第2章22CPU的邏輯結(jié)構(gòu)與原理

1、2.2 CPU的邏輯結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)與工作原理與工作原理2.2.1 CPU的邏輯結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu) 2.2.2 指令與指令系統(tǒng)指令與指令系統(tǒng)2.2.3 CPU的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)22.2.1 CPU的邏輯結(jié)構(gòu)的邏輯結(jié)構(gòu)3馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理諾依曼計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理(1) 計(jì)算機(jī)的工作由程序控制，程序是一個(gè)指令序列，指令是能被計(jì)計(jì)算機(jī)的工作由程序控制，程序是一個(gè)指令序列，指令是能被計(jì)算機(jī)理解和執(zhí)行的操作命令；算機(jī)理解和執(zhí)行的操作命令；(2) 程序程序(指令指令)和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼表示，均存放在存儲(chǔ)器中和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼表示，均存放在存儲(chǔ)器中；(3) 存儲(chǔ)器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進(jìn)行存取存

2、儲(chǔ)器中存放的指令和數(shù)據(jù)按地址進(jìn)行存取 ；(4) 指令是由指令是由CPU一條一條順序執(zhí)行的。一條一條順序執(zhí)行的。中央中央處理器處理器運(yùn)算器和控制器運(yùn)算器和控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器4“存儲(chǔ)程序控制存儲(chǔ)程序控制” 原理原理n將問題的解算步驟編制成為將問題的解算步驟編制成為程序程序，程序連同它所處理的數(shù)，程序連同它所處理的數(shù)據(jù)都用據(jù)都用二進(jìn)位表示二進(jìn)位表示并并預(yù)先預(yù)先存放在存儲(chǔ)器存放在存儲(chǔ)器中中n程序運(yùn)行時(shí)，程序運(yùn)行時(shí)，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定按指令操作碼的規(guī)定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，直到，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)

3、行運(yùn)算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止程序執(zhí)行完畢為止 CPU從內(nèi)存中逐條從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)將指令的運(yùn)算處理將指令的運(yùn)算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存結(jié)果送回內(nèi)存保存任務(wù)完成后，將處任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長(zhǎng)久批傳送到外存以長(zhǎng)久保存保存外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器CPU任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)從外存成批傳送到內(nèi)從外存成批傳送到內(nèi)存存指令1指令2指令k指令n程序程序數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CPU逐條逐條執(zhí)行指令執(zhí)行指令,按按指 令 要 求 完指 令 要 求 完成 對(duì) 數(shù)

4、據(jù) 的成 對(duì) 數(shù) 據(jù) 的運(yùn)算和處理運(yùn)算和處理5存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器中央中央處理器處理器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令和指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)處理結(jié)果處理結(jié)果CPU的任務(wù)的任務(wù)nCPU的主要任務(wù)是執(zhí)行指令，它按指令的規(guī)定對(duì)的主要任務(wù)是執(zhí)行指令，它按指令的規(guī)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作數(shù)據(jù)進(jìn)行操作6指令是什么？指令是什么？n指令就是命令，它用來規(guī)定指令就是命令，它用來規(guī)定CPU執(zhí)行什么操作。指令是構(gòu)執(zhí)行什么操作。指令是構(gòu)成程序的基本單位，程序是由一連串指令組成的成程序的基本單位，程序是由一連串指令組成的n指令采用二進(jìn)位表示，大多數(shù)情況下，指令由兩個(gè)部分組指令采用二進(jìn)位表示，大多數(shù)情況下，指令

5、由兩個(gè)部分組成：成： 操作碼操作碼操操 作作 數(shù)數(shù) 地地 址址指出CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個(gè)命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等 指出該指令所操作(處理)的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置 舉例舉例: 10 02 06把把02存儲(chǔ)單元和存儲(chǔ)單元和06存儲(chǔ)單元中的內(nèi)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容相加，和數(shù)保存在容相加，和數(shù)保存在02單元單元7CPU的結(jié)構(gòu)和任務(wù)的結(jié)構(gòu)和任務(wù)nCPU主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組3個(gè)部分組成個(gè)部分組成nCPU的任務(wù)：取指令并完成指令所規(guī)定的操作的任務(wù)：取指令并完成指令所規(guī)定的操作寄寄存存器器組組運(yùn)運(yùn)算算器器中央處理器中央處理器指令計(jì)數(shù)器指令計(jì)數(shù)器指令寄存器指

6、令寄存器控制器數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)程序程序指令指令1指令指令2指令指令k指令指令n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)m數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器指指 令令 指令地址指令地址 操作數(shù)地址操作數(shù)地址存放待執(zhí)行存放待執(zhí)行指令的地址指令的地址已經(jīng)啟動(dòng)運(yùn)已經(jīng)啟動(dòng)運(yùn)行的程序和行的程序和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存放待執(zhí)行的存放待執(zhí)行的指令并進(jìn)行譯指令并進(jìn)行譯碼碼完成規(guī)定的運(yùn)完成規(guī)定的運(yùn)算算暫存等待處暫存等待處理的數(shù)據(jù)理的數(shù)據(jù)操作命令操作命令8內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器AC927BALU0 1 2 3 4 5 6 7運(yùn)算器運(yùn)算器(ALU)與通用寄存器與通用寄存器(GPR)n運(yùn)算器用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)或邏輯運(yùn)算，所以稱為算術(shù)邏運(yùn)算器用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算

7、術(shù)或邏輯運(yùn)算，所以稱為算術(shù)邏輯部件輯部件 (ALU)，參加參加ALU運(yùn)算的操作數(shù)通常來自通用寄存器運(yùn)算的操作數(shù)通常來自通用寄存器GPR ，運(yùn)算結(jié)果也送回運(yùn)算結(jié)果也送回GPRSTORER1內(nèi)存地址內(nèi)存地址C例例3：存數(shù)指令：存數(shù)指令9例例2：加法指令：加法指令A(yù)DDR1R3R5(3寄存器內(nèi)容與寄存器內(nèi)容與5寄存器內(nèi)容相寄存器內(nèi)容相加，并把和數(shù)寫入加，并把和數(shù)寫入1寄存器寄存器)例例1:取數(shù)指令取數(shù)指令LOADR3內(nèi)存地址內(nèi)存地址ALOADR5內(nèi)存地址內(nèi)存地址B27362793636通用寄存器通用寄存器GPR92.2.2 指令與指令系統(tǒng)指令與指令系統(tǒng)instruction setsoftwareh

8、ardware10指令及其格式指令及其格式n指令采用二進(jìn)位表示，大多數(shù)情況下由兩個(gè)部分組成：指令采用二進(jìn)位表示，大多數(shù)情況下由兩個(gè)部分組成： 操作碼操作碼操操 作作 數(shù)數(shù) 地地 址址指出指出CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個(gè)命應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個(gè)命令詞，例如加、減、乘、除等令詞，例如加、減、乘、除等 指出該指令所操作指出該指令所操作(處理處理)的的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置 n指令的格式：指令的格式：n操作碼用幾位表示？操作碼用幾位表示？(多少種不同的操作功能多少種不同的操作功能)n操作數(shù)地址是操作數(shù)地址是2個(gè)還是個(gè)還是3個(gè)？個(gè)？nR1R3+R5 nR1R1-R3 n如何指出內(nèi)存地址？如

9、何指出內(nèi)存地址？(尋址方式尋址方式)n指令長(zhǎng)度是多少位，固定長(zhǎng)度指令長(zhǎng)度是多少位，固定長(zhǎng)度/可變長(zhǎng)度？可變長(zhǎng)度？ADDR1R3R5SUBR1R311指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程n取指令取指令：CPU的控制器從的控制器從存儲(chǔ)器讀取一條指令并放存儲(chǔ)器讀取一條指令并放入指令寄存器入指令寄存器n指令譯碼指令譯碼：指令寄存器中：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應(yīng)進(jìn)行何種操作、操指令應(yīng)進(jìn)行何種操作、操作數(shù)在哪里作數(shù)在哪里n執(zhí)行指令執(zhí)行指令3.1 取操作數(shù)取操作數(shù)3.2 進(jìn)行運(yùn)算進(jìn)行運(yùn)算n修改指令計(jì)數(shù)器修改指令計(jì)數(shù)器，決定下，決定下一條指令的地址一條指令的地址

10、1 取指令取指令4 修改指修改指令計(jì)數(shù)器令計(jì)數(shù)器3 執(zhí)行指令執(zhí)行指令2 指令譯碼指令譯碼指令執(zhí)行周期指令執(zhí)行周期通常，每一步需要通常，每一步需要1個(gè)或幾個(gè)時(shí)個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期才能完成鐘周期才能完成 12關(guān)于指令系統(tǒng)關(guān)于指令系統(tǒng)nCPU可執(zhí)行的全部指令稱為該可執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)，的指令系統(tǒng)，即它的機(jī)器語言即它的機(jī)器語言n指令應(yīng)該簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單才能提高速度指令應(yīng)該簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單才能提高速度(RISC)!n操作功能要簡(jiǎn)單，不宜太多、太復(fù)雜操作功能要簡(jiǎn)單，不宜太多、太復(fù)雜n指令的格式要統(tǒng)一：固定長(zhǎng)度、統(tǒng)一分段指令的格式要統(tǒng)一：固定長(zhǎng)度、統(tǒng)一分段n操作數(shù)的來源要有限制：操作數(shù)的來源要有限制：n算

11、術(shù)邏輯運(yùn)算指令的操作數(shù)只能來自寄存器算術(shù)邏輯運(yùn)算指令的操作數(shù)只能來自寄存器nLOAD/STORE指令的操作數(shù)來自指令的操作數(shù)來自(或送到或送到)內(nèi)存內(nèi)存寄存器寄存器內(nèi)存內(nèi)存 內(nèi)存內(nèi)存寄存器寄存器1.ARM處理器符合上述要求，處理器符合上述要求， Intel 處理器由于歷處理器由于歷史的原因，并不符合上述原則！史的原因，并不符合上述原則！13關(guān)于指令的操作功能關(guān)于指令的操作功能n指令系統(tǒng)中的指令分成許多類，例如指令系統(tǒng)中的指令分成許多類，例如Intel公司的公司的奔騰奔騰和酷睿處理器中，共有七大類指令和酷睿處理器中，共有七大類指令：n數(shù)據(jù)傳送類數(shù)據(jù)傳送類 算術(shù)運(yùn)算類算術(shù)運(yùn)算類n邏輯運(yùn)算類邏輯運(yùn)算

12、類 移位操作類移位操作類n位位(位串位串)操作類操作類 控制轉(zhuǎn)移類控制轉(zhuǎn)移類n輸入輸入/輸出類等輸出類等n每一類指令（如數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運(yùn)算類）又按照操每一類指令（如數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)運(yùn)算類）又按照操作數(shù)的性質(zhì)（如整數(shù)還是實(shí)數(shù)）、長(zhǎng)度（作數(shù)的性質(zhì)（如整數(shù)還是實(shí)數(shù)）、長(zhǎng)度（16位、位、32位、位、64位、位、128位等）而區(qū)分為許多不同的指令，因此位等）而區(qū)分為許多不同的指令，因此Intel公司公司CPU有數(shù)以百計(jì)的不同的指令有數(shù)以百計(jì)的不同的指令14關(guān)于關(guān)于Intel公司公司CPU的指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)n產(chǎn)品發(fā)展過程為：產(chǎn)品發(fā)展過程為：8088（8086）80286 8038680486 Pent

13、ium Pentium PROPentium II Pentium III Pentium 4 奔騰奔騰D 奔騰至尊奔騰至尊 酷睿酷睿 酷?？犷? Core i3/ i5/ i7 n為解決軟件兼容性問題，采用為解決軟件兼容性問題，采用“向下兼容方式向下兼容方式”開發(fā)新的處理器，即所有開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時(shí)還擴(kuò)充功能更強(qiáng)的新指令。例新處理器均保留老處理器的全部指令，同時(shí)還擴(kuò)充功能更強(qiáng)的新指令。例如：如：nPentium比比80386增加了的增加了的80多條浮點(diǎn)指令，多條浮點(diǎn)指令，nPentium II比比Pentium增加了增加了50多條處理多媒體信息的指令

14、（多條處理多媒體信息的指令（Multimedia Extension，稱為稱為MMX），），nPentium III比比Pentium II增加了增加了70條處理?xiàng)l處理128位長(zhǎng)操作數(shù)的流式單指令多數(shù)位長(zhǎng)操作數(shù)的流式單指令多數(shù)據(jù)指令據(jù)指令( (Streaming SIMD Extention, ,SSE) )nPentium 4又比又比Pentium III 增加了增加了144條指令（稱為條指令（稱為SSE2）n奔騰奔騰D 、奔騰至尊、酷睿奔騰至尊、酷睿2等又增加了等又增加了13條條SSE3指令指令nCore i5和和Core i7又增加了又增加了40多條多條SSE4指令指令 15關(guān)于關(guān)于CP

15、U的兼容性的兼容性n不同公司生產(chǎn)不同的不同公司生產(chǎn)不同的CPU產(chǎn)品，一般互不兼容：產(chǎn)品，一般互不兼容：nIntel公司：奔騰、賽揚(yáng)公司：奔騰、賽揚(yáng) 、酷睿、靈動(dòng)等、酷睿、靈動(dòng)等nAMD公司：獨(dú)龍、閃龍、炫龍等公司：獨(dú)龍、閃龍、炫龍等nIBM公司：公司：Power5、6、7等等nSUN公司：公司：Ultra SPARC處理器處理器n英國(guó)英國(guó)ARM公司：公司： ARM 處理器處理器n同一公司同一系列的同一公司同一系列的CPU具有向下兼容性：具有向下兼容性：nA計(jì)算機(jī)（使用新型號(hào)計(jì)算機(jī)（使用新型號(hào)CPU）的程序不能在）的程序不能在B計(jì)算機(jī)（使用老計(jì)算機(jī)（使用老型號(hào)型號(hào)CPU）上運(yùn)行，）上運(yùn)行， B計(jì)

16、算機(jī)的程序卻能在計(jì)算機(jī)的程序卻能在A計(jì)算機(jī)上運(yùn)行計(jì)算機(jī)上運(yùn)行n平板電腦和智能手機(jī)與平板電腦和智能手機(jī)與PC不兼容！不兼容！互不兼容互不兼容A計(jì)算機(jī)的程序不能在計(jì)算機(jī)的程序不能在B上上直接運(yùn)行，直接運(yùn)行， B計(jì)算機(jī)的程計(jì)算機(jī)的程序也不能在序也不能在A上直接運(yùn)行上直接運(yùn)行互相兼容互相兼容162.2.3 CPU的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)17CPU是一個(gè)超大規(guī)模集成電路是一個(gè)超大規(guī)模集成電路n能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等操作操作n由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)極復(fù)雜由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)極復(fù)雜n制作在大規(guī)模集成電路芯片上制作在大規(guī)模集成電路芯片

17、上(僅幾個(gè)平方厘米僅幾個(gè)平方厘米)，稱為，稱為“微微處理器處理器” (microprocessor)2000: Intel Pentium 4 Processor 42 million transistors，0.18 microns 工藝工藝18Intel公司公司CPU芯片的發(fā)展變化芯片的發(fā)展變化n30多年來其多年來其主要產(chǎn)品的發(fā)展過程主要產(chǎn)品的發(fā)展過程為：為：n8088（8086） 802868038680486 Pentium Pentium PROPentium II Pentium III Pentium 4 奔騰系列奔騰系列賽揚(yáng)系列賽揚(yáng)系列（1星級(jí)星級(jí)CPU）（2星級(jí)星級(jí)CPU）酷

18、?？犷3系列系列（3星級(jí)星級(jí)CPU）酷睿酷睿i5系列系列當(dāng)前當(dāng)前產(chǎn)品產(chǎn)品酷?？犷7系列系列（4星級(jí)星級(jí)CPU）（5星級(jí)星級(jí)CPU）19如何衡量如何衡量CPU的性能？的性能？n計(jì)算機(jī)的性能主要表現(xiàn)為程序執(zhí)行速度的快慢計(jì)算機(jī)的性能主要表現(xiàn)為程序執(zhí)行速度的快慢n計(jì)算機(jī)性能由許多因素決定，例如計(jì)算機(jī)性能由許多因素決定，例如CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡、內(nèi)存、硬盤、顯卡等，但通常等，但通常CPU是主要因素是主要因素nCPU的性能高低主要表現(xiàn)為的性能高低主要表現(xiàn)為CPU的速度的速度，有兩種衡量方法：，有兩種衡量方法：n計(jì)算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目計(jì)算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目(單位：?jiǎn)挝唬篗IPS、MFLOPS

19、)n巨型計(jì)算機(jī)：巨型計(jì)算機(jī)：xx千萬億千萬億xx萬萬億次萬萬億次 基本運(yùn)算基本運(yùn)算/秒秒n個(gè)人計(jì)算機(jī)：幾千萬幾億次個(gè)人計(jì)算機(jī)：幾千萬幾億次 基本運(yùn)算基本運(yùn)算/秒秒（其中，基本運(yùn)算指的是：四則運(yùn)算和（其中，基本運(yùn)算指的是：四則運(yùn)算和，等邏輯運(yùn)算）等邏輯運(yùn)算）nPC大多以常用軟件大多以常用軟件(辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和3D游戲等游戲等)的運(yùn)行速度來測(cè)試的運(yùn)行速度來測(cè)試CPU的性能，例如：的性能，例如：n游戲性能游戲性能測(cè)試程序測(cè)試程序: 3DMark1.整體綜合性整體綜合性能能測(cè)試程序測(cè)試程序: PCMark20影響影響CPU性能的主要因素性能的主要因素n字長(zhǎng)（位數(shù)

20、）字長(zhǎng)（位數(shù)）n指通用寄存器和定點(diǎn)運(yùn)算器的寬度（即二進(jìn)制整數(shù)運(yùn)算的位數(shù)）指通用寄存器和定點(diǎn)運(yùn)算器的寬度（即二進(jìn)制整數(shù)運(yùn)算的位數(shù)）n指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)n指令的類型、數(shù)目和功能等都會(huì)影響程序的執(zhí)行速度指令的類型、數(shù)目和功能等都會(huì)影響程序的執(zhí)行速度n邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)nCPU包含的定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器的數(shù)目、采用的流水線結(jié)構(gòu)包含的定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器的數(shù)目、采用的流水線結(jié)構(gòu)和級(jí)數(shù)、指令分支預(yù)測(cè)的機(jī)制、執(zhí)行部件的數(shù)目等和級(jí)數(shù)、指令分支預(yù)測(cè)的機(jī)制、執(zhí)行部件的數(shù)目等n高速緩存（高速緩存（cache）的容量與結(jié)構(gòu)）的容量與結(jié)構(gòu) n主頻（主頻（CPU內(nèi)部時(shí)鐘頻率）內(nèi)部時(shí)鐘頻率）n指指CPU芯片中電子線路（門、

21、觸發(fā)器）的工作頻率，它決定著芯片中電子線路（門、觸發(fā)器）的工作頻率，它決定著CPU芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸與操作速度的快慢 nCPU總線速率總線速率nCPU總線（前端總線）傳輸速率：決定著總線（前端總線）傳輸速率：決定著CPU與內(nèi)存之間傳輸數(shù)與內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的速度快慢據(jù)的速度快慢n內(nèi)核數(shù)目?jī)?nèi)核數(shù)目體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)邏邏輯輯實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)物物理理實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)211980 1990 2005 2010 20151980 1990 2005 2010 20154核核 80 x86 Pentium 80核核 雙核雙核年代年代性性能能提高提高CPU性能的性能的3大措施大措施提高主頻提高主頻

22、增加邏輯增加邏輯復(fù)雜度復(fù)雜度增加內(nèi)核數(shù)目增加內(nèi)核數(shù)目雙核多核異構(gòu)的多核處理器性能與其邏輯復(fù)雜處理器性能與其邏輯復(fù)雜性的平方根成正比，若邏性的平方根成正比，若邏輯復(fù)雜性提高輯復(fù)雜性提高1倍，至多倍，至多能提高能提高40%的性能的性能最大瓶頸是散熱問題：最大瓶頸是散熱問題： 3.2GHz 的的Pentium 4功耗超過功耗超過100W，溫度達(dá)溫度達(dá)70度！度！ 主頻到主頻到4.0GHz，功耗會(huì)達(dá)到，功耗會(huì)達(dá)到150W！采用采用2個(gè)處理器構(gòu)成一個(gè)處理器構(gòu)成一個(gè)雙核處理器，可以個(gè)雙核處理器，可以提高提高70%80%的性的性能能電路與封裝技術(shù)的進(jìn)電路與封裝技術(shù)的進(jìn)步，能把多個(gè)處理器步，能把多個(gè)處理器做在

23、單個(gè)芯片上做在單個(gè)芯片上1改進(jìn)改進(jìn)CPU結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)； 2 提高提高IC速度速度(主頻主頻)；3 增加增加CPU(核核)的數(shù)目的數(shù)目22什么是雙核什么是雙核/四核處理器？四核處理器？揭開外殼后的揭開外殼后的Pentium D處理器處理器共享的共享的L2 cache2 x 奔騰雙核奔騰雙核E5000處理器處理器 n最初，單個(gè)最初，單個(gè)IC封裝封裝2個(gè)功能完個(gè)功能完全相同的處理器全相同的處理器(內(nèi)核內(nèi)核)n進(jìn)一步發(fā)展為進(jìn)一步發(fā)展為2個(gè)內(nèi)核做在同個(gè)內(nèi)核做在同一晶片上，共享一晶片上，共享L2 cache，提高性價(jià)比提高性價(jià)比n然后，然后，2個(gè)雙核晶片封裝在一個(gè)雙核晶片封裝在一起成為起成為4核處理器核處理器n現(xiàn)在，現(xiàn)在，4個(gè)個(gè)/6個(gè)內(nèi)核做在同一個(gè)內(nèi)核做在同一晶片上，共享晶片上，共享L3 cache（Core i7/i5/i3 處理器）處理器）23Core i7 / i5 /i3