电脑CPU详细系统知识讲解.doc

【专题策划】菜鸟成长手册2009CPU/内存/硬盘篇（CPU）IT产品从入门到精通都有一个循序渐进的过程。应广数动连线的网友的强烈要求，我们从本周开始，陆续推出最新版本的菜鸟成长手册系列，帮助大家认识IT产品，从头学起，早日从“菜鸟”升级为“老鸟”！菜鸟成长手册2009CPU/内存/硬盘篇本期我们就从电脑传统的“三大件”讲起。电脑“三大件”是指电脑的CPU、内存、硬盘，它们也是电脑运行的最基本组成部分，现在我们就分别为大家详细讲解这三个部分。【CPU 篇】CPU又称中央处理器，英文全称Central Processing Unit，它是一块超大规模集成电路芯片，内部是几千万个到数十亿个晶体管元件组成的十分复杂的电路，其中包括运算器、寄存器、控制器和总线（包括数据、控制、地址总线）等。它通过指令来进行运算和控制系统，它是整个系统的核心元件。 现在使用最多的CPU有Intel和AMD（Advance MicroDevices,Inc.)。最初的是16位处理器，从386开始到了32位处理器，而且后来的32位处理器能够运行在16位处理器上运行的程序指令，就统称为x86系列处理器。现在桌面上已经开始普遍使用64位（x64）处理器了。一、CPU基础知识1、 CPU核心简介CPU基础知识：CPU核心类型介绍核心（Die）又称为内核，是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是核心，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种CPU核心都具有固定的逻辑结构，一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。为了便于CPU设计、生产、销售的管理，CPU制造商会对各种CPU核心给出相应的代号，这也就是所谓的CPU核心类型。不同的CPU（不同系列或同一系列）都会有不同的核心类型（例如Pentium 4的Northwood，Willamette以及K6-2的CXT和K6-2+的ST-50以及最新酷睿2的Conroe等等），甚至同一种核心都会有不同版本的类型（例如Northwood核心就分为B0和C1等版本），核心版本的变更是为了修正上一版存在的一些错误，并提升一定的性能，而这些变化普通消费者是很少去注意的。每一种核心类型都有其相应的制造工艺（例如0.25um、0.18um、0.13um、0.09um以及最新的65nm、45nm等）、核心面积（这是决定CPU成本的关键因素，成本与核心面积基本上成正比）、核心电压、电流大小、晶体管数量、各级缓存的大小、主频范围、流水线架构和支持的指令集（这两点是决定CPU实际性能和工作效率的关键因素）、功耗和发热量的大小、封装方式（例如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA2等等）、接口类型（例如Socket 370，Socket A，Socket 478，Socket T，Slot 1，Socket 940，Socket AM2，LGA775等等）、前端总线频率（FSB）等等。因此，核心类型在某种程度上决定了CPU的工作性能。一般说来，新的核心类型往往比老的核心类型具有更好的性能（例如同频的Northwood核心Pentium 4 1.8A GHz就要比Willamette核心的Pentium4 1.8GHz性能要高），但这也不是绝对的，这种情况一般发生在新核心类型刚推出时，由于技术不完善或新的架构和制造工艺不成熟等原因，可能会导致新的核心类型的性能反而还不如老的核心类型的性能。例如，早期Willamette核心Socket 423接口的Pentium 4的实际性能不如Socket 370接口的Tualatin核心的Pentium III和赛扬，现在的低频Prescott核心Pentium 4的实际性能不如同频的Northwood核心Pentium 4等等，但随着技术的进步以及CPU制造商对新核心的不断改进和完善，新核心的中后期产品的性能必然会超越老核心产品。目前市面上的英特尔酷睿2和AMD羿龙（Phenom）甚至最新的英特尔Core i7都是非常优秀的CPU。CPU核心的发展方向是更低的电压、更低的功耗、更先进的制造工艺、集成更多的晶体管、更小的核心面积（这会降低CPU的生产成本从而最终会降低CPU的销售价格）、更先进的流水线架构和更多的指令集、更高的前端总线频率、集成更多的功能（例如集成内存控制器等等）以及双核心和多核心（也就是1个CPU内部有2个或更多个核心）等。CPU核心的进步对普通消费者而言，最有意义的就是能以更低的价格买到性能更强的CPU。2、 CPU主频CPU基础知识：CPU主频在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫）。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz（赫）、KHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1KHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒）、ms（毫秒）、s（微秒）、ns（纳秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000s，1s=1000ns。CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。CPU的主频表示在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。比如以往AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。如今的CPU（如酷睿2）工艺先进，运算流水线短，其主频的高低在一定意义上又可以体现CPU性能的高低。不过现在Intel和AMD如今的命名方式都不以主频来命名，因此主频可以作为购买CPU的参考指数之一。CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，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1GHz主频时，将比它运行在500MHz主频时速度快一倍。因为1GHz的时钟周期比500MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在1GHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为1ns比工作在500MHz主频时的2ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。只不过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能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。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。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。如今CPU制造工艺已经达到了45nm（如英特尔酷睿2系列），并且向更先进的制造工艺迈进。3、 CPU外频CPU基础知识：CPU外频外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。在台式机中，我们所说的超频，都是超CPU的外频（当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。 目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。外频与前端总线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（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。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（4倍并发），或者其他类似的技术实现。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。在外频仍然是133MHz的时候，前端总线的速度增加4倍变成了133X4=533MHz，当外频升到200MHz，前端总线变成800MHz。又如现在的酷睿2 E7200外频为266MHz，前端总线为266MHzX4=1066MHz。4、 CPU前端总线CPU基础知识：CPU前端总线总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。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。选购主板和CPU时，要注意两者搭配问题，一般来说，如果CPU不超频，那么前端总线是由CPU决定的，如果主板不支持CPU所需要的前端总线，系统就无法工作。也就是说，需要主板和CPU都支持某个前端总线，系统才能工作，只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的，因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以。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。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。如今PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz等几种，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。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。外频与前端总线频率的区别：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。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。此外，在前端总线中比较特殊的是AMD的HyperTransport。5、 CPU缓存（Cache）CPU基础知识：CPU缓存缓存大小是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存往往比较小。 L1 Cache（一级高速缓存）是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32256KB。 L2 Cache（二级高速缓存）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量一般都在的是256KB以上，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达更高。而酷睿2双核处理器则采用共享二级缓存的方式，如E7200的共享二级缓存为3MB。 L3 Cache（三级高速缓存），分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。三级缓存往往在高级甚至顶级CPU上才能看到。其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel Itanium2处理器采用9MB以上的L3缓存。但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手，而前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。6、 CPU类型CPU基础知识：CPU适用类型“CPU适用类型”是指该处理器所适用的应用类型，针对不同用户的不同需求、不同应用范围，CPU被设计成各不相同的类型，即分为嵌入式和通用式、微控制式。嵌入式CPU主要用于运行面向特定领域的专用程序，配备轻量级操作系统，其应用极其广泛，像移动电话、DVD、机顶盒等都是使用嵌入式CPU。微控制式CPU主要用于汽车空调、自动机械等自控设备领域。而通用式CPU追求高性能，主要用于高性能个人计算机系统（即PC台式机）、服务器（工作站）以及笔记本三种。台式机的CPU，就是平常大部分场合所提到的应用于PC的CPU，平常所说Intel的奔腾4、赛扬、AMD的AthlonXP等等都属于此类CPU。应用于服务器和工作站上的CPU，因其针对的应用范围，所以此类CPU在稳定性、处理速度、同时处理任务的数量等方面的要求都要高于单机CPU。其中服务器（工作站）CPU的高可靠性是普通CPU所无法比拟的，因为大多数的服务器都要满足每天24小时、每周7天的满负荷工作要求。由于服务器（工作站）数据处理量很大，需要采用多CPU并行处理结构，即一台服务器中安装2、4、8等多个CPU，需要注意的是，并行结构需要的CPU必须为偶数个。对于服务器而言，多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用；而对于工作站，多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。另外许多CPU的新技术都是率先开发应用于服务器（工作站）CPU中。在最早期的CPU设计中并没有单独的笔记本CPU，均采用与台式机的CPU，后来随着笔记本电脑的散热和体积成为发展的瓶颈时，才逐渐生产出笔记本专用CPU。受笔记本内部空间、散热和电池容量的限制，笔记本CPU在外观尺寸、功耗（耗电量）方面都有很高的要求。笔记本电池性能是十分重要的性能，CPU的功耗大小对电池使用时间有着最直接的影响，所以为了降低功耗笔记本处理器中都包含有一些节能技术。在无线网络将要获得更多应用的现在，笔记本CPU还增加了一些定制的针对无线通信的功能。服务器CPU和笔记本CPU都包含有各自独特的专有技术，都是为了更好的在各自的工作条件下发挥出更好的性能。比如服务器的多CPU并行处理，以及多核多线程技术；笔记本CPU的SpeedStep（可自动调整工作频率及电压）节能技术。封装方式三者也有不同之处，笔记本CPU是三者中最小最薄的一种，因为笔记本处理器的体积需要更小，耐高温的性能要更佳，因此在制造工艺上要求也就更高。三者在稳定性中以服务器CPU最强，因为其设计时就要求有极低的错误率，部分产品甚至要求全年满负荷工作，故障时间不能超过5分钟。台式机CPU工作电压和功耗都高于笔记本CPU，通常台式机CPU的测试温度上限为75摄氏度，超过75摄氏度，工作就会不稳定，甚至出现问题；而笔记本CPU的测试温度上限为100摄氏度；服务器CPU需要长时间的稳定工作，在散热方面的要求就更高了。在选购整机尤其是有特定功能的计算机（如笔记本、服务器等）时，需要注意CPU的适用类型，选用不适合的CPU类型，一方面会影响整机的系统性能，另一方面会加大计算机的维护成本。单独选购CPU时候也要注意CPU的适用类型，建议按照具体应用的需求来购买CPU。7、 了解CPU的生产制造过程普及讲座：了解CPU的生产制造过程现在市场上产品丰富，琳琅满目，当你使用着配置了最新款CPU的电脑在互联网上纵横驰骋，在各种程序应用之间操作自如的时候，有没有兴趣去想一想这个头不大、功能不小的CPU是怎么制作出来的呢。在今天的半导体制造业中，计算机中央处理器无疑是受关注程度最高的领域，而这个领域中众所周知的两大巨头，其所遵循的处理器架构均为x86，而另外一家号称信息产业的蓝色巨人的IBM，也拥有强大的处理器设计与制造能力，它们最先发明了应变硅技术，并在90纳米的处理器制造工艺上走在最前列。在今天的文章中，我们将一步一步的为您讲述中央处理器从一堆沙子到一个功能强大的集成电路芯片的全过程。制造CPU的基本原料如果问及CPU的原料是什么，大家都会轻而易举的给出答案是硅。这是不假，但硅又来自哪里呢？其实就是那些最不起眼的沙子。难以想象吧，价格昂贵，结构复杂，功能强大，充满着神秘感的CPU竟然来自那根本一文不值的沙子。当然这中间必然要经历一个复杂的制造过程才行。不过不是随便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑细选，从中提取出最最纯净的硅原料才行。试想一下，如果用那最最廉价而又储量充足的原料做成CPU，那么成品的质量会怎样，你还能用上像现在这样高性能的处理器吗？除去硅之外，制造CPU还需要一种重要的材料就是金属。目前为止，铝已经成为制作处理器内部配件的主要金属材料，而铜则逐渐被淘汰，这是有一些原因的，在目前的CPU工作电压下，铝的电迁移特性要明显好于铜。所谓电迁移问题，就是指当大量电子流过一段导体时，导体物质原子受电子撞击而离开原有位置，留下空位，空位过多则会导致导体连线断开，而离开原位的原子停留在其它位置，会造成其它地方的短路从而影响芯片的逻辑功能，进而导致芯片无法使用。这就是许多Northwood Pentium 4换上SNDS(北木暴毕综合症)的原因，当发烧友们第一次给Northwood Pentium 4超频就急于求成，大幅提高芯片电压时，严重的电迁移问题导致了CPU的瘫痪。这就是intel首次尝试铜互连技术的经历，它显然需要一些改进。不过另一方面讲，应用铜互连技术可以减小芯片面积，同时由于铜导体的电阻更低，其上电流通过的速度也更快。除了这两样主要的材料之外，在芯片的设计过程中还需要一些种类的化学原料，它们起着不同的作用，这里不再赘述。CPU制造的准备阶段在必备原材料的采集工作完毕之后，这些原材料中的一部分需要进行一些预处理工作。而作为最主要的原料，硅的处理工作至关重要。首先，硅原料要进行化学提纯，这一步骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。而为了使这些硅原料能够满足集成电路制造的加工需要，还必须将其整形，这一步是通过溶化硅原料，然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的。而后，将原料进行高温溶化。中学化学课上我们学到过，许多固体内部原子是晶体结构，硅也是如此。为了达到高性能处理器的要求，整块硅原料必须高度纯净，及单晶硅。然后从高温容器中采用旋转拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就产生了。从目前所使用的工艺来看，硅锭圆形横截面的直径为200毫米。不过现在intel和其它一些公司已经开始使用300毫米直径的硅锭了。在保留硅锭的各种特性不变的情况下增加横截面的面积是具有相当的难度的，不过只要企业肯投入大批资金来研究，还是可以实现的。intel为研制和生产300毫米硅锭而建立的工厂耗费了大约35亿美元，新技术的成功使得intel可以制造复杂程度更高，功能更强大的集成电路芯片。而200毫米硅锭的工厂也耗费了15亿美元。下面就从硅锭的切片开始介绍CPU的制造过程。单晶硅锭 在制成硅锭并确保其是一个绝对的圆柱体之后，下一个步骤就是将这个圆柱体硅锭切片，切片越薄，用料越省，自然可以生产的处理器芯片就更多。切片还要镜面精加工的处理来确保表面绝对光滑，之后检查是否有扭曲或其它问题。这一步的质量检验尤为重要，它直接决定了成品CPU的质量。新的切片中要掺入一些物质而使之成为真正的半导体材料，而后在其上刻划代表着各种逻辑功能的晶体管电路。掺入的物质原子进入硅原子之间的空隙，彼此之间发生原子力的作用，从而使得硅原料具有半导体的特性。今天的半导体制造多选择CMOS工艺(互补型金属氧化物半导体)。其中互补一词表示半导体中N型MOS管和P型MOS管之间的交互作用。而N和P在电子工艺中分别代表负极和正极。多数情况下，切片被掺入化学物质而形成P型衬底，在其上刻划的逻辑电路要遵循nMOS电路的特性来设计，这种类型的晶体管空间利用率更高也更加节能。同时在多数情况下，必须尽量限制pMOS型晶体管的出现，因为在制造过程的后期，需要将N型材料植入P型衬底当中，而这一过程会导致pMOS管的形成。在掺入化学物质的工作完成之后，标准的切片就完成了。然后将每一个切片放入高温炉中加热，通过控制加温时间而使得切片表面生成一层二氧化硅膜。通过密切监测温度，空气成分和加温时间，该二氧化硅层的厚度是可以控制的。在intel的90纳米制造工艺中，门氧化物的宽度小到了惊人的5个原子厚度。这一层门电路也是晶体管门电路的一部分，晶体管门电路的作用是控制其间电子的流动，通过对门电压的控制，电子的流动被严格控制，而不论输入输出端口电压的大小。准备工作的最后一道工序是在二氧化硅层上覆盖一个感光层。这一层物质用于同一层中的其它控制应用。这层物质在干燥时具有很好的感光效果，而且在光刻蚀过程结束之后，能够通过化学方法将其溶解并除去。光刻蚀这是目前的CPU制造过程当中工艺非常复杂的一个步骤，为什么这么说呢？光刻蚀过程就是使用一定波长的光在感光层中刻出相应的刻痕，由此改变该处材料的化学特性。这项技术对于所用光的波长要求极为严格，需要使用短波长的紫外线和大曲率的透镜。刻蚀过程还会受到晶圆上的污点的影响。每一步刻蚀都是一个复杂而精细的过程。设计每一步过程的所需要的数据量都可以用10GB的单位来计量，而且制造每块处理器所需要的刻蚀步骤都超过20步(每一步进行一层刻蚀)。而且每一层刻蚀的图纸如果放大许多倍的话，可以和整个纽约市外加郊区范围的地图相比，甚至还要复杂，试想一下，把整个纽约地图缩小到实际面积大小只有100个平方毫米的芯片上，那么这个芯片的结构有多么复杂，可想而知了吧。当这些刻蚀工作全部完成之后，晶圆被翻转过来。短波长光线透过石英模板上镂空的刻痕照射到晶圆的感光层上，然后撤掉光线和模板。通过化学方法除去暴露在外边的感光层物质，而二氧化硅马上在陋空位置的下方生成。掺杂 在残留的感光层物质被去除之后，剩下的就是充满的沟壑的二氧化硅层以及暴露出来的在该层下方的硅层。这一步之后，另一个二氧化硅层制作完成。然后，加入另一个带有感光层的多晶硅层。多晶硅是门电路的另一种类型。由于此处使用到了金属原料(因此称作金属氧化物半导体)，多晶硅允许在晶体管队列端口电压起作用之前建立门电路。感光层同时还要被短波长光线透过掩模刻蚀。再经过一部刻蚀，所需的全部门电路就已经基本成型了。然后，要对暴露在外的硅层通过化学方式进行离子轰击，此处的目的是生成N沟道或P沟道。这个掺杂过程创建了全部的晶体管及彼此间的电路连接，没个晶体管都有输入端和输出端，两端之间被称作端口。重复这一过程从这一步起，你将持续添加层级，加入一个二氧化硅层，然后光刻一次。重复这些步骤，然后就出现了一个多层立体架构，这就是你目前使用的处理器的萌芽状态了。在每层之间采用金属涂膜的技术进行层间的导电连接。今天的P4处理器采用了7层金属连接，而Athlon64使用了9层，所使用的层数取决于最初的版图设计，并不直接代表着最终产品的性能差异。 测试，测试，测试接下来的几个星期就需要对晶圆进行一关接一关的测试，包括检测晶圆的电学特性，看是否有逻辑错误，如果有，是在哪一层出现的等等。而后，晶圆上每一个出现问题的芯片单元将被单独测试来确定该芯片有否特殊加工需要。而后，整片的晶圆被切割成一个个独立的处理器芯片单元。在最初测试中，那些检测不合格的单元将被遗弃。这些被切割下来的芯片单元将被采用某种方式进行封装，这样它就可以顺利的插入某种接口规格的主板了。大多数intel和AMD的处理器都会被覆盖一个散热层。在处理器成品完成之后，还要进行全方位的芯片功能检测。这一部会产生不同等级的产品，一些芯片的运行频率相对较高，于是打上高频率产品的名称和编号，而那些运行频率相对较低的芯片则加以改造，打上其它的低频率型号。这就是不同市场定位的处理器。而还有一些处理器可能在芯片功能上有一些不足之处。比如它在缓存功能上有缺陷(这种缺陷足以导致绝大多数的CPU瘫痪)，那么它们就会被屏蔽掉一些缓存容量，降低了性能，当然也就降低了产品的售价，这就是Celeron和Sempron的由来。在CPU的包装过程完成之后，许多产品还要再进行一次测试来确保先前的制作过程无一疏漏，且产品完全遵照规格所述，没有偏差。我们希望这篇文章能够为一些对于CPU制造过程感兴趣的人解答一些疑问。毕竟作者水平有限，不可能以专业的水平把制作过程完全展示给您，如果您有兴趣继续钻研，建议您去阅读一些有关集成电路制造的高级教材。二、CPU选购知识了解CPU盒装与散装的区别一、散装与盒装的区别从技术角度而言，散装和盒装CPU并没有本质的区别，至少在质量上和性能上不存在优劣的问题，更不可能有假冒的CPU（没有厂商能假冒如此高科技的产品），当然不排除奸商打磨过后以低频充当高频的CPU。对于CPU厂商而言，其产品按照供应方式可以分为两类，一类供应给品牌机厂商，另一类供应给零售市场。面向零售市场的产品大部分为盒装产品，而散装产品则部分来源于品牌机厂商外泄以及代理商的销售策略。从理论上说，盒装和散装产品在性能、稳定性以及可超频潜力方面不存在任何差距，唯一的差别是质保。 一般而言，盒装CPU的保修期要长一些(通常为三年)，而且附带有一只质量较好的散热风扇，因此往往受到广大消费者的喜爱。然而这并不意味着散装CPU就没有质保，只要选择信誉较好的代理商，一般都能得到为期一年的常规保修时间。事实上，CPU并不存在保修的概念，此时的保修等于是保换，因此不必担心散装的质保水准会有任何水分。 二、探询市场真品盒装产品 然而事情并非如此简单。无处不在的奸商甚至已经不屑于费功费力地Remark（打磨）了，而是干脆就直接给一些散装CPU用强力胶粘上一个风扇，还美名其曰“原装正品”，然后只需在风扇上标上更高频率的CPU频率即可，真是简单！消费者会拆开风扇看一下吗？当然不会！除非是你风扇坏了，而且也没有这一胆子，因为要想拆下这种粘贴的牢牢的风扇，CPU很可能失去保修资格，弄不好还会造成物理损伤。 为了掩人耳目，部分奸商还会利用其他客户留下的原装风扇与外包装，以此与其散装产品相配合，简直是“天衣无缝”。毫无疑问，如果厂商不采取一些必要的措施，那么普通消费者对此几乎是无能为力。 无论是Intel还是AMD的CPU，盒装产品的来路都令人十分担忧。以Intel CPU为例，市场上很大部分盒装产品都是假冒的。所谓的假冒盒装不外乎是两种情况：散装CPU和原装散热器封装在一起，或者直接使用伪劣的假冒散热器与CPU粘合。相对而言，后一种情况更为明显，因为现在市场上的盒装产品几乎见不到真正的原装散热器，其来路的确令人生疑。 假冒的散热器对CPU寿命有较大影响。AMD处理器同样存在这样的问题。相对而言，目前AMD的真品盒装更加容易识别，它在塑料外包装以及内部风扇上都贴有条形码，外包装的侧面还有一防伪激光标志。此外，由于大多数购买AMD CPU的用户并不十分在意盒装与否，因此相对Intel盒装产品，其对奸商的诱惑力较小。 三、如何面对盒装与散装 1. Intel CPU 根据上面的分析，大家应该已经理解盒装产品与散装产品之间的区别，更何况如今盒装的Intel CPU猫腻很多，因此个人更加倾向于直接选择散装的产品。从用户角度而言，以盒装产品的价格购买散装产品是最为无法接受的。更为重要的是，假冒盒装产品往往采用只有20元不到的劣质风扇，此时对CPU的危害更大。 正品的盒装Intel CPU一般采用AVC或者Sanyo的散热器，而零售市场的不少散热器也拥有很不错的品质，无论是噪音控制还是散热效果都不会逊色。只要CPU做好散热工作，那么稳定运行更定毫无问题，而且以目前的制作工艺，一般CPU是很少损坏的，多出来的两年质保时间并没有太大的诱惑力。 当然，这仅仅是笔者个人的消费形态。部分追求安心的用户可能还是更加倾向于盒装CPU，那么就应当在选购时多加注意。真正的盒装CPU由Intel负责三年的质保，而所谓的一年质保的盒装产品全是由散装产品仿冒的。略为有些遗憾的是，目前Intel的盒装CPU并没有像AMD那样采取十分有效的防假措施，我们只能通过自己的仔细观察去辨别。正规盒装产品外包装的上下两个塑料壳是通过穿孔热封的方式粘合起来的，打开时非常麻烦，而假货省略了这个步骤，直接用胶布、胶水或者用钉书机来固定。此外，拨打800电话然后对照风扇上的序列号也是检验方法之一，不过这也并非是万能的。 2.AMD CPU AMD的盒装CPU大多采用AVC风扇，而且提供三年质保。但是对于超频用户而言，一般并不推荐购买盒装产品。退一步来讲，即便是盒装CPU，如果在超频过程中导致CPU损坏，而且核心有烧毁痕迹，那么此时依旧得不到保修。在一般情况下，CPU的损坏不外乎核心过热，或者物理损伤，真正的内部故障非常罕见，因此综合性价比来看，散装产品无疑更胜一筹。此外，盒装CPU所搭配的散热器一般是适合在不超频的状态下工作，而且以后很难更换风扇。如果用户需要超频的话，那么选购盒装产品或许并不是明智之举。 当然，选择盒装产品能够让人更加安心，比较不是每一个用户都会频繁地更换设备，此时盒装产品所提供的长时间质保以及稳定的散热器确实很具吸引力，而且可以免受“Remark打磨”的假冒产品侵扰。买CPU经常遇到的五类骗局DIY攒机凭借灵活的选购方案，个性化的品牌配件组合，以及更经济实惠的资金投入，赢得了中国消费者的青睐。虽说并不见得每位攒机用户都是行家，但每位攒机用户都有着乐在其中、意兴盎然的感受，因为只有个性化才更能展现出自已的风采，才更能满足自己的需要。为了帮助用户选购到满意的处理器，笔者特献上五条防止受骗的妙招，好为初次试水的用户打一个预防针，以避免因挨宰而破坏了购机心情。骗术一：你要的处理器现在没货了，不如换成另外一种XXX处理器1-1.jpg (139.49 KB)2009-4-24 15:17电脑卖场每天都在上演着攻防战对于很多初次试水的朋友来说，非常容易听信商家的“劝谏”。因为在听到自己想要的处理器没货时，难免会因失落而影响到原有的情绪，在听到商家的“好言相劝”之后，很容易改变原来的主意，并不知此时商家最容易亮出黑手将你套牢。情绪容易出现波动，主要是由于初次试水用户对产品或市场缺乏足够的了解。面子薄和耳根软，是许多朋友在初次试水时最缺乏的两样东西。另外准备不充分也非常容易导致受骗，虽说商家有些话也不算错，但玩家若失掉评定的标准，多半收不到好的效果。毕竟商家是为了赚钱，而用户则是为了省钱，利益发生冲突的情况下，如果没带武器就上战场，结局可想而知。巧支招：1.多对比几个商家。货比三家是在对产品和市场不熟悉的情况下，最行之有效的方法，毕竟自己想要的处理器这一家没货，下一家就可能有货，而且还能进一步比较价格高低。另外当某一商家对你做了新的推荐之后，你还可以借口“再转一下”去验证一下正确性，如果推荐的新产品确实超值，再下手也不迟。2.要坚持购买原定处理器，让商家感到你非常有自信，从而不再对你死缠烂打。如果遇到了“公说公有理，婆说婆有理”的情况时，即觉得商家说得有道理但又觉得不是那么靠谱时，最好推说“自己只要XXX处理器，现在没有的话那就随后再说”，借机走开。事实上多给自己一点思考和对比的时间，有利于选购到超值产品。3.不妨先亮一点真本事让商家不敢小视你，这样他们提供的参考就更有意义。如果你对产品和市场有一定了解，不妨旁敲侧击一下，这样商家就会收敛一些不敢太忽悠你，推荐的产品也会更加靠谱，你则可以顺水推舟买到适合自己的产品。骗术二：后封盒装处理器当原封盒装处理器卖。为了能够赚取更多的利润，或是为了吸引更多的用户购买，商家有时会拿出后封盒装处理器来充当原封盒装处理器。后封盒装处理器可分为两种，一种是从香港过境而来，通常称为港货，能够享受三年质保，但质保想来比较麻烦，毕竟需要返回香港进行质保。另一种则纯粹是由一年保散装处理器拼装而来，当然也就只能享受一年质保。真正的三年保盒装处理器是指完税后经海关正式入境的产品，能够充分享受到英特尔和AMD提供的三年免费质保服务。一般来说，好的商家通常会告诉你属于哪种封装方式，而有的商家则闭口不提。如果你不懂得如何辨别原封盒装处理器，将很容易着了商家的道。巧支招：1.查看代理标签。处理器代理商主要有世平、英迈国际、联强国际、神州数码、伟仕、威健、安富利等。一般代理标签上都会有防伪查询方式，便于当场揭穿盒装处理器的真正身份。因此在购买时，建议大家尽量挑选带有代理标签的盒装处理器。2-1.jpg (95.79 KB)2009-4-24 15:21联强国际代理2-2.jpg (123.52 KB)2009-4-24 15:21神州数码代理2-3.jpg (132.84 KB)2009-4-24 15:21伟仕代理2.了解一定的原封盒装处理器辨别常识。3.开发票。懂得如何查看代理标签，并了解如何进行防伪查询有时还不能奏效。因此就需要用法律手段来保护自身的利益，开发票是个不错的方法，另外最好是到卖场统一的开票处办理，这样更有保障。不过笔者认为法律手段并不是最好的解决方法，因为执行起来比较麻烦，所以重点推荐大家掌握一些基本且实用的防伪技巧。骗术三：测试版处理器当正式版处理器卖。一般来说，高端处理器所赚取的利润要比低端处理器多很多，加上高端处理器的产量本就不高等缘故，因此经常会出现缺货现象，测试版处理器刚好有机可乘。商家销售高端测试版处理器，一是为了吸引高端用户买单，二是为了赚取更多利润，三是应对喜欢压低价的用户。测试版处理器因存在不可预见的Bug或不安全隐患而被多数用户所拒绝，不过也有一些用户专门寻找测试版处理器，因为测试版处理器通常不锁倍频(易于超频)，而且价格也相对更便宜一些。笔者建议大家尽量购买正式版处理器，以确保正常使用。巧支招：1.让商家在收据上注明非测试版处理器。这样一旦引发争议时也可以防止被商家反咬一口，说你当初贪图便宜买的就是测试版，否则即使有理也会说不清。3-1.jpg (99.71 KB)2009-4-24 15:23每款英特尔处理器顶盖上都会标注详细的编号(5位)2.网上查询。目前测试版处理器多集中在英特尔平台，AMD平台相对较少，而且AMD处理器的编号容易识别，了解AMD编号如何识别可点击这里。每款英特尔处理器顶盖上都会标注详细的编号(5位)，可通过进入英特尔官方查询页面加以验证。3-2.jpg (97.26 KB)2009-4-24 15:23英特尔处理器编号官方查询页面3.使用CPU-Z等测试软件检测。这个通常是购买以后再加确认，如果是测试版处理器，就会在CPU-Z检测软件当中出现Engineer Sample字样，或者简称ES，指的就是测试版处理器。骗术四：隐瞒或弱化处理器部分缺点，以偏盖全企图蒙混过关关于经销商会隐瞒或弱化处理器部分缺点这一现象，并不足为奇，任何一个产品在销售时都可能会出现这种现象。但这却侵害了用户的知情权，而用户也失去了准确判断超值产品的依据。针对处理器来说，经销商多半会在功耗、性能以及性价比等方面编织很多谎言，诱使你上当受骗。4-1.jpg (110.72 KB)2009-4-24 15:25一些商家宣称酷睿2 E4400支持VT技术是不对的，只有酷睿2 E6XXX支持巧支招：1.带位高手随行。如果自己对处理器知识不了解，建议携带高手一齐到卖场选购，这样就会保险许多。这里笔者就不建议大家采取多问几个商家的方法，因为有可能在被多个商家误导后做出错误判断。4-2.jpg (115.57 KB)2009-4-24 15:25商家是不会告诉你哪个采用后封盒装处理器2.委托经常和商家打交道的朋友代买。购买行货产品的最好方法，就是委托经常和商家打交道的朋友购买，这样一来可免去很多口舌，二来避免了很多风险。因为商家多半不会开罪老客户，毕竟老客户为商家带来了持续发展的动力。骗术五：独家代理，不怕你不买账由于进货渠道不同，有时当某一款超值处理器出现时，只能从一个商家手中拿到现货。这时商家有可能抱着奇货可居的心态不怕你不买账，在缺少其它商家参与竞争的情况下，抬高售价等待用户前来挨宰也就成为可能，这一现象多出现在缺货加剧或新品上市时。巧支招：1.换购其它处理器。既然你要买的处理器价格低了商家就不卖，不如改换成其它处理器较为稳妥，毕竟眼下处理器产品线还是非常丰富的，可选择的余地也比较大。2.通过其它商家以调货的方式获得。如果你只想购买某一款超值处理器，而又遭遇到上面这种情形的话。不妨试图多问几个商家，看看其它商家能不能以调货的方式便宜卖给你。毕竟商家与商家之间的串货价会比零售价低，因此通过这种间接的手段没准会获得意想不到的效果。3.暂时不购买，耐心等候一段时间再说。于其被宰，不如耐心多等候一段时间，在遭遇商家炒作时也可采用这种方法。等候就是要告诉商家，不降价是不行的。毕竟缺货有可能只是暂时的，而且还有其它更超值处理器来替代眼前想买的处理器，实在没必要呆死在一颗树上。如何正确看待与经销商的关系？尽管经销商与用户之间存在利益冲突关系，但这并不代表一定要相互猜忌，相互防范，甚至是相互欺骗。正确理解经销商和用户之间的关系对购买处理器非常有帮助。玩家如果能给予商家更多的尊重和理解，相信商家也会同样给予用户更多的体谅和照顾。其实和商家多沟通还是能取得比较好的效果，最容易化解误解和隔阂。当你和商家聊得比较多时，没准就会得到许多实用的购买心得。因此笔者建议用户多转转市场，通过和多个商家的详聊来找到最值得你信赖的商家，这样不但可以做成眼下这笔买卖，对日后攒机也是很有帮助的。要不然每次都临阵磨枪，难保不出现意外。总结：以上五类较容易碰到的骗局较具代表性，非常适合初次试水的用户参考，如果这些你都明白，权当是打了一个预防针，毕竟有利无害。虽然笔者也有针对性为玩家提供了一些防骗招术，但还不够全面，玩家仍需在实际购买中多总结新的经验。同时也欢迎大家积极发表评论，增进相互交流，以求共同进步。奸商再狠也不怕 Intel真假盒装CPU详解辨别“真假”盒装处理器，相信对于广大消费者来说一直是一个难题，如果平时这方面了解不多的话，十有八九会在购买的时候上当被骗。为了普及“真盒”，Intel已经全面推出了天蓝色