 CISCC(Coompllex Insstruuctiion Sett Coompuutinng，复复杂指令令集计算算机) 相对于RRISCC而言，它的

14、指指令位数数较长，所以称称为复杂杂指令。如：xx86指指令长度度为877位。 COB(Cacche on boaard，板上集集成缓存存) 在处理器器卡上集集成的缓缓存，通通常指的的是二级级缓存，例：奔奔腾III COD(Cacche on Diee，芯片片内集成成缓存) 在处理器器芯片内内部集成成的缓存存，通常常指的是是二级缓缓存，例例：PGGA赛扬扬3700 CPGAA(Ceerammic Pinn Grrid Arrray，陶瓷针针型栅格格阵列) 一种芯片片封装形形式。 CPU(Cennterr Prroceessiing Uniit，中中央处理理器) 计算机系系统的大大脑，用用于控制制

15、和管理理整个机机器的运运作，并并执行计计算任务务。 Dataa Foorwaardiing（数据前前送） CPU在在一个时时钟周期期内，把把一个单单元的输输出值内内容拷贝贝到另一一个单元元的输入入值中。 Decoode（指令解解码） 由于X886指令令的长度度不一致致，必须须用一个个单元进进行“翻译”，真正正的内核核按翻译译后要求求来工作作。 EC(EEmbeeddeed CConttrolllerr，嵌入入式控制制器) 在一组特特定系统统中，新新增到固固定位置置，完成成一定任任务的控控制装置置就称为为嵌入式式控制器器。 Embeeddeed CChipps(嵌嵌入式) 一种特殊殊用途的的CP

16、UU，通常常放在非非计算机机系统，如：家家用电器器。 EPICC(exxpliicittly parralllel insstruuctiion codde，并并行指令令代码) 英特尔的的64位位芯片架架构，本本身不能能执行xx86指指令，但但能通过过译码器器来兼容容旧有的的x866指令，只是运运算速度度比真正正的322位芯片片有所下下降。 FADDD（Flloattionng PPoinnt AAddiitioon，浮浮点加） FCPGGA(FFlipp Chhip Pinn Grrid Arrray，反转芯芯片针脚脚栅格阵阵列) 一种芯片片封装形形式，例例：奔腾腾IIII 3770。 FD

17、IVV（Flloattionng PPoinnt DDiviide，浮点除除） FEMMMS（FFastt Enntryy/Exxit Mulltimmediia SStatte，快快速进入入/退出出多媒体体状态） 在多能奔奔腾之中中，MMMX和浮浮点单元元是不能能同时运运行的。新的芯芯片加快快了两者者之间的的切换，这就是是FEMMMS。 FFT（fasst FFourrierr trranssforrm，快快速热欧欧姆转换换） 一种复杂杂的算法法，可以以测试CCPU的的浮点能能力。 FID(FIDD：Frrequuenccy iidenntiffy，频频率鉴别别号码) 奔腾IIII通过过ID

18、号号来检查查CPUU频率的的方法，能够有有效防止止Remmarkk。 FIFOO(Fiirstt Innputt Fiirstt Ouutpuut，先先入先出出队列) 这是一种种传统的的按序执执行方法法，先进进入的指指令先完完成并引引退，跟跟着才执执行第二二条指令令。 FLOPP(Flloattingg Poointt Opperaatioons Perr Seeconnd，浮浮点操作作/秒) 计算CPPU浮点点能力的的一个单单位。 FMULL(Flloattionng PPoinnt MMulttipllicaatioon，浮浮点乘) FPU(Flooat Poiint Uniit，浮浮点运

19、算算单元) FPU是是专用于于浮点运运算的处处理器，以前的的FPUU是一种种单独芯芯片，在在4866之后，英特尔尔把FPPU与集集成在CCPU之之内。 FSUBB(Flloattionng PPoinnt SSubttracctioon，浮浮点减) HL-PPBGAA（表面面黏著、高耐热热、轻薄薄型塑胶胶球状矩矩阵封装装） 一种芯片片封装形形式。 IA(IInteel AArchhiteectuure，英特尔尔架构) 英特尔公公司开发发的x886芯片片结构。 ID（iidenntiffy，鉴鉴别号码码） 用于判断断不同芯芯片的识识别代码码。 IMM（Inttel Mobbilee Moodul

20、le, 英特尔尔移动模模块） 英特尔开开发用于于笔记本本电脑的的处理器器模块，集成了了CPUU和其它它控制设设备。 Insttrucctioons Cacche（指令缓缓存） 由于系统统主内存存的速度度较慢，当CPPU读取取指令的的时候，会导致致CPUU停下来来等待内内存传输输的情况况。指令令缓存就就是在主主内存与与CPUU之间增增加一个个快速的的存储区区域，即即使CPPU未要要求到指指令，主主内存也也会自动动把指令令预先送送到指令令缓存，当CPPU要求求到指令令时，可可以直接接从指令令缓存中中读出，无须再再存取主主内存，减少了了CPUU的等待待时间。 Insttrucctioon CColo

21、orinng（指指令分类类） 一种制造造预测执执行指令令的技术术，一旦旦预测判判断被相相应的指指令决定定以后，处理器器就会相相同的指指令处理理同类的的判断。 Insttrucctioon IIssuue（指指令发送送） 它是第一一个CPPU管道道，用于于接收内内存送到到的指令令，并把把它发到到执行单单元。 IPC（Insstruuctiionss Peer CClocck CCyclle，指指令/时时钟周期期） 表示在一一个时钟钟周期用用可以完完成的指指令数目目。 KNI(Kattmaii Neew IInsttrucctioons，Kattmaii新指令令集，即即SSEE) Lateency

22、y（潜伏伏期） 从字面上上了解其其含义是是比较困困难的，实际上上，它表表示完全全执行一一个指令令所需的的时钟周周期，潜潜伏期越越少越好好。严格格来说，潜伏期期包括一一个指令令从接收收到发送送的全过过程。现现今的大大多数xx86指指令都需需要约55个时钟钟周期，但这些些周期之之中有部部分是与与其它指指令交迭迭在一起起的（并并行处理理），因因此CPPU制造造商宣传传的潜伏伏期要比比实际的的时间长长。 LDT(Ligghtnningg Daata Traanspportt，闪电电数据传传输总线线) K8采用用的新型型数据总总线，外外频在2200MMHz以以上。 MMX（MulltiMMediia E

23、Exteensiionss，多媒媒体扩展展指令集集） 英特尔开开发的最最早期SSIMDD指令集集，可以以增强浮浮点和多多媒体运运算的速速度。 MFLOOPS(Milllioon FFloaatioong Poiint/Seccondd，每秒秒百万个个浮点操操作) 计算CPPU浮点点能力的的一个单单位，以以百万条条指令为为基准。 NI（NNonInttel，非英特特尔架构构） 除了英特特尔之外外，还有有许多其其它生产产兼容xx86体体系的厂厂商，由由于专利利权的问问题，它它们的产产品和英英特尔系系不一样样，但仍仍然能运运行x886指令令。 OLGAA(Orrgannic Lannd GGridd

24、 Arrrayy，基板板栅格阵阵列) 一种芯片片封装形形式。 OoO(Outt off Orrderr，乱序序执行) Postt-RIISC芯芯片的特特性之一一，能够够不按照照程序提提供的顺顺序完成成计算任任务，是是一种加加快处理理器运算算速度的的架构。 PGA（Pinn-Grrid Arrray，引脚网网格阵列列） 一种芯片片封装形形式，缺缺点是耗耗电量大大。 Postt-RIISC 一种新型型的处理理器架构构，它的的内核是是RISSC，而而外围是是CISSC，结结合了两两种架构构的优点点，拥有有预测执执行、处处理器重重命名等等先进特特性，如如：Atthloon。 PSN(Proocesss

25、orr Seeriaal nnumbberss，处理理器序列列号) 标识处理理器特性性的一组组号码，包括主主频、生生产日期期、生产产编号等等。 PIB（Proocesssorr Inn a Boxx，盒装装处理器器） CPU厂厂商正式式在市面面上发售售的产品品，通常常要比OOEM（Oriiginnal Equuipmmentt Manuufaccturrer，原始设设备制造造商）厂厂商流通通到市场场的散装装芯片贵贵，但只只有PIIB拥有有厂商正正式的保保修权利利。 PPGAA(Pllasttic Pinn Grrid Arrray，塑胶针针状矩阵阵封装) 一种芯片片封装形形式，缺缺点是耗耗电量

26、大大。 PQFPP(Pllasttic Quaad FFlatt Paackaage，塑料方方块平面面封装) 一种芯片片封装形形式。 RAW(Reaad aafteer WWritte，写写后读) 这是CPPU乱序序执行造造成的错错误，即即在必要要条件未未成立之之前，已已经先写写下结论论，导致致最终结结果出错错。 Regiisteer CConttenttionn（抢占占寄存器器） 当寄存器器的上一一个写回回任务未未完成时时，另一一个指令令征用此此寄存器器时出现现的冲突突。 Regiisteer PPresssurre（寄寄存器不不足） 软件算法法执行时时所需的的寄存器器数目受受到限制制。对于

27、于X866处理器器来说，寄存器器不足已已经成为为了它的的最大特特点，因因此AMMD才想想在下一一代芯片片K8之之中，增增加寄存存器的数数量。 Regiisteer RRenaaminng（寄寄存器重重命名） 把一个指指令的输输出值重重新定位位到一个个任意的的内部寄寄存器。在x886架构构中，这这类情况况是常常常出现的的，如：一个ffld或或fxcch或mmov指指令需要要同一个个目标寄寄存器时时，就要要动用到到寄存器器重命名名。 Remaark（芯片频频率重标标识） 芯片制造造商为了了方便自自己的产产品定级级，把大大部分CCPU都都设置为为可以自自由调节节倍频和和外频，它在同同一批CCPU中中

28、选出好好的定为为较高的的一级，性能不不足的定定位较低低的一级级，这些些都在工工厂内部部完成，是合法法的频率率定位方方法。但但出厂以以后，经经销商把把低档的的CPUU超频后后，贴上上新的标标签，当当成高档档CPUU卖的非非法频率率定位则则称为RRemaark。因为生生产商有有权力改改变自己己的产品品，而经经销商这这样做就就是侵犯犯版权，不要以以为只有有软件才才有版权权，硬件件也有版版权呢。 Resoourcce cconttenttionn（资源源冲突） 当一个指指令需要要寄存器器或管道道时，它它们被其其它指令令所用，处理器器不能即即时作出出回应，这就是是资源冲冲突。 Retiiremmentt

29、（指令令引退） 当处理器器执行过过一条指指令后，自动把把它从调调度进程程中去掉掉。如果果仅是指指令完成成，但仍仍留在调调度进程程中，亦亦不算是是指令引引退。 RISCC(Reeducced Insstruuctiion Sett Coompuutinng，精精简指令令集计算算机) 一种指令令长度较较短的计计算机，其运行行速度比比CISSC要快快。 SEC（Sinnglee Eddge Connnecctorr，单边边连接器器） 一种处理理器的模模块，如如：奔腾腾II。 SIMDD(Siinglle IInsttrucctioon MMulttiplle DDataa，单指指令多数数据流) 能够复制制多个操操作，并并把它们们打包在在大型寄寄存器的的一组指指令集，例：33DNoow!、SSEE。 SiO22F(FFluooridded Sillicoon OOxidde，二二氧氟化化硅) 制造电子子元件才才需要用用到的材材料。 SOI（Sillicoon oon iinsuulattor，绝缘体体硅片） SONCC(Syysteem oon aa chhip,系统集集成芯片片) 在一个处处理器中中集成多多种功能能，如：Cyrrix MeddiaGGX。 SPECC(Syysteem