《计算机组装与维护教程》第2章 CPU

第2章

CPU

2.1CPU概述2.2主流CPU2.3CPU的选购2.4CPU散热器选购12.1CPU概述

CPU(CentralProcessingUnit)，即中央处理单元，也称微处理器，是整个系统的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的控制。

CPU从最初发展至今已经有30多年的历史。按照其处理信息的字长，CPU可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器。

22.1.1CPU的指令集

复杂指令集计算机

采用进一步增强原有指令的功能并设置更为复杂的指令使计算机系统具有更强的功能和更好的性能价格比的方法，就是称为复杂指令集计算机(ComplexInstructionSetComputer,CISC)。

1.复杂指令系统和精简指令系统计算机

CISC的思路是由IBM公司提出

MMX多媒体扩展指令属于复杂指令

3

精简指令集计算机

基本思想是：指令系统只需由使用频率高的指令组成，简单的指令能执行得更快。采用这种设计思路的计算机被称为精简指令集计算机（ReducedInstructionSetComputer，RISC）。

1.复杂指令系统和精简指令系统计算机

与CISC技术相比，RISC简化了指令系统，适合超大规模集成电路。提高了机器执行的速度和效率降低了设计成本，提高了系统的可靠性提供了直接支持高级语言的能力，简化了编译程序的设计

42.微计算机的指令集

MMX指令集

57条多媒体指令

SSE指令集

70条指令（50条浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条优化内存中连续数据块传输指令）3DNOW!指令集

21条指令（主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用场合）52.1.2CPU的性能指标

1.主频、倍频和外频。（主频=外频×倍频）2.内存总线速度3.扩展总线速度

4.工作电压

5.地址总线宽度

6.数据总线宽度7.数学协处理器

8.超标量

9.高速缓存

10.采用回写(WriteBack)结构的高速缓存

11.CPU的生产工艺(0.25μm、0.18μm、0.13μm、0.09μm等)12.CPU的封装方式及接口架构

13.动态处理(多路分支预测、数据流量分析、猜测执行、超线程技术)62.2主流CPU

PC机CPU厂商以Intel、AMD和VIA(威盛)三家为主。

2.2.1Intel公司的CPU2.2.2AMD公司的CPU

2.2.3其它品牌的CPU

72.2.1Intel公司的CPU1.IntelCPU系列产品的发展史

名称

年代

晶体管数

主频Hz说明

400419712,3000.5M~0.75M未用于PC800819723,5000.5M~0.75M未用于PC8086197829,0004.77M~10M第一代X86CPU，16位

8088197929,0004.77M~8M8086简化型

802861982134,00010M~20M16位，可以寻址到16M内存

803861985275,00016M~33M32位，可以寻址到4GB内存

804861989120万

25M~50M32位，可以寻址到4GB内存

Pentium1993310万

60M~233M64位，新增的57条MMX指令

PentiumⅡ1997750万

233M~450M首次将二级缓存集成到CPU上

PentiumⅢ1999950万

450M~1G增加了70条SSE指令

Pentium420004200万

1G~2.8G采用0.18微米制造，SSE,SSE2Pentium420041.25亿

2.8G~3.4G采用0.09微米制造,SSE,SSE2,SSE3

82.当前的Intel主流CPU

铜矿(Coppermine)核心的PentiumIII处理器

Tualatin核心的PentiumIII-S和CeleronIIIWillamette核心的和Northwood（北木）核心的P4PrescottPentium4Celeron处理器

92.2.2

AMD公司的CPU1.AMDCPU系列产品的发展史

名称

年代

晶体管数

主频Hz说明

K51996430万

75～133M24KBL1CacheK61997880万

166～300M内置MMX多媒体指令集

K6-219982130万

266～550M支持MMX指令和3DNow!指令

K6-319992130万

350～550M256KBL2Cache,支持MMX和3DNow!Athlon19992130万

500M~2.2G8MBL2Cache,MMX，3DNow!,SSEAthlon64200310590万

2.2G以上

采用0.13微米制造，MMX，3DNow!,SSE102.AMD各阶段的代表产品

Thoroughbred的A0版XPThoroughbred的B0版XPBarton核心的XP处理器

低端Duron处理器

112.2.3其它品牌的CPU1.WinChipC6

WinChipC6的处理器由集成设备技术(IntegratedDeviceTechnology，IDT)公司开发。

WinChip采用了RISC(精简指令集计算)设计

2.VIA(威盛)

VIA的CPU是台湾威盛公司收购了美国Cyrix公司的CPU事业部以后生产的。

VIA的产品一直与Intel低端产品保持兼容。122.3CPU的选购

CPU作为一台PC的核心部分，它的选择对于购置新机和升级的用户来说都非常重要。

2.3.1选购CPU的注意事项

2.3.2主流CPU不同核心的选购

2.3.3通过产品标识辨别Intel的CPU2.3.4通过编号认识AMD的CPU132.3.1选购CPU的注意事项

1.从实际需要出发选择产品

Office类应用游戏玩家多媒体网络应用与制作图形设计其他工作2.CPU真实性能标准

性能（Performance）＝频率（Frequencey）×单位时钟工作能力（IPC）CPU的PR标称值=（3×CPU实际运行频率）÷2－500（AMD的AthlonXP处理器采用）142.3.2主流CPU不同核心的选购

1.IntelCPU的核心版本Pentium4的C1与B0核心Celeron的不同核心（Willamette核心和Northwood核心）2.AMDCPU的核心版本Athlon系列的不同核心[Thunderbird(雷鸟)、Palomino、Thoroughbred和Barton］

AthlonXP的不同核心的区别152.3.3通过产品标识辨别Intel的CPU几种辨别Intel的CPU的方法：第一种方法是电话核查。第二种方法是外观识别。第三种是CPU的主频、外频和工作电压的软件识别方法。第四种方法是使用软件识别CPU是否被超频。第五种方法就是用眼睛看，正品IntelCPU的塑封纸上面的Intel字迹应清晰可辨，无论正反两方面，所有的水印字都应工工整整，而不应歪七扭八。162.3.4通过编号认识AMD的CPU

以D****AUT2B为例＊编号的第一个字母是设备类型。A代表的是Thunderbird（雷鸟）D代表的是Duron（毒龙）AX代表0.18微米Palomino核心AthlonXPAXD代表0.13微米Palomino核心AthlonXP＊紧接着数字编号的英文字母标识的是封装方式。A代表PGA封装C代表LGA封装U是CPU核心电压，分为：S－1.5V;U－1.6V;V－1.7V;N－1.8VT是工作温度，分为：Q=60C;X=65C;R=70C;Y=75C;T=90C;S=95C２是二级缓存的大小，分为：1=64K;2=128K;3=256K，4＝512KＢ是前端总线的速度，分为：A=133MHz;B=200MHz;C=266MHz＊后面的四位数字是CPU频率。（频率不是超过1G，第一位是0，后三位数字代表了主频率）

172.4CPU散热器选购

1.散热器的分类CPU散热器显卡散热器硬盘散热器电源机箱散热器等2.散热器的技术参数风扇功率、风扇口径、风扇转速、风扇材质风扇噪声、风扇排风量、散热器材料散热器材料的纯度、散热器精度183.散热器的选购散热器与CPU的类型要匹配选择有较高知名度的散热器可以在柜台上通电试听风声此外，实际购买中还应该考虑散热器下面几种技术参数：＊风压：和风量有关的一个指数，代表风扇送风的能力。风压较大则好。＊轴承形式：滚珠轴承的性能要远高于含油轴承，双滚珠将