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1计算机组装与维护主讲：胡小丹主要知识点：一、认识CPU（掌握）二、CPU的发展（掌握）三、CPU的工作原理（掌握）四、CPU的技术参数（了解）五、CPU的分类（掌握）六、CPU的型号和品牌（了解）七、CPU的超频（了解）第2章CPUCPU内部构造CPU内部可分为三大部分：CPU运算器控制器存储单元算术运算逻辑运算寄存器缓存CPUCPU是电脑中最重要的组成部分，它相当于人的大脑，是整个电脑系统的核心。它负责电脑系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、以及输入/输出等控制。其内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元3大部分，其工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料（指令），经过物资管理部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，等着拿到市场上去交易（交由应用程序使用）一认识CPU（CentralProcessingUnit,中央处理器）第一代计算机（1946—1958）：电子管时代第二代计算机（1959—1964）：晶体管时代第三代计算机（1965—1970）：集成电路时代第四代计算机（1971—至今）：大规模集成电路时代微型计算机（微机）属于第四代产品二CPU的发展1、Intel4004（1）1971年Intel将算数运算器和逻辑控制电路集成了，发明了世界上第一片微处理器。（2）其参数为8位处理器，含有2300个晶体管，108KHz的时钟频率。后来相继发明了：Intel80088位处理器Intel8080Intel80858位(1973/1976)2、Intel8086/8088（1）说明：1978年和1979年先后，推出进入X86时代（2）参数：16位微处理器，含有1.9万个晶体管，4.77MHz时钟频率，地址总线为20位，可使用1MB内存（3）1981年，IBM首次将8088芯片用于PC机器中，开创了全新的个人电脑时代。3、Intel的80286（1）说明：1982年推出。有两种工作模式:实模式和保护模式；其中，实模式被限制在访问1M内存而保护模式可访问16M内存。（2）参数：16位处理器，24位地址总线，含有13.4万个晶体管，时钟频率为6MHz~20MHz。4、Intel80386（1）1985年推出。（2）参数：32位处理器，含有27.5万个晶体管，最高频率为33MHz地址总线为32位。（3）说明：要运行浮点运算须购80387协处理器芯片，此时Intel设计了Cache控制器823855、Intel80486（1）1989年推出（2）参数：32位处理器，含有120万个晶体管，频率从25MHz逐步提高到了100MHz，首次将协处理器和缓存Cache集成在CPU内部(8KB)，首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟内执行多条指令。同期，除Intel公司生产CPU芯片外，AMD、Cyrix（赛瑞克斯）、IBM、TI等公司也开始涉及CPU领域开始生产CPU芯片。6、IntelPentium（1）说明：1993年推出，Pentium586，被称为P5。（2）参数：32位微处理器，含有550万个晶体管，时钟频率为133MHz，0.25微米和0.35微米制造工艺，Cache为16KB。随着CPU发热量增加,首次为CPU增加了散热风扇,并首次采用了超流水线技术和超标量技术（3）注：首次将二级缓存整合到CPU中，使其频率与CPU同步，第一次使用独立双总线结构（一条连接Cache另一条负责主存）与Pentium属于同一级别的CPU还有AMDK5、Cyrix6x861994年11月Intel公司推出了服务器领域的32位微处理器PentiumPro，从此INTER公司开始进军服务器市场97年初PentiumMMXCPU上市，增加了57条MMX指令,加强图象视频等处理效果。与PentiumMMX属于同一级别的CPU有AMDK6、Cyrix6x86MX、CyrixMedia、GX。9、PentiumII（1）说明：PII第一次采用了slot1接口，处理器采用了sec（单边插接）与主板相连。（2）参数：32位处理器，采用0.35微米制造工艺和0.25微米制造工艺，集成了32KB的一级缓存，以及512KB的二级缓存，含有880万个集体管。（3）此时，第一块Celeron（1998年）推出,去掉了二级Cache并简化了封装，加了散热片。1998年4月16日，英特尔第一个支持100MHz额定外频的CPU正式推出(IntelPentiumⅡ)。采用全新的SLOT1接口，并集成了32KL1,512KL2。同时，为了占领底端市场，推出了简化版Celeron。由于早期的Celeron没有L2缓存，性能较差1999年春节刚过，英特尔公司又一次的推出新微处理器—PentiumⅢ。受AMD公司K6-2影响，在CPU中增加了70条SSE扩展指令，主要用于提高3D处理能力。早期的P3使用SLOT1接口，后来全部使用Socket370接口.同期具有128KL2Cache的CeleronⅡ面市10、IntelPentiumIII（1）1999年2月推出，其继续采用slot1架构，10月份推出了Socket370接口的PentiumIII处理器。（2）在以往的MMX基础上，增加了70条多媒体指令——SSE技术，提高了专业运行速度采用了0.25微米和0.18微米制造工艺，工作频率在500MHz以上，此时CeleronII代产生。1999年6月14日，AMD公司推出划时代的产品——AMDAthlon（速龙）,接口为SLOTA，128KL1，512KL2，三通道技术。3DNOW指令。同时，AMD为了和INTER抢夺低端市场推出了Duron（毒龙）系列，与同型号Athlon相比，L2Cache是Athlon的一半2000年，INTERP4正式开始上市，直到现在市场上仍然是主流地位。接口为SOCKET423/478。而AMD公司同样推出了AthlonXP与之相抗衡。接口为SOCKETA（462）11、IntelPentium4（1）2000年11月21日参数：首批P4主频为：1.5GHz和1.4GHz，工作电压为1.7v。（2）2002年Pentium4制作工艺为0.13微米，L2cache加大为512KB。关于CPU的命名:A：Pentium4处理器有Willamette，Northwood和Prescott三种不同芯片，其中w，核心术语最早产品，采用0.18微米工艺，发热大，频率提升困难，二级缓存256kb，性能不佳，很快被n，核心的取代，n工艺为0.13微米工艺，二级缓存512kb，为了与只有256kb的二级缓存P4区别，Intel在其型号后面加了一个大写字母“A”，B：市场上出现了533MHZ，FSB的845E主板，便又出现533MHZ的外频CPU，为了与主频同而FSB为400的P4CPU区别开，Intel又给把他们加上了字母“B”。C：继533MHZFSB的产品之后，推出了800MHZ的P4，便给他用了字母“C”。D:Intel将prescott核心的celeron处理器命名为“celeronD”。CeleronD采用了90纳米的工艺,但他只拥有533mhz，fsb和256kBL2Cache，不支持超线程技术。E：继northwood核心之后，Intel又推出了90纳米工艺的prescott核心的P4，它采用了一级流水线设计，配备16kb的一级数据缓存和1Mb的L2cache，Intel又给她命名“E”.如:P42.8E一、按接口结构分类：1、SLOT架构：Slot1：INTEL公司。支持采用SEC技术的PⅡ&Ⅲ和早期赛扬处理器。共242个针脚Slot2:主要用于早期INTERXEON（高端工作站和服务器）系列。采用Slot2结构的主板一般有两个或两个以上的CPU插座，以供处理器同时工作。SlotA:只支持AMD公司的K7，不支持Intel主板三CPU的分类2、Socket结构：采用方形多针脚零插拔力插座，即ZIF(ZeroInsertForce)插座。扁平状CPU，针孔式接口Socket7插座:194针.用于P/PMMX/K5/K6-2/K6-3SocketA插座：462针脚，用于32位的AthlonXP和Duron系列Socket370插座：370针脚，用于PⅢ/CⅡ&ⅢSocket478插座：478针脚，用于32位的P4/C4&DSocket775插座：775针脚，用于64位的PentiumD/PentiumEE/CeleronDSocket754插座：754针脚，Socket939插座：939针脚，用于Athon64，FX(高端)系列Socket940插座：940针脚，Athon642系列，为目前主流Socket754Socket939Socket940二、按照CPU的封装方式分：真正的CPU是一小块的超集成电路硅板，为了保护CPU免受灰尘侵害和CPU散热等需要，在电路板外部加上保护外壳，是沟通芯片内部与外部电路的桥梁.采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固定在其中以防损坏，它是沟通芯片内部世界和外部电路的桥梁。（2）常见封装：PDIP：塑料双列直插封装，引脚从两端引出。Intel8位和16位处理器使用。PQFP：塑料四边引出扁平封装，引脚四边引出，80386采用。CPGA/PPGA：陶瓷/塑料针脚网格阵列封装，引脚从底端引出，并形成了规则的阵列（用于SOCKET处理器）。BGA：球状网格阵列封装，常用于笔记本电脑的处理器。CSP：芯片级封装，芯片面积与封装面积之比尽可能为1:1。三、按照CPU使用的指令集划分CISC（ComplexInstructionSetComputing）：即复杂指令集。为了便于编程和提高内存访问效率而设计的芯片体系。目前INTEL与AMD都采用RISC（ReducedInstructionSetComputing）：即精简指令集。为了提高处理器运算的速度而设计的芯片体系。苹果电脑采用。现INTEL新型CPU已加入部分该指令的特征1、主频CPU运行时的时钟频率。主频直接影响CPU的运行速度，主频越高速度越快，但主频相同的CPU性能不一定相同。2、外频CPU的基准频率，单位为MHz，外频是CPU与主板之间同步运行的速度，也是大部分电脑内存与主板之间同步运行的速度，可理解为，CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。四CPU的技术参数3、倍频系数：倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系，在相同外频下，倍频越高CPU的频率越高。主频、外频、倍频之间的关系计算公式：主频=外频×倍频例：Pentium42.4G的CPU主频2400MHZ=外频133×倍频18=23944、前端总线（FSB）频率（1）前端总线频率即总线频率。其直接影响CPU和内存的数据交换速度。（2）前端总线频率与外频的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度。外频,通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率），CPU与周边设备传输数据的频率,具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。外频是CPU与主板之间同步运行的速度。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。由于CPU运行速度远远高于内存和硬盘等存储器，因此有必要将常用的指令和数据等放进缓存，让CPU在缓存中直接读取，以提升电脑的性能。作用：解决CPU速度较快与内存速度较慢的矛盾（缓和高速设备与低速设备的速度差，以减少错误，加快处理速度）CPU的缓存分为两种，即L1Cache(一级缓存)和L2Cache(二级缓存)。由于高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，因此CPU生产厂商纷纷力争加大高速缓存的容量。不过高速缓存均由静态RAM组成，结构复杂，且成本也较高。所以缓存越大，CPU性能越好，价格越高。5、高速缓存（Cache）Cache的功能是用来减少CPU因等待慢速设备（如内存）所导致的延迟，进而改善系统的性能。一级高速缓存（L1Cache）：作为CPU内部指