计算机硬件入门的途径之二.ppt

计算机常见术语的 普及(1) CPU * 东北大学计算中心 焦明海 Email: CPU系列型号 *东北大学 焦明海 nIntel E6700的CPU，频率具有2.66GHz、 1066MHz、4MB L2高速缓存、耗电量65W CPU系列型号-参数 *东北大学 焦明海 n型号 Core 2 Duo E6700 详细参数 适用类型：台式机 接口类型 ：LGA 775 核心类型： Conroe 生产工艺 ：0.065um 核心电压： 1.3V 主频 ：2.66GHz 外频： 266MHz 倍频： 10X 一级缓存 ：L1 64K 二级缓存 ：L2 4096K 前端总线频率： 1066MHz 支持36bit的物理寻址和48bit的虚拟内存寻址 其他：不支持 Hyper-Threading(超线程) 64位处理器 Virtualization(虚拟化) 支持 核心数量： 双核 其它性能 ：MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSE4,EM64T指令集 CPU双核起因 *东北大学 焦明海 n奔腾D和奔腾E的来历 2006年底到2007年初，AMD连续推出了一系列的双核产品， 以其低廉的价格和较好的性价比抢占了中低端市场， 而 INTEL公司不愿降低酷睿双核的价格去和AMD打这场战役， 于是选择了把CPU缩水这条路子来降低成本，和AMD竞争中 低端市场。 酷睿双核标识： intel core duo 代表酷睿1代，延伸出奔腾D intel core 2 duo 代表酷睿2代，面向中高端用户，延伸出 奔腾E CPU系列型号 *东北大学 焦明海 n双核 奔腾D和奔腾E 在奔腾系列的台式机里面有两种双核： 一种诞生在酷睿2之前奔腾D 一种诞生在酷睿2之后奔腾E 奔腾D是蹩脚双核，高频低能，功耗发热量极大，所以已经 淘汰了，现在基本买不到。 酷睿2性能出色、低频高能、低发热量、低功耗、超频 性能好、价格昂贵,低端用户难以承受，Intel推出了一系 列阉割版的酷睿2，命名为奔腾E 。 含义：为了纪念奔腾系列过去的成就（否则奔腾系列早就淘 汰了），所以奔腾E也就是酷睿2的低端系列，全面代替过 去的 奔腾D ，奔腾E与酷睿2完全一样，采用的是同样的 先进架构，只是主频和二级缓存不同。 CPU系列型号 *东北大学 焦明海 nIntel双核 型号 Intel Celeron E1200 Intel Pentium E2160 Intel Pentium E2180 Intel Pentium E2200 Intel Pentium E5200 Intel Core 2 Duo E7200 Intel Core 2 Duo E8200 Intel Core 2 Duo E8400 Intel Core 2 Quad Q66004 4核 核 酷睿酷睿2 2 2 2核核 奔腾奔腾E E 2 2核核 酷睿酷睿2 2 Intel Core 2 Q6600Intel Core 2 Q6600 时钟频率时钟频率(GHz):2.40(GHz):2.40 二级高速缓存容量二级高速缓存容量 (KB):4MB*2(KB):4MB*2 前端总线频前端总线频:1066MHz:1066MHz 系统外频系统外频:266MHz:266MHz 插槽结构插槽结构:Socket:Socket 775 775 适用类型适用类型: :台式机台式机CPUCPU Intel Core 2 E8200Intel Core 2 E8200 生产工艺生产工艺:0.045um:0.045um 主频主频:2.66GHz:2.66GHz 二级缓存二级缓存:L2 6144K:L2 6144K 前端总线频率前端总线频率:1333MHz:1333MHz 外频外频 333MHz333MHz 适用类型适用类型: :台式机台式机CPUCPU CPU级别系列 *东北大学 焦明海 nAMD系列 AthlonX2 AthlonX2(左)与普通Athlon64(右) CPU系列型号 *东北大学 焦明海 nAMD双核 型号 AMD AM2 Athlon 64 X2 4600+ AMD AM2 Athlon 64 X2 5000+ AMD AM2 Athlon 64 X2 5200+ AMD AM2 Athlon 64 X2 5400+黑盒 AMD AM2 Athlon 64 X2 6000+ AMD Phenom X3 8450 AMD Phenom X4 9550 3 3核核 4 4核核 2 2核核 AM2 AM2 AthlonAthlon 64 X2 64 X2 5000+(65nm)/5000+(65nm)/盒装盒装 适用类型适用类型：台式机台式机 接口类型接口类型：Socket AM2 Socket AM2 核心类型核心类型：Brisbane Brisbane 生产工艺生产工艺：0.065um 0.065um 核心电压核心电压：1.35V 1.35V 主频主频：2.6GHz 2.6GHz 外频外频： 200MHz 200MHz 倍频倍频：13X 13X 一级缓存一级缓存：L1 2*128K L1 2*128K 二级缓存二级缓存：L2 2*512K L2 2*512K 前端总线频率前端总线频率：1000MHz 1000MHz HyperTransportHyperTransport总线技术总线技术：支支 持持 HyperTransport HyperTransport总线技术总线技术 Hyper-Threading(Hyper-Threading(超线程超线程) )：不不 支持支持 Hyper-Threading( Hyper-Threading(超线程超线程 ) ) CPU系列型号 *东北大学 焦明海 *东北大学 焦明海 2008年第41周CPU报价10.0610.0710.0810.0910.1010.1110.12涨跌 AMD AM2 Athlon 64 X2 5000+4084084084084054054053元 Intel Core 2 Duo E720078078078078080080080020元 Intel Pentium E5200600600600600600600600- Intel Pentium E2180435435435435435435435- Intel Core 2 Quad Q66001340134013401340134013401340- AMD Phenom X3 84506456506506506506506505元 AMD Phenom X4 955093093096096096096096030元 Intel Core 2 Duo E82001100110011001100110011001100- Intel Core 2 Duo E84001230123012301230123012301230- AMD AM2 Athlon 64 X2 6000+690690690690690690690- AMD AM2 Athlon 64 X2 4600+375375375375375375375- Intel Pentium E2200520520520520520520520- Intel Celeron E1200290290290290290290290- Intel Pentium E2160405405405405405405405- AMD AM2 Athlon 64 X2 5400+ 黑盒 5055055105105105105105元 AMD AM2 Athlon 64 X2 5200+435435435435435435435- 内部构成 *东北大学 焦明海 n双核 内部提供了一个称为System Request Queue(系统请求 队列)的技术，在工作的 时候每一个核心都将其请 求放在SRQ中，当获得资 源之后请求将会被送往相 应的执行核心，也就是说 所有的处理过程都在CPU 核心范围之内完成，并不 需要借助外部设备 内部构成 *东北大学 焦明海 n双核 AMD将两个核心整合在同一 片硅晶内核之中，而 Intel的双核心处理方式 则更像是简单的将两个核 心做到一起而已。与 Intel的双核心架构相比 ，AMD双核心处理器系统 不会在两个核心之间存在 传输瓶颈的问题。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n超线程 超线程(Hyperthreading Technology)技术就是通过采用特 殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，实 现模拟双处理器的效能。从实质上说，它是将单核CPU内 部暂时闲置处理资源充分“调动” 起来的技术。 n双核心CPU 在一块CPU基板上集成两个一样功能处理器核心，并通过并 行总线将各处理器核心连接起来。双核心并不是一个新概 念，而只是CMP( Chip Multi Processors ，单芯片多处 理器) 中最基本、最简单、最容易实现的一种类型。 n双CPU 真正意义上的双核心，不光是处理器核心是两个，其他例如 缓存等硬件配置也都是双份的。 *东北大学 焦明海 三者关系 n举例说明 把CPU比做一套住房。 超线程技术就相当于把房间人为的通过添加屏风或者推拉门 划分成两小间，虽然表面上每间居住者可以自己单独相处 ，但房间的资源被占用。 双核心就相当于一套两居室，房子里有两个屋子，每个屋子 都是独立存在的，互不干扰。但是出门必须经过同一大门 ，造成传送瓶颈。 *东北大学 焦明海 三者关系 n举例说明 双CPU就是两套房子，每个房子有每个房子的大门，我们出 入大门不会像超线程那样共用一个门，也不会出现双核心 那样一个房间因为某些原因影响另一间，即使某个房子播 放音响也不会影响到另外一套房子。 从价格上，单独一个房间的超线程无疑最便宜的，而两套房 子的双CPU的花费是最贵。 *东北大学 焦明海 三者关系 n性能比较(举例) 假设CPU就是一个运输卡车，货物就是我们要计算的信息，CPU 运算就类似于卡车运输货物。同一时间运送的货物越多，说 明CPU运算能力越强。 单CPU系统-相当于一辆卡车在一条车道上跑。由于车少，所 以运输能力有限。以往CPU生产厂商都是在不断的提高卡车的 载重即主频来提高他的运输能力。 *东北大学 焦明海 三者关系 n性能比较(举例) HT(超线程)系统-相当于一辆双层卡车在一条车道上跑。由于 是双层的，所以猛地一看以为是两辆车在跑，其实只有一辆 。不过因为双层涉及到车高以及捆绑等问题，有的时候遇到 限高的桥梁，需要人为的将货物卸下，手工搬运。所以说HT 超线程适用的条件比较苛刻。 *东北大学 焦明海 三者关系 n性能比较(举例) 双核心CPU系统，相当于两辆卡车在一条车道上跑。虽然他运输 的货物能力提高了，而且也不会频繁产生类似于HT超线程那 样的冲突，但是因为他们都在一条车道上跑，所以互相避让 减速的频率要比双CPU高得多。所以他的运输能力要比真正的 双CPU系统差。 *东北大学 焦明海 三者关系 n性能比较(举例) 双CPU系统-相当于两辆卡车在两条相交的车道上跑。每辆车 大部分都在自己的路上跑，但偶尔会相遇、停车避让。由于 车多路宽，所以双CPU运输能力最强。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n主频 CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed ）。表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的 运算能力并没有直接关系。 主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个 确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速 度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标（缓存、指令 集，CPU的位数等）。 由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可 能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。比如 AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能已较低的主频，达到 英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能。主 频仅是CPU性能表现的一方面，而不代表CPU的整体性能。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n主频 CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算 速度却至关重要。 举例来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指 令，那么当CPU运行在100MHz主频时，将比它运行在50MHz 主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时 钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在100MHz主频的 CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主 频时20ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。 电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各 分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系 统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都得到提高后 ，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n主频 CPU的工作主频主要受到生产工艺的限制。 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。制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n64位技术介绍 64位技术是相对于32位而言的，这个位数指的是CPU GPRs（ General-Purpose Registers，通用寄存器）的数据宽度 为64位，64位指令集就是运行64位数据的指令，也就是说 处理器一次可以运行64bit数据。 64bit处理器并非现在才有的，在高端的RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机）很早 就有64bit处理器了，比如SUN公司的UltraSparc 、IBM 公司的POWER5、HP公司的Alpha等。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n64位技术优点 64bit计算主要有两大优点：1）可以进行更大范围的整数运 算；2）可以支持更大的内存。不能因为数字上的变化， 而简单的认为64bit处理器的性能是32bit处理器性能的两 倍。实际在32bit应用下，处理器设计的性能甚至会更强 。 主流CPU使用的64位技术主要有AMD公司的AMD64位技术、 Intel公司的EM64T技术、和Intel公司的IA-64技术。其中 IA-64是Intel独立开发，不兼容现在的传统的32位计算机 ，仅用于Itanium（安腾）以及后续产品Itanium 2。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n前端总线 前端总线又称为系统总线。 通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之 间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率 。总线的种类很多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，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。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n前端总线 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，如果没足 够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体 速度。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n前端总线 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，即数据带宽（总线频率数据位宽）8。目前 PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、 400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种，前端 总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能 力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展 很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障 有足够的数据供给给CPU，较低的前端总线将无法供给足 够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统 瓶颈。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n外频 外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz（兆 赫兹）。在早期的电脑中，内存与主板之间的同步运行的 速度等于外频，在这种方式下，可以理解为CPU外频直接 与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。对于目前的 计算机系统来说，两者完全可以不相同，但是外频的意义 仍然存在，计算机系统中大多数的频率都是在外频的基础 上，乘以一定的倍数来实现，这个倍数可以是大于1的， 也可以是小于1的。 与处理器外频密切相关的两个概念：倍频与主频，主频就是 CPU的时钟频率；倍频即主频与外频之比的倍数。主频、 外频、倍频，其关系式：主频外频倍频。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n外频 在486之前，CPU的主频还处于一个较低的阶段，CPU的主频 一般都等于外频。而在486出现以后，由于CPU工作频率不 断提高，而PC机的一些其他设备（如插槽、硬盘等）却受 到工艺的限制，不能承受更高的频率，因此限制了CPU频 率的进一步提高，因此出现了倍频技术。该技术能够使 CPU内部工作频率变为外部频率的倍数，从而通过提升倍 频而达到提升主频的目的。倍频技术就是使外部设备可以 工作在一个较低外频上，而CPU主频是外频的倍数。 在Pentium时代，CPU的外频一般是60/66MHz，从Pentium 350开始，CPU外频提高到100MHz，目前CPU外频已经达到 了200MHz。由于正常情况下外频和内存总线频率相同，所 以当CPU外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到 了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n外频与前端总线（FSB） 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PIC及其他总线（设备速度）的频率。 前端总线与外频这两个概念容易混淆的主要原因是：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。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n外频与前端总线（FSB） 随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外 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的。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被人们 重视起来。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n倍频 CPU的倍频，全称是倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之 间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍 频。理论上倍频是从1.5一直到无限的，但需要注意的是 ，倍频是以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主 频，所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。 原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样 的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它 可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以 通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为：主 频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间 相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越 高，当前超频主要就是提高倍频。 常见CPU参数解释 *东北大学 焦明海 n制作工艺 通常我们所说的CPU的“制作工艺”指得是在生产CPU过程中 ，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元 器件。通常其生产的精度以微