计算机组装与维护标准教程-CPU课件

第二章计算机主机2.1CPU第二章计算机主机2.1CPU中央处理器CPU目前CPU运算速度以GHz单位来衡量字长经历了4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及现在的64位微处理器生产CPU的厂家主要有Intel（英特尔）、AMD（仙童）、VIA（威盛）和Cyrix（威盛收购）等。服务器生产厂家还有IBM、HP、和SUN等。2计算机组装与维护中央处理器CPU目前CPU运算速度以GHz单位来衡量2计算机CPU概述CPU主要有运算器和控制器组成，是计算机的核心部分CPU的内部结构分为算术逻辑单元ALU、寄存器组RS和控制单元三部分组成。3计算机组装与维护CPU概述CPU主要有运算器和控制器组成，是计算机的核心部分CPU的发展历程

起步阶段

1971年，Intel公司研制出4位的4004微处理器。含有2300个晶体管。Intel4004的运作频率为108KHz.4004微处理器4计算机组装与维护CPU的发展历程起步阶段4004微处理器4计算机组装CPU的发展历程

发展阶段1978年，Intel公司生产的8086微处理器

，见图1。

1979年，Intel公司开发出了8088微处理器，见图2。

图18086微处理器

图28088微处理器5计算机组装与维护CPU的发展历程发展阶段197CPU的发展历程

1982年，Intel公司研制出了80286微处理器（见图1）。16位结构，集成13.4万个晶体管，时钟频率最高20MHz。

图180286微处理器

6计算机组装与维护CPU的发展历程1982年，Intel公司研制出了80CPU的发展历程

1985年，Intel公司全力开发了新一代32位核心CPU即80386微处理器，并在80386内设计了高速缓存。

图180386微处理器

7计算机组装与维护CPU的发展历程1985年，Intel公司全力开发了CPU的发展历程1989年，Intel公司首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1μm的制造工艺，推出80486微处理器。时钟频率提高到50MHz。

80486微处理器8计算机组装与维护CPU的发展历程1989年，Intel公司首次CPU的发展历程

Pentium阶段

1993年，Intel公司推出Pentium（奔腾）微处理器。时钟频率提高到200MHz。

Pentium微处理器9计算机组装与维护CPU的发展历程Pentium阶段1993年CPU的发展历程1997年Pentium

MMX(多功能奔腾)和PentiumII。

晶体管数量达到750万个。与此同时，AMD也发布了性能与Pentium级处理器相当的K5。10计算机组装与维护CPU的发展历程1997年PentiumMMX(多功能奔腾CPU的发展历程1999年PentiumIIIIntel首次导入0.25微米技术，IntelPentiumIII晶体管数目约为950万颗。

11计算机组装与维护CPU的发展历程1999年PentiumIII11计算机CPU的发展历程2000年11月，首款PentiumIV发布,采用0.18微米的电路，内建了4200万个晶体管。Pentium4初期推出版本的速度就高达1.5GHz，翌年8月，达到2GHz的里程碑。随后，为争夺低端市场Intel公司又发布了Celeron4（赛扬）处理器。下图为2001年PentiumIV478

而AMD公司此时也推出了Thunderbird（雷鸟）和Duron（毒龙）处理器，分别用于争夺高低端市场。12计算机组装与维护CPU的发展历程2000年11月，首款PentiumIV发CPU的发展历程2005年,首颗内含2个处理核心的IntelPentiumD处理器登场，正式揭开x86处理器多核心时代。使用这种芯片的PC或者服务器可以在同一时间内执行两组指令。

AMD紧随其后发布了Athlon64X2系列双核处理器。

13计算机组装与维护CPU的发展历程2005年,首颗内含2个处理核心的IntelCPU的发展历程2006年，Intel发布了Core2ExtremeQX6700系列四核处理器，制造工艺为65nm，晶体管数量：5.82亿。AMD也于次年发布代号为“巴塞罗那”的四核处理器。14计算机组装与维护CPU的发展历程2006年，Intel发布了Core2ECPU的发展历程2007年IntelPE（PentiumE2180)-中低端15计算机组装与维护CPU的发展历程2007年IntelPE（PentiumCPU的发展历程2007年Core2Duo（双核）/QUAD（四核）/

Extreme至尊系列（四核）/

XEON至强（双核，四核）

16计算机组装与维护CPU的发展历程2007年Core2Duo（双核）/QU命名规则Core2Duo系列采用的命名规则，由一个前缀字母加四位数字组成，形式是Core2Duo字母+xxxx，例如Core2DuoE6600等等。

为了简化命名方式，2009年英特尔决定放弃酷睿2双核和酷睿2四核等命名方式，将这些处理器重新命名为IntelCorei3、Corei5和Corei7。其中，i3代表低端产品，i5代表中端产品，i7代表高端产品。而经典的Celeron（赛扬）和Pentium（奔腾）也会继续存在17计算机组装与维护命名规则Core2Duo系列采用的命名规则，由一个前缀字CPU的发展历程2011年：IntelSandyBridge处理器

SNB(SandyBridge）是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构，这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念，与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。

18计算机组装与维护CPU的发展历程2011年：IntelSandyBriCPU的发展历程Intel、AMD近年处理器核心规模对比

19计算机组装与维护CPU的发展历程Intel、AMD近年处理器核心规模对比1CPU的发展历程2012年4月24日，英特尔在北京召开第三代智能酷睿处理器IvyBridge发布会。与上一代SandyBridge相比，IvyBridge结合了22纳米与3D晶体管技术，晶体管数量增加为14亿个,在大幅度提高晶体管密度的同时，核芯显卡等部分性能甚至有了一倍以上的提升。

20计算机组装与维护CPU的发展历程2012年4月24日，英特尔在北京召开第三AMD的CPUAMD的CPUAMD公司生产的CPU有AMD386DS/40，AMD486，5x86，K5和K6等级别。AMD的586级CPU代号为K5，产品型号为5k86。图是K6家族的CPU。

K6CPU21计算机组装与维护AMD的CPUAMD的CPUAMDAMD的CPUAMD：Athlon(速龙)64位单核-Athlon（速龙）X2双核同时有Sempron（闪龙）[只有单核]-Opteron（服务器单核-双核-四核）-Barcelona（四核）－羿龙Phenom(三核)。22计算机组装与维护AMD的CPUAMD：Athlon(速龙)64位单核-AtCPU的发展速度-摩尔定律摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（GordonMoore）经过长期观察首先总结出的半导体工艺技术规律。摩尔定律的大概内容：是指集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，约每隔18到24个月便会增加一倍，集成电路芯片的性能也将随之提升一倍。

23计算机组装与维护CPU的发展速度-摩尔定律摩尔定律是由英特尔(Intel)名

CPU的性能指标－主频、外频和倍频主频是也叫CPU时钟频率，表示CPU内数字脉冲信号震荡的速度。系统总线时钟就是常说的系统时钟，即CPU外部时钟（外频），它是电脑的基本时钟，电脑中各子系统中所有不同频率的时钟都与系统时钟相关联。外频是由主板为CPU提供的基准时钟频率。主频=外频X倍频【例】Intel酷睿2双核E4500的工作频率是：2.2GHz。【例】Intel酷睿2双核E4500的系统总线频率是：200MHz。【例】Intel酷睿2双核E4500的倍频＝主频/外频＝2.2GHz/200MHz＝1124计算机组装与维护CPU的性能指标－主频、外频和倍频主频是也叫CPU时钟频率CPU的性能指标－制造工艺CPU的制造过程是用激光在晶圆上蚀刻电路。所谓蚀刻就是采用一定波长的紫外线透过掩膜后照射到硅晶圆上，将掩膜上的电路图像完整的复制到硅晶圆上。紫外线的光波长越短，“印出”的电路就越细。其精度用微米（μm）或纳米（nm）计。1mm=1000μm，1μm=1000nm4004采用10微米，Pentium4：0.18μm到0.065μm，Corei7：45nm

25计算机组装与维护CPU的性能指标－制造工艺CPU的制造过程是用激光在晶圆上蚀CPU的性能指标－前端总线

北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量大的部件，并和南桥芯片连接。CPU是通过前端总线（FSBFrontSideBus）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。【例】Intel酷睿2双核E4500的前端总线频率是：800MHz。

CPU的性能指标－前端总线北桥芯片负责联系内存、显CPU的性能指标－缓存

缓存是位于CPU与内存之间的临时存储器。其工作速度快，减少了处理器与内存之间速度瓶颈的问题。1.缓存结构缓存分为一级缓存和二级缓存。一级缓存又分为数据缓存和指令缓存。高端CPU还有三级缓存。一级缓存容量在4KB~64KB之间。二级缓存容量分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。2.双核芯CPU的二级缓存【例】Intel酷睿2双核E4500的一级缓存，数据缓存是64KB，指令缓存是64KB。二级缓存是2MB。

27计算机组装与维护CPU的性能指标－缓存缓存是位于CPU与内存CPU的性能指标－工作电压工作电压指CPU正常工作所需的电压。早期CPU工作电压为5V，目前台式机CPU的电压通常在2V以内，最常见的是1.3～1.5V。CPU的性能指标－工作电压工作电压指CPU正常工作所需的电压CPU的性能指标－指令集MMX指令集SSE指令集3DNow!指令集29计算机组装与维护CPU的性能指标－指令集MMX指令集29计算机组装与维护CPU的性能指标－封装技术CPU封装的技术主要有：DIP双列直插式封装；QFP四列扁平塑料封装；PGA插针网格阵列封装；LGA栅格阵列封装。30计算机组装与维护CPU的性能指标－封装技术CPU封装的技术主要有：DIP双列CPU的性能指标－接口类型（针脚）CPU的针脚类型以前分为两类，一类是Socket类，一类是Slot类。LGA全称是LandGridArray，直译过来就是栅格阵列封装，与英特尔处理器之前的封装技术Socket478相对应，它也被称为SocketT。说它是“跨越性的技术革命”，主要在于它用金属触点式封装取代了以往的针状插脚。而LGA775，顾名思义，就是有775个触点。

【例】Intel酷睿2双核E4500的接口类型是：Socket775【例】

Corei7