第2課時(shí)中央處理器CPU課件

1、第2課時(shí) 中央處理器CPU課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)本章要點(diǎn) CPU的發(fā)展史CPU的主要性能指標(biāo)兩大廠商CPU的介紹CPU的識(shí)別學(xué)習(xí)目標(biāo) 基于CPU在電腦中具有重要地位和作用，因此在選購電腦時(shí)，CPU的選購是相當(dāng)關(guān)鍵的。本章從個(gè)人電腦微處理器的發(fā)展史開始講解，并介紹了兩大處理器廠商的CPU，講述了辨識(shí)CPU的方法，讓用戶對CPU有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)，以便以教高的性價(jià)比選擇合適自己的CPU。圖2- P4 CPU CPU的基本組成 CPU由運(yùn)算器和控制器組成。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為邏輯運(yùn)算單元、控制單元和存儲(chǔ)單元三個(gè)部分。這三部分互相協(xié)調(diào)，進(jìn)行分析、判斷、運(yùn)算并控制計(jì)算機(jī)各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作。 CPU中的運(yùn)算器主

2、要完成各種算術(shù)運(yùn)算(加、減、乘、除)和邏輯運(yùn)算(邏輯加、邏輯乘和邏輯非運(yùn)算)；控制器主要用來讀取各種指令，并對指令進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的控制。此外，在CPU中還有若干個(gè)寄存器，它是CPU內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)單元。 總的來說，CPU具有三個(gè)基本功能：讀數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)(即將數(shù)據(jù)寫到存儲(chǔ)器中)。它是計(jì)算機(jī)中不可缺少的重要部分，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)沒有CPU，就好像一個(gè)人沒有心臟一樣。 CPU的工作原理CPU的工作原理就象一個(gè)工廠對產(chǎn)品的加工過程：進(jìn)入工廠的原料（指令），經(jīng)過物資分配部門（控制單元）的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線（邏輯運(yùn)算單元），生產(chǎn)出成品（處理后的數(shù)據(jù)）后，再存儲(chǔ)在倉庫（存儲(chǔ)器）中，最后等著拿到

3、市場上去賣（交由應(yīng)用程序使用）。CPU的分類CISC技術(shù)和RISC技術(shù) 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC（complex instruction set computer）技術(shù)和簡化指令集計(jì)算機(jī)RISC（reduced instruction set computer）技術(shù)是基于不同理論和構(gòu)思的兩種不同的CPU設(shè)計(jì)技術(shù)，CISC技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用均早于RISC。 Intel公司在Pentium之前的CPU均屬于CISC體系，從Pentium開始，將CISC和RISC結(jié)合，大多數(shù)指令是簡化指令，但仍然保留了一部分復(fù)雜指令，而這部分指令是采用硬件來實(shí)現(xiàn)的，通過取兩者之長，CPU可實(shí)現(xiàn)更高的性能。 CPU的生

4、產(chǎn)廠家 在CPU市場上，Intel和AMD之間的競爭非常激烈，Intel雖然占主導(dǎo)地位，但也受到AMD的挑戰(zhàn)。此外，還出現(xiàn)了實(shí)力大增的VIA(威盛)和異軍突起的Ransemta(全美達(dá))。下面我們就來介紹這些知名廠家的CPU。 1Intel系列 Intel公司的奔騰系列、賽揚(yáng)系列是CPU的首選。現(xiàn)在Intel公司最具影響力的CPU非奔騰4莫屬。下面我們就來介紹Intel公司的幾款主流CPU。 1) Intel Pentium處理器 Intel Pentium也稱為經(jīng)典奔騰(Intel Pentium Classic)，它是真正的第五代處理器。早期的Pentium 60和66分別工作在與系統(tǒng)總線

5、頻率相同的60 MHz和66 MHz兩種頻率下，沒有倍頻設(shè)置，而且最初的部分產(chǎn)品還有浮點(diǎn)運(yùn)算錯(cuò)誤，因此它并沒有受到人們的歡迎。后來的Pentium處理器采用了現(xiàn)在一直使用的“外頻倍頻CPU工作頻率”設(shè)置，工作頻率有75、90、100、120、133、150、166、200 MHz等規(guī)格。 早期的奔騰75120 MHz處理器使用0.6 m的半導(dǎo)體制造工藝，后期120 MHz頻率以上的奔騰則改用0.35 m半導(dǎo)體制造工藝，這有助于CPU頻率的進(jìn)一步提高。經(jīng)典奔騰的供電電壓均為3.3 V。 2) Intel Pentium MMX處理器 這是繼Pentium后Intel又一個(gè)成功的產(chǎn)品，其生命力也相

6、當(dāng)頑強(qiáng)。Pentium MMX在原Pentium的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大的改進(jìn)，增加了片內(nèi)16 KB數(shù)據(jù)緩存和16 KB指令緩存，4路寫緩存以及從Pentium Pro、Cyrix而來的分支預(yù)測單元和返回堆棧技術(shù)。特別是新增加的57條MMX多媒體指令，使得Pentium MMX即使在運(yùn)行非MMX優(yōu)化的程序時(shí)也比同主頻的Pentium CPU要快得多。57條MMX指令專門用來處理音頻、視頻等數(shù)據(jù)，這些指令可以大大縮短CPU在處理多媒體數(shù)據(jù)時(shí)的等待時(shí)間，使CPU擁有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。 與經(jīng)典奔騰不同，Pentium MMX采用了雙電壓設(shè)計(jì)，其內(nèi)核電壓為2.8 V，系統(tǒng)I/O電壓仍為原來的3.3 V。

7、 3) Intel Pentium處理器 Intel Pentium 是新一代的奔騰處理器，主要有233、266、300、333、350、400、450 MHz七種規(guī)格。Pentium 的發(fā)展歷經(jīng)了三個(gè)階段：第一階段的Pentium 代號(hào)為“Klamath”，使用0.35 m工藝制造，CPU核心電壓為2.8 V，工作在66 MHz外頻下，主要頻率有233、266和300 MHz三種；第二階段的Pentium 代號(hào)為 Deschutes，采用0.25 m工藝制造，由于工藝的改進(jìn)，新一代Pentium 的核心電壓大幅度下降，為2.0 V，工作頻率也是66 MHz，主要頻率有300、333 MHz等

8、幾種；第三階段的Pentium 代號(hào)仍為“Deschutes，采用0.25 m制造工藝，核心電壓2.0 V，工作在100 MHz外頻下，主要頻率有350、400和450 MHz三種。 Pentium 與傳統(tǒng)的奔騰處理器有了很大的不同，最大的變化就是它采用了Slot 1架構(gòu)，這從外表上就可以很明顯地看出來。Pentium 處理器使用SEC(單邊插接)與主板相連，根據(jù)其特有的雙獨(dú)立總線結(jié)構(gòu)(D.I.B.)，Socket 7時(shí)代主板上的二級(jí)緩存被放進(jìn)了CPU卡盒中并工作在處理器核心頻率的一半以下，這就使得Pentium 的性能與Pentium相比有了比較大的提高。此外，Pentium 系列也包含有M

9、MX指令集。 4) Intel Celeron處理器 雖然Pentium 的性能不錯(cuò)，但是其昂貴的價(jià)格使不少人把目光投向了Super 7。為了搶回失去的低端市場，Intel推出了Celeron(賽揚(yáng))處理器。 到目前為止，賽揚(yáng)的發(fā)展也經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是代號(hào)為“Covington的賽揚(yáng)266和300，采用0.25 m工藝制造，Slot 1架構(gòu)，沒有片內(nèi)L2緩存。正因?yàn)槿绱?，其整?shù)運(yùn)算能力很差，賽揚(yáng)266的整數(shù)運(yùn)算能力甚至還不及奔騰MMX 233高，由于L2緩存對浮點(diǎn)運(yùn)算影響不大，因此賽揚(yáng)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力與P一樣出色。 第二階段的賽揚(yáng)代號(hào)為“Mendocino，采用0.25 m工藝制造，Sl

10、ot 1架構(gòu)，它與Covington最大的不同便是增加了整合在CPU內(nèi)部的128 KB L2緩存，并以與CPU相同的頻率工作。新的賽揚(yáng)盡管只有128 KB L2緩存(P L2緩存的1/4)，但是由于它以與CPU相同的頻率工作，因此其性能大幅提高。第三階段的賽揚(yáng)采用了Socket 370架構(gòu)，由于Mendocino的緩存集成在CPU內(nèi)部，使得它所帶的大塊電路板變成了中看不中用的累贅，為了壓低成本、降低售價(jià)，Intel便推出了與誰也不兼容的Socket 370接口的賽揚(yáng)333和366。有Intel ZX芯片組與其配合，與賽揚(yáng)300A相比，這種Socket 370接口的賽揚(yáng)只是改變了接口方式并提高了

11、主頻(但還是運(yùn)行在66 MHz的外頻上)，其他沒有任何變化。 5) Intel Pentium 處理器 Pentium 處理器是Intel的新一代產(chǎn)品，它采用0.25 s制造工藝，使用的是Katmai內(nèi)核，新的SECC2插口。P 擁有32 KB一級(jí)緩存和512 KB二級(jí)緩存(運(yùn)行在芯片核心速度的一半以下)，包含MMX指令和Intel自己的“3D”指令SSE。最初發(fā)行的P有450 MHz和500 MHz兩種規(guī)格，其系統(tǒng)總線頻率為100 MHz。 6) Pentium -Coppermine 1999年10月底，Intel正式發(fā)布代號(hào)為“Coppermine的新一代Pentium 處理器，其系統(tǒng)前

12、端總線為133 MHz，CPU主頻最高達(dá)到733 MHz。Coppermine采用全新的核心設(shè)計(jì)，內(nèi)置256 KB與CPU主頻同步運(yùn)行的二級(jí)緩存，并率先采用0.18 m的制造工藝。由于制造工藝的提高，新一代的Coppermine處理器的集成度大為提高，它的核心集成了2800萬個(gè)晶體管，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原來Katmai處理器的900萬個(gè)晶體管數(shù)量。制造工藝的改進(jìn)也使得單位面積的晶體管數(shù)量更多，CPU硅芯片可以做得更小，從而使芯片面積更小，功耗大為減小，成本也得以降低，這樣，更適用于筆記本電腦使用。另外，它先進(jìn)的緩存轉(zhuǎn)換架構(gòu)，使其在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?、系統(tǒng)響應(yīng)周期等方面都比Katmai要快得多，因而整體性能比

13、同頻的Katmai有明顯的提高。 奔騰4處理器除了將以前的MMX和SSE加入指令集外，還增加了144個(gè)SIMD指令(也就是所謂的資料流SIMD延伸指令集2，即SSE2)。這些指令都支持128位的整數(shù)運(yùn)算以及倍準(zhǔn)度浮點(diǎn)運(yùn)算，可以使CPU在處理相同的數(shù)據(jù)量時(shí)，僅僅需要一半的指令即可完成運(yùn)算。這樣就提高了微處理器處理數(shù)據(jù)的速度。 7) 奔騰4 奔騰4以代號(hào)Willamette作為其核心，采用全新的NetBurst架構(gòu)，在加速指令集方面增加了第二代的SSE2指令集，同時(shí)強(qiáng)調(diào)在Internet、平面處理、多媒體以及3D運(yùn)行與處理上，可以發(fā)揮更好的效能。 在封裝結(jié)構(gòu)上，奔騰4采用新改良的OLGA(Orga

14、nic Land Gird Array)封裝方式，與FC-PGA封裝相當(dāng)類似，同樣都是采用Flip-Clip的方式，將芯片以鑲嵌的方式固定在OLGA的電路基板上，而基板的底座則是采用423根腳位的PGA(Pin GridA Array)。為了避免FC-PGA的弱點(diǎn)，奔騰4處理器在芯片上蓋了一層保護(hù)金屬，這樣可以避免CPU核心部分的芯片由于散熱風(fēng)扇擺動(dòng)的壓力而導(dǎo)致?lián)p壞。 2AMD系列 AMD成立于1969年，是世界上除了Intel公司之外的第二大CPU生產(chǎn)廠家。AMD的586級(jí)CPU代號(hào)為K5，產(chǎn)品型號(hào)為5k86。K5與Intel的奔騰系列CPU兼容，可以直接安裝在一般P54C類主板上。對于58

15、6類電腦來說，選擇這種CPU經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。K5處理器也是為了同奔騰處理器競爭而推出的產(chǎn)品，雖然K5推出的時(shí)間較晚，但在性能上比同檔次的奔騰CPU要好。K5處理器具有24 KB的L1緩存，它的L2緩存存放于主板上，與系統(tǒng)的總線頻率同步工作。K5的整數(shù)運(yùn)算能力不如Cyrix的6x86，但比奔騰略強(qiáng)；浮點(diǎn)運(yùn)算能力遠(yuǎn)不如奔騰，但比Cyrix強(qiáng)。 除了K5之外，AMD公司又相繼推出了K6、K6-2、K6- 以及K7處理器。下面我們來介紹這幾款A(yù)MD公同的主流CPU。 1) AMD K6處理器 AMD K6處理器是與Pentium MMX同檔次的產(chǎn)品，其由原來的NexGen公司的686改裝而來，包含了全新的M

16、MX指令以及64 KB L1緩存(比奔騰MMX整整大了一倍)，因此K6的整體性能要優(yōu)于奔騰MMX。據(jù)測試，K6比相同速度的奔騰MMX快，基本相當(dāng)于同主頻P的水平。其弱點(diǎn)是需要使用MMX或浮點(diǎn)運(yùn)算的應(yīng)用程序時(shí)，與Intel相比速度較慢。 K6采用的是雙電壓供電方式，K6-166、K6-200的內(nèi)核電壓為2.9 V，K6-233的內(nèi)核電壓是3.2 V。 2) AMD K6-2處理器 K6-2是AMD的拳頭級(jí)產(chǎn)品，為了打敗Intel，K6-2在K6的基礎(chǔ)上做了大幅度的改進(jìn)，其中最重要的一條便是支持3DNow!指令。3DNow!指令是對x86體系結(jié)構(gòu)的重大突破，它大大加強(qiáng)了處理3D圖形和多媒體所需要的

17、密集浮點(diǎn)運(yùn)算能力。3DNow!技術(shù)優(yōu)秀的3D表現(xiàn)，更加真實(shí)地重現(xiàn)3D圖像以及大屏幕的聲像效果。K6-2同時(shí)支持超標(biāo)量MMX技術(shù)，100 MHz總線頻率，這意味著系統(tǒng)與L2緩存和內(nèi)存的傳輸速率提高將近50%，從而大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。此外，K6-2采用最新的0.25 m工藝制造，內(nèi)含930萬個(gè)晶體管(比K6多出了50萬個(gè))，核心電壓為2.2 V；低電壓使K6-2的發(fā)熱量大幅降低。 K6-2有266、300、333、350、380、400、450 MHz等不同頻率的產(chǎn)品，與其相應(yīng)的CPU外部頻率也有66、95、100 MHz等幾種。 3) AMD K6- 處理器 K6- 是AMD公司在Sock

18、et 7領(lǐng)域的最后一款CPU，之后AMD全力轉(zhuǎn)到K7和Slot A架構(gòu)上去。K6- 原來并不叫這個(gè)名字，而是順延K6-2的名字叫K6-3，后來AMD為了和Intel的Pentium 相抗衡，才把K6-3改名為K6-。K6- 依然基于K6-2的CTX內(nèi)核，但和K6-2最大的不同就是K6- 內(nèi)部整合了256 KB的L2緩存，也就是說，K6- 中L2緩存的運(yùn)行速度與CPU核心速度相同。L2緩存的速度對系統(tǒng)性能影響非常大，Socket 7架構(gòu)都把L2緩存做在主板上，使用66 MHz或100 MHz的速度運(yùn)行，這與CPU動(dòng)輒300、400 MHz的速度相比，實(shí)在是瓶頸，Intel正是看到了這一不足，才在

19、P、P 和賽揚(yáng)內(nèi)部整合L2緩存的。 400、450和500 MHz三個(gè)版本的K6- 依然采用0.25 m工藝制造，外頻100 MHz，核心電壓2.4 V。 4) AMD Athlon K7處理器 AMD公司的Athlon處理器又稱K7，它不再使用Scoket 7架構(gòu)而采用自己的Slot A架構(gòu)。它包含2180萬個(gè)晶體管，包含3DNow!和MMX指令集，使用025 m和0.18 m兩種制造工藝。它擁有128 KB L1緩存(64 KB用于指令，另外64 KB用于數(shù)據(jù)，是Pentiun、Pentium 的32 KB Ll緩存的四倍)、512 KB的L2緩存，其速度為處理器時(shí)鐘頻率的一半。K7的最大

20、特點(diǎn)是采用了Digital Alpha CPU的EV6總線技術(shù)，總線設(shè)計(jì)速度達(dá)到200 MHz，而且還可能達(dá)到400 MHz或者更高。在理論上，它允許主板支持2個(gè)處理器。K7處理器的時(shí)鐘頻率為500850 MHz，并且在2000年3月AMD推出了1 GHz的Athlon(速龍)處理器。 從Athlon 700開始，AMD開始采用0.18 m制造工藝(也有部分產(chǎn)品使用0.25 m制造工藝)，仍使用Slot A架構(gòu)，核心電壓是1.6 V或者1.7 V。 CPU的封裝技術(shù) 所謂封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與

21、外部電路的橋梁。 封裝形式 所謂CPU封裝是CPU生產(chǎn)過程中的最后一道工序，封裝是采用特定的材料將CPU芯片或CPU模塊固化在其中以防損壞的保護(hù)措施。 從大的分類來看通常采用Socket插座進(jìn)行安裝的CPU使用PGA（柵格陣列）方式封裝，而采用Slotx槽安裝的CPU則全部采用SEC（單邊接插盒）的形式封裝。 現(xiàn)在還有PLGA（PlasticLandGridArray）、OLGA（OrganicLandGridArray）等封裝技術(shù)。CPU外觀的組成 當(dāng)前的CPU如果從它的物理結(jié)構(gòu)和外觀上就可將其分為內(nèi)核、基板、填充物、封裝和接口等5個(gè)部分 CPU外觀的組成基板接口封裝電路板內(nèi)核CPU的架構(gòu)針

22、腳式Socket架構(gòu)的CPUSocket 423插槽示意圖插卡式的Slot架構(gòu)的CPUSlot 1架構(gòu)的CPU插槽Slot 1架構(gòu)的插槽7、MIDI接口： 聲卡的MIDI接口和游戲桿接口是共用的。接口中的兩個(gè)針腳用來傳送MIDI信號(hào)，可連接各種MIDI設(shè)備，例如電子鍵盤等。 CPU就是我們所說的“中央處理器” 英文全稱Central Processing Unit 它是一塊超大規(guī)模集成電路芯片，內(nèi)部有幾千萬個(gè)到幾億個(gè)晶體管元件組成的十分復(fù)雜的電路，其中包括運(yùn)算器、寄存器、控制器和總線（包括數(shù)據(jù)、控制、地址總線）等。它通過指令來進(jìn)行運(yùn)算和控制系統(tǒng)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心元件。 我們知道，CPU需要通

23、過某個(gè)接口與主板連接的才能進(jìn)行工作。CPU經(jīng)過這么多年的發(fā)展，采用的接口方式有引腳式、卡式、觸點(diǎn)式、針腳式等。而目前CPU的接口都是針腳式接口，對應(yīng)到主板上就有相應(yīng)的插槽類型。CPU接口類型不同，在插孔數(shù)、體積、形狀都有變化，所以不能互相接插。Socket 478Socket 478接口是目前Pentium 4系列處理器所采用的接口類型，針腳數(shù)為478針。Socket 478的Pentium 4處理器面積很小，其針腳排列極為緊密。英特爾公司的Pentium 4系列和P4 賽揚(yáng)系列都采用此接口。Socket ASocket A接口，也叫Socket 462，是目前AMD公司Athlon XP和D

24、uron處理器的插座接口。Socket A接口具有462插空，可以支持133MHz外頻。Socket 423Socket 423插槽是最初Pentium 4處理器的標(biāo)準(zhǔn)接口，Socket 423的外形和前幾種Socket類的插槽類似，對應(yīng)的CPU針腳數(shù)為423。Socket 423插槽多是基于Intel 850芯片組主板，支持1.3GHz1.8GHz的Pentium 4處理器。不過隨著DDR內(nèi)存的流行，英特爾又開發(fā)了支持SDRAM及DDR內(nèi)存的i845芯片組，CPU插槽也改成了Socket 478，Socket 423接口也就銷聲匿跡了。Socket 370 Socket 370架構(gòu)是英特爾開

25、發(fā)出來代替SLOT架構(gòu)，外觀上與Socket 7非常像，也采用零插拔力插槽，對應(yīng)的CPU是370針腳。英特爾公司著名的“銅礦”和”圖拉丁”系列CPU就是采用此接口。SLOT 1 SLOT 1是英特爾公司為取代Socket 7而開發(fā)的CPU接口，并申請的專利。這樣其它廠商就無法生產(chǎn)SLOT 1接口的產(chǎn)品。SLOT1接口的CPU不再是大家熟悉的方方正正的樣子，而是變成了扁平的長方體，而且接口也變成了金手指，不再是插針形式。SLOT 1是英特爾公司為Pentium 系列CPU設(shè)計(jì)的插槽，其將Pentium CPU及其相關(guān)控制電路、二級(jí)緩存都做在一塊子卡上，多數(shù)Slot 1主板使用100MHz外頻。S

26、LOT 1的技術(shù)結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)，能提供更大的內(nèi)部傳輸帶寬和CPU性能。此種接口已經(jīng)被淘汰，市面上已無此類接口的產(chǎn)品。SLOT 2 SLOT 2用途比較專業(yè)，都采用于高端服務(wù)器及圖形工作站的系統(tǒng)。所用的CPU也是很昂貴的Xeon(至強(qiáng))系列。Slot 2與Slot 1相比，有許多不同。首先，Slot 2插槽更長，CPU本身也都要大一些。其次，Slot 2能夠勝任更高要求的多用途計(jì)算處理，這是進(jìn)入高端企業(yè)計(jì)算市場的關(guān)鍵所在。在當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器設(shè)計(jì)中，一般廠商只能同時(shí)在系統(tǒng)中采用兩個(gè) Pentium 處理器，而有了Slot 2設(shè)計(jì)后，可以在一臺(tái)服務(wù)器中同時(shí)采用 8個(gè)處理器。而且采用Slot 2接口的Pe

27、ntium CPU都采用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的0.25微米制造工藝。支持SLOT 2接口的主板芯片組有440GX和450NX。SLOT A SLOT A接口類似于英特爾公司的SLOT 1接口，供AMD公司的K7 Athlon使用的。在技術(shù)和性能上，SLOT A主板可完全兼容原有的各種外設(shè)擴(kuò)展卡設(shè)備。它使用的并不是Intel的P6 GTL+ 總線協(xié)議，而是Digital公司的Alpha總線協(xié)議EV6。EV6架構(gòu)是種較先進(jìn)的架構(gòu)，它采用多線程處理的點(diǎn)到點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持200MHz的總線頻率。 活動(dòng)2CPU的主要性能指標(biāo) CPU品質(zhì)的高低直接決定了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的檔次，而CPU的主要技術(shù)指標(biāo)可以反映出CPU

28、的大致性能。下面介紹CPU的主要性能指標(biāo)。 1) 位、字節(jié)和字長 CPU可以同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)是其最重要的一個(gè)標(biāo)志。CPU在單位時(shí)間內(nèi)(同一時(shí)間)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)叫字長。人們通常所說的16位機(jī)、32位機(jī)就是指該微機(jī)中的CPU可以同時(shí)處理16位、32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT與286機(jī)是16位機(jī)，386機(jī)和486機(jī)是32位機(jī)，586機(jī)則是64位的高檔微機(jī)。 通常將8 bit稱為一個(gè)字節(jié)。字節(jié)的長度是固定的，而字長的長度是不固定的，對于不同的CPU，字長的長度也不一樣。8 bit的CPU一次只能處理一個(gè)字節(jié)，而32 bit的CPU一次就能

29、處理4個(gè)字節(jié)，字長為64 bit的CPU一次可以處理8個(gè)字節(jié)。 2) 主頻、外頻和倍頻 主頻(CPU Clock Speed)也叫時(shí)鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)振蕩的速度。主頻越高，CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期里所能完成的指令數(shù)也就越多，CPU的運(yùn)算速度也就越快。CPU主頻的高低與CPU的外頻和倍頻有關(guān)，其計(jì)算公式為：主頻=外頻倍頻。 外頻是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度，而且目前絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間同步運(yùn)行的速度。在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接影響內(nèi)存的訪問速度，外頻越高，CPU就可以同時(shí)接受更多的來自外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的速度進(jìn)一步提高。 倍頻就是CP

30、U的運(yùn)行頻率與整個(gè)系統(tǒng)外頻之間的倍數(shù)。在相同的外頻下，倍頻越高，CPU的頻率也越高。實(shí)際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大，單純的一味追求高倍頻而得到的高主頻的CPU，就會(huì)出現(xiàn)明顯的瓶頸(CPU從系統(tǒng)中得到的數(shù)據(jù)的極限速度不能夠滿足CPU運(yùn)算的速度)效應(yīng), 可想而知, 這無疑是一種浪費(fèi)。從有關(guān)計(jì)算可以得知，CPU的外頻在58倍的時(shí)候，其性能能夠得到比較充分的發(fā)揮，如果超出這個(gè)數(shù)值, 則都不是很完善。偏低還好說, 不過是CPU本身運(yùn)算速度慢而已，可高了以后就會(huì)出現(xiàn)顯著的瓶頸效應(yīng)，系統(tǒng)與CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的速度跟不上CPU的運(yùn)算速度，從而浪費(fèi)CPU的計(jì)算能力。倍頻是由主板設(shè)計(jì)

31、時(shí)提供的，現(xiàn)在的主板已經(jīng)從1倍頻提高到了9倍頻。 主頻是CPU的時(shí)鐘頻率或者說是內(nèi)部工作頻率。外頻是系統(tǒng)總線的工作頻率。倍頻是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。主頻 = 倍頻*外頻 鎖頻是指CPU生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)CPU時(shí)將CPU的倍頻數(shù)鎖定，現(xiàn)在的CPU基本上都鎖定了倍頻。超頻是指將外頻或倍頻(由于現(xiàn)在的CPU被鎖定倍頻，超頻時(shí)很少有人使用此項(xiàng))人為地提高，使其工作頻率超過額定的主頻，從而提高其性能。 3) 制造工藝 制造工藝是CPU發(fā)展史中一門重要的技術(shù)，在生產(chǎn)CPU的過程中，要進(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個(gè)元器件。其生產(chǎn)的精度以微米來表示，精度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)。早期的CPU大多

32、采用0.5 m的制作工藝，后來隨著CPU頻率的提高，0.25 m制造工藝被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18 m制作工藝的Pentium處理器，即Coppermine(銅礦)處理器。其更精細(xì)的工藝使得原有晶體管門電路更大限度地縮小了，能耗越來越低，CPU也就更省電。 4) 內(nèi)存總線速度 內(nèi)存總線速度(Memory-Bus Speed)也就是系統(tǒng)總線速度，一般等同于CPU的外頻。CPU處理的數(shù)據(jù)都由主存儲(chǔ)器提供，主存儲(chǔ)器就是內(nèi)存。一般我們放在外存(磁盤或者各種存儲(chǔ)介質(zhì))上面的資料都要通過內(nèi)存，再進(jìn)入CPU進(jìn)行處理，所以與內(nèi)存之間的通道(也就是內(nèi)存總線的速度)對整個(gè)系統(tǒng)的性

33、能就顯得尤為重要。由于內(nèi)存和CPU之間的運(yùn)行速度或多或少會(huì)有差異，因此便出現(xiàn)了二級(jí)緩存來協(xié)調(diào)兩者之間的差異。內(nèi)存總線速度是指CPU二級(jí)高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度。 5) 緩存 緩存又稱為高速緩存，是一塊存儲(chǔ)器，其容量和工作速率對提高計(jì)算機(jī)的速度有重要的作用。CPU的緩存分為兩種，即Ll Cache(一級(jí)緩存)和L2 Cache(二級(jí)緩存)。Ll Cache指封裝在CPU芯片內(nèi)部的高速緩存，它用來暫時(shí)存儲(chǔ)CPU運(yùn)算器里的部分指令和數(shù)據(jù)。內(nèi)部緩存的存取速度與CPU主頻相同，容量單位一般為KB。 L2 Cache指CPU外部的高速緩存，用于協(xié)調(diào)CPU與內(nèi)存的速度的差異。CPU的L2 Cache可以

34、分為芯片內(nèi)部和芯片外部兩種。在CPU芯片內(nèi)部的L2 Cache的運(yùn)行速度與主頻相同，而安裝在CPU芯片外部的L2 Cache運(yùn)行頻率一般只有主頻的1/2。 6) 工作電壓 工作電壓 (Supply Voltage)即CPU正常工作所需的電壓。早期的CPU(286、386、486)由于制作工藝落后，因此工作電壓較大，一般為5 V(奔騰是3.5 V、3 V、2.8 V等)左右，導(dǎo)致CPU的發(fā)熱過高而影響CPU的壽命?，F(xiàn)在隨著CPU制作工藝的提高，工作電壓一般為1.52.0 V，低電壓使耗電過大和發(fā)熱過高問題得到了很好的解決。 7）擴(kuò)展總線速度 擴(kuò)展總線速度是指CPU與擴(kuò)展設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。擴(kuò)

35、展總線是CPU與外部設(shè)備的橋梁。8）地址總線寬度 地址總線寬度決定了CPU可以訪問的物理地址空間，簡單地說就是可以使用的內(nèi)存空間。例如，386以上的微機(jī)系統(tǒng)，地址總線的寬度為32位，最多可以直接訪問4GB 的物理空間，Intel酷睿I 7的地址總線寬度為64位，則可以訪問的物理空間為16GB. 計(jì)算公式為：地址總線寬度為n 位，則可以訪問的物理空間為2n9）數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量的大小，而數(shù)據(jù)總線寬度則決定了CPU與二級(jí)高速緩存、內(nèi)存以及輸入與輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸信息量。 10) 支持的指令集 為了提高計(jì)算機(jī)在多媒體、3D圖形方面的應(yīng)用能力，大量的處理器指令集應(yīng)運(yùn)而生，其

36、中最著名的三種便是Intel的MMX、SSE和AMD的3DNow!指令集。 MMX(Multi Media eXtension，多媒體擴(kuò)展)指令集：是Intel公司于1996年推出的一項(xiàng)多媒體指令增強(qiáng)技術(shù)。MMX指令集中包括有57條多媒體指令，通過這些指令可以一次處理多個(gè)數(shù)據(jù)，在處理結(jié)果超過實(shí)際處理能力時(shí)也能進(jìn)行正常處理。 SSE(Streaming SIMD Extensions，單指令多數(shù)據(jù)流擴(kuò)展)指令集：是Intel公司在Pentium 處理器中率先推出的。SSE指令集包括了70條指令，其中包含提高3D圖形運(yùn)算效率的50條SIMD(單指令多數(shù)據(jù)技術(shù))浮點(diǎn)運(yùn)算指令、12條MMX整數(shù)運(yùn)算增強(qiáng)

37、指令、8條優(yōu)化內(nèi)存中連續(xù)數(shù)據(jù)塊傳輸指令。理論上，這些指令對目前流行的圖像處理、浮點(diǎn)處理、3D運(yùn)算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應(yīng)用起到全面強(qiáng)化的作用。SSE指令與3DNow! 指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技術(shù)的絕大部分功能，只是實(shí)現(xiàn)的方法不同。 SSE2指令集SSE2指令就是增強(qiáng)的SSE指令集的擴(kuò)展，它在原來SSE指令集的基礎(chǔ)上增加了一些指令，包括144條128位全新SIMD浮點(diǎn)管理指令，使得其P4處理器性能有大幅度提高。SSE2涉及了在多重的數(shù)據(jù)目標(biāo)上立刻執(zhí)行單個(gè)的指令（即SIMD簡稱單指令多數(shù)據(jù)流指令）。最重要的是SSE2能處理128位和兩倍精密浮點(diǎn)運(yùn)算。 SSE3指令集

38、 SSE3指令是目前規(guī)模最小的指令集，它只有13條指令。它共劃分為五個(gè)應(yīng)用層，分別為數(shù)據(jù)傳輸命令、數(shù)據(jù)處理命令、特殊處理命令、優(yōu)化命令、超線程性能增強(qiáng)五個(gè)部分，其中超線程性能增強(qiáng)是一種全新的指令集，它可以提升處理器的超線程的處理能力，大大簡化了超線程的數(shù)據(jù)處理過程，使處理器能夠更加快速的進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理。 3DNow! 指令集：AMD公司提出的3DNow!指令集出現(xiàn)在SSE指令集之前，并被AMD廣泛應(yīng)用于其K6-2、K6-3以及Athlon(K7)處理器上。3DNow! 指令集技術(shù)其實(shí)就是21條機(jī)器碼的擴(kuò)展指令集。與Intel公司的MMX技術(shù)側(cè)重于整數(shù)運(yùn)算有所不同，3DNow!指令集主要針對三

39、維建模、坐標(biāo)變換和效果渲染等三維應(yīng)用場合，在軟件的配合下，可以大幅度提高3D處理性能。 現(xiàn)在生產(chǎn)的所有x86的CPU都支持MMX，但I(xiàn)ntel公司的CPU只支持SSE，AMD公司的CPU只支持3DNow!。 11) 協(xié)處理器 協(xié)處理器也叫數(shù)學(xué)協(xié)處理器，主要負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算。8088、286、386等微機(jī)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算性能都相當(dāng)落后。自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算，含有內(nèi)置協(xié)處理器的CPU，可以加快特定類型的數(shù)值計(jì)算，某些需要進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算的軟件系統(tǒng)，如Auto CAD就需要協(xié)處理器支持。協(xié)處理器是一種芯片，可以減輕處理器的特定任務(wù)。 CPU新技術(shù)1.超線程（Hyperthreading Technology）技術(shù) :一種可以將CPU內(nèi)部暫時(shí)閑置處理資源充分“調(diào)動(dòng)”起來的技術(shù)。 2. LGA封裝方式 :用金屬觸點(diǎn)式封裝取代了以往的針狀插腳 。.迅馳移動(dòng)技術(shù)迅馳移動(dòng)計(jì)算技術(shù)是英特爾的無線移動(dòng)計(jì)算