计算机组装与维护教程 中央处理器

计算机组装与维护教程第二章中央处理器•CPU发展史•CPU主要性能指标•CPU封装技术•CPU的选购•CPU常见故障与维修2.1CPU发展史第一代的CPU：1971年Intel4004：4bit主频108KHz2300个晶体管1972年Intel80088bit1974年Intel8080：8bit主频2MHz6000个晶体管MotorolaMc68008bit1976年ZilogZ808bitIntel增强型80858bit第二代的CPU：1978年Intel8086：16bit主频4.77MHz28000个晶体管1979年Intel8088内部16bit，外部8bitMotorolaM6800016bit68000个晶体管第三代的CPU:1982年Intel8028616bit数据总线24bit地址总线第四代的CPU：1985年Intel80386：Intel8086和80286CPU32bit主频从12.5MHz到33MHz系列产品：80386SX、80386SL、80386DL第五代的CPU：1989年Intel80486：32bit主频从25MHz到50MHz120万个晶体管系列产品：80486DX、80486SX、80486DX2等第六代的CPU：1993年IntelPentium：32bit主频从60MHz到200MHz310万个晶体管Intel80386CPUAMDK5和Cyrix6x861996年IntelPentiumPro：32bit主频133MHz550万个晶体管一级Lache中8KB指令和8KB数据1997年IntelPentiumII：32bit主频高达450MHz增加MMX指令集PentiumIIXeon：面向服务器和高端工作站的Xeon系列采用Slot2插槽，32KB一级高速缓存，512KB及1MB的二级高速缓存，100MHz系统总线，支持多达8个CPU1998年IntelCeleron：32bit主频有266MHz与300MHz两款1999年IntelPentiumIII:32bit主频有450MHz和500MHz使用Katmai内核增加了70条SSE指令集2000年IntelCeleron2IntelPentium4:主频为1.3GHz,400MHz前端总线,SSE2指令集，256K-512KB的二级缓存,支持HT技术2001年Intel发布了第二个Pentium4核心，代号Northwood，集成了更大的512KB二级缓存，如下图2-1所示：同年IntelItanium64bit服务器和工作站下图2-2所示，是最新的双核和四核触点式CPU：图2-1IntelP4CPU2002年中科院研发了龙芯1号，后来又研发了龙芯-2FCPU，如右图2-3所示图2-2双核和四核CPU图2-3龙芯－2FCPU2.2CPU主要性能指标1、主频概念：CPU内核工作的时钟频率，即内频。2、FSB—FrontSideBusP4以前的FSB：与CPU的外部频率、内存的频率是相同的。如：Intel486DX/266CPUP4时代的FSB：Intel：FSB频率=CPU外频×4AMD：FSB频率=CPU外频×23、倍频系数：CPU主频=CPU外频×倍频系数4、CPU内部缓存：CPUL1/L2Cache内存5、生产工艺技术和电压：生产工艺：0.18微米0.09微米电压：5V1.25V6、处理器的流水线：7、HT技术：是指同步多线程技术，集成2个逻辑处理单元，可独立同时处理线程，提高CPU效率8、地址总线宽度：即CPU可以支持内存的最大容量。32bit地址总线宽度，内存的最大容量为：232=4GB9、多媒体扩展指令集（MMX）技术：MMX是Intel公司为增强CPU在音像、图形和通信应用方面的技术。10、接口标准：目前常用Intel:Socket478、LGA775AMD:Socket939、Socket940、SocketAM211、运算速度：MIPS—MillionInstructionsPerSecond每秒运行百万条指令2.3CPU封装技术1、概念：将一种集成电路用绝缘的塑料、陶瓷或玻璃纤维打包的技术。2、封装的重要性：1）芯片与外界隔离，防止空气中杂质对芯片电路的腐蚀造成电气性能下降；2）便于安装和运输。3、封装时考虑因素：1）芯片面积：封装面积≈1：12）引脚尽量短，减少延迟；引脚间距尽量远，保证互不干扰3）封装越薄越好，利于散热4、封装技术：DIP—DualIn-linePackageQFP—PlasticQuadFlatPackagePGA—PinGridArrayPackageBGA—BallGridArrayPackageOPGA—OrganicPinGridArrayPackagemPGA：主要用于AMD公司高端的Athlon64封装如AMD速龙X24400+CPU则采用此种封装，如下图2-3所示：图2-3mPGA封装方式CPGA：CeramicPGA：用于AMD公司的Thunderbird核心、Palomino核心的Athlon处理器FC-PGA：反转芯片针脚栅格阵列：370针，主要用于PentiumIII和CeleonFC-PGA2：在FC-PGA基础上多加了HIS集成式散热器OLGA封装：主要用于423针的Pentium4PPGA封装：PlasticPinGridArrayS.E.C.C封装：SingleEdgeContactCartridge触点式，主要用于242针PentiumIIPLGA封装：PlasticLandGridArray特点：触点式、体积小、信号传输损失少，成本低主要用于IntelSocket775CuPGA封装：LiddedCeramicPackageGridArray特点：有盖陶瓷栅格阵列主要用于AMD64系列CPUFC-LGA封装：反转芯片的针脚阵列封装如英特尔酷睿2双核E63001.86G(散)CPU和IntelPentium4(奔腾4)的CPU均采用此种封装方式，如图2-4所示：图2-4FC-LGA封装CPU2.4CPU的选购1、CPU主要生产厂家：目前市场上主要CPU厂家有：Intel、AMD、VIA等。2、主流CPU产品及性能：Intel系列CPUNorthwood核心：NetBurst架构0.13µm制程20级流水线20KBL1Cache和512KBL2Cache外频有100MHz/133MHz/200MHzFSB有400MHZ/533MHz/800MHz主频1.6GHz~3.4GHzP4系列CPUPrescott核心：NetBurst架构0.09µm制程31级流水线16KBL1数据Cache和1MBL2CacheFSB533MHz和支持HT的800MHZLGA插座主要还是P4（P4/P4EE/CeleronD）系列CPUSmithfield核心：是双核处理器核心0.09µm制程2MBL2CacheLGA775插座FSB是533MHz(PentiumD8X5)和800MHz(PentiumD8X0和PentiumEE8XX)，主频范围从2.66GHz到3.2GHz(PentiumD不支持HT技术)、3.2GHz(PentiumEE支持HT技术)。CedarMill核心：0.065µm制程Socket775接口支持HT技术800MHzFSB2MB二级缓存主要用于Pentium46X1系列和CeleronD3X2/3X6系列Presler核心：0.065µm制程2MB的二级缓存Socket775接口FSB是800MHz(PentiumD)和1066MHz(PentiumEE)Yonah核心：0.065µm制程新版Socket478接口双核心的CoreDuo和单核心的CoreSolo的FSB是667MHz、2MBL2Cache;CeleronMYonah核心FSB是533MHz、1MBL2Cache不支持64位技术，仅仅只是32位的处理器Conroe核心：全新的Core(酷睿)微架构0.065µm制程Socket775接口用于Core2DuoE6x00系列和Core2ExtremeX6x00系列FSB都是1066MHz，顶级的Core2Extreme将会升级到1333MHz，32KB的L1数据缓存和32KB的L1指令缓存，Conroe核心都是两个内核共享4MBL2CacheAllendale核心：全新的Core(酷睿)微架构0.065µm制程Socket775接口用于Core2DuoE6x00系列FSB为1066MHz2MBL2Merom核心—移动平台全新的Core(酷睿)微架构0.065µm制程Socket478接口用于Core2DuoT7x00系列和Core2DuoT5x00系列，FSB都是667MHz共享式4MBL2CacheAMD系列CPUAthlon64系列CPU的核心类型:•Clawhammer核心：0.13µm制造工艺1MBL2CacheHyperTransport总线Socket754、Socket940和Socket939接口•Newcastle核心：L2Cache降为512KB，其它性能与Clawhammer基本相同•Wincheste核心：64bitCPU0.09µm制造工艺Socket939插槽200MHz外频支持1GHyperTransprot总线512KL2Cache支持双通道DDR内存•Troy核心：0.09µm制造工艺940针脚200MHz外频支持SSE-3指令集128KL1Cache和1MBL2Cache支持1GHyperTransprot总线支持双通道DDR400内存，并且可以支持ECC内存•Venice核心：0.09µm制造工艺基于X86-64架构支持双通道DDR内存512KBL2缓存200MHz外频持1GHyperTransprot总线支持SSE-3指令集•Orleans核心—桌面中端处理器平台0.09µm制造工艺SocketAM2接口L2Cache为512KB1000MHz的HyperTransport总线支持双通道DDR2667内存闪龙系列CPU的核心类型：•Paris核心：32bitCPU0.09µm制造工艺支持iSSE2指令集L2Cache256K200MHz外频•Palermo核心：0.09µm制造工艺Socket754接口200MHz外频128K或者256KL2Cache•Manila核心—桌面低端处理器平台0.09µm制造工艺SocketAM2接口L2Cache为256KB或128KB800MHz的HyperTransport总线支持双通道DDR2667内存Athlon64X2系列双核心CPU的核心类型：•Manchester核心—桌面平台上双核心处理器0.09µm制造工艺Socket939接口整合双通道内存控制器支持1000MHz的HyperTransprot总线两个内核都独立拥有512KB的二级缓存•Toledo核心—桌面平台高端双核心处理器的核心类型除了两个内核都独立拥有1MB的二级缓存，其余性能与Manchester核心相同•Windsor核心：0.09µm制造工艺SocketAM2接口支持双通道DDR2800内存支持1000MHz的HyperTransport总线用于每核心为512KB或1024KB双核Athlon64X2及每核心为1024KBAthlon64FX3、CPU序列编号的识别：Intel系列例1、如图2-5所示，以PentiumCPU为例，说明其编号含义：第1、2行：IntelPentium4，即P4处理器。第3行：1.7GHz/256/400/1.75V，则表示CPU的主频是1.7GHz/L2高速缓存大小为256KB/前端总线频率为400MHz/工作电压为1.75V的P4CPU。第4行：SL57VMALAY，SL57V表示处理器的S-Spec编号。从这个图2-5Pentium4CPU号从这个编号也可以查出处理器的其他指标，是否盒装也是靠这个编号来