5.笔记本电脑的CPU.ppt

笔记本培训资料 讲师 王中华 纲要 一 CPU介绍 CPU介绍CPU是中央处理器 CentralProcessingUnit 的英文缩写 它是计算机中系统最重要的部件之一 是计算机技术的核心 如果把计算机比作人 那么CPU就是人的大脑 主要功能是对系统操作指令进行算术和逻辑运算 其内部结构大致可以分为控制单元 算术逻辑单元和存储单元等若干功能模块 按照处理信息的字长可以分为 八位微处理器 十六位微处理器 三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等 CPU介绍 CPU的发展非常迅速 1978年Intel从真正意义上的16位8086CPU发展到2006年底推出的64位酷睿双核2代 代号Merom 移动CPU 只用了不到三十年的时间 期间CPU的性能 制造工艺发生了翻天覆地的变化 随着CPU的不断更新换代 其总体是朝着集成化程度越来越高 标称工作电压越来越低 工作频率越来越高及数据处理能力越来越强等发展趋势 Intel凭借其强大的研发能力 目前在PC中央处理器及芯片组产业上成为名副其实的巨头 能与之一争高低的只有AMD 而全美达 Transmeta 避开了在处理器性能技术上的不足 在功耗上下功夫 2004年初推出了功耗极低的Efficeon系列处理器 使得移动处理器领域形成了三足鼎立之势 近来Intel为了应对AMD64位双核CPU技术的挑战 也开发了属于自己的双核CPU 而不是之前的一味追求高CPU的工作频率做法 个人电脑市场CPU产业竞争有愈演愈烈之势 这是电脑爱好者所乐见的 因为可以体验到更好 更新的IT产品了 CPU介绍早期的笔记本和桌面电脑采用相同制程的CPU 但随着CPU主频和集成度的提高 普通桌面电脑CPU的较高发热量已不再适合在笔记本电脑主机较小的散热空间内使用 此外 依赖于电池供电的笔记本电脑如果采用高功率消耗的桌面CPU会使的电池的续航时间变得很短 所以开始出现专门为笔记本设计的移动 Mobile CPU 它除了追求卓越的性能以外 也要求其具有低发热量和低耗功耗的特点 制造工艺往往比同时代的桌面CPU更加先进 MobileCPU中会集成桌面电脑CPU中不具备的电源管理模块 移动CPU价格通常较桌面电脑高很多 CPU品牌 CPU的两大品牌Intel公司Intel是生产CPU的老大哥 个人电脑市场 占有75 多的市场份额 Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准 个人电脑平台最新的酷睿i3 酷睿i5 酷睿i7抢占先机 在性能上大幅领先其他厂商的产品 AMD公司目前使用的CPU有好几家公司的产品 除了Intel公司外 最有力的挑战的就是AMD公司 最新的AMD速龙IIX2和羿龙II具有很好性价比 尤其采用了3DNOW 技术并支持SSE4 0指令集 使其在3D上有很好的表现 处理器主频 主频也叫时钟频率 单位是MHz 主要用来表示CPU的运算速度 CPU的主频由外频和倍频来确定 两者的乘积就是主频 CPU的主频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 倍频可以为1 5 23范围之间 甚至更高 以0 5为一个间隔单位 外频和倍频其中任何一项提高 都可以使CPU的主频上升 由于主频并不直接代表运算速度 所以在特定的情况下 很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象 因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面 而不代表CPU的整体性能 前端总线频率 前端总线 FrontSideBus 简称FSB 频率也即CPU的外部时钟频率 它是CPU和北桥之间数据总线传输时钟频率 前端总线频率越高 就意味着单位时间内传输的数据量也就越大 目前常见笔记本电脑CPU的前端总线频率范围在400MHz 800MHz之间 CPU的主要参数 内部缓存 L1Cache 封闭在CPU芯片内部的高速缓存 用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据 存取速度与CPU主频一致 高速缓冲存储器均由静态RAM组成 结构较复杂 一般L1缓存的容量通常在32 256KB之间 L1缓存越大 CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数就越少 相对CPU的运算速度可以提高 外部缓存 L2Cache CPU二级高速缓存 分内部和外部两种模块 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 目前笔记本电脑IntelCPU的L2缓存容量一般在1MB 4MB之间 同时代AMD的CPUL2缓存容量相对较小 地址总线宽度 地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间 简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存 当前32位地址总线的CPU理论上可以访问4GB的存储空间 同时具备64位数据位宽的传输能力 封装形式 传统意义上的封装形式对于芯片仅仅是一个外壳 是机械结构性的保护 现阶段芯片的封装除了结构特性外 还包含了散热机制 并成为了电性能上芯片与主板连接的平台 CPU封装的意义在于最大限度的发挥它的最佳性能和提供一个与主板的连接平台 是实现笔记本专用CPU体积小 散热快 功耗低等各项特性的保证 一般而言 移动处理器采用的封装形式取决于各个时代CPU的工艺技术和成本等因素 封装技术对于笔记本电脑CPU而言 是一种很重要的技术体现 下面列举几种常见的移动处理器封装形式 Pentium MMX TCP MMC1 PentiumII MMC1 MMC2 BGA 1 PGA 1 Mini cartridge PentiumIII MMC2 BGA 2 PGA 2 PentiumIII M PentiumIV M Pentium M Micro FCPGA Micro FCBGA 通过对CPU封装的分析可以看到 早期TCP封装的CPU是焊接在主板上的 因此不可升级 MMC1 MMC2 Mini cartridge封装的CPU从理论上来说是可更换的 BGA 包括BGA 1和BGA 2 Micro FCBGA封装的CPU由于是直接焊接在主板上 因此个人用户无法升级 PGA 包括 PGA 1和 PGA 2 Micro FCPGA封装是所有封装中升级最为方便的 处理器系列 系列划分Intel处理器 CoreI酷睿2奔腾双核赛扬双核凌动AMD处理器 羿龙2羿龙速龙双核闪龙炫龙 CPU专业术语 1 CPU架构CPU架构 简单来说就是CPU核心的设计方案 目前CPU大致可以分为X86 IA64 RISC等多种架构 而个人电脑上的CPU架构 其实都是基于X86架构设计的 称为X86下的微架构 常常被简称为CPU架构 2 制造工艺CPU制作工艺是指生产CPU的技术水平 改进制作工艺 就是通过缩短CPU内部电路与电路之间的距离 使同一面积的晶圆上可实现更多功能或更强性能 制作工艺以纳米 nm 为单位 目前CPU主流的制作工艺是45nm和32nm 对于普通用户来说 更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的超频潜力 3 位宽 32位与64位CPU 32 64位指的是CPU位宽 更大的CPU位宽有两个好处 一次能处理更大范围的数据运算和支持更大容量的内存 一般情况下32位CPU只支持4GB以内的内存 更大容量的内存无法在系统识别 服务器级除外 于是就有了64位CPU 然后就有了64位操作系统与软件 CPU专业术语 4 主频 外频 倍频CPU主频 就是CPU运算时的工作频率 在单核时代它是决定CPU性能的最重要指标 一般以MHz和GHz为单位 如PhenomIIX4965主频是3 4GHz 由于CPU发展速度远远超出内存 硬盘等配件的速度 于是便提出外频和倍频的概念 它们的关系是 主频 外频x倍频 5 核心数 线程数目前主流CPU有双核 三核和四核 六核 增加核心数目就是为了增加线程数 因为操作系统是通过线程来执行任务的 一般情况下它们是1 1对应关系 也就是说四核CPU一般拥有四个线程 但Intel引入超线程技术后 使核心数与线程数形成1 2的关系 6 多媒体指令集MMX 3DNOW 和SSE均是CPU的多媒体扩展指令集 它们对CPU的运算有加速作用 前提是需要软件支持 如果软件对CPU的多媒体指令集有优化 那么CPU的运算速度会有进一步提升 小知识 什么是迅驰技术 提到移动CPU 就不能不提到Intel迅驰技术 迅驰技术是因特尔2003年3月12日 面向笔记本电脑推出的无线移动计算技术的品牌名称 迅驰 Centrino 是中心 Centre 与中微子 Neutrino 两个单词的缩写 迅驰移动计算技术是英特尔最出色的