神舟电脑学校电脑硬件知识第二章

《中央处理器》又名CPU

一、CPU的作用及功能

CPU是中央处理（Central Processiong Unit）（中央处理单元）的缩写，是计算机的心脏和大脑，它由运算器和控制器组成。内部结构可以分为逻辑单元、控制单元、存储单元三个部分。
     CPU是决定电脑性能的核心部件，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，数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控制。

二、CPU主要品牌（INTEL、AMD、VIA）

其中英特尔占有世界CPU市场的60％而AMD30％.VIA占10%

      （Intel/英特尔） 美国硅谷市              （AMD/超微）美国加利福尼亚州桑尼维尔市

（VIA/威盛）总部位于台湾台北县新店市

三、CPU的发展吏

 

位   ：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。
    字长 ：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。
    字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个节。

1、INTEL （英特尔）

（1）INTEL处理器按照字长分为四位、八位、十六位、32位、64位微处理器。

4位微处理器：1971年：4004 微处理器，4004 是Intel第一款微处理

器，也是世界上第一款商用处理器，该处理器拥有2,300晶体管数量，速

度为108 KHz，当时售价为 299 美元。

8位微处理器：1972 年:8008 微处理器，8008是Intel在1972年推出的，它的性能是4004的两倍，拥有3,500晶体管数量，速度为200 KHz

16位微处理器：1974 年:8080 ---80286微处理器，Intel在1974年推出了性能更强大的8080处理器，拥有6,000晶体管数量，速度为2 MHz。价值395 美元。于1981年由IBM用于个人微机。1982年发布286（也称 80286）是处理器进入全新技术的标准产品，拥有134,000晶体管数量，具有6MHz、8MHz、10MHz、12.5 MHz四个主频的产品

 

32位位微处理器：1985 年：386微处理器，286的升级版本，拥有275,000个晶体管数量，约是最初的 4004 处理器的 100 多倍，386是一个 32 位的“多处理”芯片――即可以同时运行多个程序，具有16MHz、20MHz、25MHz、33MHz四个主频的产品。

 

1989年：486 微处理器、1993年-1997年：奔腾处理器、1997-1998年：奔腾II处理器、1999-2000年：奔腾III处理器、2000-2002年：Pentium 4处理器、2002-2004年：超线程P4处理器、2005-2006年：双核处理器、2006 年7月酷睿2 双核处理器和酷睿至尊处理器。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2、AMD   （超微）

     超威，也就是AMD。它的上一代产品有闪龙，速龙，毒龙。闪龙是低端产品，面向入门级用户。速龙是中端产品，性能优越。毒龙是高端的服务器用户和企业级用户使用的。

闪龙和速龙是的差距是全方位的例如内存控制器（支不支持双通道），在如二级缓存等。速龙和闪龙差别在于二级缓存闪龙是256KB 速龙是512KB 
     闪龙和速龙都是AMD旗下的产品系列,速龙比闪龙高级一些,速龙的二级缓存要比闪龙的高，所以性能更强。 闪龙和速龙是AMD公司面对不同用户群推出的不同CPU类型； 
     其中闪龙英文代号Sempron，面向低端市场，速龙代号Athlon，比闪龙具有 更大的二级缓存。

  

 

四、通过CPU外部了解CPU性能参数

第1、2行：Intel Pentium 4，既P4处理器。
    第3行：分别表示处理器工作频率/L2缓存大小/前端总线频率/工作电压，因此这是一颗1.5GHz、L2缓存有256KB、前端总线400MHz、工作电压1.7V的P4，关于处理器的工作电压，早期推出的有1.7V，而现在从2~3.4GHz的都是1. 75V了。

CPU为intel P42.0GHZ 256K二级缓存 400M前端总线 1.75V核心电压 478针处理器（正/反面）

 

 

 

 

 

Intel 赛扬处理器 主频1.1G/128K二级缓存/100M外频/1.75核心电压具370针脚处理器

 

P-D805处理器  主频2.66G 2M二级缓存 533前端总线 775构架

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、CPU（Central Pocessing Unit）主要生产技术术语

中央处理器，是计算机的头脑，90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。CPU集成上万个晶体管，可分为控制单元（Control Unit；CU）、逻辑单元（Arithmetic Logic Unit；ALU）、存储单元（Memory Unit；MU）三大部分。以内部结构来分可分为：整数运算单元，浮点运算单元，MMX单元，L1 Cache单元和寄存器等。

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1、盒装与散装处理器的区别
    盒装P4享受3年质保，在3年内非人为损坏或烧毁时，Intel负责免费更坏相同频率的处理器，如果用户的处理器已经停产，则免费赠送目前中档频率的处理器。散装处理器亦称为散片，是Intel为品牌机厂家提供的OEM产品，Intel不对这类产品的零售进行质保，因此用户在购买散片时经销商所说的3个月保换1年保修并非由intel负责，而是由经销商和它的上级经销商负责。

 

2、主频：CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。

3、外频： 即系统总线，CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。

4、倍频：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。

5、缓存（Cache）：CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。

6、一级缓存：即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，现目前只有(12K/24K/32K)可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。

7、二级缓存 即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存,(128K/256K/512K/1M/2M)。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。

8、内存总线速度： 是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间数据交流的速度。

9、扩展总线速度： 是指CPU与扩展设备之间的数据传输速度。扩展总线就是CPU与外部设备的桥梁。

10、地址总线宽度: 简单的说是CPU能使用多大容量的内存，可以进行读取数据的物理地址空间。

11、数据总线宽度 数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。

12、生产工艺:  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。其生产的精度以微米（um）来表示，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。这样CPU的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600MHz的频率。而0.18微米的生产工艺CPU可达到G赫兹的水平上。0.13微米生产工艺的CPU是现在的主流。

13、工作电压: 是指CPU正常工作所需的电压，提高工作电压，可以加强CPU内部信号，增加CPU的稳定性能。但会导致CPU的发热问题，CPU发热将改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的变化，PIIICPU的电压为1.7V，解决了CPU发热过高的问题。

 

 

 

六、CPU的接口类型/针脚数 

CPU需要通过某个接口与主板连接才能进行工作。采用过的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。目前CPU的接口大都采用针脚式，对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同，插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相兼容。

不同的接口的CPU在针脚数上各不相同。CPU接口类型的命名，习惯用针脚数来表示，例如目前P4 Socket 370 表示采用370针、Socket 478  Pentium 4系列处理器所采用的Socket 478接口或LGA775接口，其针脚数就分别为478针和775针；

而Athlon XP系列处理器所采用的Socket 462接口，其针脚数就为462针754、929、940。

 

七、目前CPU采用的新技术

1、流水线技术：  把复杂的工作分解成一个一个的简单程序，每个单元专门从事其中的一项工作这样提高每个单元办事效率。在CPU中由５～６个不同的功能的电路单元组成一条处理流水线，然后将一条指令分成5～6步后再由这些电路单元分别执行。（取指令→译码→产生地址→执行指令→数据回写)

2、超线程技术: 超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。

3、双核：      处理器就基于单个半导体的一个处理器上拥有两个一样功能的处理器核心，即是将两个物理处理器核心整合入一个内核中。

4、64位技术：  64位技术是相对于32位而言的，这个位数指的是CPU的数据宽度为64位，也就是说CPU一次可以运行64bit数据。64bit计算主要有两大优点：可以进行更大范围的整数运算；可以支持更大的内存。

CPU维护

CPU的维护其实就是CPU风扇的维护。为了让CPU有个安全的工作环境，CPU风扇的安装和维护就很重要。

安装散热风扇时最好在散热片与CPU之间涂敷导热硅脂。应该认识到，导热硅脂的作用并不仅仅是把CPU所生产的热量迅速而均匀地传递给散热片，在很多时候，硅脂还可以增大散热片不太平坦的下表面与CPU的导热接触。因为硅脂具有一定的粘性，在固定散热片的金属弹片轻微老化松动的情况下，可以在一定程度上使散热片不至于与CPU表面分离，维持散热风扇的效能。

硅脂的使用原则是能少则少，在CPU表面上滴上一点后用手指抹均匀即可，否则不仅容易使机箱内部肮脏，也有可能造成漏电故障。

固定散热风扇用的金属弹片的松紧程度一般可以调节，如果并未使内核裸露在外的CPU，则应该用尽可能紧密的方式安装散热风扇，否则有可能因为散热片不能与CPU表面充分接触而引起散热效率的降低和振动现象的发生。

在使用中发现，如果新安装的散热风扇在使用数天后效能降低，通常是弹片轻微滑脱的结果，比如档片向上滑了一挡等。所以在弹片就位时不能因为怕费力而马虎了事，一定要保证其紧固。另外安装时要注意不要用力过猛，以免损坏CPU插座附近的元件和电路。

CPU散热风扇存在吸入灰尘的副作用，较多的灰尘不只阻碍散热片的通风，也会影响风扇的转动，所以散热风扇在使用一段时间以后需要进行清扫。清扫时需要先把散热片和风扇拆开，散热片可以直接用水冲洗，对于风扇以及散热片上具有粘性的油性污垢，可用棉签或者镊子夹持布片或少量棉花擦拭干净。如果散热风扇经过半年到一年左右的正常运转之后噪音异常增大，一般是因为风扇内部润滑油消耗殆尽所致，需要给风扇轴心加注润滑油。CPU散热风扇对润滑油的种类没有什么要求，常见的润滑油都可使用，但不要使用黏度大的润滑脂，否则风扇会转动不灵。

从散热片上卸下风扇，打开底面油封（一般是一片黑色塑料片），便可以看到风扇的轴心，加油时可用镊子或牙签之类的有细小尖端的物品蘸取滴入，油液至轴深度的一半即可，不要太多。加油后马上贴好油封以防润滑油挥发，倒置一段时间，待润滑油渗入轴承内部后，再将其固定到散热片上，此时风扇就可重新使用了。