第2章CPU介紹

1、 第二章第二章 中央處理器中央處理器 CPU CPU是Central Processing Unit 的縮寫。是計算機的重要部件，負(fù)責(zé)對信息和數(shù)據(jù)進行運算和處理，并實現(xiàn)本身運行過程的自動化，其作用相當(dāng)于人的大腦，控制著整臺電腦的運行。作為計算機中最重要的部分，CPU常常被用來作為衡量一臺電腦性能強弱重要指標(biāo)。 CPU的檔次決定了計算機的檔次。 計算機發(fā)生的所有動作都是受CPU控制的。其中運算器主要完成各種算術(shù)運算(如加、減、乘、除)和邏輯運算( 如邏輯加、邏輯乘和非運算); 而控制器不具有運算功能,它只是讀取各種指令,并對指令進行分析,作出相應(yīng)的控制。通常,在CPU中還有若干個寄存器,它們可直

2、接參與運算并存放運算的中間結(jié)果。2.1 CPU的主要技術(shù)指標(biāo) CPU性能的高低直接決定了一個計算機系統(tǒng)性能的高低，而CPU的主要技術(shù)指標(biāo)可以反映出CPU的性能水平。 45nmCPU的核心中近一半晶體管被用來制造二級緩存 表明CPU性能的參數(shù)中常有“工藝技術(shù)”一項，其中有“0.045um”或“0.032um”等，或者說45nm/32nm，一般來說“工藝技術(shù)”中的數(shù)據(jù)越小表明CPU生產(chǎn)技術(shù)越先進。如今的CPU工藝，簡單的來說，是在硅材料上制成晶體管，再覆蓋上二氧化硅絕緣（SiO2）層，然后在絕緣層上布上制作金屬導(dǎo)線（傳統(tǒng)多使用鋁材料），使各獨立的“管子”連在一起成為能工作的單元。我們在這里說的45

3、nm、32nm是指每一個晶體管的大小，晶體管越小，單個芯片能容納的晶體管也越多，性能由此得到提升。 如圖所示就是一個CMOS（complementary metal oxide semiconductor互補金屬氧化半導(dǎo)體）晶體管。圖中的p-Si就是硅基底，source表示源極，drain表示漏極，gate表示門，oxide就是用于門和基底絕緣的薄層介電質(zhì)。 為了獲得更高的性能，芯片內(nèi)容納的晶體管數(shù)會變得越來越多。對CPU而言，便是運算核心的增強和緩存單元的增大。第一代Willamette核心的Pentium 4只有4200萬個晶體管，而3.46 GHz的Pentium EE 955處理器達到

4、了3億7600萬，這一數(shù)字還在被不斷刷新。 格魯夫格魯夫 “只有偏執(zhí)狂才能生存只有偏執(zhí)狂才能生存” 4004當(dāng)時只有當(dāng)時只有2300個個晶體管，是個四位系統(tǒng)，晶體管，是個四位系統(tǒng)，時鐘頻率在時鐘頻率在108KHz，每秒執(zhí)行每秒執(zhí)行6萬條指令萬條指令（0.06 MIPs)。功能比。功能比較弱較弱,且計算速度較慢且計算速度較慢,只能用在只能用在Busicom計算計算器上。器上。 1975年年4月，月，MITS發(fā)布第一個通用型發(fā)布第一個通用型Altair 8800，售價，售價375美元，帶有美元，帶有1KB存儲器。這存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。是世界上第一臺微型計算機。Apple Apple plus 1979年上市CPU:MOS Tec/SynerTek 6502A