CPU的功能组成及性能参数PPT教学课件.pptx

计算机硬件系统,CPU的功能组成及性能参数,1,CPU：(CentralProcessingUnit)即中央处理器，是决定计算机处理性能的核心部件之一。功能：处理并执行系统指令，对数据进行运算，控制数据的输入输出、存储及传输。,CPU的功能,2,CPU主要由运算器、控制器和寄存器三大部分。运算器：进行算数运算和逻辑运算。控制器：分析系统指令，协调计算机各部件工作。寄存器：负责存储指令以及指令执行过程中的数据。除了以上部件以外，CPU内部还有高速缓存（cache）以及部件之间进行联系的总线。随着技术的发展，现在的一些CPU还集成了图形处理器（GPU）、内存控制器、PCI-E控制器等，进一步提升了CPU的性能。,CPU的组成部件,3,历史的经典,4,CPU的发展历史,4位,8位,16位,64位,32位,1971年INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器。4004含有2300个晶体管，采用10um制造工艺，时钟频率为1MHz。,1972年INTEL公司研制出了IntelC8008，是世界上第一款8位处理器。8008晶体管的总数已经达到了3500个。,1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086。I8086的时钟频率为4.77MHz，集成了2.9万个晶体管。,1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz，40MHz。,2003年9月24日，AMDAthlon64处理器正式推出，Athlon64的发布才真正的宣告了个人64位计算时代的到来。,5,CPU的发展(以Intel为例),酷睿全新时代,奔腾4，奔腾双核数字家庭,奔腾II，III互联网时代,奔腾多媒体时代,个人电脑时代,微处理器时代,2006,2000,1997,1993,1978,1971,4004,8080,8086,286、386、486,6,提出者：戈登摩尔（Intel公司创始人之一）时间：1965年内容：（1）当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目每隔1824个月便会增加一倍。（2）微处理器的性能每隔18个月提升一倍，或价格下降一半。（3）每一美元能够买到的电脑性能，将每隔1824个月提升一倍。,摩尔定律：,7,摩尔定律能否一直持续下去？,思考：,8,多核化多线程低功耗新工艺（制程）,目前CPU发展的趋势,9,1、主频：又称为时钟频率，单位为兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz），用来表示CPU的运算和处理数据的速度。在其他因素都一样的情况下，主频越高，CPU性能越高。注意：主频与CPU实际的运算能力不能划等号，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。,CPU的主要性能参数,10,2、外频：指CPU的系统总线的工作频率，单位为MHz、GHz，决定着整块主板的运行速度，是CPU与主板同步运行的时钟频率。,CPU的主要性能参数,11,3、倍频：又称倍频系数，是CPU运行频率与系统外频之间的倍数。以0.5为一个间隔单位主频外频倍频。,CPU的主要性能参数,12,4、前端总线（FSB）频率：CPU与主板北桥芯片之间的数据交换频率，主要影响CPU与内存、显卡等设备交换数据的速度。,CPU的主要性能参数,13,5、高速缓存（Cache）：全称是高速缓冲存储器，位于CPU与内存之间的临时存储器，容量比内存小但速度比内存快，起缓冲作用，可以减少CPU等待数据传输的时间。级别分类：一级缓存（L1Cache）二级缓存（L2Cache）三级缓存（L3Cache）,CPU的主要性能参数,14,6、字长（位宽）：计算机技术中对CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数叫字长或位宽。目前主流CPU都是64位的。,CPU的主要性能参数,15,7、核心数：指一块CPU基板上集成的处理器的核心数。目前市场上主要有双核、四核、六盒、八核等产品。,CPU的主要性能参数,16,8、制造工艺（制程）：CPU制造工艺也称为制程宽度或制程，以um和nm为单位，是指芯片内电路与电路之间的距离，值越小制造工艺就越先进。发展过程中主要经历过180nm、130nm、90nm、65nm、45nm、22nm，目前Intel最新的产品为14nm。,CPU的主要性能参数,17,9、核心电压：指CPU核心正常工作所需的电压。,CPU的主要性能参数,18,10、指令集：CPU依靠指令来进行计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与之硬件电路相配合的指令系统。,CPU的主要性能参数,19,按品牌按字长按核心数按接口类型引脚式、卡式、针脚式、触点式,CPU的分类,20,2.2CPU的分类、结构及主要性能参数,CPU的外部结构,从外部看CPU结构，主要由两个部分组成：一个是核心，另一个是基板。如图为CPU的外部结构。,CPU中间凸起部分就是核心，也叫内核，是CPU硅晶片部分。目前，绝大多数CPU都采用了一种翻转核心的封装形式，即CPU核心在硅芯片的底部被翻转后封装在陶瓷电路基板上，这样能够使CPU核心直接与散热装置接触，另一面通过基板上的引脚与外界电路连接。核心上面加装金属盖：帮助散热、保护。,基板是承载CPU核心用的电路板，它负责核心芯片与外界的数据传输。它上面常焊有电容、电阻，还有决定CPU时钟频率的桥接电路。基板的背面或者下沿，有针脚或者卡式接口，它是CPU与外部电路连接的通道，同时也起着固定CPU的作用。早期的CPU基板都是采用陶瓷制成的，而最新的CPU有些已改用有机物制造，它能提供更好的电气和散热性