故障排查流程《計算機組裝與維護教程》第二章CPUKCo

1、計算機組裝與維護第二章 CPUn1概況：概況：n2CPU發(fā)展史發(fā)展史n3CPU的主要生產(chǎn)廠商和品牌：的主要生產(chǎn)廠商和品牌：n4CPU性能指標性能指標n5主流主流CPU及選購及選購1概況：nCPU(CentralProcessingUnit)中央處理器nCPU是計算機的心臟，包括運算部件和控制部件，是完成各種運算和控制的核心，也是決定計算機性能的最重要的部件。主要的參數(shù)主頻和位數(shù)。n計算機配置的CPU的型號實際上代表著計算機的的基本性能水平。2 2CPUCPU發(fā)展史發(fā)展史8086 CPU是16位的處理器1979年，Intel公司推出 準16位8088處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線16位，外部數(shù)據(jù)總線8位。

2、內(nèi)含29000個晶體管，時鐘頻率4.77MHz，地址總線20位，尋址范圍1MB。 80286 CPU16位的處理器,1982年推出。內(nèi)含13.4萬個晶體管，時鐘頻率由最初的6MHz提高到20MHz。內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線皆為16位，地址總線為24位，尋址范圍達16MB。 80386 CPU32位處理器，1985年推出。內(nèi)含27.5萬個晶體管，最初的時鐘頻率為12.5MHz。80386的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址總線也是32位，尋址范圍達4GB。 80486 CPU1985年推出。集成了120萬個晶體管，時鐘頻率從開始25MHz提高到33MHz、50MHz、66MHz。首次將數(shù)學(xué)協(xié)處理器和一

3、個8KB的高速緩存集成到微處理器芯片內(nèi)，并采用RISC技術(shù)，可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令 。 Pentium1993年Intel公司推出Pentium處理器。內(nèi)含310萬個晶體管，時鐘頻率由最初的60MHz提高到200MHz。 Pentium PRO 1996年 Intel公司推出Pentium PRO處理器，內(nèi)含550萬個晶體管，內(nèi)部時鐘頻率為133MHz。一級緩存為16KB，有一個256KB的二級緩存。 Pentium MMX1996年底 Intel公司推出Pentium MMX，即內(nèi)設(shè)多媒體擴展指令集（MultiMedia Extensions）。其一級緩存為32KB，含二級緩存。

4、Pentium 1997年5月 Intel公司推出Pentium ， 集成有750萬個晶體管，主頻有233、266、300、333MHz。賽揚-celeron32位處理器， 1998年推出高性價比CPUCeleron。Celeron的二級緩存及相關(guān)電路被抽離，圖形運算功能和運行速度受影響。Pentium III32位處理器，1999年初 Intel公司推出PentiumIII，主頻有450、500MHz。增加了SSE多媒體指令集。P432位的處理器，2000年11月，Intel公司發(fā)布了 P4， 400MHz的前端總線(100 x 4), SSE2指令集，256KB512KB的二級緩存，全新的

5、超管線技術(shù)以及NetBurst架構(gòu)，初始主頻為1.3GHz。 64位處理器Intel Prescott(Prescott 對AMD的Athlon 64 )Prescott處理器核心的像片Prescott使用0.09微米工藝制程，1011mm芯片內(nèi)包含3.3億個晶體管，是P4的7倍，L2緩存達8MB。（頭發(fā)絲的直徑是60微米， 90納米工藝即其線徑為0.09微米，這是頭發(fā)絲直徑的1/666.67。65納米是頭發(fā)絲直徑的1/920）。Athlon 64 X2，雙內(nèi)核桌面處理器64位處理器，Athlon 64 X2采用了939針封裝。雙內(nèi)核處理器，如可以在后臺運行殺毒程序而絲毫不影響系統(tǒng)性能。 Pe

6、ntium D處理器n研制90納米、4GHz Prescott CPU時，暴露出高功耗的危機。繼續(xù)沿單CPU、高主頻的道路研發(fā)極為困難。為此，Intel停止了4GHzCPU的開發(fā)，與AMD一道把目光放到雙核心、以及多核心處理器的開發(fā)上。nPentium D的 D有三層含義：Double(雙核)、Desktop(桌面）、Fourth(第四，P4)。n2005年第2季度，Intel公司推出第一款雙內(nèi)核PC機處理器Pentium D，取代Pentium4，處理器命名為Smithfield。 Pentium D 8系列采用90nm制程，LGA775封裝，800MHz FSB，兩個核心各配備有1M的L2

7、,支持EM64T,Vanderpool，XD Bit和EIST(Enhanced Intel Speedstep Technology,省電技術(shù))。Pentium D處理器核心代號為Smithfield的臺式機處理器Intel的雙核心構(gòu)架像一個雙CPU平臺，Pentium D處理器沿用Prescott架構(gòu)及90nm生產(chǎn)工藝。Pentium D內(nèi)核由兩個獨立的Prescott核心組成，每個核心擁有獨立的1MB L2緩存及執(zhí)行單元，兩個核心共擁有2MB緩存。由于兩個核心都擁有各自獨立的緩存，必須保正每個二級緩存中的信息完全一致，否則就會出現(xiàn)運算錯誤。為了解決這一問題，Intel將兩個核心之間的協(xié)調(diào)

8、工作交給外部的北橋（MCH）芯片。 3CPU的主要生產(chǎn)廠商和品牌的主要生產(chǎn)廠商和品牌主要生產(chǎn)廠商英特爾（Intel）、AMD、VIA（Cyrix）當(dāng)前主流和主要產(chǎn)品：Intel系列：高端產(chǎn)品PentiumD8XX、9XX系列（雙核）（LGA775）64位處理器最高產(chǎn)品PentiumD930工作頻率3GHzFSB800MHz3CPU的主要生產(chǎn)廠商和品牌的主要生產(chǎn)廠商和品牌中端產(chǎn)品Pentium46XX、5XX系列（LGA775）64位處理器最高產(chǎn)品Pentium4630工作頻率3GHzFSB6XX系列800MHz5XX系列533MHz低端產(chǎn)品CeleronD3XX（LGA775）64位處理器最高

9、產(chǎn)品Celeron356D工作頻率3.33GHzFSB533MHz3CPU的主要生產(chǎn)廠商和品牌的主要生產(chǎn)廠商和品牌其他產(chǎn)品Celeron4（478pin）32位處理器移動產(chǎn)品訊馳系列PentiumM32位處理器服務(wù)器產(chǎn)品至強（Xeon）處理器64位處理器即將上市Conroe（酷睿）系列64位處理器AMD系列：高端產(chǎn)品Athlon642雙核系列、FX系列64位處理器最高產(chǎn)品Athlon6424800+、FX-60工作頻率2.4GHzFSB 1GHz3CPU的主要生產(chǎn)廠商和品牌的主要生產(chǎn)廠商和品牌中端產(chǎn)品Athlon64（939pin、754pin）（速龍）64位處理器最高產(chǎn)品Athlon3500

10、+工作頻率2.2GHzFSB 1GHz/800MHz低端產(chǎn)品Sempron（閃龍）（754pin）64位處理器最高產(chǎn)品Sempron3000+工作頻率1.8GHzFSB 800MHz移動產(chǎn)品Turion（炫龍）（754pin）64位處理器服務(wù)器產(chǎn)品Opteron（皓龍）（940pin）64位處理器即將上市全系列速龍、閃龍（AM2接口）64位處理器4CPU性能指標 1）主頻CPU主頻也叫時鐘頻率，是CPU內(nèi)核（整數(shù)和浮點運算器）電路的實際運行頻率，英文全拼為CPUClockSpeed，時鐘頻率的單位是MHz（兆赫） 2）CPU的字長計算機技術(shù)中對CPU在單位時間內(nèi)（同一時間）能一次處理的二進制數(shù)

11、的位數(shù)稱為字長。 3）前端總線前端總線的英文名字是FrontSideBus，通常用FSB表示，是將CPU連接到北橋芯片的總線。計算機的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。 目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種，前端總線頻率越大，代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大，更能充分發(fā)揮出CPU的功能。 4CPU性能指標4）外頻外頻是CPU乃至整個計算機系統(tǒng)的基準頻率，單位是MHz（兆赫茲）。外頻與前端總線（FSB）頻率很容易被混為一談。前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度，更實質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)

12、據(jù)傳輸?shù)乃俣取?也可這樣認為，前端總線的頻率有兩個概念：一就是總線的物理工作頻率（即我們所說的外頻），二就是有效工作頻率（即我們所說的FSB頻率）它直接決定了前端總線的數(shù)據(jù)傳輸速度！ INTEL處理器的兩者的關(guān)系是：FSB頻率=外頻X4；而AMD的就是：FSB頻率=外頻X2。 注意：以上AMD芯片是以K7為例，K8由于內(nèi)置有內(nèi)存控制器（原來是在北橋芯片中），所以沒用前端總線頻率的概念，取而代之是HyperTransport總線頻率 。4CPU性能指標5）倍頻CPU的倍頻，全稱是倍頻系數(shù)。CPU的核心工作頻率與外頻之間存在著一個比值關(guān)系，這個比值就是倍頻系數(shù)，簡稱倍頻。CPU主頻的計算方式變?yōu)椋?/p>

13、主頻=外頻x倍頻。也就是倍頻是指CPU和系統(tǒng)總線之間相差的倍數(shù)，當(dāng)外頻不變時，提高倍頻，CPU主頻也就越高。6）制作工藝通常我們所說的CPU的“制作工藝”指得是在生產(chǎn)CPU過程中，要進行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。通常其生產(chǎn)的精度以微米（長度單位，1微米等于千分之一毫米）來表示，未來有向納米（1納米等于千分之一微米）發(fā)展的趨勢，精度越高，生產(chǎn)工藝越先進。 芯片制造工藝在1995年以后，從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米、0.09微米，而0.065微米（65納米）的制造工藝將是下一代CPU的發(fā)展目標。 4CPU性能指標7）二級緩存容量CPU緩

14、存（CacheMemoney）位于CPU與內(nèi)存之間的臨時存儲器，它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。這樣整個內(nèi)存儲器（緩存+內(nèi)存）就變成了既有緩存的高速度，又有內(nèi)存的大容量的存儲系統(tǒng)了。 CPU產(chǎn)品中，一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間，二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一級緩存容量各產(chǎn)品之間相差不大，而二級緩存容量則是提高CPU性能的關(guān)鍵。 8）核心電壓CPU的工作電壓（SupplyVoltage），即CPU正常工作所需的電壓。工作電壓是指CPU正常工作時所需的電壓。早期CPU的工作電壓一般為5V，隨著CPU主頻的提高，CPU工作電壓有逐步下降的趨勢，

15、以解決發(fā)熱過高的問題。內(nèi)核電壓的高低主要取決于CPU的制造工藝，也就是上面所說的“0.18m”或“0.13m”等4CPU性能指標9）接口類型是指CPU的引腳。目前主要的接口類型有Socket370、Socket423、Socket478、Socket A、754、939 、Socket T等。10）封裝方式所謂“封裝”，說簡單些就是將CPU套上外衣，這樣就能保證CPU核心與空氣隔離開來，避免塵埃的侵害。好的封裝設(shè)計還有助于CPU芯片散熱，并很好地讓CPU與主板連接。4CPU性能指標11）64位技術(shù)這里的64位技術(shù)是相對于32位而言的，這個位數(shù)指的是CPUGPRs（General-Purpose

16、Registers，通用寄存器）的數(shù)據(jù)寬度為64位，64位指令集就是運行64位數(shù)據(jù)的指令，也就是說處理器一次可以運行64bit數(shù)據(jù)。 目前主流CPU使用的64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64位技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)。12）超線程技術(shù)超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片，減少了CPU的閑置時間，提高的CPU的運行效率。4CPU性能指標13）MMXMMX是英語“多媒體指令集”的縮寫，是Intel公司第一次對自1985年就定型的X86指令集進行的擴展。MMX主要用于增強CPU對多媒體信息的處理，提高CPU處理3D圖形、視頻和音頻信息能力。14）SSE和S

17、SE2SSE是英語“因特網(wǎng)數(shù)據(jù)流單指令序列擴展/internetStreamingSIMDExtensions”的縮寫。它是Intel公司首次應(yīng)用于Pentium中的。不但涵括了原MMX和3DNow！指令集中的所有功能，而且特別加強了SIMD浮點處理能力。15）3DNow！和3DNow！增強版AMD公司開發(fā)的多媒體擴展指令集，針對MMX指令集沒有加強浮點處理能力的弱點，重點提高了AMD公司K6系列CPU對3D圖形的處理能力。5主流CPU及選購 Intel系列產(chǎn)品型號產(chǎn)品型號主頻主頻構(gòu)架構(gòu)架核心核心制程制程前端總線前端總線(MHz)L2緩存緩存(B)特色技術(shù)特色技術(shù)(GHz)(微米微米)Cele

18、ronD3202.40478Prescott0.09533256K/-SSE3CeleronD325J2.53775Prescott0.09533256K/-EDB/SSE3CeleronD3302.66478Prescott0.09533256K/-SSE3CeleronD3312.66775Prescott0.09533256K/-EM64T/EDB/SSE3CeleronD335J2.80775Prescott0.09533256K/-EDB/SSE3CeleronD3402.93478Prescott0.09533256K/-SSE3CeleronD3412.93775Prescott

19、0.09533256K/-EM64T/EDB/SSE3CeleronD345J3.06775Prescott0.09533256K/-EDB/SSE3CeleronD3503.20478Prescott0.09533256K/-SSE3Pentium4 5202.80775Prescott0.098001M/-EM64T/EDB/SSE3Pentium4 5303.00775Prescott0.098001M/-HT/SSE3Pentium4 5403.20775Prescott0.098001M/-HT/SSE3Pentium4 5503.40775Prescott0.098001M/-HT

20、/SSE3Pentium4 5603.60775Prescott0.098001M/-HT/SSE3Pentium4 5713.80775Prescott0.098001M/-EM64T/HT/EDB/SSE3Pentium4 6303.00775Prescott0.098002M/-EM64T/HT/EDB/SSE3Pentium4 6503.40775Prescott0.098002M/-EM64T/HT/EDB/SSE3Pentium4 6703.80775Prescott0.098002M/-EM64T/HT/EDB/SSE3PentiumD 8202.80775Smithfield0

21、.0980021M/-EM64T/EDB/SSE3PentiumD 8403.20775Smithfield0.0980021M/-EM64T/EDB/SSE35主流CPU及選購 AMD系列品型號品型號主頻主頻構(gòu)架構(gòu)架制程制程前端總線前端總線(M)L1/L2緩存緩存(B)特色技術(shù)特色技術(shù)(GHz)(微米微米)Sempron2400+1.66mPGA4620.13333128K/256KHT/3DNow!/SSESempron2600+1.83mPGA4620.13333128K/256KHT/3DNow!/SSESempron3000+2.00mPGA4620.13333128K/512KHT/3DNow!/SSESempron2800+1.60mPGA7540.09800128K/128KHT/3DNow!/SSESempron3100+1.80mPGA7540.09800128K/256KHT/3DNow!/SSESempron3400+2.00mPGA7540.09800128K/256KHT/3DNow!/SSESempron2600+1.60mPGA7540.09800128K/128KAMD64/HT/CoolnQuiet/SSE3Sempron3000+1.8