310计14.认识CPU.ppt

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1、认识CPU,主讲：梁敦毫,教学目标：通过本章的学习能够掌握CPU主要性能标准接口类型以及安装方法。本节知识点:CPU的性能指标 CPU的接口类型重点与难点：CPU的性能指标,一、认识CPU,CPU(Central Processing Unit)是计算机的控制中心，它由控制器和运算器组成，并采用大规模集成电路工艺制成芯片。,一、认识CPU,运算器：又称算术逻辑部件，是计算机用来进行数据运算的部件。数据运算包括算术运算和逻辑运算。控制器：是计算机的指挥系统。读取指令，分析指令，根据指令产生相应的控制信号，控制其它部件完成指令要求的操作。CPU是计算机的核心和关键，计算机的性能主要取决于CPU。,

2、二、CPU的接口类型,CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口，对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。INTEL现在主流是LGA775的接口,高端的I7是LGA1366接口的。前几年是Socket478接口的将来可能会用1156接口。AMD目前主流是Socket AM2+接口,高端的AM3、AM3+的。之前有AM2的,754的接口。,LGA接口全称是Land Grid Array（触点阵列封装），接口里面是一排排镀金针脚，每一个弹片对应着CPU底部的一个触点。在工作时

3、小弹片紧紧地靠接在触点上导通电流、传递信号。简单一点来说，LGA就是把传统CPU上的针脚“搬”到了主板的CPU接口上。,LGA接口内部是针脚,目前LGA接口主要有LGA 775、LGA 1156和LGA1366三种类型。顾名思义，“LGA”后面的数字就代表该接口含有的针脚数量，“LGA775”就表示具有775个针脚。目前支持 LGA 775接口的CPU主要有Core 2、Pentium E等处理器，支持LGA 1156接口的CPU主要有Core i3、i5、i7处理器（9系列除外），支持LGA1366接口的CPU则是Core i7和i9系列处理器。,PGA的全称是Pin Grid Array（

4、插针阵列封装）。PGA是传统的主板接口方式，所有的针脚都在CPU上。目前主流的PGA接口有Socket AM2/AM2+和Socket AM3，其中采用Socket AM2/AM2+接口的CPU都有940个针脚，支持的型号主要是Athlon X2 5000、Phenom X4 940等DDR2时代的CPU。采用Socket AM3接口的CPU有938个针脚，目前AMD的新CPU均为AM3接口。,PGA接口内部是触点,CPU的针脚,CPU接口类型的命名，习惯用针脚数来表示，比如目前Pentium 4系列处理器所采用的Socket 478接口，其针CPU脚数就为478针。原则上CPU性能的好坏和针

5、脚数的多少是没有关系的，而且CPU针脚也并不是每个针脚都是起作用的，也就是说其实CPU上还有些针脚是没有任何作用的“摆设”，是闲置起的。但总的来说CPU针脚数有越来越多的趋势，基本上可以认为针脚多的CPU其架构也越先进。,三、CPU的性能指标,随着CPU制造工艺的飞速发展，CPU的性能好坏已经不能简单地以频率来判断，还需要综合缓存、总线、接口、指令集和制作工艺等指标参数才能全面评估一块CPU优劣。1、主频 2、外频 3、缓存(Cache)4、接口类型 5、总线 6、超线程技术 7、制造工艺 8、指令集 9、协调处理器,三、CPU的性能指标,1、主频：CPU内部核心工作的时钟频率，单位一般是兆赫

6、兹（MHz）。一般来说主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度也越快。,三、CPU的性能指标,2、外频：CPU的外部时钟频率，单位是MHz（兆赫兹），它是CPU与主板之间同步运行的速度。倍频是主频与外频之比的倍数。CPU主频外频倍频数,外频不是前端总线,前端总线外频与前端总线（FSB）频率很容易被混为一谈。前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这

7、两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。,外频与超频,通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标称主频更高的时钟频率上，这就是所谓的超频。现在很多CPU的倍频很多已经被锁定，所以超频时经常需要超外频。,制约主频、外频提高的因素,1、提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确

8、。,制约主频、外频提高的因素,2、提高系统时钟频率的尝试也受到了运行速度较慢的外部器件制约。如：硬盘,三、CPU的性能指标,3、缓存（Cache）:缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，其作用是为CPU和内存在数据交换时提供一个高速的数据缓冲区域。CPU的缓存分为一级缓存、二级缓存和三级缓存。,三、CPU的性能指标,一级缓存：一级缓存用于暂存部分指令和数据，以使CPU能迅速得到所需的数据。二级缓存：二级缓存的容量和频率对CPU的影响较大，它主要负责协调CPU运行速度与内存存取速度之间的差异。三级缓存：三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的一种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数

9、据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。,一级二级三级缓存谁比较重要,一级最重要，但是现在CPU的一级缓存几乎都一样，所以忽略。二级缓存的话对于Intel的CPU是很重要的，Intel的CPU的二级缓存越大性能提升非常明显，而AMD的CPU虽然二级缓存也很重要，但是二级缓存大小对AMD的CPU的性能提升不是很明显。三级缓存其实只是做了个辅助的作用，除了服务器，其实对大多数家庭机没什么用的，内存还是很重要的，但如果运行大型程序或游戏来说三级缓存就显得重要了，目前CPU已经都有三级缓存了。所以说现在衡量CPU性能除了频率外就是二级缓存的大小了。从理论上讲，二级缓存越大处理器的性能越好。,？

10、,主频、二级缓存和三级缓存哪个更重要,缓存的工作原理,缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。,CPU的二级缓存和三级缓存的大小，并不是衡量CPU的性能的唯一标准，还得看CPU的主频，制程，比如说45纳米的就比65纳米的好，还要稍微注意一下它支持的指令集，还得看是谁的产品，二级缓存对于Intel的产品来说很重要但二级缓存对于AMD来说就不像Intel那么重要，因为AMD除了有二级缓存

11、之外还有三级缓存。,要说主频、二级缓存和三级缓存哪个更重要，这个问题完全还要看你使用电脑追求什么了，主要执行什么任务。主频高运算速度快，二级缓存（L2）和三级缓存（L3）起到内存和CPU之间的缓冲作用，缓解内存和CPU速度不匹配问题起到提高CPU执行效率。所以大L2、L3在CPU长时间大量数据处理的时候效率会比较高。高主频在短时间内少量数据的处理上会比较快，其实3项这都很重要，哪一项达不到一定标准都会出现瓶颈效应。,三、CPU的性能指标,4、接口类型 主要有Intel的LGA775、LGA1156、LGA1366和AMD的AM2+、AM3、AM3+。,三、CPU的性能指标,5、总线：CPU的总

12、线指的是CPU与外部设备在进行数据交换和数据通信时的线路。根据连接设备的不同，总线可分为前端总线、内存总线、扩展总线和系统总线。总线的带宽总线的工作频率总线的位宽/8 如数据位宽64位，时钟频率是100MHz,那么总线带宽为800MB/S（100*64/8）,三、CPU的性能指标,前端总线：前端总线直接影响CPU与内存交换数据的速度。内存总线：内存总线能加快CPU的读写速度，内存总线速度指的是CPU与二级（L2）高速缓存和内存之间的工作频率。,三、CPU的性能指标,扩展总线：扩展总线是计算机系统的局部总线，如PCI、AGP、PCI-ExpresS总线等。系统总线：系统总线是计算机连接所有设备的

13、共同通信线路。,三、CPU的性能指标,6、超线程技术：超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理单元，相当于两个处理实体，可以同时处理两个独立的线程。如 Intel的i5、i7的部分处理器。,三、CPU的性能指标,7、制造工艺：制造工艺代表CPU的生产水平。它指的是硅材料在生产CPU时内部元件之间的连接宽度。现在的Intel CPU已经达到了32nm的水平。,三、CPU的性能指标,8、指令集：指令集是CPU用来计算和控制系统的命令，它对提供CPU效率有重要的作用。每种CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，包括几百条指令。指令的强弱也是CPU的重要指标。如Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3和AMD的3DNow!、3DNow!+,三、CPU的性能指标,9、协调处理器：协调处理器的功能是增强浮点运算，含有内置协调处理器的CPU，可以加快特定类型的数值运算。目前市面上的CPU都内置了协调处理器。,小结,1、CPU的组成部分。2、CPU的接口类型。3、CPU的性能指标。,作业,根据本节内容了解你电脑的CPU的各项性能指标（包括：主频、外频、倍频、缓存、总线、制造工艺、是否支持超线程）,