计算机组装与维护标准教程 CPU课件.ppt

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1、1,第二章 计算机主机,2.1 CPU,2,计算机组装与维护,中央处理器CPU,目前CPU运算速度以GHz单位来衡量字长经历了4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及现在的64位微处理器生产CPU的厂家主要有Intel（英特尔）、AMD（仙童）、VIA（威盛 ）和Cyrix（威盛收购）等。服务器生产厂家还有IBM、HP、和SUN等。,3,计算机组装与维护,CPU概述,CPU主要有运算器和控制器组成，是计算机的核心部分CPU的内部结构分为算术逻辑单元ALU、寄存器组RS和控制单元三部分组成。,4,计算机组装与维护,CPU的发展历程,起步阶段 1971年，Intel公司研制出

2、4位的4004微处理器。含有2300个晶体管。Intel 4004的运作频率为108KHz .,4004微处理器,5,计算机组装与维护,CPU的发展历程,发展阶段,1978年，Intel公司生产的8086微处理器 ，见图1。 1979年，Intel公司开发出了8088微处理器，见图2。,图 1 8086微处理器,图 2 8088微处理器,6,计算机组装与维护,CPU的发展历程,1982年，Intel公司研制出了80286微处理器（见图1）。16位结构，集成13.4万个晶体管，时钟频率最高20MHz。,图 1 80286微处理器,7,计算机组装与维护,CPU的发展历程,1985年，Intel公司

3、全力开发了新一代32位核心CPU即80386微处理器，并在80386内设计了高速缓存。,图 1 80386微处理器,8,计算机组装与维护,CPU的发展历程,1989年，Intel公司首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1m的制造工艺，推出80486微处理器。时钟频率提高到50MHz。,80486微处理器,9,计算机组装与维护,CPU的发展历程,Pentium阶段,1993年，Intel公司推出Pentium（奔腾）微处理器。时钟频率提高到200MHz。,Pentium微处理器,10,计算机组装与维护,CPU的发展历程,1997年Pentium MMX(多功能奔腾)和P

4、entium II。 晶体管数量达到750万个。与此同时，AMD也发布了性能与Pentium级处理器相当的K5。,11,计算机组装与维护,CPU的发展历程,1999年Pentium III Intel首次导入0.25微米技术，Intel Pentium III晶体管数目约为950万颗。,12,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2000年11月，首款Pentium IV发布,采用0.18微米的电路，内建了4200万个晶体管 。Pentium 4初期推出版本的速度就高达1.5GHz ，翌年8月，达到2 GHz的里程碑。 随后，为争夺低端市场Intel公司又发布了Celeron4（赛扬）处理器。

5、下图为2001年Pentium IV 478 而AMD公司此时也推出了Thunderbird（雷鸟）和Duron（毒龙）处理器，分别用于争夺高低端市场。,13,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2005年,首颗内含2个处理核心的Intel Pentium D 处理器登场，正式揭开x86处理器多核心时代。使用这种芯片的PC或者服务器可以在同一时间内执行两组指令。 AMD紧随其后发布了Athlon 64 X2系列双核处理器。,14,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2006年，Intel发布了 Core2 Extreme QX6700系列四核处理器，制造工艺为65nm，晶体管数量：5.82亿。

6、AMD也于次年发布代号为“巴塞罗那”的四核处理器。,15,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2007年Intel PE（Pentium E2180 )-中低端,16,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2007年Core2 Duo （双核）/QUAD（四核） / Extreme至尊系列（四核） / XEON至强（双核，四核）,17,计算机组装与维护,命名规则,Core 2 Duo系列采用的命名规则，由一个前缀字母加四位数字组成，形式是Core 2 Duo 字母+xxxx，例如Core 2 Duo E6600等等。为了简化命名方式，2009年英特尔决定放弃酷睿2双核和酷睿2四核等命名方式，将这

7、些处理器重新命名为Intel Core i3、Core i5和Core i7。其中， i3代表低端产品，i5代表中端产品，i7代表高端产品。而经典的Celeron（赛扬）和Pentium（奔腾）也会继续存在,18,计算机组装与维护,CPU的发展历程,2011年： Intel Sandy Bridge处理器 SNB(Sandy Bridge）是英特尔在2011年初发布的新一代处理器微架构，这一构架的最大意义莫过于重新定义了“整合平台”的概念，与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代。,19,计算机组装与维护,CPU的发展历程,Intel、AMD近年处理器核心规模对比,20,计算

8、机组装与维护,CPU的发展历程,2012年 4月24日，英特尔在北京召开第三代智能酷睿处理器Ivy Bridge发布会。与上一代Sandy Bridge相比，Ivy Bridge结合了22纳米与3D晶体管技术，晶体管数量增加为14亿个,在大幅度提高晶体管密度的同时，核芯显卡等部分性能甚至有了一倍以上的提升。,21,计算机组装与维护,AMD的CPU,AMD的CPU,AMD公司生产的CPU有AMD 386DS/40，AMD486，5x86，K5和K6等级别。AMD的586级CPU代号为K5，产品型号为5k86。图是K6家族的CPU。,K6 CPU,22,计算机组装与维护,AMD的CPU,AMD：A

9、thlon(速龙) 64位单核-Athlon（速龙）X2双核 同时有 Sempron（闪龙）只有单核-Opteron（服务器 单核-双核-四核）-Barcelona（四核）羿龙Phenom(三核)。,23,计算机组装与维护,CPU的发展速度-摩尔定律,摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登摩尔（Gordon Moore）经过长期观察首先总结出的半导体工艺技术规律。摩尔定律的大概内容： 是指 集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，约每隔 18到24 个月便会增加一倍，集成电路芯片 的性能也将随之提升一倍。,24,计算机组装与维护,CPU的性能指标主频、外频和倍频,主频是也叫CPU时钟频率，表

10、示CPU内数字脉冲信号震荡的速度。系统总线时钟就是常说的系统时钟，即CPU外部时钟（外频），它是电脑的基本时钟，电脑中各子系统中所有不同频率的时钟都与系统时钟相关联。外频是由主板为CPU提供的基准时钟频率。主频=外频X倍频【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的工作频率是：2.2GHz。【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的系统总线频率是：200MHz。【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的 倍频主频/外频 2.2GHz/ 200MHz11,25,计算机组装与维护,CPU的性能指标制造工艺,CPU的制造过程是用激光在晶圆上蚀刻电路。所谓蚀刻就是采用一定波长的紫外线透过掩膜后照射

11、到硅晶圆上，将掩膜上的电路图像完整的复制到硅晶圆上。紫外线的光波长越短，“印出”的电路就越细。其精度用微米（m）或纳米（nm）计。 1 mm = 1000m ，1 m = 1000nm4004采用10微米 ，Pentium 4 ：0.18 m到0.065 m ，Core i7：45nm,26,计算机组装与维护,CPU的性能指标前端总线,北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量大的部件，并和南桥芯片连接。CPU是通过前端总线（FSB Front Side Bus）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的前端总线频率是：800MHz。,27,

12、计算机组装与维护,CPU的性能指标缓存,缓存是位于CPU与内存之间的临时存储器。其工作速度快，减少了处理器与内存之间速度瓶颈的问题。1.缓存结构 缓存分为一级缓存和二级缓存。一级缓存又分为数据缓存和指令缓存。高端CPU还有三级缓存。 一级缓存容量在4KB64KB之间。二级缓存容量分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。2.双核芯CPU的二级缓存【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的一级缓存，数据缓存是64KB，指令缓存是64KB。二级缓存是2MB。,28,计算机组装与维护,CPU的性能指标工作电压,工作电压指CPU正常工作所需的电压。早期CPU工作电压为5V，目前台式机

13、CPU的电压通常在2V以内，最常见的是1.31.5V。,29,计算机组装与维护,CPU的性能指标指令集,MMX指令集SSE指令集3DNow!指令集,30,计算机组装与维护,CPU的性能指标封装技术,CPU封装的技术主要有：DIP双列直插式封装；QFP四列扁平塑料封装 ；PGA插针网格阵列封装；LGA栅格阵列封装。,31,计算机组装与维护,CPU的性能指标接口类型（针脚）,CPU的针脚类型以前分为两类，一类是Socket类，一类是Slot类。LGA全称是Land Grid Array，直译过来就是栅格阵列封装，与英特尔处理器之前的封装技术Socket 478相对应，它也被称为Socket T。说

14、它是“跨越性的技术革命”，主要在于它用金属触点式封装取代了以往的针状插脚。而LGA775，顾名思义，就是有775个触点。 【例】Intel 酷睿2双核 E4500 的接口类型是：Socket775【例】 Core i7处理器采用的是：LGA 1366针脚设计,32,计算机组装与维护,CPU的选择、安装、检测和维护,选择CPU主要考虑的方面1、品牌2、主频3、L2缓存4、插槽类型5、FSB频率6、CPU系列7、价格选择CPU的附件,33,计算机组装与维护,CPU的安装,安装CPU过程,34,计算机组装与维护,CPU的安装,安装后的结果,安装后的CPU,35,计算机组装与维护,CPU散热器的安装,涂胶,（1）涂胶。,36,计算机组装与维护,CPU散热器的安装,（2）接着将散热片妥善定位在支撑机构上。 （3）将散热风扇安装在散热片的顶部向下压风扇直到它的4个卡子锲入支撑机构对应的孔中。,37,计算机组装与维护,CPU散热器的安装,（4）固定风扇。（5）连接电线,38,计算机组装与维护,CPU散热器的安装,Pentium D的散热器,Pentium D的散热器,39,计算机组装与维护,CPU的识别（CPU-Z）,