1、第二章 CPU第二章第二章 CPU 2.1 CPU概述 2.2 流行CPU简介 2.3 CPU专业术语 2.4 CPU的选购及注意事项 第二章 CPUOEM（Original Equipment Manufacturer）原始设备制造商 OEM是指一家厂商根据另一家厂商的要求，为其设计生产产品，打上他们的商标，而自己则做“无名英雄”。OEM产品硬件产品软件产品第二章 CPU第二章 CPU第二章 CPU第二章 CPU第二章 CPU2.1 CPU概述 微型计算机的中央处理器叫做微处理器(CPU),它是微机的核心芯片。任何CPU都包括运算器、控制器和寄存器三个主要的组成部分。运算器完成算术和逻辑运算
2、;控制器对微型机各部件发出相应的控制信息：使它们协调一致地工作;寄存器主要用于存放程序运行过程中当前使用的数据。第二章 CPU2.1.1 CPU的外部结构 从外部看CPU的结构，主要由两个部分组成：一个是核心，另一个是基板。1CPU的核心 揭开散热片后看到的核心如图2-35所示。CPU中间凸起部分是核心芯片或CPU核心（die），是CPU硅晶片部分。第二章 CPU第二章 CPU2CPU的基板 CPU基板就是承载CPU核心用的电路板，它负责核心芯片和外界的数据传输。3CPU的编码 在CPU编码中，都会注明CPU的名称、时钟频率、二级缓存、前端总线、核心电压、封装方式、产地、生产日期等信息，但是A
3、MD公司与Intel公司标记的形式和含义有所不同。第二章 CPU4CPU的接口 CPU需要通过某个接口与主板连接。（1）Socket 370插座 Intel公司的Socket 370插座支持Celeron、Pentium、Cyrix 和VIA C3。Socket 370插座如图2-36所示。第二章 CPU（2）Socket A插座 Socket A接口也叫Socket 462，是AMD公司为Socket A架构的Athlon处理器而设计的接口标准。Socket A插座如图2-37所示。第二章 CPU（3）Socket 478插座 Socket 478插槽是采用mPGA 478的Pentium
4、4系列处理器所采用的接口类型，如图2-38所示，针脚数为478针第二章 CPU（4）Socket 754插座 Socket 754是2019年9月AMD 64位桌面平台最初发布时的标准插槽，是低端的Athlon 64和高端的Sempron所使用的插槽标准，如图2-39所示，具有754个CPU针脚插孔。第二章 CPU（5）Socket 939插座 Socket 939是AMD公司2019年6月发布的64位桌面平台标准，是目前高端的Athlon 64、Athlon 64 FX及Athlon 64 X2处理器所使用的插槽标准，如图2-40所示，具有939个CPU针脚插孔。第二章 CPU（5）Sock
5、et T（LGA 775）插座 Socket 775又称为Socket T，如图2-41所示。第二章 CPU2.1.2 CPU的功能结构 第二章 CPUCPUCPU结构示意图结构示意图 第二章 CPUCPUCPU典型结构示意图典型结构示意图 第二章 CPU2.1.3 CPU的性能指标与技术特征 一、数据宽度或字长（Data Bus Width）二、主时钟频率（主频或内频）（Clock or Internal Frequency）三、生产工艺四、工作电压(Work Voltage)五、高速缓冲存储器（Cache Memory）六、接口标准(Interface Standard)与封装形式 七、体
6、系结构（Architecture）第二章 CPU一、数据宽度或字长（Data Bus Width）CPU的字长是指CPU在单位时间内一次能同时处理的二进制数的位数，是表示运算器主要技术指标。CPU的字长一般等于CPU数据总线的宽度，它决定了CPU与二级高速缓存(L2 Cache)、内存以及输入/输出设备之间的一次数据传速的信息量。CPU的字长越长，运算精度就越高，处理信息的速度就越快，性能就越高。64位技术位技术 第二章 CPU二、主时钟频率（主频或内频）（Clock or Internal Frequency）1、时钟和频率 PC中的“时钟”是指一个按特定频率连续发出的脉冲信号发生器。第二章
7、 CPU2、主频和外频（1）CPU的主时钟频率(CPU Clock Frequency)CPU的主时钟频率（简称为主频）即为CPU的内部工作频率，指在一秒中内发生的同步脉冲数，单位是MHz、GHz。（2）外频(External Frequency)外频又称外部时钟频率，单位是MHz，是由主板提供的系统总线的基准工作频率，是CPU与主板之间同步运行的时钟频率。（3）倍频系数(Frequency Ratio)CPU主频和外频之间的相对比例关系 CPU主频外频主频外频倍频系数倍频系数 第二章 CPU(4).前端总线（Front Side Bus，FSB）频率 FSB频率是指CPU与内存数据总线直接交
8、换数据的速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，内存带宽必须要满足CPU的带宽需求：CPU需求带宽CPU前端总线位宽（主流CPU、内存均是64bit）CPU前端总线频率8 各种FSB的Pentium 4带宽需求见表。前端总线（FSB）带宽的计算400MHz64bit400MHz/8bit=3.2GB/s533MHz64bit533MHz/8bit=4.2GB/s800MHz64bit800MHz/8bit=6.4GB/s第二章 CPU(5)超频能力(Over-frequency Capability)与锁频超频就是在实际使用时间让CPU工作在高于额定的时钟频率上。超频能
9、力指CPU能够工作在其标称频率之上的能力，在一定期程度上反映了所留有的工作频率裕度。自PENTIUM MMX以后，Intel实行锁频技术，倍频系数不能改变 第二章 CPU三、生产工艺 制造工艺是指在硅材料上生产CPU时内部各元器件的连接线宽度，一般用 m（微米）表示。“生产工艺”中的数据越小，生产工艺越先进，CPU的功耗和发热也就越小，还能级大地提高CPU的集成度和主频 这个数值表示的是集成电路中导线的宽度。第二章 CPU四、工作电压(Work Voltage)CPU的工作电压分别为内核电压(Core Voltage)和I/O电压两种，其中内核电压根据CPU生产工艺的线宽（单位为微米）而定，一
10、般微米数值越小，内核工作电压就越低；I/O工作电压一般都在3V左右，具有数值根据各厂家各自的CPU型号规格确定。第二章 CPU五、高速缓冲存储器（Cache Memory）Cache（高速缓冲存储器，简称高速缓存）是（高速缓冲存储器，简称高速缓存）是一种速度比主存更快的存储器，其功能是减少一种速度比主存更快的存储器，其功能是减少CPU因等待低速主存所导致的延迟，以改进系因等待低速主存所导致的延迟，以改进系统的性能。统的性能。Cache一般分为一般分为L1 Cache（一级缓存），（一级缓存），L2 Cache（二级缓存）及（二级缓存）及L3 Cache（三级缓（三级缓存）。存）。L1 Cach
11、e建立在建立在CPU内部，与内部，与CPU同同步工作，步工作，CPU工作时首先调用其中的数据，对工作时首先调用其中的数据，对性能影响较大。性能影响较大。Cache均由静态均由静态RAM组成，组成，结构较复杂。结构较复杂。第二章 CPU六、接口标准(Interface Standard)与封装形式（1）.PGA（pin grid array）插针网格阵列式（2）SECC(Single Edge Contact Cartridge）单边接触卡盒单边接触卡盒，SECC是Intel公司的一种新型的CPU包装技术1、CPU的封装形式 第二章 CPU2、CPU的插座类型（1）、插座形式的Socket类（2
12、）、插槽形式的Slot类 第二章 CPU第二章 CPU第一代(Socket 423 Willamette）第二代（Socket 478 Northwood)第三代(533MHz FSB and HT）第四代（800MHz FSB and HT)发布时间2000年11月2019年4月2019年11月2019年4月制造工艺内核版本晶体管数量0.18mWillamette4200万个晶体管0.13mNorthwood5500万个晶体管0.13mNorthwood5500万个晶体管0.13mNorthwood5500万个晶体管时钟频率1.42.0GHz1.82.4GHz2.43.06GHz2.43.0
13、GHz前端总线频率400MHz(Quad Pumped 100MHz)400MHz(Quad Pumped 100MHz)533MHz(Quad Pumped 133MHz)800MHz(Quad Pumped 200MHz)缓存8KB L1，256KB L28KB L1，512KB L28KB L1，512KB L28KB L1，512KB L2针脚类型Socket 423Socket 478Socket 478Socket 478超线程不支持不支持只有3.06GHz型号支持所有型号都支持第二章 CPU七、体系结构（Architecture）体系结构是指CPU内部处理指令和数据的方式、内部结
14、构、工作过程等因素的总和。CISC（Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机）RISC（Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机）第二章 CPU2.2 流行CPU简介 目前，在个人电脑上采用的CPU主要由Intel和AMD两大公司生产。前面已经提到Intel公司的处理器有Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV和Celeron A、Celeron II、Tualatin Celeron、Celeron D等，而AMD公司的处理器有K6、Athlon、Duron、Athl
15、on XP和Athlon64等。第二章 CPU2.2.1 Intel系列CPU1.Socket 478接口的Pentium 4系列 Pentium 4产品都采用Socket 478接口，其外观都一样，如图2-49所示。第二章 CPU2.LGA775接口的Pentium 4系列 LGA775接口的Pentium 4外观如图2-50所示。第二章 CPU3.Celeron D系列 转到PCI-E平台后，Intel开始陆续推出采用LGA 775接口的Celeron D处理器，除接口不同外，其他均与Socket 478产品相同，如型号、频率、缓存以及核心等。在命名上，LGA 775接口Celeron D
16、的编号一般比Socket 478接口Celeron D多了个“J”，如Celeron D 330表示Socket 478，而Celeron D 330J则代表LGA 775。Celeron D J系列加入了Intels Execute Disable Bit（硬件防病毒功能）及Thermal Monitor 2（防CPU烧死）功能。第二章 CPU4.64位Pentium 4 Intel于2019年2月推出了支持EM64T技术的64位处理器，Intel除了在Pentium 4 5XX系列中加入了支持EM64T的5X1（用1表示）外，还推出了全面支持64位计算的全新系列Pentium 4 6XX系
17、列。64位的6XX系列Pentium 4处理器将取代5XX系列处理器。第二章 CPU5.64位Celeron D Intel发布的拥有EM64T技术Celeron D处理器的型号编号是326、331、336、341、346、351和355，时钟频率分别是2.53GHz、2.66GHz、2.80GHz、2.93GHz、3.06GHz、3.20Hz和3.33GHz。这种赛扬处理器采用了Socket 775架构，同样采用Proscott核心，0.09m制造工艺，使用了533MHz处理器系统总线以及集成了256KB二级缓存。具有64位功能新的Celeron D将同Celeron D J一样支持EDB防
18、毒技术。64位Celeron D与32位Celeron D没有太大区别，只是内建EM64T指令集，架构以及大多数参数没有改变。另外，Celeron D还完全兼容AMD64指令集。第二章 CPU6Pentium D和Pentium Extreme Edition Pentium D和Pentium Extreme Edition处理器的外观，如图2-51所示。第二章 CPU2.2.2 AMD系列CPU1.Athlon XP系列 Athlon XP系列和Duron（钻龙，俗称毒龙）系列处理器的外观，如图2-52所示。第二章 CPU2.Socket A接口的Sempron系列 Socket 462
19、Sempron(闪龙)与Athlon XP的架构是相同的，也是基于Barton核心。Socket A Sempron的外观如图2-53所示。第二章 CPU3.Socket 754接口的Athlon 64系列 2019年9月，AMD公司发布了面向台式机的64位处理器Athlon 64。Socket 754 Athlon 64的外观如图2-54所示。第二章 CPU4.Socket754接口的Sempron系列 Socket 754 Sempron有三个核心版本：一个是Paris核心，0.13m制造工艺，不支持64位运算；第二个是Palermo核心，是在Winchester核心的基础上演变而来，采用
20、0.09m制造工艺，同样集成内存控制器，只是在二级缓存容量方面有所精减，并且不支持X86-64运算；第三个是Venice-128核心，是在最新Venice核心的基础上演变而来，0.09m制造工艺，相对于Palermo核心，最大改进之处就是支持SSE3及64位运算技术。第二章 CPU Socket 754接口64位Sempron的外观，如图2-55所示。第二章 CPU5.Socket 939接口的Sempron系列 AMD还推出了Socket 939接口的Sempron，0.09m SOI制程，集成双通道DDR400内存控制器，并通过支持SSE2来改进分支预测机制。与Socket 754接口的S
21、empron相比，Socket 939 Sempron最大改进的是整合了双通道内存控制器。6.Socket 939接口的Athlon 64系列 Socket 939 Athlon 64有几个版本：ClawHammer、Newcastle、Winchester、Venice、SanDiego。SanDiego核心的Socket 939 Athlon 64也有三个型号：Athlon 64 3500+(2.0GHz，1MB L2)、Athlon 64 3700+(2.2G，1MB L2)、Athlon 64 4000+(2.4G，1MB L2)，价格较高。第二章 CPU Socket 939接口的A
22、thlon 64处理器的外观，如图2-56所示。第二章 CPU7.Socket 939接口的Athlon 64 FX系列 Socket 939接口Athlon 64 FX处理器的外观，如图2-57所示。第二章 CPU8.Athlon 64 X2系列 AMD Athlon 64 X2双核心处理器的外观，如图2-58所示。第二章 CPU2.3 CPU专业术语 1、指令特殊扩展技术(1)MMX（Multi Media eXtension、多媒体指令集）(2)3D Now!(3)SSE(Internet Streaming SIMD Extensions、因特网单指令流多数据流序列扩展)第二章 CPU
23、2、流水线与超流水线流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。超流水线（Super Pipeline）是指某种CPU内部的流水线的步数超过通常的56步，例如Pentium 4的流水线长达20步。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。第二章 CPU超线程技术（Hyper-Threading，简写为HT）是Intel针对Pentium 4指令效能比较低这个问题而开发的。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器单元，相当于两个处理器在同时工作，可同时处理两个独立的线程。第二章 CPU3、双核心/多核心（Dual/Multi Core）处理器双核心
24、/多核心处理器，就是在一块CPU基板上集成两颗或两颗以上处理器的核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来。Intel目前的双核心处理器是把两个Pentium 4所采用的Prescott核心整合在同一个处理器内部，两个核心之间的所有数据必须在主板上的FSB上实现。每个核心都拥有独立的1MB二级缓存，两个核心加起来一共拥有2MB。第二章 CPU第二章 CPU2.4 CPU的选购及注意事项 2.4.12.4.1理性的选购理性的选购CPUCPU2.4.22.4.2如何识别和判断假冒（如何识别和判断假冒（RemarkRemark）的）的CPUCPU？第二章 CPU2.4.12.4.1理性的选购理性的选
25、购CPUCPU够用原则 品牌、性能、价格 第二章 CPU2.4.22.4.2如何识别和判断假冒如何识别和判断假冒（RemarkRemark）的）的CPUCPU？将相同工艺系列的CPU，把速度较慢的型号用机器将商标和型号磨掉，再以激光蚀刻的技术，打上速度较高CPU的型号、序号以及较快速度的规格，甚至将不同品牌的CPU，打上知名度较高品牌的CPU 第二章 CPU如图2-59是盒装的CPU产品。第二章 CPU2.5 CPU散热器2.5.1 CPU散热器的分类 CPU散热器根据散热原理可分为：风冷式、热管散热式、水冷式、半导体制冷和液态氮制冷等几种，最常用的散热器是风冷式，热管散热器也开始使用。几种常
26、见的风冷散热器和热管散热器外观，如图2-60所示。第二章 CPU2.5.2 风冷、热管散热器的结构1.风冷散热器的外部结构和基本工作原理 风冷散热器主要由散热片、风扇和扣具构成，如图2-61所示。第二章 CPU2.热管散热器的外部结构和基本工作原理 热管散热器分为有风扇主动式和无风扇被动式散热器两种，其结构如图2-62所示。第二章 CPU2.5.3 CPU散热器的选购 在选购散热器之前，首先要明确以下几个 重要的原则：首先要明确主板CPU接口类型。其次要明确主要用途。第二章 CPU2.6 实训CPU的安装、拆卸与检测 2.6.1 Socket A、Socket 370架构CPU的安装和拆卸 安
27、装CPU非常简单，安装步骤如下：将CPU插槽的拉杆轻轻地翘起来，把CPU的斜角对准插槽相应的位置，插入插槽，如图2-68所示。然后把CPU插槽的拉杆放平，固定好，如图2-69所示。第二章 CPU第二章 CPU 在CPU的核心上涂散热硅胶，不需要太多，涂上一层就可以了（有些散热片上带有散热硅胶，则不用另外涂了）。把散热器与CPU的核心接触在一起，先把一边的扣子扣在CPU插槽的突出的位置上，再扣上另一边，如图2-70所示。第二章 CPU 最后，把CPU风扇的电源插头插在主板的风扇插座上，CPU和风扇安装完成，效果如图2-71所示。第二章 CPU2.6.2 Socket 478、Socket 754
28、和Socket 939架构CPU的安装 下面以安装Socket 478架构的Pentium 4 CPU为例，介绍安装方法。稍向外、向上拉开CPU插座上的拉杆，拉到与插座垂直的位置，如图2-72所示。然后将CPU上针脚有缺针的部位对准插座上的缺口，如图2-73所示。CPU只能在方向正确时才能够被插入插座中，然后按下拉杆，如图2-74所示。第二章 CPU第二章 CPU 在CPU的核心上均匀涂上足够的导热硅胶。但要注意不要涂得太多，只要均匀地涂上薄薄一层即可。值得注意的是，导热硅胶决不能省去，否则可能导致无法正常运行甚至烧毁CPU。将散热片妥善定位在支撑机构上，把散热风扇安装在散热片的顶部，向下压风
29、扇直到它的4个卡子嵌入支撑机构对应的孔中。再将两个压杆按下以固定风扇，如图2-75所示。需要注意的是，每个压杆都只能沿一个方向按下。第二章 CPU 最后将CPU风扇的电源线接到主板的2针或3针接头上，如图2-76所示。第二章 CPU2.6.3 LGA 775架构CPU的安装 下面以安装LGA 775架构的Pentium 4 CPU为例，介绍安装方法。首先扳开固定杆，将上盖打开，如图2-77所示。第二章 CPU 取下Socket T插槽上的黑色塑料保护盖，如图2-78所示。把CPU平放在Socket T插槽内，如图2-79所示。由于有防呆缺口，所以方向不正确是放不进去的。第二章 CPU 把上盖盖
30、上，并且扣上固定杆，如图2-80所示，CPU的安装就完成了。安装散热器。Socket T的固定方式是以四根塑料卡榫直接扣在主机板上，因此LGA775 CPU插座周围并没有散热器的固定座，只有四个孔预留在PCB上面，如图2-81所示。第二章 CPU 将风扇盖在CPU上方，并将散热器扣环压入主机板孔位，向下压紧扣环，以锁定散热器，如图2-82所示。第二章 CPU 最后将风扇电源线安装在主机板上。CPU、风扇安装即告完成。若需取下散热器和CPU，先要用一字螺丝起子把扣环依逆时针方向转动即可移除风扇，然后再按与安装相反的顺序取下CPU。第二章 CPU2.6.4 CPU的检测 CPU-Z是一个通过CPU的ID号来检测CPU详细信息的免费工具软件。图2-38a和图2-38b分别是CPU-Z在Pentium 4 2.8GHz和Athlon XP 3200+的微机上运行时的显示。第二章 CPU第二章 CPU知识点回顾2.1 CPU概述 2.2 流行CPU简介 2.3 CPU专业术语 2.4 CPU的选购及注意事项 2.5CPU散热器2.6实训CPU的安装、拆卸与检测第二章 CPU思考题思考题1、CPU在计算机中的地位是什么？2、CPU的主要技术参数是什么？3、CPU包含那几个组成部分？它们各自的功能是什么？4、什么是CPU超频？5、目前Intel公司的CPU产品有哪些？
