CPU基本知識介紹.ppt

1、CPU基礎(chǔ)知識 品質(zhì)工程處,一、定義與工作原理,二、CPU性能指標(biāo),三、常見的CPU主流品牌,四、四核處理器產(chǎn)品介紹,目 錄,1、什么是CPU？,CPU（Central Processing Unit，中央處理器）是整個計算機(jī)系統(tǒng)中最重要的部件，它由控制器和運(yùn)算器構(gòu)成。,控制器負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算操作； 運(yùn)算器主要負(fù)責(zé)對程序所執(zhí)行的指令進(jìn)行分析，并協(xié)調(diào)計算機(jī)各部件進(jìn)行工作。,一、定義與工作原理,2、CPU的工作原理,CPU的工作原理就象一個工廠對產(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

2、，再存儲在倉庫（存儲器）中，最后等著拿到市場上去賣（交由應(yīng)用程序使用）。,二、CPU性能指標(biāo),CPU是整個計算機(jī)系統(tǒng)的核心，其性能可以反映出所配置計算機(jī)系統(tǒng)的性能，直接影響計算機(jī)的運(yùn)行速度，接下來我們簡單介紹一下CPU主要的性能指標(biāo)。,1、主頻：主頻(Clock Speed) 也叫時鐘頻率，表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號振蕩的速度，也就是CPU運(yùn)算時的工作頻率，其單位是MHz。一般說來，主頻越高，CPU的速度就越快，整機(jī)的就越高。,2、外頻：外頻是系統(tǒng)總線的始終頻率，簡稱總線頻率，也就是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度，其單位是MHz。外頻主要由主板決定，外頻越高，CPU就可以同時接收更多的來自外圍

3、設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而使整個系統(tǒng)的速度進(jìn)一步提高。,3、倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。三者是有十分密切 的關(guān)系的：主頻=外頻倍頻。,4、緩存：緩存又稱為高速緩存，是指可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器。CPU的緩存分為一級緩存（L1 Cache）和二級緩存（L2 Cache）。早期的CPU內(nèi)部只集成了L1 Cache，而把L2 Cache放置在主板上，現(xiàn)在已經(jīng)成功集成在CPU內(nèi)部并以CPU相同速度的頻率工作，稱為全速二級高速緩存。,5、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）是CPU二級高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度，主要用于協(xié)調(diào)內(nèi)存和CPU之間運(yùn)行速

4、度的差異。,6、擴(kuò)展總線：擴(kuò)展總線（Expansion-Bus）就是指安裝在計算機(jī)系統(tǒng)上的局部總線，如ISA或PCI總線，我們打開電腦的時候會看見一些插槽般的東西，這些就是擴(kuò)展槽，而擴(kuò)展總線就是CPU聯(lián)系這些外部設(shè)備的橋梁。,7、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。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)值計算。,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CPU到底能夠使用多大容量的內(nèi)存。386以上的微機(jī)系統(tǒng)，地址線的寬度為32位，最多可以直接訪問40

5、96 MB（4GB）的物理空間。,9、數(shù)據(jù)總線寬度：數(shù)據(jù)總線負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量的大小，而數(shù)據(jù)總線寬度則決定了CPU與二級高速緩存、內(nèi)存以及輸入/輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘俊?10、工作電壓：工作電壓（Supply Voltage）指的也就是CPU正常工 作所需的電壓。早期的CPU（286486時代）制造工藝相對落后，工作電壓一般為5V，導(dǎo)致CPU的發(fā)熱量太大，弄得壽命減短。隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，現(xiàn)在CPU的工作電壓逐步下降，一般為1.5V2.0V，解決了發(fā)熱過高的問題，延長了CPU使用壽命。,11、制造工藝：制造工藝雖然不會直接影響CPU的性能，但它可以可以極大地影響CP

6、U的集成度和工作頻率，制造工藝越精細(xì)，CPU可以達(dá)到的頻率越高，集成的晶體管就可以更多。從早期的0.5微米、 0.13微米到現(xiàn)在的90納米、45納米。,三、常見的CPU主流品牌, 英特爾（INTEL）, 超微（AMD）,1、英特爾（ Intel ）CPU,Pentium 4（奔騰4）,2001年11月20日Intel推出了Pentium4處理器，在Pentium 4中Intel使用了全新的x86體系結(jié)構(gòu)，在指令集上也做了很大的改進(jìn)，增加了新的SSE2特殊指令集。內(nèi)部集成8KB一級高速執(zhí)行緩存，256KB二級高速緩存。,Pentium D（奔騰D）,英特爾2005年的第二季正式發(fā)布了雙內(nèi)核Pen

7、tium D處理器。英特爾此次共推出了三款雙內(nèi)核處理器，分別是Pentium D 820，主頻為2.8GHz的、Pentium D 830，主頻為3.0GHz 和主頻為3.2GHz的Pentium D 840。這三款處理器均具有2 x 1MB的二級緩存，支持800MHz前端總線。芯片組 為英特爾 955X 高速、英特爾 945G、945P 高速芯片組，插槽 LGA775。另外，intel pentium D 915 也已發(fā)布，主頻為2.8GHz。后續(xù)的Pentium D 960、 Pentium D 965二級緩存為2 x 2MB。,Pentium Pentium Dual core（奔騰D）

8、,是“英特爾奔騰雙核處理器”，第一這是雙核處理器，和奔騰D的 架構(gòu)不一樣，第二這不是嚴(yán)格意義上的酷睿處理器，雖然用的是 酷睿的架構(gòu)，但二級緩存比酷睿少了一半，是INTEL定位低端用來 取代老的奔騰D雙核處理器的產(chǎn)品。,Intel_ Core_2 Duo Desktop Processor（酷睿2 ）,Core 2（中譯酷睿2）是英特爾推出的第八代X86架構(gòu)處理器，它采用全新的Intel Core架構(gòu)，取代由2000年起各英特爾處理器采用的Netbrust架構(gòu)。Core 2也同時標(biāo)志著奔騰(Pentium，由1993年沿用至今)品牌的終結(jié)，也代表著英特爾移動處理器及桌面處理器兩個品牌的重新整合。

9、,Intel Celeron dualcore Conroe（酷睿-L ）,基于酷睿架構(gòu)的Celeron產(chǎn)品在08年6月份正式發(fā)布，其定價在40-60美元之間，即300-500元人民幣，價格上十分具有吸引力。Celeron 400系列將基于Conroe-L核心，你可以認(rèn)為是這是Conroe的單核版，規(guī)格上僅有512KB 二級緩存，支持800MHz FSB，頻率由1.6GHz-2.4GHz。,Intel CPU列表,Socket754 、Socket 939 AM2（940 Pin）,主流市場 為主流消費(fèi)者和商業(yè)市場而設(shè)計 極具競爭力的功能、性能和價格,價值型市場 為注重價格的顧客而設(shè)計 一方面

10、提供更加出色的性能，一方面保持極具競爭力的價格 盡可能降低成本和提高基礎(chǔ)設(shè)施的成本效率,準(zhǔn)專業(yè)用戶和數(shù)字媒體市場 為那些需要同時運(yùn)行多個計算量很大的應(yīng)用的、精通技術(shù)的高級用戶而設(shè)計 適用于數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建和娛樂消費(fèi),2、AMD 臺式處理器,頂級市場 頂級產(chǎn)品，滿足計算機(jī)頂級使用者的需求，提供最高的性能 滿足要求極高的游戲玩家和計算機(jī)愛好者的需求 適用于3D游戲和單線程應(yīng)用,5月23日發(fā)布AM2平臺,AM2平臺 臺式處理器核心價值,AMD 64平臺，支持64位/32位應(yīng)用 超傳輸總線(HyperTransport System Bus) 集成內(nèi)存控制器 支持雙通道DDR2內(nèi)存 更高的CPU總體帶寬

11、支持虛擬化技術(shù) 真雙核技術(shù)(Athlon X2,Athlon FX) 增強(qiáng)病毒防護(hù)(Enhanced Virus Protection, EVP) “涼又靜”(CoolnQuiet ) 智能功耗管理 低功耗設(shè)計,更高的每瓦運(yùn)算能力 升級成本低，AM2覆蓋價值型，主流和高性能平臺,新增 特性,AMD 64處理器架構(gòu),64位的處理器內(nèi)核 支持全速的32位x86指令和64位擴(kuò)展 64位尋址可以處理更多的數(shù)據(jù)庫，數(shù)以千計的并發(fā)Web請求，更加復(fù)雜的計算，以及更大的繪圖模型,AMD 64平臺，支持64位/32位應(yīng)用,L2 緩存,L1指令緩存,L1 數(shù)據(jù)緩存,HyperTransport 超傳輸技術(shù),DD

12、R 內(nèi)存控制器,AMD64 處理器內(nèi)核,高性能：臺式機(jī)處理器帶寬為 8GB/s 高速度：總線頻率為2000MHz* 開放的總線架構(gòu),*系統(tǒng)總線頻率因產(chǎn)品而不同： - Sempron: 最高到1600MHz Athlon: 最高到2000MHz,other I/O links IDE SATA Ethernet Etc.,超傳輸總線(HyperTransport System Bus),片上內(nèi)存控制器以處理器速度進(jìn)行操作 可以直接訪問內(nèi)存，而不需要經(jīng)過北橋和經(jīng)過兩次路徑 內(nèi)存訪問延遲縮短50% 內(nèi)存訪問帶寬高達(dá)12.8GB/sec,集成內(nèi)存控制器的優(yōu)勢,128 bits wide,集成DDR2內(nèi)

13、存控制器,other I/O links IDE SATA Ethernet Etc.,AM2平臺支持的DDR2內(nèi)存類型,DDR2-800 (PC2-6400) DDR2-667 (PC2-5300) DDR2-533 (PC2-4200) DDR2-400 (PC2-3200),DDR2-800 (PC2-6400) DDR2-667 (PC2-5300) DDR2-533 (PC2-4200) DDR2-400 (PC2-3200),DDR2-800 (PC2-6400) DDR2-667 (PC2-5300) DDR2-533 (PC2-4200) DDR2-400 (PC2-3200)

14、,DDR2-667 (PC2-5300) DDR2-533 (PC2-4200) DDR2-400 (PC2-3200),Athlon 64 X2,Athlon 64,Sempron,Athlon 64 FX,12.8GB/s,12.8GB/s,12.8GB/s,10.66GB/s,內(nèi)存帶寬,=,總線寬度 x總線速度,8 bits per byte,=,128 bits x 800 MHz,8,=,12.8 GB/s,DDR2內(nèi)存架構(gòu)，為將來升級提供空間,低功耗，低電壓 面向未來，更大性能提升空間,DDR2 667MHz內(nèi)存性能超過目前的DDR 400MHz內(nèi)存 DDR2 667MHz內(nèi)存價格

15、接近DDR內(nèi)存 DDR2 667MHz內(nèi)存供貨充足,“AMD是一家以客戶為中心的公司，充分考慮轉(zhuǎn)移條件和時機(jī)?！?現(xiàn)在正是時候,構(gòu)架對比,533MFSB 4.2GB/s 800MFSB 6.4GB/s,10.8+8=20.8GB/s,CPU 帶寬,瓶頸，低性能,高帶寬，高性能,過去產(chǎn)品,更高的處理器總帶寬,Socket 939 Socket 754,AM2,內(nèi)存帶寬,=,總線寬度 x 總線速度,8 bits per byte,=,128 bits x 800 MHz,8,=,12.8 GB/s,I/O 帶寬,=,總線寬度 x 頻率 x 方向 x 方式,8 bits per byte,=,16

16、bits x 1000 MHz x 2 x 2,8,=,8.0 GB/s,14.4GB/s,14.4GB/s,14.4GB/s,9.6GB/s,20.8GB/s,20.8GB/s,20.8GB/s,17GB/s,CPU帶寬計算方法 （以AM2平臺FX為例）,更低的功耗,AMD的處理器在Socket754 和939平臺已經(jīng)提供低功耗產(chǎn)品， AM2平臺將保持領(lǐng)先優(yōu)勢。,統(tǒng)一平臺,統(tǒng)一覆蓋價值型，主流和高性能區(qū)間，降低企業(yè)、生產(chǎn)商和制造商的成本。 對企業(yè)來說，升級成本較低。 對消費(fèi)者來說，升級簡便，節(jié)省升級成本。,主板 A,主板 C,主板 B,主板 D,AM2平臺,Socket AM2 臺式處理器型

17、號,Model Numbers AMD Athlon 64 FX-62 processor AMD Athlon 64 X2 dual-core processors 5000+, 4800+, 4600+, 4400+, 4200+, 4000+, and 3800+ AMD Athlon 64 processors 3800+, 3500+, 3200+, 3000+ AMD Sempron processors 3600+, 3500+, 3400+, 3200+, 3000+, and 2800+,四、四核處理器產(chǎn)品介紹,四核處理器由來： FSB533、FSB800、FSB1066、F

18、SB1333、SOCKET754、SOCKET939、SOCKETAM2這些專有名詞想必大家聽起來并不是非常陌生，在以頻率帶領(lǐng)速度的方式逐漸因功耗過高而無法繼續(xù)實(shí)現(xiàn)的情況下，整個處理器行業(yè)便計劃用更多的晶體管數(shù)量來提高處理器的性能，并同時降低整體運(yùn)行功耗，所以全新架構(gòu)的雙核處理器，四核、八核處理器應(yīng)允而生,1、INTEL 四核產(chǎn)品介紹,領(lǐng)航未來新起點(diǎn),Intel四核處理器全家福 （Kentsfield Clovertown Clovertown-MP）,概述： Intel Kentsfield （既臺式處理器命名） Kentsfield工作原理：Kentsfield四核采用了和Pentium

19、D雙核類似的方法，即將兩個核心封裝在一個芯片上，從而實(shí)現(xiàn)多核。Pentium D是由兩個單核Prescott構(gòu)成，而Kentsfield則是由兩個Conroe構(gòu)成，通過FSB來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由于處理器內(nèi)部是兩個獨(dú)立的核心，所以二級緩存并無法實(shí)現(xiàn)完全的共享，所以這一代四核的二級緩存表示方法又回歸到了“4MB2”的形式。,4個核心高達(dá)8MB L2 高速緩存；線程工作方式比雙核X6800的性能提升70%,to GMCH/ Main Memory,FSB 1066MHz,4MB L2,4MB L2,核1,核2,核3,核4,Intel Kentsfield四核處理器依然基于酷睿微架構(gòu)，所以五大創(chuàng)新特性也

20、是其重點(diǎn)，他們分別是Intel Wide Dynamic Execution（寬動態(tài)指令執(zhí)行）、Intel Advanced Digital Media Boost（高級數(shù)字媒體增強(qiáng)）、Intel Intelligent Power Capability（智能電源管理）、Intel Smart Memory Access （智能緩存加速）以及Intel Advanced Smart Cache（智能緩存技術(shù)）。,英特爾高級數(shù)字媒體增強(qiáng),英特爾高級智能高速緩存,英特爾寬區(qū)動態(tài)執(zhí)行,英特爾智能內(nèi)存訪問,英特爾智能功率特性,技術(shù)特點(diǎn):,產(chǎn)品特點(diǎn)： 從外形上看，四核處理器與雙核并沒有明顯區(qū)別。依然采用

21、LGA775接口，65nm工藝，主頻2.66GHz，10倍頻，L2緩存容量4MB2。前端總線依然支持1066MHz FSB，在Intel早期的四核樣品中，曾經(jīng)出現(xiàn)過1333MHz FSB的桌面四核，但為了配合明年新一代芯片組的發(fā)布，Intel還是決定讓這代產(chǎn)品只支持1066MHz FSB。,CHIPSET 支持： P965 Express ChipsetIntel G965 Express ChipsetIntel 975X Express ChipsetIntel,需在965平臺以上運(yùn)行,平臺要求以及分析： 供電模塊符合VRM 11.0標(biāo)準(zhǔn)，其次就是還要有最新的支持四核的BIOS才可以.功耗

22、方面：由于雙核處理器采用最新的酷睿架構(gòu)，QX6700 四核處理器的功耗為E6700 的2倍即130W，所以對于方正來講只要符合規(guī)定的散熱標(biāo)準(zhǔn),主板標(biāo)準(zhǔn)電容電阻設(shè)計規(guī)范即可。,四核處理器銷售方向： 技術(shù)需求方向：由于四核處理器的研發(fā)成本較高，而且四核處理器的運(yùn)算能力是現(xiàn)在主流服務(wù)器市場中最快速的，它對線程的響應(yīng)時間也比以往大幅降低，此外，在運(yùn)算相對雙核最高級別X6800增長80%的前提下，功耗也只是提升了33%，以性能功耗比來說，四核相對雙核在性能和功耗上又提高了一個大臺階，所有這些無疑都表明，四核處理器是目前主流高端市場最強(qiáng)大的產(chǎn)品。 價格定位方向：英特爾酷睿2四核處理器QX6700至尊版(2

23、.66GHz 1066MHz 8MB)價格頗為昂貴基本為999美元，另外所需要搭配的其他硬件、軟件環(huán)境需求較高，所以在工作站、高端PC以及對渲染能力要求很高的圖形設(shè)計工作室可能成為四核處理器的真正受益和應(yīng)用全體。,現(xiàn)階段四核推廣弊端： 真假問題；功耗問題；軟件問題；在目前還是被XP系統(tǒng)占據(jù)的PC市場，四核的真正意義還很難被體現(xiàn)。軟件方面的優(yōu)化滯后，使雙核、四核產(chǎn)品都很難發(fā)揮最大效能。其次是制造工藝并不先進(jìn)，雖然Intel已經(jīng)具備45nm的生產(chǎn)技術(shù)，但Kentsfield依然采用了其目前普遍使用的65nm制程，這只能說明其為了盡快上市且保證產(chǎn)量而不得已為之。最后就是Kentsfield的大發(fā)熱量

24、和高功耗也非常明顯，可礙于制造工藝等原因，改善希望不大。 另外在L2 CACHE方面由于緩存是獨(dú)立的，所以數(shù)據(jù)需要繞道FSB來傳輸，這樣一來，性能的發(fā)揮勢必受到影響,研發(fā)計劃：,Intel Roadmap,后續(xù)產(chǎn)品規(guī)劃及市場預(yù)測： 明年年初將發(fā)布的Core 2 Quad Q6600，價格會略低于QX6700。預(yù)計隨著07年下半年四核處理器在硬件上的不斷完善（主要指核心架夠的完善、價格降低、AMD四核產(chǎn)品競爭以及軟件和操作系統(tǒng)方面的支持），在軟件、硬件完全匹配的形式下四核處理器市場才能有更大的拓展。而真正意義上的四核心處理器也將于2007年的下半年推出。較之Kentsfield核心的QX6700

25、/Q6600處理器，核心代號為Yorkfield的四核心處理器的封裝形式將從現(xiàn)有的雙Die（內(nèi)核）改為單Die，制程工藝將從65nm升級為45nm、前端總線從1066MHz提升至1333MHz、二級緩存從8MB增大到12MB、主頻也將從目前的2.4/2.67GHz大幅提升至3.03.73GHz。這樣一場真正意義上的雙核大戰(zhàn)就是在07下半年進(jìn)行全面爆發(fā)，同時帶給用戶的將會是更具實(shí)際意義的四核產(chǎn)品。,雙核與四核的區(qū)別： 除了封裝核的數(shù)量有變化以外其他方面沒有變化：得分方面3D Mark 06多線程跑分情況四核處理器領(lǐng)先2.93GHz的Core 2 Duo接近60%。 游戲方面X6800比四核QX6

26、700領(lǐng)先,2、AMD 4x4產(chǎn)品介紹,領(lǐng)航未來新起點(diǎn),四核處理器構(gòu)架,四核處理器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 采用65nm技術(shù)REV-H版本的四核處理器是純粹的單片電路雙核處理器，意味著每顆處理器中包含4顆單獨(dú)的微處理器內(nèi)核，各顆核心擁有自己的L1 Cache及L2 Cache，L1 Cache容量為64K并擁有2組128Bit數(shù)據(jù)傳送信道，每個周期可2個傳取動作，L2 Cache容量為512KB而四顆核心將會啟用相同的L3 Cache。 在功耗降低及電源管理方面采用先進(jìn)的DICE技術(shù)(動態(tài)獨(dú)立核心管理技術(shù)).,四核處理器架夠特點(diǎn)：,Red Font = New Features,1H08,2H06,1H07

27、,2H07,Toledo Dual-Core 1MB or 2MB Total Dedicated L2 2-Ch DDR Socket 939,“Manila Single-Core 256KB or 128KB L2 2-Ch DDR2 Socket AM2,Palermo Single-Core 256KB or 128KB L2 1-Ch DDR Socket 754,Windsor Dual-Core 1MB or 2MB Total Dedicated L2 2-Ch DDR2, AMD-V Socket AM2,Orleans Single-Core 512KB L2 2-Ch

28、DDR2, AMD-V Socket AM2,Brisbane Dual-Core 1MB Total Dedicated L2 2-Ch DDR2, AMD-V Socket AM2,“Sparta Single-Core 256KB or 128KB L2 2-Ch DDR2 Socket AM2,Agena FX Quad-Core (2-Proc Platform) 2-Ch DDR2 HyperTransport 3.0 Socket 1207+,Kuma Dual-Core 2-Ch DDR2 HyperTransport 3.0 Socket AM2+,Spica Single-