第二章CPU与CPU风扇

2.1CPU是什么2.2CPU的性能指标2.3主流CPU产品与散热器2.4CPU的发展历程第二章CPU与CPU风扇1CPU（CentralProcessingUnit）是中央处理器的英文缩写，微型计算机的CPU又称为微处理器。它由运算器和控制器组成，是计算机系统的核心，相当于人的大脑、因此它在很大程度上决定着计算机的性能。CPU是一个被封装在塑胶或陶瓷材料中的集成电路，CPU由基板、内核、内核与基板之间的填充物及金属盖组成的。CPU的基板是承载CPU内核所用的电路板，负责内核芯片和外界的一切通信，并起着固定CPU的作用。在基板上面有电容、电阻和决定CPU时钟频率的电路桥，在背面或者下沿，有用于和主板连接的针脚或者卡式接口。基板一般由陶瓷或者有机材料组成。CPU的内核是CPU中间凸起的一片指甲大小、由单晶硅做成的薄芯片，其内密布着数以千万甚至上亿的晶体管，相互配合完成各种复杂的运算和操作。CPU表面的金属盖一方面可以避免CPU的核心受到外力损害，另一方面增加了核心的表面积起到了保护和散热作用

2.1CPU是什么22.2CPU的性能指标1、CPU的频率2、CPU的工作电压3、制造工艺4、缓存（Cache）5、前端总线（FSB）6、QPI与DMI总线7、CPU接口类型8、CPU的多媒体指令集3CPU的频率主频：主频是指CPU核心的工作频率，单位是MHz（兆赫兹）或GHz。在核心架构相同的前提下主频越高CPU的运算速度就越快。外频：外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz。主频=外频×倍频系数4CPU的工作电压CPU正常工作所需的电压。从8086到现在的i7处理器为止CPU的工作电压有着明显的下降趋势，较低的工作电压主要三个优点：1.低功耗。功耗降低，使系统的运行成本就相应降低，由其对于便携式和移动系统来说更为重要，使其现有的电池可以工作更长时间，从而使电池的使用寿命大大延长2.功耗降低，致使发热量减少，较低的运行温度可使系统运行更加稳定3.低功耗，低发热量是进一步提高CPU主频的重要前提之一5制造工艺制造工艺指是指制造CPU的晶圆上相邻两个晶体管之间的距离，目前单位为微米或纳米（μm

或nm)。目前主流的CPU制程已经达到了32纳米，更高的甚至已经有了22纳米。制造工艺的提高能为我们带来以下几方面的好处：1.更好的制作工艺可以降低CPU的工作电流、电压从而降低功率。2.更好的制作工艺可以在单位面积晶圆上集成更多的晶体管，使处理器实现更多的功能和更高的性能。3.更好的制作工艺可以降低发热量，提高稳定性。4.更先进的制造工艺会使处理器的核心面积进一步减小，降低了CPU的生产成本，从而降低CPU的销售价格6缓存（Cache）CPU缓存（CacheMemory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量很小但速度比内存快（与CPU同步）。缓存中的数据是内存数据的映射（也就是复制品）。

CPU核心缓存内存一级缓存（L1Cache）:几十KB二级缓存（L2Cache）:几百KB三级缓存（L3Cache）:几MB

7前端总线（FSB）总线是将数据和指令从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。描述总线的参数有总线频率和总线位宽（位数），总线的速度（也叫做带宽）与它们成正比。前端总线是将CPU连接到北桥芯片的总线，所以前端总线的带宽如果低于CPU的数据带宽则会影响CPU的性能发挥。CPU北桥内存AGP/PCI_E南桥FSB（前端总线）8QPI与DMI总线QPI是Intel的QuickPathInterconnect技术缩写为，译为快速通道互联。事实上它的官方名字叫做CSI，CommonSystemInterface公共系统界面，用来实现芯片之间的直接互联，而不是在通过FSB连接到北桥。9QPI总线的优点QPI使通信更加方便：QPI是在处理器中集成内存控制器的体系架构，主要用于处理器之间和系统组件之间的互联通信（诸如I/O）。他抛弃了沿用多年的的FSB，CPU可直接通过内存控制器访问内存资源，而不是以前繁杂的“前端总线——北桥——内存控制器”模式。高带宽:QPI采用了点对点设计，包括一对线路，分别负责数据发送和接收，每一条通路可传送20bit数据，其中4位用于循环校验（提高可靠性）、16位是用于真实有效的数据。这样QPI总线的带宽=QPI频率×每次传输的有效数据（16bit/8）×2（数据发送、接收可同时进行）例如QPI频率为6.4GT/S的带宽为： 6.4GT/S×2×2=25.6GB/S

而FSB为1600MHz的总线带宽为1600M（工作频率）×64（位宽，也就是每次传输的二进制位数）÷8=12.8GB/S。多核间互传数据不用经过芯片组

QPI总线可实现多核处理器内部的直接互联，而无须像以前那样还要再经过FSB进行连接。10DMI总线QPI总线的出现使得过去在北桥芯片内的内存控制器、PEI_E控制器甚至图形芯片（GPU）逐步的集成到了CPU内部，也就是说过的北桥芯片完全集成到了CPU内部并采用QPI总线实现相互访问。而剩下的南桥芯片和CPU之间的数据通道就被称之为DMI（DirectMediaInterface的缩写，中文叫做直接媒体接口）总线。这样两个总线的传输任务就分工明确了，QPI管CPU内部、DMI管CPU与外部的数据交换DMI（直接媒体接口）SATA内存AGP/PCI_E南桥网卡键/鼠USBCPU（QPI总线）11CPU接口类型CPU只有安装到主板上才能进行工作，我们把CPU与主板的连接形式叫做接口。

1.双列直插式：曾用在4004、8080、8086等产品上2.插卡式：用在Intel的奔腾2代和早期的奔腾3代上叫做Slot1，同时期AMD的K7采用的是SlotA3.插座式（Socket）：是应用最广泛的接口类型，比较典型的有Socket7、Socket370、Socket423、Socket478、Socket462、Socket754、Socket939等。4.触点式：是当前Intel采用的接口类型，这类接口将CPU上的针脚缩短并转移到主板的CPU插座上。采用这种方式将对频率的提升很有益处，也能够使CPU在不提高成本的情况下加大针脚的密度，适合高功耗和高主频的处理器。12CPU的多媒体指令集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。它可以增强CPU的多媒体、图形图像和Internet等方面的处理能力。我们通常会把CPU的扩展指令集称为“CPU的指令集”。目前的CPU所支持的指令集有MMX（MultiMediaExtended）、SSE、SSE2、SSE3、SSE4.1，4.2，AVX等

132.3主流CPU产品与散热器从1971年Intel的4004到现在的第三代i7处理器经历了40多年的发展过程，CPU的市场竞争残酷程度是难以想象的。在486为主的年代里曾经有Intel、AMD、Cyrix、IBM、IDT、TI、VIA等诸多厂商活跃在市场上。但是随着发展脚步的加快技术落后、研发能力差的厂家相继退出了这个领域，剩下的只有Intel和AMD。14Intel公司的CPUIntel的6核处理器有酷睿i73900系列的3930K和3960X至尊版、主频分别为3.2G和3.3GHz，有12条处理线程、二级缓存为256KB×6、分别有12MB和15MB的三级缓存、采用32nm制造工艺、功率为130W、采用了LGA2011接口。15Intel公司的CPUIntel的4核处理器有i73770和i53450、主频分别为3.4G和3.1GHz，前者有8条处理线程后者为4条、都有256KB×4的二级缓存、分别有8MB和6MB的三级缓存、采用22nm制造工艺、工作功率为77W、采用了LGA1155接口。16Intel公司的CPUIntel的双核处理器有酷睿i33220，主频3.3GHz，双核心4线程、内置256KB×2的二级缓存和3MB的三级缓存、采用22nm制造工艺、工作功率为55W、采用了LGA1155接口17AMD公司的CPUAMD的8核处理器有AMDFX8150，主频3.6GHz、二、三级缓存都是8M、采用32nm制造工艺、工作功率为125W、采用了SOCKETAM3+接口（938针）。18AMD公司的CPUAMD的6核处理器有AMDFX6100，主频3.3GHz、二、三级缓存分别是6M和8M、采用32nm制造工艺、工作功率为95W、同样采用了SOCKETAM3+接口（938针）。19AMD公司的CPUAMD的4核处理器A8-3870K的主频3.0GHz、二级缓存4M、无三级缓存、采用32nm制造工艺、工作功率为100W、采用了SOCKETFM1接口（905针）。20.CPU选购原则购买时不能追求最新。新产品虽有诸多优势，但也存在价格虚高、配套的配件稀缺等缺点，再者说历史上有过几次有瑕疵或是过度性的产品，如Pentium66和Socket423的P4等。在同个系列的产品中不要购买高频的产品。这也出于性价比的考虑，就是说在核心架构相同的前提下频率的提高给系统带来的性能提升十分有限，价格相差却较为明显。同时考虑其它配件的规格档次和相互的兼容性等因素。CPU对计算机系统的性能影响不是唯一的，主板规格、内存的容量速度通道数、显示卡的规格数量等因素都要考虑在内，避免攒出大马拉小车或小马拉大车的畸形电脑。根据个人使用计算机用途的不同来决定选择Intel平台还是AMD平台的系统。21CPU散热器凡是电子产品都会在加电工作时产生一定的热量，这是不可避免的。但是过高的温度会使设备工作不稳定甚至烧坏。所以我们就采取一定的措施来保障它在工作时不能过热。一般情况下人们采用的散热方法是散热器加风扇的组合22散热器选购原则1.