电脑的组装和维护 (2).ppt
《电脑的组装和维护 (2).ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电脑的组装和维护 (2).ppt(85页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第 2 章 中 央 处 理 器,2.1 CPU 简 介2.2 CPU的性能指标2.3 CPU的架构和封装方式 2.4 主要CPU生产厂家目前的主流产品2.5 CPU的选购指南 2.6 CPU风扇的选购,2.1 CPU 简 介,CPU(Central Processing Unit,中央处理器)又称微处理器,是PC系统的核心芯片。一台PC,“心”(芯)跳是否强劲恐怕是所有用户关注的焦点。以CPU的型号来区分整台PC的档次也已成为PC消费者的一种习惯。,任一型号的CPU都包括运算器、控制器和寄存器三个主要的组成部分。运算器也称算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU),功能
2、是完成各种算术运算和逻辑运算;控制器并不具有运算功能,它主要用来读取各种指令,并对指令进行译码分析,做出相应的控制操作;此外,在CPU中还有若干寄存器,它是CPU内部的临时存储单元,主要用于存放程序运行过程中当前使用的数据。这三部分互相配合,完成复杂的数据处理任务并控制PC各个部分协调工作。,从物理外观上看,CPU是一体积不大,但元件的集成度非常高、功能强大的超大规模集成电路芯片。,2.2 CPU的性能指标,CPU的主要性能指标可以反映出CPU的性能,而了解CPU的主要性能指标的意义对正确选择和使用CPU将有一定的帮助。,1主频、外频与倍频主频也就是CPU的时钟频率,英文全称是CPU Cloc
3、k Speed,简单地说就是CPU的工作频率,是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率。主频越高,CPU的运算速度也就越快。,外频指的是系统总线的工作频率,也称为总线频率。系统总线的工作频率(速度)是由主板上的时钟芯片产生的,是由主板为CPU提供的基准时钟。早期计算机中CPU的速度和系统总线速度是一样的。随着CPU速度的提高,外设的速度远不及CPU的速度,于是就导致了倍频的产生。,倍频就是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数,在相同的外频下,倍频越高,CPU的主频也越高。它们三者之间的关系是主频=外频倍频。在486DX2 CPU之前,CPU的主频与外频相等。从486DX2开始,基
4、本上所有的CPU主频都等于“外频倍频”。,除了这几个常说的性能指标外,还会遇到锁频和超频等术语。锁频指CPU生产厂家在生产CPU时将CPU的倍频锁定,现在的CPU基本上都锁定了倍频。例如Pentium 500 CPU,它的系统总线速度即外频为100MHz,倍频被锁定为5。,超频指的是将外频或倍频(由于现在的CPU倍频被锁定,超频时很少用此项)人为地提高,使其工作频率超过额定的主频,从而提高其性能。许多PC玩家很看重“超频”能力。为了保护自己的利益,Intel公司现在生产的各种CPU都禁止用户更改倍频,这种技术被称为“锁频”。,2前端总线(FSB)频率前端总线的英文名字是Front Side B
5、us,通常用FSB表示,是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件,并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。,前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没有足够快的前端总线,再好的CPU也不能明显提高计算机整体速度。,外频与前端总线频率的区别是:前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度,更实质性地表示了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振荡频率基础之上
6、的,也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟振荡一亿次,它更多地影响了PCI及其他总线的频率。,之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆,主要的原因是在以前的很长一段时间里(在AMD推出K7前),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。,随着计算机技术的发展,人们发现前端总线频率要高于外频,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技术,或者其他类似的技术实现这个目标。这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X,它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高,从此之后前端总线和外频的区别才开始引起人们的重视。目前,最高的前端总线频率已达到8
7、00MHz。,3内存总线速度内存总线速度(Memory-Bus Speed)也叫系统总线速度,一般等同于CPU的外频。CPU处理的数据都由内存提供,而放在外存(硬盘或者各种存储介质)上面的数据都要通过内存,然后进入CPU进行处理,所以与内存之间的通道,也就是内存总线的速度对整个系统性能来说很重要。,由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度,为了缓解内存带来的瓶颈,出现了二级缓存(L2 Cache)来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级缓存和内存之间的工作频率。,4缓存为了解决主机中低速内存与高速CPU间速度的不匹配,加快CPU对内存的访问速度,采用了在CPU和内存之间插入高速缓
8、冲存储器(Cache)的方法。缓存又称为高速缓存,就是指可以进行高速数据交换的存储器。CPU的缓存分为两种,即L1 Cache(一级缓存)和L2 Cache(二级缓存)。,内置L1 Cache的容量和结构对CPU的性能影响较大,这正是一些CPU生产厂商纷纷力争加大高速缓存容量的原因。不过高速缓存均由静态RAM组成,结构较复杂,因此以前的CPU内部只集成了L1 Cache,而把L2 Cache放置在主板上。,后来Intel公司推出了双独立总线结构,将L2 Cache也集成到了CPU内部,但只能以CPU速度一半的频率工作。现在,Intel公司与AMD公司已经成功地将L2 Cache集成在CPU内部
9、并以与CPU相同速度的频率工作,称为全速二级缓存。,除了速度以外,L2 Cache容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好,现在家庭用CPU容量最大的是512KB,而服务器和工作站上用CPU的L2 Cache更高达1MB3MB。,5扩展指令集为了保证计算机能够继续运行以往开发的各种应用程序,以便保护和继承丰富的软件资源,Intel公司生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集,只对原来的指令集进行了扩充。,为CPU增加X86扩展指令的目的是提高CPU处理多媒体数据的能力。当前所使用的各种X86扩展指令中,MMX(多媒体扩展指令集)和SSE(因特网数据流指令序列扩展)由Intel公司开发,3DNo
10、w!和增强版3DNow!由AMD公司开发。,6制造工艺表明CPU性能的参数中常有“制造工艺”一项,其中有0.18m或0.13m等数据。制造工艺极大地影响CPU的集成度和工作频率,制造工艺越精细,CPU可以达到的频率越高,集成的晶体管就可以更多。,目前生产CPU主要采用CMOS(互补金属氧化物半导体)技术。采用这种技术生产CPU时采用“光刀”加工各种电路和元器件,将金属铝沉淀在硅材料上后用“光刀”刻成导线连接各元器件。现在光刻的精度一般用微米(m)表示,精度越高表示生产工艺越先进。Northwood核心的Pentium 4 CPU制造工艺达到0.13m,目前CPU的制造工艺已达到0.09m。,7
11、工作电压工作电压即CPU正常工作所需的电压。早期的CPU(286、386、486)由于制作工艺落后,因此工作电压较高,一般为 5V(Pentium是3.5V、3V、2.8V等)左右,导致CPU的发热量过大,电子迁移现象缩短了CPU的使用寿命。现在随着CPU制造工艺的提高,工作电压一般在1.2V2.0V之间,使CPU发热量问题得到了很好的解决。,8超标量流水线技术流水线(pipeline)是Intel公司首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。在CPU中由56个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成56步后再由这些电路单元分别执行,这
12、样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高了CPU的运算速度。,超流水线是指CPU内部的流水线超过通常的56步以上,例如Pentium 4的流水线就长达20步。将流水线设计的步(级)数越多,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令,这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有奔腾级以上CPU才具有这种超标量结构。,9动态处理动态处理是应用在高能奔腾微处理器中的新技术,它创造性地把三项专为提高微处理器对数据的操作效率而设计的技术融合在一起。这三项技术是多路分流预测、数据流量分析和猜测执行。动态处理并不是简单地执
13、行一串指令,而是通过操作数据来提高微处理器的工作效率。,2.3 CPU的架构和封装方式,1CPU的架构和安装插座规格 2CPU的封装方式,2.4 主要CPU生产厂家目前的主流产品,2.4.1 Intel公司的主流CPUIntel公司自进入Pentium 4时代以来已经三易其“芯”,早期的Willamette核心基本上已经退出市场,主流市场仍然以Northwood为主,Prescott则为新一代处理器所采用,因此即使是低端市场也存在着3种截然不同的选择。,1Willamette核心的Intel处理器Willamette核心的Intel处理器推出时间较早,采用Socket 423或Socket 4
14、78接口,0.18m,核心电压为1.75V,外频为100MHz,前端总线最高400MHz。由于工艺落后,性能提升非常有限,Willamette核心Socket 423接口的处理器只是昙花一现,搭配的芯片组主要以Intel的i850为主,如今在市场已是难觅其踪,也就不再对其多加介绍了。,Willamette核心Socket 423接口的Pentium 4外形上比较容易辨别(如图2-22所示)。,图2-22 Willamette Socket 423 Pentium 4 CPU,Willamette核心Socket 478接口的Pentium 4处理器主频覆盖1.5GHz到2.0GHz之间,Cel
15、eron则主要有1.7GHz和1.8GHz两款。由于价格便宜,虽然Intel业已停产,但在市场上仍有流通,这类处理器外观上与Northwood核心的Pentium 4、Celeron4较难区别,但实际性能却相差很远,消费者在购买时一定要认清它的二级缓存和核心电压。,Willamette核心Socket 478接口的Pentium 4二级缓存为256KB、核心电压为1.75V,如图2-23所示。,图2-23 Willamette Socket 478 Pentium 4 CPU,Willamette核心Socket 478接口的Celeron 4二级缓存为128KB、核心电压为1.75V,如图2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电脑的组装和维护 2 电脑 组装 维护

链接地址:https://www.31ppt.com/p-6318252.html