cpu概述(云南省德宏傣族景颇族自治州潞西市)

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名称 cpu概述(云南省德宏傣族景颇族自治州潞西市)
格式 rar
文件大小 2.3MB
资源类型 教案
版本资源 通用版
科目 信息技术(信息科技)
更新时间 2008-02-28 08:30:00

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(共35张PPT)
第2章 CPU
CPU (Central Processing Unit),即中央处理器,是整个电脑系统的核心,也是整个电脑系统最高的执行单位。它负责整个电脑系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的控制。
2.1 CPU发展简介
1971年,Intel公司推出了世界上第一块4位微处理器4004,含有2300个晶体管,时钟频率为1MHz,用于计算器上。它功能不全、实用价值不大,但为微型计算机的发展开辟了一条崭新的途径。
1978年6月,Intel公司推出了16位微处理器Intel 8086。
Intel 8086
1979年6月,Intel公司推出了Intel 8088,内含29000个晶体管,主频为4.77MHz,它的内部数据总线为16位,外部数据总线为8位,属于准16位微处理器,地址总线为20位,寻址范围为1MB内存。1981年,IBM公司用Intel 8088芯片首先推出准16位IBM PC个人计算机,开创了全新的微机时代。
1982年,Intel公司推出全16位微处理器芯片Intel 80286,内含13.4万个晶体管。80286芯片内部和外部数据总线都为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存,时钟频率6M—20M。1984年,IBM公司以Intel 80286芯片为CPU,推出IBM-PC/AT机。
1985年10月,Intel公司推出全32位微处理器芯片Intel 80386,内含27.5万个晶体管。80386内部和外部数据总线都为32位,地址总线也是32位,可寻址4GB内存,时钟频率12.5M—33M。
Intel 80386
1989年4月,Intel公司推出Intel 80486,内含120万个晶体管。32位微处理器,时钟频率25M—50M,带有8K的L1Cache及浮点运算单元。
Intel 80486
1993年,Intel公司推出Intel Pentium,采用0.8um制造工艺,早期Pentium工作在与系统总线相同的66M和60M频率下,没有倍频设置。一年后,使用0.6um半导体制造工艺,供电电压均为3.3 V,总线频率60/66M,时钟频率达到75—200M,带有一个16KB的一级缓存,8KB用于数据,8KB用于指令。使用倍频技术,外频×倍频=CPU工作频率。
1994年,Intel公司推出Intel Pentium Pro,含550万个晶体管,时钟频率133MHz。首次将二级缓存整合到CPU上,工作频率与CPU时钟频率相同,一级缓存为16KB,8KB用于数据,8KB用于指令,二级缓存256KB,系统总线为60/66M,0.35um制造工艺,它支持所有以前的Pentium指令。
1997年1月8日,Intel公司推出Intel Pentium MMX,含450万个晶体管,它支持MMX多媒体新指令集,在x86指令集中加入了57条新指令,用于高效的处理图形、视频、音频数据,内部 Cache为32KB,0.35um制造工艺,采用双电压设计,内核电压为2.8V,系统I/O电压仍为3.3V,这就要求主机板增加一个电压调整器,时钟频率166M—233M,总线频率66M。
Intel Pentium MMX
1997年4月2日,AMD抢在Intel发布PII CPU之前推出 AMD K6处理器,由于其性能与PII不相上下,而价格却比PII低了不少,因而获得了极大成功。
1997年5月7日,Intel公司推出Intel PentiumⅡ,含750万个晶体管,带有MMX指令,核心电压为2.0V,0.25um制造工艺,采用Slot1架构,工作在66/100M外频,频率为233M—450M。
Intel PentiumII
1998年:Intel公司推出Celeron,0.25um制造工艺,Slot1架构,没有片内L2缓存,所以它的整数运算能力很差。66M外频,核心工作电压为2.0V。
Intel Celeron
1999年2月22日,AMD发布K6-III 400MHz CPU,集成2300万个晶体管,采用Socket 7结构。
K6-III
1999年2月26日,Intel公司推出了PentiumⅢ CPU芯片,它的集成度达到800万个晶体管,0.18um制造工艺,Slot1架构,32KB一级缓存和256KB二级高速缓存,100M/133M外频,包括MMX指令和Intel自己的3D指令SSE(因特网数据流单指令扩展,有71条指令)内核工作电压为1.6V。
PentiumⅢ
1999年6月23日,AMD推出AMD Athlon (K7) 处理器。其超标量浮点单元及200MHz系统总线使其性能达到了以前x86处理器从未达到的水平。
AMD Athlon
2000年3月29日,Intel公司推出了CeleronⅡ,0.18um制造工艺,SSE指令,128KB L2,66M外频。
2000年6月,Intel公司又推出了Pentium 4 CPU芯片,Netburst 结构的Pentium 4 起始频率为1.4GHz。
2001年8月20日,AMD公司推出Athlon 4 及Duron芯片系列的新产品。
Duron
2001年8月28日,Intel正式发布了代号为Willamette的P4 CPU,最高频率为2GHz,采用0.18um制造工艺。
2001年10月8日,AMD宣布推出AthlonXP处理器系列,它采用专业3D Now!指令集,在封装上采用OPGA(有机管脚阵列),在性能和性价比方面都超过同频率的Intel处理器。
2002年1月7日,Intel正式发布了代号Northwood的P4 CPU,起始频率2GHz,采用0.13um铜制造工艺,标志着CPU进入0.13um制造工艺时代。目前的主频为2.0GHz、2.20GHz、2.26GHz、2.40GHz、2.53GHz、3.06 GHz和3.2GHz等。
P4
2002年3月,AMD公司正式展示其基于Thoroughbred核心的AthlonXP2800+处理器,采用0.13um制造工艺。不久又发布了Barton核心的AthlonXP处理器。
2003年9月,AMD公司发布了Athlon 64位处理器。AMD Athlon 64 FX处理器既可以确保32位应用程序能够发挥卓越的性能,也可以支持未来一代的64位软件,是可以同时支持32位及64位计算的个人电脑处理器。
2.2 CPU的接口
Socket插座 :
Socket 7插座
具有321个插孔,所支持的外频一般为60MHz、66MHz、75MHz、83MHz 。Socket 7适用范围很广,主要适用于Intel的Pentium、Pentium MMX,AMD的K5、K6、K6-2、K6-Ⅲ,Cyrix的MⅡ等。
随后出现的Super 7标准是在Socket 7基础上发展起来的,是由AMD、VIA、ALI、SIS等厂商倡导并创建的标准。Super7增加了对处理器100MHz外频、AGP的支持,可以支持AMD K6-2、K6-Ⅲ处理器。
Socket 7插座
Socket 370插座
具有370个插孔。主要适用于Intel的Celeron系列,PentiumⅢ的Coppermine系列,可以支持66MHz、100MHz和133MHz外频。
Socket A插座
具有462个插孔,是ADM公司针对Intel Socket 370插座的回应。主要适用于Duron(毒龙)、Athlon (速龙)、Athlon XP。
Socket 423插座
具有423个插孔,是Intel于2000年底发布的Willamette核心Pentium 4处理器的专利,需要搭配专门的i850芯片组及RAMBUS内存.
Socket 478插座
具有478个插孔,适用于目前主流Pentium 4处理器,具有较好的硬件搭配和升级能力。
Socket 478插座
Socket T插座
Intel即将推出的Socket T插座具有775个插孔,适用于即将推出的LGA封装的Prescott和Tejas处理器。
Socket T插座
Slot插槽 :
Slot 1插槽
是Intel在推出PentiumⅡ时提出的一种规范。Slot 1插槽是一个狭长的242引脚的插槽,占据的空间较大,CPU安装起来有点费劲。Slot 1可以支持采用SEC(单边接触)封装技术的PentiumⅡ、Pentium Ⅲ 和Celeron 处理器。
Slot 1插槽
Slot 2插槽
采用该接口的CPU主要是用于高端工作站和服务器的Intel Xeon(至强)系列,在家用机和普通商用机中并不多见。
Slot A插槽
从外观上看,Slot A和Slot 1很相似,其安装就像是把Slot 1旋转180度,但两者的电器性能并不兼容。Slot A适用于AMD Athlon处理器。
2.3 主要技术指标
频率
主频
是CPU内核运行时的时钟频率,即CPU的时钟频率。一般来说,主频越高,CPU的速度就越快。
外频
又称外部时钟频率,这个指标和电脑系统总线的速度一致。外频越高,CPU的运算速度越快。外频是制约系统性能的重要指标,100MHz外频之下的Celeron 800MHz比66MHz外频之下的Celeron 800MHz运行速度快。目前CPU的外频主要有66MHz,100MHz、133MHz和200MHz。
前端总线频率FSB
是CPU和北桥芯片之间的通道,负责CPU与北桥芯片之间的数据传输。在AMD的雷鸟系列CPU发布以前,CPU的外频和前端总线保持一致,因此人们通常把外频和前端总线都用外频表示。
公司名称
CPU名称
外频
前端总线
Intel
Celeron(赛扬),Celeron II
66MHz,100MHz
66MHz,100MHz
PII CPU
100MHz
100MHz
PIII CPU
100MHz,133MHz
100MHz,133MHz
P4
100MHz,133MHz,200MHz
400MHz,533MHz,800 MHz
AMD
K6-2 350以上(包括部分K6-2 300)
100MHz
100MHz
K7 (Athlon),Duron,Thunderbird
100MHz,133MHz
200MHz,266MHz
Athlon XP
133MHz,200MHz
266MHz,400MHz
VIA
MIII (CyrixIII),C3
133MHz
133MHz
倍频
指CPU的主频和系统总线(外频)间相差的倍数,倍频越高,主频就越高。
在286时代,还没有倍频的概念,CPU的主频和系统总线的速度一样。随着计算机技术的发展,内存、主板和硬盘等硬件设备逐渐跟不上CPU速度的发展,而CPU的速度理论上可以通过倍频无限提升,CPU主频=外频×倍频。
超频
在倍频一定的情况下,要提高CPU的运行速度只能通过提高CPU外频来实现;在外频一定的情况下,提高倍频也可以实现目的。所谓的“超频”,就是通过提高外频或倍频实现的。目前的CPU倍频一般都已经在出厂前被锁定(除了部分工程样品),而外频则未上锁。部分CPU,如AMD的Duron和雷鸟能够通过特殊手段对其倍频进行解锁而实现超频,而Intel的CPU则不可。
高速缓存
高速缓存是一种速度比内存更快的存储设备,其功能是减少CPU因等待低速设备所导致的延迟进而改善系统性能。它一般集成于CPU芯片内部,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据。
高速缓存分为L1 Cache(一级高速缓存)和L2 Cache(二级高速缓存)。L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高计算机速度起关键作用。
指令集
MMX技术
是Intel公司开发的多媒体扩充指令集,共有57条指令,该技术一次能处理多个数据。通常用于动画再生、图像加工和声音合成等处理。
3DNOW!技术
是AMD公司在K6-2,K6-Ⅲ和K7处理器中采用的技术,也是为了处理多媒体而开发的。3DNOW!技术实际上是指一组机器码级的扩展指令集(共21条指令)。这些指令仍然以SIMD(单指令多数据技术)的方式实现一些浮点运算、整数运算、数据预取等功能。而这些运算类型(尤其是浮点运算)是从成百上千种运算类型中精算出来的在3D处理中最常用的。
SSE指令
SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集指Intel 在Pentium Ⅲ处理器中添加的70条新的指令,又称为“MMX 2指令集”。它可以增强三维和浮点运算能力,并让原来支持MMX的软件运行得更快。SSE指令可以兼容以前的所有的MMX指令,新指令还包括浮点数据类型的SIMD,CPU会并行处理指令,因而在软件重复做某项工作时可以发挥很大优势。
SSE2指令
SSE 2指令集集成在Intel的Pentium 4中,以加快3D、浮点以及多媒体程序代码的运算性能,该指令集内包括144条指令。
工作电压
CPU内核工作电压越低则表示CPU制造工艺越先进,也表示CPU运行时耗电功率越小。在Intel的Pentium MMX之前,所有的CPU均采用单一的电压工作,自Pentium MMX开始,CPU运行时需要由主板分别提供I/O电压 (Vi/o) 和内核 (Vcore) 电压,直到目前为止所有Soket架构的CPU仍然采用这种方式供电。Slot 1架构的同样也有Vcore和Vcc二种工作电压,其中Vcc与Socket架构CPU的Vi/o相似。
地址总线宽度
决定了CPU可以访问的物理地址空间,对于486以上的微机系统,地址线的宽度为32位,最多可以直接访问4096 MB的物理空间。
数据总线宽度
决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间的一次数据传输的宽度,386、486为32位,Pentium以上的CPU数据总线宽度为2×32位=64位,一般称为准64位。
生产工艺
通常可以在CPU性能列表上看到生产工艺一项,其中有0.18 m或0.13 m等,这些数值表示了集成电路中导线的宽度。生产工艺的数据越小,表明CPU的生产技术越先进,CPU的功耗和发热也就越小,集成的晶体管也就越多,CPU的主频也就能做得越高。
CPU的封装
封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的插槽与其他器件相连接。它起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用,而且是沟通芯片内部与外部电路的桥梁,其复杂程度很大程度上决定了处理器的结构特性。
处理器封装的发展主要有三个阶段:DIP (双列直插) 封装时代、载体封装时代和PGA (Pin-Grid Array,针栅阵列) 封装或BGA(球栅阵列)封装时代。
Intel即将推出的Prescott和Tejas处理器采用LGA (Land Grid Array) 封装。
超线程技术
超线程(Hyper-Threading)技术是Intel的创新技术。在一颗实体处理器中放入两个逻辑处理单元,让多线程软件可在系统平台上平行处理多项任务,并提升处理器执行资源的使用率。使用这项技术,处理器的资源利用率平均可提升40%,大大增加了处理器的可用性能。
2.4 主流CPU
Intel公司
Pentium III处理器
Celeron处理器
Pentium 4处理器
Prescott和Tejas处理器
AMD(超微)
Duron处理器
ThunderBird处理器
AthlonXP处理器
2.5 选购CPU及风扇
CPU的选购
盒装与散装
选购标准
风扇的选购
配合主机使用
质量
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