第3章中央处理器.ppt

1、第3章 中央处理器（CPU）,内容简介：,微处理器的发展历程 CPU的组成和功能 CPU的插槽 CPU的性能指标 CPU的选购 CPU的安装与使用,什么是CPU?,CPU是Central Processing Unit（中央微处理器）的缩写，它是二十世纪人类最伟大的发明之一。 CPU是计算机最重要的组成部分，它相当于计算机的大脑，是整个计算机的核心。,31 CPU的发展历程,我们从这两个厂家CPU的发展介绍CPU的发展历程: Intel CPU的发展历程 AMD CPU的发展历程,311 Intel CPU的发展历程,4004,8080,80286,80386,8086,80486,Intel

2、 CPU的发展历程,4位处理器Intel 4004 8位处理器Intel 8008/8080/8085 16位处理器8086/80186/80286 32位处理器80386/80486 Pentium（奔腾）系列处理器 64位处理器Intel Pentium 4 64位 双核CPU,4位处理器Intel 4004,世界上第一台微处理器是由Intel公司在1971年11月推出的4004 包含2300个晶体管 第一枚用于计算机的4位微处理器,8位处理器Intel 8008/8080/8085,Intel公司的8008、8080、8085微处理器 Motorola公司的MC6800微处理器 Zilo

3、g公司的Z80微处理器,16位处理器8086/80186/80286,1978年Intel公司推出8086 协处理器8087 1979年的8088，内含29000个晶体管，1MB内存，时钟频率4.77Mhz 1981年制造PC 1982年Intel公司推出80286,CPU的发展历程32位,1985年Intel公司推出80386 1989年Intel公司推出80486 1993年Intel公司推出Pentium Cyrix公司5x86 1997年Intel公司推出Pentium II 1999年Intel公司推出Pentium III 2000年Intel公司推出Pentium 4,64位处理

4、器Intel Pentium 4 64位系列,Intel公司于2005年2月推出了64位处理器，并冠以6XX系列的名称。 不仅Pentium 4 6XX系列全部具备64位技术，而且在新的Pentium 4 5XX系列中也引入64位技术，它们的命名方式是Pentium 4 5X1，以后缀为1来表示。,双核心处理器,所谓双核心处理器，简单地说就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来 IBM在2001年就推出了基于双核心的POWER4处理器。 2005年, 英特尔推出Intel Pentium D处理器。首颗内含2个处理器的Intel Pentium D处理器登

5、场，正式揭开x86处理器多核心时代。 2006年，英特尔推出Intel Core 2 Duo处理器。,312 AMD CPU的发展历程,K5 K6 K7（Athlon） Thunderbird（雷鸟） Athlon XP Duron（毒龙） 64位处理器Athlon 64 AMD的双核心Opteron处理器,K5,K6,K7（Athlon）,K7（Athlon）是AMD借鉴了DEC公司的Alpha处理器结构，新系统总线称为Alpha EV6总线，允许主板支持2个CPU，初始频率为200MHz，现在已达400MHz。 采用Slot A架构，处理器命名为“Athlon”，时钟频率为500MHz-1

6、.2GHz之间。一级缓存为128KB，二级缓存512KB，其 MMX指令集是对K6-3的3D Now!指令系统的扩展。,Thunderbird（雷鸟）,Thunderbird（雷鸟）是AMD2000年中发布的CPU产品，采用0.18微米工艺，采用Socket A架构，二级缓存为256KB（与CPU同步），主频为1GHz。,Athlon XP,Duron,64位处理器Athlon 64,32CPU的组成和功能,CPU由运算器和控制器组成。 CPU的内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。,AMD的双核心Opteron处理器,2006年4月，AMD推出了三款支持8路的双核心Optero

7、n处理器，最快的一款是Opteron875，运行主频为2.2GHz；其次是Opteron870，工作主频为2.0GHz，第三款就是Opteron865，工作主频为1.8GHz。 同时，AMD还在2006年5月面对用户推出三款支持两路的双核心Opteron处理器，最快的一款为Opteron275，工作主频为2.2GHz，第二是Opteron270，工作主频为2.0GHz，最慢的一款为Opteron265，工作主频为1.8GHz。,32CPU的组成和功能,3.2.1CPU的组成 控制单元 执行单元 高速缓存（Cache） 总线接口部件 总线接口部件,1控制单元,控制单元是整个CPU的指挥控制中心，

8、它要管理读取指令、对指令进行解码、管理安排执行操作和储存最终的执行结果等一系列工作。,2执行单元,执行单元（EU）由算术逻辑运算器（ALU）和寄存器组构成。执行部件的主要任务是：执行指令。,3高速缓存（Cache）,CPU通常会根据特定的算法把经常都会用到的一些数据读取到Cache中，当需要某一特定数据时，CPU会首先到Cache中去寻找它。 CPU的Cache通常是分级构造的，一般由L1和L2两级构成，通常L1 Cache 的速度最快，与CPU核心的距离也最近，但容量较小，而L2 Cache 的速度稍慢，但容量较大。,4总线接口部件,总线接口部件由段寄存器、指令指针寄存器、总线控制逻辑、地址

9、加法器及指令队列等单元组成。 总线接口部件的主要任务是：完成取指令和数据输入/输出。,5执行流程,各部门之间的协同与配合。,321 CPU的功能,CPU对整个计算机系统的运行是极其重要的，它具有如下四个方面的基本功能： 指令控制 操作控制 时间控制 数据加工,1指令控制,程序的顺序控制，称为指令控制。 由于程序是一个指令序列，这些指令的相互顺序不能任意颠倒，必须严格按程序规定的顺序进行。因此，保证机器按顺序执行程序是CPU的首要任务。,2操作控制,一条指令的功能往往是由若干个操作信号的组合来实现的，因此，CPU的管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这

10、些部件按指令的要求进行动作。,3时间控制,对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。 因为在计算机中，各种指令的操作信号均受到时间的严格定时。 另一方面，一条指令的整个执行过程也受到时间的严格定时。只有这样，计算机才能有条不紊地自动工作。,4数据加工,所谓数据加工，就是对数据进行算术运算和逻辑运算处理。 完成数据地加工处理，是CPU的根本任务。因为，原始信息只有经过加工处理后才能对人们有用。,33CPU插槽,CPU是安装在主板上的，因此CPU的接口标准可以按照主板上CPU的插槽类型来分类。从封装形式来看常见CPU可以分为两大类： 一种是传统的针脚式Socket架构的CPU； 一种是插卡式的Sl

11、ot架构的CPU。,CPU插槽种类,1Socket AM2 2Socket S1 3Socket F 4Socket 771 5Socket 479 6Socket 939 7Socket 775 8Socket 940 9Socket 754,CPU插槽种类,10Socket 478 11Socket 603 12Socket 604 13Socket A 14Socket 423 15Socket 370 16SLOT 1 17SLOT 2 18SLOT A,34CPU的性能指标,1主频、外频和倍频 2缓存 3前端总线 4扩展总线速度 5内存总线速度 6制造工艺 7工作电压 8协处理器 9

12、指令集,1主频、外频和倍频,主频也叫时钟速度（Clock Speed），表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度。 CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，其计算公式为：主频=外频倍频。,外频,外频是CPU与主板之间同步运行的速度，目前绝大部分计算机系统中外频也是内存与主板之间同步运行的速度。,倍频,倍频是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。,2缓存,缓存（Cache）又称为高速缓存，是可以进行高速数据传输的存储器。 CPU的缓存分为两种，即L1 Cache（一级缓存）和L2 Cache（二级缓存）。 现在还出现了三级缓存。,3前端总线,前端总

13、线是AMD在推出K7 CPU时提出的概念，一直以来很多人都误认为这个名词不过是外频的一个别称。,4扩展总线速度,扩展总线速度（Expansion-Bus Speed）是指安装在计算机系统上的局部总线接口卡的工作速度。,5内存总线速度,内存总线速度（Memory-Bus Speed）就是系统总线速度，一般等同于CPU的外频。,6制造工艺,制造工艺是CPU发展史中一门重要的技术，早期的CPU大多采用0.5 m的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0.25 m制造工艺被普遍采用。 0.18m 0.13m 0.09m,7工作电压,工作电压（Supply Voltage）即CPU正常工作所需的电压。CP

14、U的工作电压决定着CPU的发热量。而CPU的发热量往往又决定系统的稳定性和CPU的寿命。 早期的CPU一般为5V 奔腾是3.5V、3.0V、2.8V 现在的一般在1.52.0V,8协处理器,协处理器也叫做数学协处理器，主要负责浮点运算。 CPU内的数据协处理器专门用于对对数、指数和三角函数等数学运算，俗称浮点运算。,9指令集,（1）MMX指令集 （2）3DNow！指令集 （3）SSE指令集 （4）SSE 2 （5）SSE 3,35CPU的选购,351 选购CPU的方法 352 两款CPU简介,351 选购CPU的方法,1根据需要选择 2主频、外频与倍频 3高速缓存(Cache) 4制造工艺 5

15、选择盒装和散装 6注重性价比 7识别真假CPU,7识别真假CPU,1）刮磨法 2）看包装 3）看CPU编号识芯片 4）勿贪小便宜 5）进行测试,352两款CPU简介, 1Intel CPU 2AMD CPU,Intel Core 2 Duo E6400,适用类型：台式机 系列型号：Conroe CPU说明：Intel Core 2 Duo E6400 2.13GHz 核心类型：Conroe 接口类型：Socket 775 针脚数目：775 Pin 制程工艺：65 纳米 处理器频率：2.13 GHz 处理器倍频：8 前端总线：1066 MHz 系统总线：266 MHz 支持指令集：MMX,SSE

16、,SSE2,SSE3,SSE4,EM64T 处理器缓存: 一级数据缓存 32 KB、一级指令缓存 32 KB、 二级缓存容量 2048 KB,AMD Athlon64 AM2 X2 3800+,CPU内核为Windsor，采用64位CPU架构 封装模式是Mpga 核心数量为双核心 内核电压（V）为1.2V/1.25V 制作工艺为0.09 微米 晶体管共有2亿4千300万 CPU频率主频为2000MHz 总线频率为1000MHz 倍频是10，外频为200MHz CPU插槽插槽采用Socket AM2 针脚数为940pin L1缓存为256KB，L2缓存为512KB*2 指令集指令集支持多媒体 支

17、持HyperTransport。,36CPU的安装与使用,361 CPU的安装 362 CPU的使用,361CPU的安装,对准位置,插入CPU,压下拉杆,安装风扇,固定风扇,362 CPU的使用,1注意轻拿轻放 2注意散热 3CPU风扇 4慎重超频,363 CPU的超频,1超频的基本知识 2超频注意事项 3超频的条件 4超频的利弊 5超频的方法,1超频的基本知识,所谓超频就是指计算机用户通过调整主板上的CPU的外频、倍频以及电压，把CPU本身所设定的频率提高，直至把CPU本身潜在的能运行的最高速度发挥到极限，并稳定地运行各种应用程序，以使计算机能以最小的代价，达到最高的计算机效能。,2超频注意

18、事项,1）超频后，计算机应能顺利开机，并直接进入操作系统，在这期间并没有任何不稳定的情况。 2）当顺利进入操作系统后，必须能顺利运行应用程序，而且这些程序必须能够稳定且持续地使用一段比较长的时间，使用期间并没有不稳定的情况或者死机的情况发生。,3超频的条件,（1）一颗超频性能良好的CPU。如果CPU的超频性能不好，其他设备再怎么优良也是徒然。 （2）一块既稳定又能支持较高速度CPU的主板（包括有高外频、倍频以及相容的电压）。 （3）一款可稳定超频的内存。如名牌厂商生产的内存大多具有良好的稳定性，可以工作在较高的频率下。 （4）一块高速且能应付超频后AGP槽极高传输量的显卡。 （5）一款强力的散热风扇。 （6）不影响计算机其它设备，如机箱、CD-ROM、显示器等。,4超频的利弊,1）超频会缩短CPU以及其他器件的寿命。 2）过份超频使系统工作的稳定性变差。 3）超频可能会对硬件系统