《课中央处理器》PPT课件.ppt

第3课 CPU,计算机的组装与维护,计算机维护与组装,3.1 CPU概述 3.2 CPU发展历程 3.3 CPU的主要性能参数 3.4 CPU的制造工艺 3.5 CPU的封装形式以及插座规格 3.6 CPU的新技术简介 3.7 主流CPU型号 3.8 CPU散热方式 3.9 CPU的安装,本章内容,计算机维护与组装,3.1 CPU概述,CPU是Central Processing Unit中央处理器的缩写，它由运算器和控制器组成，CPU的内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，三个部分相互协调，便可以进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。负责计算机中所有运算操作和元件控制。,计算机维护与组装,3.2 CPU发展历程,CPU从最初发展至今已经有三十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长可以分为：四位微处理器、八位微处理器、十六位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器等 8086，8088（1981）4.77MHz 80286 20MHz 8038616,20,25,33和10MHz 80486 40,60,80,100MHz 80586 Pentium（1993）60,66,200MHz Pentium Pro（1995）, Pentium MMX,P2（1997）,P 166,200,233,266,650,800,1000MHz Pentium 4,计算机维护与组装,3.2 CPU发展历程,80286,80386,80586,80486,Pentium II,Pentium III,计算机维护与组装,3.3 CPU的主要性能参数,1. 主频、外频和倍频 主频：CPU的时钟频率（CPU Clock Speed） ，表示CPU内数字脉冲信号震荡的速度，是CPU在运算时内部的工作频率。 外频：系统总线的工作频率，只CPU与主板之间的同步运行的速度； 倍频：指CPU外频与主频相差的倍数。 主频=外频X倍频,计算机维护与组装,3.3 CPU的主要性能参数,2.前端总线FSB（front side bus）频率 指CPU和主板的北桥芯片或者内存控制器之间的数据通道。 前端总线速度=（总线频率X数据宽度）/8 100MHzX64bit/8Byte=800MB 3. 数据总线宽度 数据总线负责整个系统数据流量的大小。 4.内存总线速度（Memory Bus Speed） 内存总线速度就是指CPU与二级（L2）高速缓存及内存之间的通信速度。 5.扩展总线速度（Expansion Bus Speed） 扩展总线速度指的是CPU和微机系统上的局部总线VESA或PCI总线接口卡的速度。 6. 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,计算机维护与组装,3.3 CPU的主要性能参数,7. 工作电压（Supply Voltage） 工作电压指的就是CPU正常工作所需的电压。早期的CPU（386、486）工作电压是5V，奔腾系列的为3.5V，3.3V，2.8V，奔4系列的为1.2V 8. 流水线（pipeline） 在CPU中将多个不同功能的电路单元同时分步完成一条指令不同的部分， 9. 超标量 超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行多条指令,计算机维护与组装,3.4 CPU的制造工艺,制造工艺：又称制程，指在一快硅晶片上集成的晶体管之间的连线宽度，一般用微米或者纳米作为衡量单位，一般说来，线路和组件越小，芯片的体积就越小，所需的工作电压，耗电量月低，早期的CPU采用0.25微米的工艺，2002年INTEL发布了0.13微米工艺的P4处理器，2004年推出了采用90纳米工艺生产的P4处理器，该处理器集成了1亿2500万个晶体管。目前市场上大部分使用的是90纳米工艺的CPU。,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,（1）DIP（Dual In-line Package）双列直插式封装。 DIP是指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，是绝大多数中小规模集成电路采用的封装形式。 （2）PQFP（Plastic Quad Flat Package）塑料方型扁平式封装和PFP（Plastic Flat Package）塑料扁平组件式封装。 采用PQFP封装技术的芯片的引脚间距离很小，管脚很细，一般只有大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。 （3）PGA（Pin Grid Array Package）插针网格阵列封装。 PGA芯片封装能够更方便地安装和拆卸。 （4）BGA（Ball Grid Array Package）球栅阵列封装。 采用触点式连接，必须将CPU焊接在主板上，常用于笔记本计算机处理器 （5）LGA（Land Grid Array）岸面栅格阵列封装。 类似于PGA封装，但是没有针角，改用触点代替,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,DIP,PQFP,PGA,BGA,QFP,LGA,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,Socket插座 486CPU：Socket 2，Socket 3 Pentium 60,66,75等：Socket4，Socket 5 Pentium，Pentium MMX：Socket 7 Pentium Pro：Socket 8 AMD K6-2、3：Socket 7 Celeron：Socket 370 Pentium 4：Socket423，Socket478，socket754，socket775，socket939/940,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,Slot插槽 Pentium 2,Pentium 3 ：Slot 1 Intel Xeron：Slot 2 AMD Athlon： Slot A LGA775接口 底部采用金属触点，没有针脚，用一个扣架固定在CPU插座的弹性触针上。,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,Slot A,Slot 1,Slot 2,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,Socket423,Socket478,socket754,Socket LGA 775,socket940,socket939,计算机维护与组装,3.5 CPU的封装形式以及插座规格,LGA775接口,计算机维护与组装,3.6 CPU的新技术简介,3.6.1超线程技术 系统只使用一块CPU，利用特殊的指令把CPU模拟成2个CPU，让操作系统误以为系统中含有2个CPU，并同时向两个CPU发送两条指令，从而提高计算机的的性能。但是打算能够两的线程需要同一个资源时，其中一个要暂时停止。 需要条件： 1.处理器支持 2.主板支持 3.操作系统支持（XP以上版本）,计算机维护与组装,3.6 CPU的新技术简介,3.6.2双核心技术 每个CPU都有独立的执行资源和结构状态，虽然在主频上没有突破但是可以在同一时间内处理两个任务，从而使计算机的性能大幅度提升。而且双核心处理器可以同时支持超线程技术。 3.6.2内存保护机制 可以防止内存溢出类病毒对CPU及计算机其他硬件的破坏。,计算机维护与组装,3.6 CPU的新技术简介,3.6.3处理的节电降温技术 EIST技术：当CPU不是全速运行时可降低它的工作频率 增强的挂起模式CIE：当计算机空闲时，降低CPU的工作频率和核心电压 热温监控（TM2）：当温度达到预先设定的温度时，让CPU的频率降低 CNQ技术：可以根据计算机的实际需求调整CPU的频率和工作电压，并可以自动调整散热器的速度,计算机维护与组装,3.6 CPU的新技术简介,3.6.4 64位运算 指处理器内部寄存器的数据宽度为64位，即处理器一次可以运行64位数据。通过相关技术可以兼容32位程序。 3.6.5处理器内部集成内存控制器 CPU中整合了内存控制器，可将CPU-北桥-内存-北桥-CPU的过程简化为CPU-内存-CPU,计算机维护与组装,3.6 CPU的新技术简介,3.6.6指令集 CPU可以通过一些指令系统增加新的功能支持。 1. MMX和SSE（Streaming SIMD Extensions） 1997年，Intel为传统X86指令集增加了一系列新指令多媒体扩展（MULTI MEIDIA EXTENSION）MMX，共57条指令,增强CPU了对多媒体的支持。1999年推出了数据流单指令序列扩展SSE指令集,共70条指令. 2. SSE2指令集 SSE2包括144条新的SIMD（单指令多数据）指令，能处理128位、SIMD的整数和双精度浮点数据，还有一些缓存和内存控制指令,大幅度提高CPU的浮点运算能力,充分满足了各种商业软件和3D游戏的需求。 3. 3DNow!技术 3DNow!技术指令集是AMD公司为加强K6系列对图像、游戏的处理能力而专门推出的指令系列，它包括21个指令，支持SIMD的浮点运算。它主要针对三维建模,坐标变换,效果渲染等三维应用领域,计算机维护与组装,3.7主流CPU型号,Intel系列,计算机维护与组装,3.7主流CPU型号,Amd系列,其他,计算机维护与组装,3.7主流CPU型号,Intel系列CPU的主要接口类型:,SOCKET 478,LGA 775,计算机维护与组装,3.7主流CPU型号,AMD系列CPU的主要接口类型:,SOCKET 754,SOCKET 939,SOCKET 940,计算机维护与组装,3.8 CPU散热方式,1. 被动散热与主动散热 利用空气自然对流进行散热的方式叫做被动散热，也叫自然风冷却。 在CPU上安装专门的散热风扇，风扇旋转时将空气吸入并吹到CPU散热片上，加快了空气的流动，从而增加了热量散发的速度。这种叫做主动型强制风冷散热。 2. 水冷散热 完整的CPU水冷散热器应该包括水箱、水泵、水管、CPU散热组和热交换器。 也可以用其他液体代替水做冷却液。例如变压油、防冻油等。 3. 压缩机制冷 压缩机制冷是根据物质状态发生变化吸收或释放热量的物理原理来工作的 4. 半导体制冷 电流流过经过特殊加工的两种不同的半导体材料时，会产生吸热和放热的现象。利用这种现象，可以制造半导体制冷器为CPU散热。 5. 热管散热 现在民用的热管技术主要用于移动计算机的CPU散热。,计算机维护与组装,3.8 CPU散热方式,散热风扇,水冷散热,压缩机制冷,热管散热,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,计算机维护与组装,3.9 CPU的安装,