《課中央處理器》PPT課件.ppt

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1、第3課 CPU,計算機的組裝與維護,計算機維護與組裝,3.1 CPU概述 3.2 CPU發(fā)展歷程 3.3 CPU的主要性能參數(shù) 3.4 CPU的制造工藝 3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格 3.6 CPU的新技術(shù)簡介 3.7 主流CPU型號 3.8 CPU散熱方式 3.9 CPU的安裝,本章內(nèi)容,計算機維護與組裝,3.1 CPU概述,CPU是Central Processing Unit中央處理器的縮寫，它由運算器和控制器組成，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分，三個部分相互協(xié)調(diào)，便可以進行分析、判斷、運算并控制計算機各部分協(xié)調(diào)工作。負責計算機中所有運算操作和元件控

2、制。,計算機維護與組裝,3.2 CPU發(fā)展歷程,CPU從最初發(fā)展至今已經(jīng)有三十多年的歷史了，這期間，按照其處理信息的字長可以分為：四位微處理器、八位微處理器、十六位微處理器、32位微處理器以及64位微處理器等 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

3、,計算機維護與組裝,3.2 CPU發(fā)展歷程,80286,80386,80586,80486,Pentium II,Pentium III,計算機維護與組裝,3.3 CPU的主要性能參數(shù),1. 主頻、外頻和倍頻 主頻：CPU的時鐘頻率（CPU Clock Speed） ，表示CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，是CPU在運算時內(nèi)部的工作頻率。 外頻：系統(tǒng)總線的工作頻率，只CPU與主板之間的同步運行的速度； 倍頻：指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。 主頻=外頻X倍頻,計算機維護與組裝,3.3 CPU的主要性能參數(shù),2.前端總線FSB（front side bus）頻率 指CPU和主板的北橋芯片或者內(nèi)存控制

4、器之間的數(shù)據(jù)通道。 前端總線速度=（總線頻率X數(shù)據(jù)寬度）/8 100MHzX64bit/8Byte=800MB 3. 數(shù)據(jù)總線寬度 數(shù)據(jù)總線負責整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量的大小。 4.內(nèi)存總線速度（Memory Bus Speed） 內(nèi)存總線速度就是指CPU與二級（L2）高速緩存及內(nèi)存之間的通信速度。 5.擴展總線速度（Expansion Bus Speed） 擴展總線速度指的是CPU和微機系統(tǒng)上的局部總線VESA或PCI總線接口卡的速度。 6. 地址總線寬度 地址總線寬度決定了CPU可以訪問的物理地址空間,計算機維護與組裝,3.3 CPU的主要性能參數(shù),7. 工作電壓（Supply Voltage）

5、工作電壓指的就是CPU正常工作所需的電壓。早期的CPU（386、486）工作電壓是5V，奔騰系列的為3.5V，3.3V，2.8V，奔4系列的為1.2V 8. 流水線（pipeline） 在CPU中將多個不同功能的電路單元同時分步完成一條指令不同的部分， 9. 超標量 超標量是指在一個時鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行多條指令,計算機維護與組裝,3.4 CPU的制造工藝,制造工藝：又稱制程，指在一快硅晶片上集成的晶體管之間的連線寬度，一般用微米或者納米作為衡量單位，一般說來，線路和組件越小，芯片的體積就越小，所需的工作電壓，耗電量月低，早期的CPU采用0.25微米的工藝，2002年INTEL發(fā)布了0.13

6、微米工藝的P4處理器，2004年推出了采用90納米工藝生產(chǎn)的P4處理器，該處理器集成了1億2500萬個晶體管。目前市場上大部分使用的是90納米工藝的CPU。,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,（1）DIP（Dual In-line Package）雙列直插式封裝。 DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片，是絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路采用的封裝形式。 （2）PQFP（Plastic Quad Flat Package）塑料方型扁平式封裝和PFP（Plastic Flat Package）塑料扁平組件式封裝。 采用PQFP封裝技術(shù)的芯片的引腳間距離很小，管腳很細，一般只有

7、大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。 （3）PGA（Pin Grid Array Package）插針網(wǎng)格陣列封裝。 PGA芯片封裝能夠更方便地安裝和拆卸。 （4）BGA（Ball Grid Array Package）球柵陣列封裝。 采用觸點式連接，必須將CPU焊接在主板上，常用于筆記本計算機處理器 （5）LGA（Land Grid Array）岸面柵格陣列封裝。 類似于PGA封裝，但是沒有針角，改用觸點代替,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,DIP,PQFP,PGA,BGA,QFP,LGA,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以

8、及插座規(guī)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,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,Slot插槽 Pentium 2,Pentium 3 ：Slot 1 Intel Xer

9、on：Slot 2 AMD Athlon： Slot A LGA775接口 底部采用金屬觸點，沒有針腳，用一個扣架固定在CPU插座的彈性觸針上。,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,Slot A,Slot 1,Slot 2,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,Socket423,Socket478,socket754,Socket LGA 775,socket940,socket939,計算機維護與組裝,3.5 CPU的封裝形式以及插座規(guī)格,LGA775接口,計算機維護與組裝,3.6 CPU的新技術(shù)簡介,3.6.1超線程技術(shù) 系統(tǒng)只使用一塊CPU，利用特

10、殊的指令把CPU模擬成2個CPU，讓操作系統(tǒng)誤以為系統(tǒng)中含有2個CPU，并同時向兩個CPU發(fā)送兩條指令，從而提高計算機的的性能。但是打算能夠兩的線程需要同一個資源時，其中一個要暫時停止。 需要條件： 1.處理器支持 2.主板支持 3.操作系統(tǒng)支持（XP以上版本）,計算機維護與組裝,3.6 CPU的新技術(shù)簡介,3.6.2雙核心技術(shù) 每個CPU都有獨立的執(zhí)行資源和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，雖然在主頻上沒有突破但是可以在同一時間內(nèi)處理兩個任務，從而使計算機的性能大幅度提升。而且雙核心處理器可以同時支持超線程技術(shù)。 3.6.2內(nèi)存保護機制 可以防止內(nèi)存溢出類病毒對CPU及計算機其他硬件的破壞。,計算機維護與組裝,3.

11、6 CPU的新技術(shù)簡介,3.6.3處理的節(jié)電降溫技術(shù) EIST技術(shù)：當CPU不是全速運行時可降低它的工作頻率 增強的掛起模式CIE：當計算機空閑時，降低CPU的工作頻率和核心電壓 熱溫監(jiān)控（TM2）：當溫度達到預先設定的溫度時，讓CPU的頻率降低 CNQ技術(shù)：可以根據(jù)計算機的實際需求調(diào)整CPU的頻率和工作電壓，并可以自動調(diào)整散熱器的速度,計算機維護與組裝,3.6 CPU的新技術(shù)簡介,3.6.4 64位運算 指處理器內(nèi)部寄存器的數(shù)據(jù)寬度為64位，即處理器一次可以運行64位數(shù)據(jù)。通過相關技術(shù)可以兼容32位程序。 3.6.5處理器內(nèi)部集成內(nèi)存控制器 CPU中整合了內(nèi)存控制器，可將CPU-北橋-內(nèi)存-

12、北橋-CPU的過程簡化為CPU-內(nèi)存-CPU,計算機維護與組裝,3.6 CPU的新技術(shù)簡介,3.6.6指令集 CPU可以通過一些指令系統(tǒng)增加新的功能支持。 1. MMX和SSE（Streaming SIMD Extensions） 1997年，Intel為傳統(tǒng)X86指令集增加了一系列新指令多媒體擴展（MULTI MEIDIA EXTENSION）MMX，共57條指令,增強CPU了對多媒體的支持。1999年推出了數(shù)據(jù)流單指令序列擴展SSE指令集,共70條指令. 2. SSE2指令集 SSE2包括144條新的SIMD（單指令多數(shù)據(jù)）指令，能處理128位、SIMD的整數(shù)和雙精度浮點數(shù)據(jù)，還有一些緩存

13、和內(nèi)存控制指令,大幅度提高CPU的浮點運算能力,充分滿足了各種商業(yè)軟件和3D游戲的需求。 3. 3DNow!技術(shù) 3DNow!技術(shù)指令集是AMD公司為加強K6系列對圖像、游戲的處理能力而專門推出的指令系列，它包括21個指令，支持SIMD的浮點運算。它主要針對三維建模,坐標變換,效果渲染等三維應用領域,計算機維護與組裝,3.7主流CPU型號,Intel系列,計算機維護與組裝,3.7主流CPU型號,Amd系列,其他,計算機維護與組裝,3.7主流CPU型號,Intel系列CPU的主要接口類型:,SOCKET 478,LGA 775,計算機維護與組裝,3.7主流CPU型號,AMD系列CPU的主要接口類

14、型:,SOCKET 754,SOCKET 939,SOCKET 940,計算機維護與組裝,3.8 CPU散熱方式,1. 被動散熱與主動散熱 利用空氣自然對流進行散熱的方式叫做被動散熱，也叫自然風冷卻。 在CPU上安裝專門的散熱風扇，風扇旋轉(zhuǎn)時將空氣吸入并吹到CPU散熱片上，加快了空氣的流動，從而增加了熱量散發(fā)的速度。這種叫做主動型強制風冷散熱。 2. 水冷散熱 完整的CPU水冷散熱器應該包括水箱、水泵、水管、CPU散熱組和熱交換器。 也可以用其他液體代替水做冷卻液。例如變壓油、防凍油等。 3. 壓縮機制冷 壓縮機制冷是根據(jù)物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化吸收或釋放熱量的物理原理來工作的 4. 半導體制冷 電流流過經(jīng)過特殊加工的兩種不同的半導體材料時，會產(chǎn)生吸熱和放熱的現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)象，可以制造半導體制冷器為CPU散熱。 5. 熱管散熱 現(xiàn)在民用的熱管技術(shù)主要用于移動計算機的CPU散熱。,計算機維護與組裝,3.8 CPU散熱方式,散熱風扇,水冷散熱,壓縮機制冷,熱管散熱,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,計算機維護與組裝,3.9 CPU的安裝,