計算機組裝與維護教程(第6版)劉瑞新第2章中央處理器1

第2章中央處理器“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材

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中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）是微機最重要的組成部分，其規(guī)格與頻率常用來衡量微機的性能。多年來CPU的發(fā)展一直遵循“摩爾定律”：CPU性能每隔18個月提高一倍，價格下降一半?，F(xiàn)在CPU仍朝著多核心、多線程的方向發(fā)展。Intel公司成立于1968年，AMD公司成立于1969年5月1日。2.1CPU的發(fā)展歷史2.1.14位處理器1971年，Intel公司成功地把傳統(tǒng)的運算器和控制器集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，發(fā)布了第一款微處理器芯片4004，4004的字長為4

bit（位），采用10m（微米）制造工藝。PC軟件先鋒——加里·基爾達(dá)爾/2013/0813/27692.html2.1.28位處理器1972年，Intel公司研制出8008處理器，字長為8

bit。2.1.316位處理器1．Intel8086/8088處理器1978年6月8日，Intel公司推出了首枚16位微處理器i8086。2．Intel80286處理器1982年，Intel推出了80286處理器，其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線位寬皆為16

bit。使用80286的電腦2.1.432位處理器1．Intel80386處理器1985年，Intel發(fā)布80386DX處理器，80386DX的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線位寬都為32

bit。2．Intel80486處理器1989年，Intel推出了Socket1接口的486處理器，如圖2-7所示。80486為32位微處理器。3．IntelPentium處理器1993年，Intel公司發(fā)布了Pentium（奔騰）處理器，Pentium處理器為32位微處理器。Pentium產(chǎn)品經(jīng)歷了3代，處理器的接口分別采用Socket4、Socket5和Socket7。蘋果PowerMacintosh6100使用的處理器，同時也被用于任天堂Wii和微軟Xbox360游戲機中。

PowerPC是Apple、IBM和摩托羅拉（Motorola）聯(lián)盟（也稱為AIM聯(lián)盟）的產(chǎn)物，它基于POWER體系結(jié)構(gòu)，但是與POWER又有很多的不同。例如，PowerPC是開放的，它既支持高端的內(nèi)存模型，也支持低端的內(nèi)存模型，而POWER芯片是高端的。最初的PowerPC設(shè)計也著重于浮點性能和多處理能力的研究。當(dāng)然，它也包含了大部分POWER指令。很多應(yīng)用程序都能在PowerPC上正常工作，這可能需要重新編譯以進行一些轉(zhuǎn)換。

4．IntelPentiumⅡ處理器1997年，Intel公司發(fā)布了PentiumⅡ處理器，處理器接口也從Socket7轉(zhuǎn)向Slot1。5．IntelPentiumⅢ1999年，Intel公司發(fā)布了PentiumⅢ處理器，采用Slot1接口。2000年3月，AMD公司領(lǐng)先于Intel公司推出了1

GHz的Athlon（K7）微處理器，其性能超過了PentiumⅢ。為了降低成本，后來的PentiumⅢ都改為Socket370接口。同期，AMD公司推出了Athlon（速龍），它采用462針的SocketA接口。6．IntelPentium4處理器Intel公司在2000年11月發(fā)布了Pentium4，采用Socket423接口，后期的Pentium4均改為Socket478接口。同期AMD公司推出了AthlonXP，如圖2-21所示，仍采用SocketA接口。

2.1.564位處理器對x86架構(gòu)進行擴展，從而實現(xiàn)同時兼容32位和64位運算，這一理念是由AMD率先提出的。1．AMDAthlon64系列2003年9月，AMD發(fā)布了桌面64位Athon64系列處理器（也稱K8架構(gòu)）。

2．IntelPentium464位系列Intel公司于2005年2月發(fā)布了桌面64位雙核心處理器PentiumD，如圖2-24所示，LGA775接口。2.1.664位雙核、四核心處理器1．Intel雙核、四核心處理器2006年7月，Intel發(fā)布了新一代的全新的微架構(gòu)桌面處理器——Core2duo（酷睿2），并且宣布正式結(jié)束Pentium時代。Core2采用65

nm制造工藝，LGA775接口。2．AMD桌面雙核、四核心處理器2005年5月，AMD發(fā)布了第一款64位雙核CPU——基于K8架構(gòu)的Athlon64X2系列（包括4800+、4600+、4400+及4200+等），Socket939接口。2007年11月，AMD發(fā)布了基于全新K10架構(gòu)的四核Phenom處理器系列，采用65

nm工藝、SocketAM2+接口。2009年6月，AMD推出了K10.5架構(gòu)的雙核、四核心處理器PhenomII、AthlonII，接口為AM3，采用先進的45

nmSOI制作工藝。

2.1.764位新一代多核心處理器1．Intel多核心處理器（1）Intel第一代Corei系列處理器2010年1月，Intel公司發(fā)布了Corei系列處理器，，采用45nm制造工藝，分別采用LGA1366接口和LGA1156接口。i5-600系列基于Westmere架構(gòu)，核心代號為Clarkdale。（2）Intel第二代Corei系列處理器2011年1月Intel公司發(fā)布了第二代Corei系列處理器Corei7/i5/i3，命名為第二代智能酷睿處理器。第二代Corei處理器均采用32

nm制造工藝的SandyBridge微架構(gòu)，第二代產(chǎn)品采用LGA1155接口。（3）Intel第三代Corei系列處理器2012年4月，Intel公司發(fā)布了第三代Corei系列處理器，工藝更新到22

nm，帶來了IvyBridge，它只是SandyBridge的改進版，并非全新微架構(gòu)。第三代產(chǎn)品采用LGA1155接口，與第二代相同，兩者兼容。（4）Intel第四代Corei系列處理器按照英特爾的嘀嗒戰(zhàn)略，今年是英特爾的Tock之年，這一年的產(chǎn)品主要是在微架構(gòu)上進行改變。這次我們看到，Haswell采用的是22nm工藝，那么在架構(gòu)上又哪些改變呢？我們繼續(xù)往下看。2013年6月Intel公司正式發(fā)布第四代Core-4xxx系列處理器。Intel以每兩年一次的Tick-Tock(制程更新─微架構(gòu)更新)的鐘擺研發(fā)策略下，于6月ComputexTaipei正式發(fā)表采22nm制程的第四代Corei3/5/7-4xxx系列處理器(原始代號Haswell)，包括3系列雙核四線程、5系列四核四線程、7系列四核八線程的微核心設(shè)計。第四代Corei3/5/74xxx系列處理器，命名編碼中-4xxx的第一個4字母代表其為第4代Core(Haswell)架構(gòu)。為了追趕AMDAPU集成RadeonHD等級GPU的繪圖效能，英特爾搭配Haswell處理器所內(nèi)建的第四代繪圖處理器(GPU)。它具備DirectX11.1、OpenCL1.2與OpenGL4.0函式規(guī)格支持能力，繪圖運算效能較上一代Ivy-Bridge的IntelHD2500/4000提升兩倍，甚至提供直追外接獨立顯卡效能的內(nèi)嵌128MBeDRAM的特殊封裝選項(GT3e)。IntelHD/Iris/IrisProGraphics4x00/5x00也提供支持DisplayPortv1.2(5.4Gbps)顯示接口電路，最大輸出分辨率達(dá)到4Kx2K(3840x2160@60Hz、4096x2304@24HzHDMI)，同時可以做串聯(lián)跨接三個顯示器并同時輸出；它也提供更快速的QuickVideoSync同步視訊轉(zhuǎn)碼效能，將一張播放長度達(dá)2小時的1080p的藍(lán)光影碟影片轉(zhuǎn)成H.264壓縮編碼格式，僅不到3分鐘。英特爾第四代Corei3/5/7處理器商標(biāo)與平臺架構(gòu)圖全新22nm架構(gòu)：Intel四代i5/i7權(quán)威評測/332/3321350_all.html架構(gòu)圖英特爾第四代Corei3/5/7-4xxx處理器(代號Haswell)，依照桌機、筆記本或平板等平臺等，對繪圖效能與功耗的均衡需求，內(nèi)建不同等級的GPU，從桌機CPU使用的IntelHDgraphics(GT1)、IntelHDgraphics4600/4400/4200(GT2)、IntelHDgraphics5000到筆記本CPU所使用的IntelHDgraphics4600/4400/4200(GT2)、IntelIris5100(GT3)、IrisPrographics5200(GT3e)圖形處理核心。桌機的Haswell處理器目前僅推Corei7-4xxx、i5-4xxx系列，全搭配IntelHDGraphics4600(GT2)，i7系列是4核8緒(開HyperThreading)、8MBL3的版本，從未鎖頻的Corei7-4770K/4770/4770S/4770T(3.5~2.5GHz/3.9~3.7GHz)、i7-4765T(2/3GHz)；i5系列4核4緒、6MBL3的有i5-4670K/4670/4670S/4670T(3.4~2.3GHz/3.8~3.3GHz)、i5-4570/4570S/4570T(3.2~2.9GHz/3.6GHz)、i5-4430/4430S(3~2.7GHz/3.2GHz)等版本。Intel

Core

i7系列桌面處理器詳細(xì)規(guī)格（5）Intel第五代Corei系列處理器2014年，Intel第五代酷睿（代號Broadwell）由于工藝發(fā)展遇到了困難而不得不推遲到2015年1月發(fā)布，使得Tick-Tock節(jié)奏止步于14nm。2015年1月6日在美國拉斯維加斯舉辦的CES2015展會上，英特爾發(fā)布了第五代Core酷睿處理器，主要面向筆記本電腦、臺式機，以及二合一電腦產(chǎn)品（即PC和平板二合一的超級本產(chǎn)品）。它的出現(xiàn)填補了2014年所留下的空白。全新的Broadwell平臺、全新的14nm制程、全新一代核芯顯卡讓第五代酷睿處理器在性能方面更上一層樓。按照Intel“Tick-Tock”升級策略來看，Broadwell處理器屬于“Tick”環(huán)節(jié)，也就是架構(gòu)不變，單純升級制造工藝。所以，我們可以把Broadwell處理器看做是14nm版的Haswell，不過核顯升級到了第八代，也就是HDGraphics6000系列。第五代酷睿Broadwell屬于“Tick-Tock”戰(zhàn)略中“Tick”這一步，意為架構(gòu)不變，制程改進。五代酷睿i最大的改變：1、采用最新的14nm的制程工藝，更先進的制程工藝可以帶來更好的功耗表現(xiàn)，另外還可以節(jié)省生產(chǎn)成本。除了從22nm升級到14nm的變化之外，處理器的架構(gòu)基本保持不變，五代酷睿Broadwell和四代酷睿Haswell一樣，處理器內(nèi)部設(shè)計依然保留了內(nèi)置FIVR全集成式電壓調(diào)節(jié)模塊，而不像六代酷睿Skylake那樣將“FIVR整體移除”，這就是我們所說的處理器的架構(gòu)基本保持不變的所在。第五代使用的是LGA1150接口，和四代一樣，兼容9系主板。Intel處理器編號命名規(guī)則：（6）Intel第六代Corei系列處理器自從“Tick-Tock”路線確定下來之后，Intel處理器一直保持著一年一升級的節(jié)奏。但計劃總趕不上變化快，一年一升級的節(jié)奏在2014年的五代酷睿被打破！無奈之下，Haswell-Refresh前來救場，五代和六代被迫安排到2015年里一同發(fā)出。2015年8月5日Intel第六代Corei（代號Skylake）正式發(fā)布，“Skylake”的特性可以總結(jié)為以下四點：1、14nm工藝新架構(gòu)，性能更強，超頻潛力更大，據(jù)說已經(jīng)有人成功風(fēng)冷下超頻至5.2GHz，移除電壓調(diào)節(jié)器；2、核芯顯卡增強，升級為第九代核顯，目前核顯型號確認(rèn)為：Iris550是屬于GT3級別（48個執(zhí)行單元）；3、接口改變，使用LGA1151接口，不兼容舊平臺。4、同時支持DDR4和DDR3L（低電壓），1.5VDDR3并不兼容，定位高端的Z170主板清一色都是DDR4插槽，主流定位的B150就有DDR3L和DDR4插座共存的產(chǎn)品。Intel公布的第六代酷睿處理器包裝盒圖/p/16291/doc/1/1118/1118094.shtml型號i7-6700Ki5-6600K架構(gòu)SkylakeSkylake基頻4.0GHz3.5GHz加速頻率4.2GHz3.9GHzL3緩存8MB6MB內(nèi)存頻率DDR4-2133/DDR3L-1600MHzDDR4-2133/DDR3L-1600MHz接口LGA1151LGA1151核芯顯卡HD530HD530核顯頻率基頻/加速頻率350MHz/1150MHz350MHz/1150MHzTDP91W91W從奔騰P6到SkylakeIntel架構(gòu)發(fā)展路線圖回顧：Intel最令人難忘16款X86處理器/08/1028/08/4PB222EH001618J1.html31年的偉大歷程！探尋X86處理器發(fā)展史/article/1307341.html

Intel官方超高清大圖：微處理器40周年/roll/201111/07/10000307_105159730.htm英特爾2007年制定了“tick-tock”產(chǎn)品發(fā)布周期，“tick”代表著制造工藝的進步，“tock”則代表著新架構(gòu)。這一模式提供了穩(wěn)定的產(chǎn)品升級計劃，也表明同時采用新制造工藝和新架構(gòu)極其困難。一次解決一個問題降低了生產(chǎn)新款芯片的難度。2．AMD多核心處理器（1）AMD第一代APU系列處理器AMD公司于2011年6月發(fā)布了研發(fā)代號為Llano的AMDA系列APU產(chǎn)品。AMDA系列采用32

nm制造工藝，CPU單元基于K10.5架構(gòu)，內(nèi)置HD6000D系列獨顯核心。全新的FM1接口，不兼容AM3/AM3+CPU。第一代LlanoAPU內(nèi)核LlanoAPU桌面版正式發(fā)布三核心歸來/h/2011-06-30shtml（2）AMDFX系列AMD公司于2011年9月發(fā)布了Bulldozer（推土機）微架構(gòu)，代號Zambezi核心的新一代處理器FX系列，AMDFX系列是高端、旗艦級CPU，面向高端桌面市場。Bulldozer微架構(gòu)是AMDK10之后的最新一代CPU微架構(gòu)，Bulldozer微架構(gòu)的重大改進主要有：采用32

nmSOI制造工藝，全新的模塊化設(shè)計。FX系列采用新的封裝接口SocketAM3+（向下兼容）。（3）AMD第二代APU系列處理器Trinity（x86Piledriver）2012年6月，AMD發(fā)布了第二代APU（代號Trinity），CPU單元引入模塊化Piledriver打樁機架構(gòu)，32

nm工藝制造。第二代APU采用FM2接口。在性能方面，Piledriver的性能要比推土機Bulldozer架構(gòu)提升了10%到15%。TrinityAPU核心AMD臺式機版TrinityAPU首測/1/231/231475.htm

全新“Piledriver”架構(gòu)AMDTrinityAPU全解析/331/12434331.shtml（4）AMD第三代APU系列處理器Richland（x86Piledriver）AMD于2013年5月發(fā)布了代號為“Richland”的桌面級APU處理器。Richland的CPU部分采用增強版本的Piledriver打樁機架構(gòu)，32nm制造工藝，F(xiàn)M2接口；GPU部分則升級至HD8000系列，可與外部獨顯進行交火。新的系列包括雙核和四核產(chǎn)品，TDP（散熱設(shè)計功耗）分別為65W和100W。RichlandAPU依舊分為A4、A6、A8和A10四大系列，提前發(fā)布的四款均針對移動市場，型號分別為A10-5750M、A8-5550M、A6-5350M以及A4-5150M，RichlandAPU產(chǎn)品如下：A10-6800KRadeonHD8670D/四核100WA8-6600KRadeonHD8570D/四核100WA10-6700RadeonHD8670D/四核65WA8-6500RadeonHD8570D/四核65WA6-6400KRadeonHD8470D/雙核65WA4-6300RadeonHD8370D/雙核65W代號Richland！AMD第三代APU平臺全面解析/html/2013/20133/2013313_233840_1.html（5）AMD第四代APU系列處理器Kaveri（x86Steamroller）2014年1月，AMD第四代APUKaveri正式發(fā)布。Kaveri帶來了28nm工藝、Steamroller壓路機CPU架構(gòu)、GCNGPU架構(gòu)、HSA異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)、hUMA內(nèi)存統(tǒng)一尋址、最多12個計算核心、Mantle、TrueAudio、4KUHD超高清、PCI-E3.0總線、SocketFM2+封裝接口等一系列新的面貌，被譽為AMD歷史上最先進的處理器架構(gòu)。在這一代APU中，Kaveri將制程工藝升級到28nm，CPU部分采用的是壓路機（Steamroller）架構(gòu)，這是繼推土機、打樁機之后AMD第三代模塊化設(shè)計CPU核心，宣稱相比上一代產(chǎn)品IPC性能提升量可達(dá)18%。以往的APU產(chǎn)品內(nèi)置GPU往往比獨立顯卡產(chǎn)品線落后一代，但這一代Kaveri直接融合了最新GCN架構(gòu)R7系列獨顯核心，最高可以擁有512個流處理器，相當(dāng)于HD7750級別了，可以大幅度提升APU平臺的3D性能。KaveriAPU改用新的FM2+接口，對應(yīng)芯片組也隨之推出新的A88X、A78。FM2+主板將會向下兼容FM2APU，也就是說，A88X、A78主板同樣可以安裝現(xiàn)有的Richland、TrinityAPU，但反過來FM2主板無法安裝FM2+接口處理器。KaveriAPU內(nèi)核首發(fā)陣容共有三款型號。A10-7850K是旗艦級產(chǎn)品，四核心，4MB二級緩存，主頻3.7-4.0GHz，倍頻解鎖，圖形核心RadeonR7，512個流處理器(相當(dāng)于8個計算核心)，頻率720MHz，內(nèi)存支持DDR3-2133，熱設(shè)計功耗95W。官方標(biāo)價173美元，附送“男友4”(所以比上代旗艦貴了31美元)，現(xiàn)已開賣。歷代APU細(xì)節(jié)對比各種處理器的工藝、晶體管、核心面積、集成度對比KaveriAPU正式發(fā)布：詳細(xì)解析、對比測試/1/290/290018.htm

APU史上最重大革新！Kaveri架構(gòu)全面解析/213/35791213.shtml（6）AMD第五代APU系列處理器AMD于2014年5月發(fā)布了移動版的低功耗APUBeema/Mullins。這個版本可能被AMD稱為第五代APU。AMDBeema/MullinsAPU全解析和性能測試

/html/news/201405/9117_1.html（7）AMD第六代APU系列桌面處理器2015年5月10日，AMD全新第六代桌面版APU產(chǎn)品線正式發(fā)布。第六代桌面版APU采用Godavari架構(gòu)，Godavari是對上一代Kaveri架構(gòu)的改進，依然延續(xù)了28納米的工藝制程。第六代APU基于“挖掘機”核心和第三代次世代圖形核心（GCN）架構(gòu)設(shè)計，提供多達(dá)12個計算核心（4個CPU+8個GPU）。最多擁有四個挖掘機架構(gòu)x86核心，集成的Radeon顯卡基于GCN1.1架構(gòu)，集成雙通道DDR3內(nèi)存控制器，支持異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)。AMD新版LOGO標(biāo)識，包括FX、A10、A8。新標(biāo)識的整體設(shè)計和當(dāng)前的基本一致，不過周邊底色從黑色變成了白色，中間背景從紋理變成了硅芯片內(nèi)核的樣子。最關(guān)鍵的變化在于底部，增加了一個“6-thGeneration”(第六代)的標(biāo)注，這在APU乃至是AMD處理器歷史上還是第一次。印上六代的標(biāo)識意圖很清晰就是為了有更好的市場推廣。眾所周知，Intel的酷睿將在今年推出代號Skylake的第六代，而之前的Broadwell是第五代，如此稱呼非常方便區(qū)分，而無論媒體、經(jīng)銷商還是消費者，都很歡迎這種稱呼。

于是乎，AMD也準(zhǔn)備如法炮制，而且巧合的是，如果只計算A系列APU，Carrizo正好也是第六代，之前的五代分別是Llano、Trinity、Richland、Kaveri、Godavari。今后在產(chǎn)品包裝盒、OEM規(guī)格表等地方，AMD也會突出這是第六代APU，而且在AMD官方網(wǎng)站上，已經(jīng)開始大張旗鼓地預(yù)熱了。不過值得注意的是這里說的FX系列竟然也是APU家族的。型號命名上，AMD直接提升了一個時代，變?yōu)锳x-8050系列，都是以50作為數(shù)字部分的結(jié)尾已知型號有：A10-8850K、A10-8750、A8-8650K、A8-8650、A6-8550K、AthlonX4870K、AthlonX4850、A10Pro-8850B、A10Pro-8750B、A8Pro-8650B、A6Pro-8550B、A4Pro-8350B。AMD第六代APU發(fā)布！/20150605/n414478168.shtml看AMD今年的新APU：竟然還降頻！/1/380/380086.htm

AMD推第六代GodavariAPU：售價42美元起/520/5201517.html

/1/377/377909.htm

AMD新一代APU集體出列：型號之謎徹底揭開/1/432/432130.htm（8）AMD下一代處理器Zen系列AMD向來因為PPT做得好而倍受網(wǎng)友們的贊譽，做CPU比NVIDIA強，做GPU比Intel（英特爾）強也是業(yè)界公認(rèn)的事實。最近一個月AMD的多個PPT流出，