《計算機組裝與維護》課件第2章

第2章中?央?處?理?器2.1CPU的分類 2.2CPU主要技術(shù)指標 2.3CPU的其他技術(shù) 2.4CPU主流品種 2.5CPU和風扇的安裝與拆裝 2.6CPU的保養(yǎng)和維護 2.7*Intel發(fā)展簡史 2.8*AMD發(fā)展簡史 小結(jié) 中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)又稱為微處理器，它主要由運算器和控制器兩部分組成，是計算機系統(tǒng)的核心部件，被稱為計算機的“大腦”。它通過指令進行運算和系統(tǒng)控制，其性能在很大程度上決定著計算機的性能。

隨著計算機應用領(lǐng)域的不斷擴大，針對不同的用戶需求及不同應用范圍，CPU被設(shè)計成不同類型—通用式、嵌入式和微控制式。2.1CPU的分類通用式CPU追求高性能，主要用于個人計算機系統(tǒng)(即PC臺式機)、服務(wù)器(工作站)以及筆記本(上網(wǎng)本)。而嵌入式CPU主要面向特定應用領(lǐng)域，配備輕量級操作系統(tǒng)，具備一定的交互能力，像移動電話、DVD、機頂盒等都使用嵌入式CPU。微控制式CPU主要用于汽車、空調(diào)、自動機械等自動控制單元或設(shè)備。

應用于服務(wù)器和專業(yè)工作站上的CPU，因其工作時間長、任務(wù)重、速度快、服務(wù)質(zhì)量要求高，所以在穩(wěn)定性、處理速度、同時處理任務(wù)的數(shù)量等方面的要求都要高于單機CPU。其中服務(wù)器CPU的高可靠性是普通CPU所無法比擬的，因為大多數(shù)的服務(wù)器(如網(wǎng)站服務(wù)器)都要滿足每天24小時、每周7天的滿負荷工作要求。由于服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理量很大，因而需要采用多CPU并行處理結(jié)構(gòu)，即一臺服務(wù)器中安裝2、4、8或更多個CPU，可用于高負荷的高速數(shù)據(jù)庫處理；而對于專業(yè)工作站，多處理器系統(tǒng)則適合三維圖形制作和動畫文件編碼等單處理器無法實現(xiàn)的高處理速度應用。CPU的許多新技術(shù)都是率先應用于服務(wù)器(工作站)CPU中的。早期的CPU設(shè)計中并沒有單獨的筆記本CPU，均采用臺式機CPU，后來當筆記本電腦的散熱和體積成為發(fā)展的瓶頸時，才逐漸生產(chǎn)出筆記本專用CPU和上網(wǎng)本CPU。受筆記本內(nèi)部空間、散熱和電池容量的限制，筆記本CPU在外觀尺寸、功耗(耗電量)方面都有很高的要求。

目前，AMD用于服務(wù)器的CPU有六核AMD皓龍?zhí)幚砥?、四核皓龍?zhí)幚砥鳎挥糜谝话愎P記本的有雙核TurionUltra移動式處理器、雙核Turion移動式處理器、銳龍NeoX2移動處理器；用于超薄筆記本的有速龍Neo處理器、閃龍?zhí)幚砥?、移動式Sempron(閃龍)處理器、速龍X2雙核處理器；用于臺式機的有羿龍Ⅱ處理器、羿龍?zhí)幚砥鳌⑺冽垻蛱幚砥?、速龍雙核處理器、速龍?zhí)幚砥鳌㈤W龍?zhí)幚砥?、閃龍盒裝處理器、羿龍Ⅱ盒裝處理器、速龍Ⅱ盒裝處理器。

Intel用于服務(wù)器的CPU有至強處理器7000型、5000型、3000型以及安騰處理器9000型；用于專業(yè)工作站的CPU有至強處理器5000型、3000型以及酷睿處理器；用于臺式機的有酷睿i7處理器至尊版、酷睿i7處理器、酷睿i5處理器、酷睿i3處理器、酷睿博銳處理器系列、酷睿2至尊處理器、酷睿2四核處理器、酷睿2雙核處理器；用于筆記本的CPU有酷睿i7移動式處理器至尊版、移動式酷睿i7處理器、移動式酷睿i5處理器、移動式酷睿i3處理器、酷睿博銳處理器系列、酷睿2至尊移動式處理器、酷睿2四核移動式處理器、酷睿2雙核移動式處理器、酷睿2單核移動式處理器、賽揚處理器；用于上網(wǎng)本的CPU有凌動處理器。

臺式機CPU的工作電壓和功耗都高于筆記本CPU。家庭及辦公用電腦基本上都是臺式機，所以本書以介紹臺式機為主。

處理器的性能不能靠單一的主頻來衡量，一個完整的處理器號(參數(shù))應包括體系架構(gòu)、高速緩存、主頻、前端總線以及其他技術(shù)。不同用途的處理器各有不同的技術(shù)參數(shù)，只有了解其真正意義，才能做出正確的選擇。

下面先分析處理器主頻、外頻、倍頻、前端總線(FSB)頻率之間的關(guān)系及意義。2.2CPU主要技術(shù)指標

1.主頻

主頻即CPU內(nèi)部運算的工作頻率。隨著計算機的發(fā)展，主頻由過去的兆赫茲級(MHz)發(fā)展到了現(xiàn)在的吉赫茲級(GHz)。對于主頻，值得注意的有兩點：①在同系列微處理器中，主頻越高就代表著CPU內(nèi)部的速度越快，但對于不同系列的處理器，只能將此參數(shù)作為參考；②要注意主頻與系統(tǒng)總線、內(nèi)存、外部設(shè)備的配合與協(xié)調(diào)，清楚影響系統(tǒng)整體性能發(fā)揮的瓶頸。

2.外頻與倍頻數(shù)

外頻即系統(tǒng)總線時鐘(SystemBusClock)頻率，目前主要有133MHz、166MHz、200MHz等。倍頻數(shù)(外頻倍數(shù))即主頻與外頻之比。主頻、外頻、倍頻數(shù)的關(guān)系式為：主頻＝外頻×倍頻數(shù)。

3.前端總線(FrontsideBus，F(xiàn)SB)

前端總線是指CPU與北橋之間的連接總線。借助前端總線和北橋芯片，微處理器能連接到主存、南橋芯片、PCI裝置、AGP卡和其他外設(shè)上。前端總線頻率決定了CPU與北橋之間的交換性能。例如，P43.6GHz的前端總線頻率為800MHz。

4.高速緩存(Cache)

CPU的緩存分為兩級：一級緩存與二級緩存，有的還有三級緩存。大家應當注意：在CPU的主頻完全相同的情況下，緩存越大，CPU處理數(shù)據(jù)的速度就越快。在選購的時候應盡量選用具有大緩存的CPU。

處理器的性能除了前面提到的高速緩存、主頻、前端總線外，還與其他技術(shù)相關(guān)。因此，選擇CPU時應當考慮CPU的其他技術(shù)。2.3CPU的其他技術(shù)

1.體系結(jié)構(gòu)

AMD公司在X86-64架構(gòu)的64位微處理器中內(nèi)建DDR內(nèi)存控制器，可大大降低對內(nèi)存的訪問時間，從而提高系統(tǒng)的性能；另外它還采用了超傳輸(HyperTransport)技術(shù)，該技術(shù)是一種全新的高速、高性能的端到端互連總線技術(shù)，能夠進行高速的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸。

2008年，Intel推出了集成3通道內(nèi)存控制器的Nehalem。放棄FSB設(shè)計，改用快速通道互連(QuickPathIntercon

-nect，QPI)技術(shù)，能夠雙向串聯(lián)點對點傳輸。事實上它的官方名字叫做CSI(CommonSystemInterface，公共系統(tǒng)界面)，用來實現(xiàn)芯片之間、核心之間的直接互連，而不是通過FSB連接到北橋。

2.多核心技術(shù)

CPU從誕生之日起，其主頻不斷在提高。桌面處理器的主頻在2000年達到了1GHz，2001年達到2GHz，2002年達到了3GHz。但近年來處理器的主頻提升似乎停滯不前了，電壓和發(fā)熱成為主頻提升的主要障礙，靠主頻提升改善計算機性能將盡極限。

多內(nèi)核是指在一枚處理器中集成兩個或多個完整的計算引擎(內(nèi)核)。工程師們認識到，僅僅提高單核芯片的速度會產(chǎn)生過多熱量且無法帶來相應的性能改善。先前的處理器產(chǎn)品就是如此，即便是沒有發(fā)熱問題，其性價比也難以令人接受，速度稍快的處理器價格要高很多。因此，多核技術(shù)是CPU發(fā)展的必然趨勢。Intel在推行多核心處理器產(chǎn)品時將兩組內(nèi)核(Die)封裝于同一基板上，并以FSB進行連接，無論是初代雙核心產(chǎn)品PentiumD還是四核心產(chǎn)品Core2Quad均是如此，因此得名“膠水多核”。

3.

CPU內(nèi)存控制器集成整合技術(shù)

早期的內(nèi)存控制器(MemoryController)位于主板芯片組的北橋芯片內(nèi)部，CPU和內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換需要經(jīng)過“CPU—北橋—內(nèi)存—北橋—CPU”五個步驟，在此模式下數(shù)據(jù)經(jīng)由多級傳輸，數(shù)據(jù)延遲大，從而影響微機的整體性能。AMDK8系列CPU內(nèi)部則整合了內(nèi)存控制器，將CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換過程簡化為“CPU—內(nèi)存—CPU”三個步驟，與傳統(tǒng)的內(nèi)存控制器方案相比顯然具有更低的數(shù)據(jù)延遲，這有助于提高計算機系統(tǒng)的整體性能。

AMD早在K8時代已在CPU中集成了內(nèi)存控制器，一直沿用到現(xiàn)在。集成內(nèi)存控制器能大幅提升CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換性能。而英特爾公司直到2008年發(fā)布微結(jié)構(gòu)Nehalem平臺處理器時，才將內(nèi)存控制器集成到CPU內(nèi)部，此后Intel在體系架構(gòu)上的不利地位才有所改善。

4.多通道技術(shù)

多通道技術(shù)就是雙通道、三通道、甚至四通道內(nèi)存控制技術(shù)，它能有效地提高內(nèi)存總帶寬，從而適應新的微處理器的數(shù)據(jù)傳輸、處理的需要。雙通道有兩個64bit內(nèi)存控制器，相當于128位。雙通道技術(shù)的帶寬是單通道技術(shù)帶寬的2倍。三通道有三個64bit內(nèi)存控制器，相當于192位。三通道的帶寬是單通道帶寬的3倍。

如果把數(shù)據(jù)交換比作汽車運輸貨物的話，在CPU與內(nèi)存之間提升數(shù)據(jù)交換性能的方法有兩種：①增加車道，即采用多通道技術(shù)；②提高車速。從DDR、DDR2到DDR3的技術(shù)發(fā)展過程看，采用的是提高汽車速度的辦法。

5.核心電壓和I/O(輸入/輸出)電壓

早期核心電壓和I/O電壓相同?，F(xiàn)在普遍采用分離供電方案，即I/O電壓不變，核心電壓降到更低；不過現(xiàn)在內(nèi)存等的工作電壓也在降低，因此I/O電壓也將降低。現(xiàn)在的主板一般都會隨CPU自動調(diào)整工作電壓，重要的是要選一款支持所選CPU工作的主板。

6.制造工藝

制造工藝決定芯片上每一層線路的寬窄及每個晶體管的大小，說簡單點就是制造的精密度。目前主要采用32nm技術(shù)，新的22nm技術(shù)已有產(chǎn)品樣品。購買時應選擇制造工藝高的。

7.接口類型

CPU需要通過接口與主板連接才能進行工作。經(jīng)過多年的發(fā)展，CPU采用的接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而目前CPU的接口主要是觸點式、針腳式接口，對應到主板上就有相應的插槽類型。不同類型的CPU接口，在插孔數(shù)、體積、形狀上都有相應的變化。不同處理器的針腳不同，所以要考慮主板是否匹配的問題。一定要做到一一對應，也就是保證主板支持相應的CPU。下面介紹目前CPU的兩種常用接口類型。

(1)

IntelLGA1366。

Intel在45nmNehalem系列處理器中開始使用新的LGA1366接口，(又稱SocketB)，逐步取代流行多年的LGA775。從名稱上就可以看出，LGA1366要比LGA775A多出591個觸點，這些觸點用于QPI總線、三條64bitDDR3內(nèi)存通道等連接。Bloomfield、Gainestown以及Nehalem處理器的接口為LGA1366，比LGA775接口的面積大了20%。處理器內(nèi)核(Die)越大、功能越多，發(fā)熱量相對就越大，所以就需要散熱效果更佳的CPU散熱器。而且在處理器背面多加了一塊金屬板(和LGA775接口外觀雷同)，目的是為了更好地固定處理器以及散熱器。IntelI7-920CPU如圖2-1所示，IntelLGA1366接口如圖2-2所示。

圖2-1IntelI7-920CPU的正反面

圖2-2LGA1366接口

(2)

SocketAM3接口。SocketAM3是AMDCPU的一個接口規(guī)格。所有AMD臺式45nm處理器均采用了新的SocketAM3插座，它有938針的物理引腳，這也就意味著它與舊的SocketAM2+插座甚至是更早的SocketAM2插座在物理上是兼容的，因為后兩者的物理引腳數(shù)均為940針，技術(shù)上是否兼容必須查看相關(guān)技術(shù)資料。940針與938針CPU如圖2-3所示。940針與938針CPU插座如圖2-4所示。

圖2-3940針與938針CPU

圖2-4940針與938針CPUSocket

SocketAM2是AMD于2006年5月底發(fā)布的支持DDR2內(nèi)存的AMD64位桌面CPU的接口標準，具有940根CPU針腳，支持雙通道DDR2內(nèi)存。雖然具有940根CPU針腳，但SocketAM2與Socket940在針腳定義以及針腳排列方面都不相同，所以不能互相兼容。目前采用SocketAM2接口的有低端的Sempron、中端的Athlon64、高端的Athlon64X2以及頂級的Athlon64FX等全系列AMD桌面CPU，它們支持200MHz外頻和1000MHz的HyperTransport總線頻率，支持雙通道DDR2內(nèi)存，其中Athlon64X2以及Athlon64FX最高支持DDR2800，Sempron和Athlon64最高支持DDR2667。

高端產(chǎn)品價格太貴，低端產(chǎn)品容易過時。因此，購機時應當選用主流品種，以滿足應用要求為主。

其實，選CPU時是選用AMD的還是Intel的，差別已經(jīng)不大了，隨著AMD64位平臺的推出及超傳輸技術(shù)的應用，從技術(shù)架構(gòu)上來說，AMD的CPU稍占上風，而且AMD的CPU的性能價格比可能更占優(yōu)勢。下面介紹兩種主要的CPU。2.4CPU主流品種圖2-5酷睿i7980XCPU

1.

Intel酷睿i7980X(至尊版)Corei7980XExtremeEdition

Intel酷睿i7980X(至尊版)目前是Intel的一款高檔次臺式機處理器，其外觀如圖2-5所示，各技術(shù)參數(shù)見表2-1。一般參數(shù)比較好理解，而其相關(guān)的頻率、速度等就相對難理解一些。下面分析頻率、速度各數(shù)據(jù)間的關(guān)系。

外頻通過受控振蕩鎖相環(huán)集成電路產(chǎn)生，受控振蕩電路外接14.318MHz晶體作為基準頻率，通過參數(shù)的不同選擇可分別獲得66MHz、75MHz、100MHz、133MHz、166MHz、200MHz等頻率，有的主板可以以1Hz為單位增加或減少。與該CPU配套的主板必須提供一個133MHz外頻，其他與CPU相關(guān)的頻率或速度基本上就是133的整數(shù)倍，如3330/133

=

25，3600/133

=

27。QPI總線的傳輸速度是6.4GT/s，那么QPI總線的頻率就是3200MHz，因為QPI總線采用了DDR(DualDateRate)數(shù)據(jù)傳輸形式，即在時鐘的上升沿和下降沿均傳輸1次數(shù)據(jù)，一個周期傳輸兩次；在計算帶寬時，須在QPI總線傳輸速度的基礎(chǔ)上乘2，因為QPI總線采用了類似HyperTransport點對點設(shè)計，包括上行與下行一對線路，分別負責數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。需要注意的是，實際帶寬是由兩傳輸端的速度低的一端決定的。對于內(nèi)存標準DDR3-1066，必須選用支持DDR3-1066的主板，加上三通道則表明集成于CPU內(nèi)的內(nèi)存控制器提供了三個通道，相當于修了三個車道，其數(shù)據(jù)吞吐量是單通道的3倍。表2-1酷睿i7980X技術(shù)參數(shù)表2.

PhenomIIX61090T

PhenomⅡX61090T目前是AMD的一款高檔次臺式機處理器，其外觀如圖2-6所示，技術(shù)參數(shù)見表2-2。有的技術(shù)參數(shù)AMD和Intel的叫法雖不一樣，但其本質(zhì)完全一樣，比如Intel的智能加速(睿頻)和AMD的最高動態(tài)頻率的含義基本相同。CPU主頻3200MHz是外頻

200MHz的16倍。最高動態(tài)頻率3600MHz是外頻

200MHz的18倍?？偩€速度為4000MT/s，那么總線時鐘頻率2000MHz是外頻200MHz的10倍。內(nèi)存控制器雖然同時支持DDR2-800和DDR3-1333，但實際上主板只會選擇支持其中的一種內(nèi)存標準，不是DDR2就是DDR3，因為它們的物理接口和電氣標準不同，如果兩個都做到主板上，勢必增加成本和占用空間。該CPU集成的是DDR2內(nèi)存控制器，所以800/4

=

200

MHz，而1333/8

=

166

MHz。該CPU采用AMD64技術(shù)，同時支持32位和64位計算，每個核心的一級緩存是128

KB(64

KB指令+64

KB數(shù)據(jù))，每個核心有512

KB二級緩存，6個核心共享6

MB三級緩存。該CPU采用超傳輸總線技術(shù)，傳輸速度高達4000MT/s，全雙工傳輸。一個16位I/O超傳輸總線的最大I/O帶寬為16.0GB/s(2

×

4000

MT/s×

(16bits/T

÷

8

bits/Byte)。雙通道內(nèi)存控制器的數(shù)據(jù)寬度為128位，雙通道DDR2-800內(nèi)存帶寬為12.8GB/s，即800MT/s×

(128bits/T

÷

8bits/Byte)，雙通道DDR3-1333內(nèi)存帶寬為21

GB/s，即1333

MT/s

×

(128

bits/T

÷

8

bits/Byte)，故雙通道內(nèi)存帶寬最大為21GB/s。因此該處理器到系統(tǒng)的總帶寬(超傳輸總線帶寬加內(nèi)存帶寬)最高為37GB/s。圖2-6PhenomⅡX61090TCPU表2-2PhenomⅡ

X61090T技術(shù)參數(shù)表

CPU在計算機系統(tǒng)中的地位和作用就如同人的大腦，要想物盡其用，正確的安裝、保養(yǎng)、維護是很重要的。2.5CPU和風扇的安裝與拆裝2.5.1裝拆電子部件一般注意事項

為了人和計算機各部件的安全，在安裝和拆裝過程中，務(wù)必注意如下事項：

(1)認真閱讀說明書。在使用和操作任何電子部件之前，仔細閱讀說明書是一種非常好的習慣。

(2)操作前清除靜電。人體本身可能帶有靜電，尤其在冬天穿了多層不同質(zhì)地的衣物時，可能因摩擦而產(chǎn)生大量的靜電。而靜電往往是各敏感部件如CPU、芯片組的“頭號殺手”。有條件的話，應戴上防靜電手環(huán)。若無防靜電手環(huán)，在操作之前應先洗手，然后擦干雙手，或碰觸金屬物以消除靜電。

(3)嚴禁帶電操作。各部件的安裝和拆卸都必須斷電操作，嚴禁在通電的情況下拔插部件。ATX電源關(guān)閉時，待機電路還在工作，交流電路和待機電路并未真正切斷，所以最安全的做法是拔掉電源線。

(4)電源接通與斷開之間要有30s以上的時間間隔。計算機電源在接通或斷開的瞬間有可能產(chǎn)生較大的尖峰電壓和沖擊電流。計算機內(nèi)部存在電容和電感等儲能元件，如果頻繁地開關(guān)計算機電源，很容易造成各部件內(nèi)元件受高電壓、高電流沖擊而被擊穿，所以一定要嚴格注意電源開關(guān)的時間間隔。關(guān)閉電源后再重新接通電源的最小時間間隔應該在30

s以上。2.5.2安裝CPU前的準備工作

CPU、主板以及擴展卡都是由許多精密復雜的集成電路元件等構(gòu)成的，而這些元件很容易因靜電而導致?lián)p壞，因此，在動手安裝之前，先務(wù)必做好以下各項準備工作：

(1)拔掉計算機的電源線。

(2)消除靜電。除了可以使用防靜電手環(huán)之外，也可觸摸一個有接地線的金屬物品，像電源外殼等。

(3)拿取主板、中央處理器(CPU)或內(nèi)存條時，盡量不要觸碰上面的芯片或管腳。

(4)移除任何一個集成電路元件后，應將該元件放置在絕緣墊上以隔離靜電，或者直接放回該元件的絕緣包裝袋中保存。

(5)主板在未安裝之前，先放置在防靜電墊或防靜電袋內(nèi)。

(6)在開啟電源前，確定供電電源電壓值符合計算機電壓標稱值。

(7)在開啟電源前請確定所有硬件設(shè)備的排線及電源線都已正確地連接。

(8)勿讓螺絲接觸到主板上的線路或零件，避免造成主板損壞或故障。

(9)確定在主板上或電腦機箱內(nèi)沒有遺留螺絲或金屬制品。

(10)勿將電腦主機放置在不平穩(wěn)處。2.5.3安裝CPU

安裝CPU的一般步驟如下：

(1)找到主板上的CPU插座。在安裝CPU之前，先將主板上的CPU插座面向自己，并確認插座的固定扳手位于自己的左手邊，如圖2-7所示。

(2)拇指壓下(A)固定扳手并將其稍向左側(cè)推(B)，這樣可使扳手脫離固定扣并松開CPU輔助安裝盒，如圖2-8所示。注意：CPU安裝盒上的保護蓋用以保護插座上的觸點，因此CPU未安裝之前，不能拆除保護蓋。

圖2-7CPU插座在主板中的位置

(3)依箭頭C方向拉起固定扳手約至135°，如圖2-9所示。

(4)將CPU安裝盒的上蓋按箭頭D方向掀起約至100°，如圖2-9所示。

(5)將保護蓋從CPU插座中移去，如圖2-10所示。

圖2-8扳手脫離CPU插座固定扣

圖2-9拉開扳手和安裝盒上蓋

(6)確認CPU的金色三角形標志位于左下角，然后將CPU垂直向下安裝到主板的插座上，如圖2-11所示，并確認CPU的左上方的缺口與插座上對應的校準點(凸起)是相吻合的。注意：CPU只能以單一方向正確地安裝到主板的插座上。切記請勿用力地將CPU以錯誤的方向安裝到插座上，這么做可能導致CPU與插座上的觸點損壞。

圖2-10移出CPU插座保護蓋

圖2-11CPU插座缺口防呆校準

(7)擠出散熱膏(散熱接口材料)至CPU與散熱片接觸的區(qū)域，并將其涂抹為一均勻薄層，如圖2-12所示。注意：若某些散熱片已預先涂上散熱膏，則跳過此步驟；散熱接口材料具有毒性，如果誤入眼睛或接觸皮膚，請立即以清水沖洗，并送醫(yī)院救治；為避免散熱膏污染和確保散熱效果，請勿用手指直接涂抹散熱膏。

(8)將安裝盒的上蓋按箭頭A所示方向重新蓋上，接著將固定扳手按箭頭B所示方向推回并扣于固定扣上，確認上蓋的前端已扣住，如圖2-13所示。

圖2-12涂抹散熱接口材料

圖2-13重新蓋上蓋2.5.4安裝散熱片和風扇

IntelLGA1366CPU需要搭配安裝經(jīng)過特殊設(shè)計的散熱片與風扇，方能得到最佳的散熱效果。如果是盒裝Intel處理器，其產(chǎn)品包裝中已內(nèi)含一組專用的散熱片與風扇；如購買的是散裝CPU，請確認所使用的CPU散熱片已通過Intel的相關(guān)認證。盒裝IntelLGA1366CPU包裝中的散熱片與風扇采用下推式固定扣具，因此無需工具就能安裝。安裝散熱片和風扇的一般步驟如下：

(1)將散熱片放置在已安裝好的CPU上方，并確認主板上的四個孔位與散熱片的四個扣具位置相吻合，如圖2-14所示。

(2)將二組扣具按對角點向下壓，如圖2-15所示，使散熱片和風扇能正確地扣合在主板上。固定散熱片與風扇的位置應讓CPU風扇連接線離風扇連接端口最近。

(3)當風扇、散熱片以及支撐機構(gòu)安裝完畢后，將風扇的連接線插到主板的風扇插座(CPU_FAN)上，如圖2-16所示。

圖2-14散熱片放置與對準

圖2-15對角點成組

圖2-16插風扇連接線2.5.5拆除散熱片和風扇

拆除散熱片和風扇的一般步驟如下：

(1)先將主板上連接CPU風扇的連接線從主板上拔除。

(2)將每個扣具上的旋鈕以逆時針方向旋轉(zhuǎn)，松開散熱片固定扣具，如圖2-17所示。

(3)依照順序?qū)⒖劬甙怆x主板上的散熱片插孔，采用對角點方式卸除，如圖2-18所示，即先卸除A，再卸除B，或是先卸除B，再卸除A。

(4)小心地將散熱片與風扇從主板上抽離。

圖2-17松扣具

圖2-18對角點卸除

CPU的保養(yǎng)和維護應遵循以下原則：

(1)散熱系統(tǒng)良好。要取得良好的散熱效果，必須對其工作系統(tǒng)有一個初步的了解。下面介紹最新的LGA1366封裝的酷睿i7980X熱傳導系統(tǒng)和溫度測控系統(tǒng)。圖2-19所示為LGA1366封裝的酷睿i7980X內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)。需注意的是，該封裝并不包括主板和CPU安裝插座。該封裝各組件如圖2-19所示。2.6CPU的保養(yǎng)和維護

圖2-19LGA1366封裝的酷睿i7980X

LGA1366封裝的酷睿i7980X測溫裝置的位置如圖2-20所示。

只有效果良好的風扇才能保證CPU性能的正常發(fā)揮。要優(yōu)先購買CPU原裝風扇或通過認證的風扇，一般在風扇的外包裝上會標明它適用的CPU型號及頻率范圍。

LGA1366封裝的酷睿i7980X和LGA775封裝的P4都采用4針風扇，但這兩種風扇的技術(shù)規(guī)范有差異。比如PWM的調(diào)制頻率，前者比后者提高了10倍。

LGA1366封裝的酷睿i7980X風扇轉(zhuǎn)速控制示意圖如圖2-21所示。

圖2-20LGA1366封裝的酷睿i7980X測溫裝置的位置

圖2-21風扇控制原理圖

LGA1366封裝的酷睿i7980X風扇連接器如圖2-22所示，它將風扇連接到主板。其中，SENSE為風扇轉(zhuǎn)速測量信號，每轉(zhuǎn)產(chǎn)生兩個脈沖；CONTROL為風扇控制器送出的脈寬調(diào)制信號，用以控制風扇的轉(zhuǎn)速。注意，如果4針風扇連接到3針接口，則風扇轉(zhuǎn)速由測試其入口環(huán)境溫度的熱敏電阻控制。

酷睿i7980X系列散熱風扇電源及信號規(guī)范如表2-3所示。

圖2-224針風扇連接器表2-3酷睿i7980X系列散熱風扇電源及信號規(guī)范注：①該信號經(jīng)一電阻上拉至+5V；②集電極開路型，脈寬調(diào)制；③風扇有一電阻上拉至最大5.25V。

(2)電源供應正常，且有較好的散熱環(huán)境，防止出現(xiàn)CPU與風扇的共振。優(yōu)質(zhì)大功率電源和體積大、內(nèi)部空間寬敞的機箱將為CPU的運行提供良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的風扇轉(zhuǎn)速可達4000～7200轉(zhuǎn)/分鐘，容易發(fā)生CPU與散熱風扇的“共振”，導致CPU的內(nèi)核(Die)被逐漸磨損，引起CPU與CPU插座的接觸不良。因此，應選擇正規(guī)廠家生產(chǎn)的散熱風扇，正確安裝扣具，防止共振。

(3)安裝正確。認真閱讀說明書或從網(wǎng)上查閱資料，確保安裝正確。接觸CPU之前，應先消除手上靜電，避免人為損壞。安裝CPU散熱風扇時，按壓扣具的力量要適當，力量太大會將CPU的內(nèi)核壓毀。

(4)溫度異常報警保護正常。確保監(jiān)測CPU溫度變化的準確性。只要CPU超過了預設(shè)的溫度范圍(一般設(shè)為70℃)，主板會立即報警、重啟或關(guān)機。

(5)做好日常觀察和除塵。在平時的操作使用過程中，要關(guān)注電腦部件的運行狀況，如果出現(xiàn)異常情況要及時關(guān)閉電源，請電腦技術(shù)員來檢查原因及維修。要及時除塵，以免造成短路，燒毀CPU。

案例2-1

不同電壓標準導致儀器設(shè)備損壞。

幾年前，一臺資企業(yè)在大陸辦廠制造計算機，有些設(shè)備是從臺灣運過來的，設(shè)備的工作電壓是110V。一天，來了一位臺灣的技術(shù)工程師，他想當然地連接上打印機，可一接通電源，打印機就冒煙了；同樣的情況也出現(xiàn)在其他一些外資企業(yè)，由于不看說明書，不按流程操作，不但沒解決問題，反而還擴大了問題，操作者不但十分尷尬，而且交不了差。針對以上情況思考一下，在將來的工作中，如何避免以上現(xiàn)象的發(fā)生。

案例2-2CPU選擇Intel還是AMD？

購買CPU時，到底是選擇Intel還是AMD？回答這個問題確實不是一件容易的事情，因為二者誰也沒有絕對優(yōu)勢。因此具體選什么CPU要考慮以下因素：第一，要考慮具體應用；第二，要看能否滿足技術(shù)要求；第三，要看性價比。

只有對CPU的發(fā)展歷史有一個全面的了解，才能從中找出發(fā)展規(guī)律，把握計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢，更好地了解其技術(shù)內(nèi)涵。下面對Intel從8086處理器到Pentium4、IntelXeon(至強)處理器做一個簡要的介紹。要了解更多的技術(shù)細節(jié)，可進入Intel網(wǎng)站的下列鏈接：/intel/intelis/museum/。2.7*Intel發(fā)展簡史

1.

Intel8086和8088處理器和段地址(1978年)

IA-32體系結(jié)構(gòu)家族中最早推出的是16位微處理器8086和8088。8086有16位寄存器和16位的外部數(shù)據(jù)總線，可進行20位的地址定位，具有1MB尋址空間。8088類似于8086，不過8088只有8位的外部數(shù)據(jù)總線。8086/8088引入了段地址的概念，通過分段，16位段寄存器內(nèi)含一個存儲器段指針，每個段可達64KB。一次使用四個段寄存器，8086/8088處理器能夠定位256KB，且不用在段之間進行切換。20位的地址能夠由一個段地址寄存器和附加的16位指針構(gòu)成，提供一個1

MB地址空間。圖2-23所示為Intel和AMD生產(chǎn)的DIP(DualIn-linePackage)封裝的8086。

圖2-23Intel和AMD的8086

2.

Intel286處理器(1982年)

圖2-24所示為PLCC和PGA封裝的286的CPU。Intel286處理器在IA-32體系結(jié)構(gòu)中引入了保護模式。保護模式使用段寄存器的內(nèi)容作為選擇器或指針進入到描述符表。描述符表提供24位地址，具有16MB的物理存儲空間。Intel286處理器支持建立在段交換技術(shù)和一些保護機制上的虛擬存儲管理(VirtualMemoryManagement)。這些機制包括：

(1)段界限檢查(SegmentLimitChecking)。

(2)只讀、只運行段選項(Read-onlyandExecute-onlySegmentOptions)。

(3)四級特權(quán)(FourPrivilegeLevels)。

圖2-24PLCC和PGA封裝的286的CPU

3.

Intel386處理器(1985年)

在IA-32體系家族中，Intel386處理器是第一個32位處理器，它提供了32位寄存器和32位地址、數(shù)據(jù)總線。32位Intel386寄存器低16位仍保留了早期CPU16位寄存器的特性，以便向后兼容。它也提供一種Virtual-8086模式，8086/8088的程序在這種模式下運行將比在原8086/8088處理器下運行得更快、更有效。圖2-25是PGA封裝的浮點運算單元387。圖2-26是PGA和PQFP封裝的386CPU。

Intel386處理器的特點如下：

(1)

32位地址總線支持高達4GB的物理存儲空間。

(2)具有分段存儲模式和線性存儲模式。

(3)內(nèi)存分頁，為虛擬存儲管理提供固定4KB的頁面。

(4)支持并行處理。

圖2-25PGA封裝的387

圖2-26PGA封裝的386DX和PQFP封裝的386SX

4.

Intel486處理器(1989年)

Intel486處理器增加了并行執(zhí)行能力，主要是將Intel386處理器的指令譯碼和執(zhí)行單元擴充為5個流水線進程。5條指令的不同執(zhí)行階段可同時運行。圖2-27所示為PGA封裝的Intel486DX2-66和AMD486DX-40。此外，處理器增加的功能有：

(1)內(nèi)建了一個8KB的L1Cache。

(2)內(nèi)建了一個x87FPU。

(3)增加了電源節(jié)能和系統(tǒng)管理能力。

圖2-27Intel486DX2-66和AMD486DX-40

5.

IntelPentium處理器(1993年)

IntelPentium處理器被稱為超標量(Superscalar)微處理器，增加了第二條執(zhí)行流水線，這兩條流水線被稱做U線和V線，兩線一起能在每個時鐘周期執(zhí)行兩條指令。該處理器內(nèi)建有16KB的L1Cache，其中8KB為程序代碼，8KB為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)Cache采用更有效的回寫(WriteBack)技術(shù)，而Intel486采用的是寫透(Write-Through)技術(shù)。該處理器的內(nèi)建分支表的分支預測技術(shù)能在循環(huán)結(jié)構(gòu)中增加系統(tǒng)性能。圖2-28所示為PGA封裝的IntelPentium和AMDK5。另外，該處理器還具有如下特點：

(1)

128和256位內(nèi)部數(shù)據(jù)通道增加了內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸速度。

(2)外部數(shù)據(jù)總線增加到64位。

(3)支持多處理器系統(tǒng)。

(4)支持無縫(glueless)雙處理機模式。

Pentium處理器的后續(xù)成員增加了IntelMMX技術(shù)(thePentiumProcessorwithMMXTechnology)。IntelMMX技術(shù)采用SIMD(Single-Instruction,MultipleData)運行模式，對寄存器中打包的整型數(shù)據(jù)進行并行計算。

圖2-28IntelPentium和AMDK5

6.

P6處理器家族(1995—1999年)

P6處理器家族建立在超標量微體系架構(gòu)(SuperscalarMicroarchitecture)的基礎(chǔ)上。超標量微體系架構(gòu)設(shè)置了一種新的性能標準。其設(shè)計目標之一是：使用相同的0.6μm、四層、金屬雙極CMOS制(作流)程技術(shù)。P6處理器的性能顯著地超出了Pentium處理器的性能。P6處理器家族成員包括：

(1)

IntelPentiumPro處理器。

(2)

IntelPentiumⅡ處理器。

(3)

IntelPentiumⅡXeon(至強)處理器。

(4)

IntelCeleron(賽揚)處理器。

(5)

IntelPentiumⅢ處理器。

(6)

IntelPentiumⅢXeon(至強)處理器。

IntelPentiumPro處理器是3路超標量(Three-waySuperscalar)微處理器，采用并行處理技術(shù)。圖2-29所示為PGA封裝的IntelPentiumPro。平均起來的話，在每個時鐘周期，IntelPentiumPro處理器能完成三條指令的解碼、分配、執(zhí)行工作。IntelPentiumPro處理器采用了動態(tài)執(zhí)行(DynamicExecution)技術(shù)—微數(shù)據(jù)流分析(MicrodataFlowAnalysis)、亂序執(zhí)行(Out-of-orderExecution)、高級分支預測(SuperiorBranchPrediction)和推測執(zhí)行(SpeculativeExecution)。除了有PentiumL1Cache外，IntelPentiumPro還內(nèi)建有256KB的L2Cache。

圖2-29PGA封裝的IntelPentiumPro正面和反面實際上，PentiumⅡ處理器就相當于IntelMMX技術(shù)加上P6處理器加上新的封裝技術(shù)與幾個硬件功能的加強。PⅡ處理器采用單邊接觸卡匣接口(SingleEdgeContactCartridge，SECC)封裝技術(shù)，如圖2-30所示。該處理器的L1Cache中的程序代碼和數(shù)據(jù)各增加到16KB，L2Cache有256KB、512KB、1MB等不同規(guī)格。其1/2時鐘速度的后端總線(BackSideBus，BSB)把處理器和L2Cache連接在一起?？臻e時，該處理器支持多種節(jié)能方式，如自動暫停(AutoHalt)，停止時鐘(Stop-Grant)、睡眠(Sleep)，深度睡眠(DeepSleep)。

圖2-30以單邊接觸卡匣接口封裝的IntelPentiumⅡ正反面圖2-31PentiumⅡXeon(至強)處理器

PentiumⅡXeon(至強)處理器結(jié)合了前幾代Intel處理器的特點。英特爾(至強)處理器(多處理器，可同時協(xié)調(diào)工作，多用于服務(wù)器)為企業(yè)提供了多種選擇：可將服務(wù)器縱向擴充至特性豐富的4路、8路甚至更高配置；或通過部署強大的4路服務(wù)器集群來進行橫向擴展。英特爾將這種靈活性稱為“適時擴展”，即根據(jù)企業(yè)具體需求進行縱向擴充或橫向擴展。L2的2MB以全速運行于后端總線。圖2-31所示為PentiumⅡXeon(至強)處理器，用于服務(wù)器與高級工作站。

IntelCeleron(賽揚)處理器家族使用IA-32架構(gòu)著眼于個人電腦(PC)市場。其L2Cache為128KB。早期Celeron處理器多為PPGA(PlasticPinGridArray)封裝，針對較低價格市場。圖2-32所示為2.8GHzFC-PGA2封裝的Celeron處理器，其具體規(guī)格為Celeron2.8GHz/128KCache/400MHzFSB/Socket478。

IntelPentiumⅢ處理器將流式單指令多數(shù)據(jù)擴展指令集(StreamingSIMDExtensions，SSE)應用于IA-32體系結(jié)構(gòu)。SSE擴充SIMD執(zhí)行模式，提供了一組新的128位寄存器，能夠?qū)Ψ庋b的單精度浮點數(shù)進行SIMD操作。圖2-33所示為FC-PGA2封裝的IntelPentiumⅢ1000/256/133處理器。

圖2-32Celeron2.8GHz處理器

圖2-331GHzPentiumⅢ處理器

PentiumⅢXeon處理器增加了一個全速、內(nèi)建的高級傳輸高速緩存(AdvancedTransferCache)，擴大了IA-32級處理器的性能水平，其外形與IntelPentium

Ⅱ

Xeon處理器相同。

7.

Pentium4(2000年)和Pentium4(Hyper-Threading)(2003年)

強大的Pentium4處理器建立在NetBurst微體系架構(gòu)(NetBurstMicroarchitecture)的基礎(chǔ)上，圖2-34所示為FC-PGA2封裝的Pentium4處理器。

該處理器包含以下特性：

(1)支持流式單指令多數(shù)據(jù)擴展(StreamingSIMDExtensions)指令集SSE2(詳見Intel網(wǎng)站技術(shù)文檔BasicArchitectureV1.pdf第二章第3節(jié))。

(2)支持流式單指令多數(shù)據(jù)擴展(StreamingSIMDExtensions)指令集SSE3。

(3)英特爾將超線程(HT)技術(shù)運用到了采用800MHz系統(tǒng)總線、主頻速度從2.4GHz到3.60GHz的Pentium4處理器的多款臺式電腦中。超線程技術(shù)使臺式電腦可以并行執(zhí)行兩組線程(軟件程序的一部分)，因此可以更加高效地運行軟件和進行多任務(wù)處理。基于英特爾NetBurst微體系結(jié)構(gòu)之上，采用英特爾0.13μm、90nm制造工藝精制而成的Pentium4處理器提供了顯著的性能優(yōu)勢，可滿足家庭計算、商用解決方案以及所有的處理需求。Pentium4處理器的品種較多，它可能具有同樣的主頻但有不同的技術(shù)性能。如果某一主頻上存在不同技術(shù)性能的Pentium4處理器，就在主頻之后加一字母來區(qū)分。圖2-34Pentium4處理器

8.

IntelXeon(至強)處理器(2001—2003年)

IntelXeon(至強)處理器建立在NetBurst微體系架構(gòu)(NetBurstMicroarchitecture)之上，作為同一個家庭成員，IA-32的Xeon處理器主要用于多處理器服務(wù)器和高性能的工作站。英特爾(至強)處理器MP系列是專為中間層服務(wù)器執(zhí)行關(guān)鍵業(yè)務(wù)功能(如協(xié)作、應用服務(wù)、企業(yè)資源規(guī)劃和業(yè)務(wù)智能)而精心設(shè)計的。它采用超線程(HT)技術(shù)、集成的三級緩存架構(gòu)和英特爾NetBurst微體系架構(gòu)，為當今的服務(wù)器平臺提供了優(yōu)異的多功能性以及出色的性能、價值和可靠性。至強處理器的技術(shù)特點包括：

(1)采用超線程技術(shù)。

(2)集成的4

MB、2

MB或1

MB三級高速緩存和強大的英特爾NetBurst微體系架構(gòu)相結(jié)合，能夠消除目前尚未消除的瓶頸。

9.

IntelPentiumM處理器(2003年)

PentiumM處理器是一種高性能、低功耗移動設(shè)備處理器，其性能比Intel早期的移動設(shè)備處理器提高很多，該處理器具有如下特點：

(1)支持動態(tài)執(zhí)行Intel體系結(jié)構(gòu)。

(2)具有高性能、低功耗的內(nèi)核，采用Intel先進的0.13μm銅線內(nèi)連制程技術(shù)。

(3)內(nèi)建32kBL1Cache用于指令，32kB回寫式(Write-Back)Cache用于數(shù)據(jù)。

(4)內(nèi)建1

MB高級傳輸高速緩存(AdvancedTransferCacheArchitecture)L2。

(5)支持先進分支預測和數(shù)據(jù)預提邏輯。

(6)支持MMX技術(shù)、流式SIMD指令(StreamingSIMDInstructions)、SSE2指令集。

(7)具有400

MHz源同步處理器系統(tǒng)總線。

(8)具有增強型IntelSpeedStep的高級電源管理技術(shù)。

10.

Inter處理器典型技術(shù)指標比較

前面已描述了不同階段的Intel處理器的技術(shù)性能指標，表2-4列出了處理器不同時期的典型技術(shù)指標。

表2-4Intel處理器不同時期的典型技術(shù)指標比較

11.常用技術(shù)術(shù)語

(1)

IntelSpeedStepTechnology技術(shù)。該技術(shù)能夠在移動式電腦上定制高性能計算。當連接到AC電源時，移動式電腦能夠運行最為復雜的商業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)應用，同時速度可以達到臺式機系統(tǒng)的水平。當采用電池供電時，處理器頻率將自動降低(通過改變總線速率)，同時能耗也相應降低，從而在保持高性能的同時延長電池壽命。手動設(shè)置能夠在采用電池時將頻率調(diào)整到最高。

(2)

AdvancedDynamicExecution(高級動態(tài)執(zhí)行)。高級動態(tài)執(zhí)行是Pentium4處理器所采用的英特爾NetBurst微體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其增強的分支預測算法加快了處理器的工作流程，并且有助于實現(xiàn)更深的流水線。深層亂序推測執(zhí)行使處理器能夠同時查看126條指令，并處理流水線中多達48次的載入和24次的存儲。4KB分支目標緩沖區(qū)可以存儲更詳細的分支歷史信息，從而使分支預測錯誤率降低了33%(與P6微體系結(jié)構(gòu)相比)。

(3)

Level1ExecutionTraceCache(一級執(zhí)行跟蹤高速緩存)。它是Pentium4處理器所采用的英特爾NetBurst微體系結(jié)構(gòu)的一部分。除8KB的數(shù)據(jù)高速緩存外，Pentium4處理器還帶有一個執(zhí)行跟蹤高速緩存，能夠按照程序執(zhí)行的順序存儲12KB解碼微指令。它通過消除主要執(zhí)行循環(huán)中的解碼器來提高性能，同時能夠更有效地利用高速緩存的存儲空間，因為被分離的指令不會再進行存儲。從而，大量指令被傳輸?shù)教幚砥鞯膱?zhí)行單元，進而降低了從錯誤支路預測中恢復所需的整體時間。

(4)

Level2AdvanceTransferCache(二級高級傳輸高速緩存)。256KB二級高級傳輸高速緩存(ATC)在二級高速緩存和處理器內(nèi)核間提供了一個擁有更高數(shù)據(jù)吞吐率的通道。采用0.13μm制程技術(shù)的Pentium4處理器提供512KB二級高級傳輸緩存。采用0.18μm制程技術(shù)的Pentium4處理器提供有256KB二級高級傳輸高速緩存。ATC的特性包括無阻塞、全速、模上(內(nèi)建)二級高速緩存、8路數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)、到二級高速緩存的512位或256位數(shù)據(jù)總線以及每時鐘周期高速緩存輸入輸出數(shù)據(jù)。

(5)

Package(封裝)。封裝即元件、集成單元或混合電路的外殼。它可提供密封或非密封保護，并決定其外形。同時，通過封裝引腳可提供與外部設(shè)備的一級互連。

(6)

StreamingSIMDExtensions(SIMD流技術(shù)擴展，SSE)?；ヂ?lián)網(wǎng)SIMD流技術(shù)擴展是一些能夠減少運行一個特殊程序所需整體指令數(shù)量的指令。通過這些指令能夠提高性能，并能夠加快許多應用的運行。這些應用包括視頻、話音、圖像、照片處理、加密、財務(wù)、工程和科學應用。NetBurst微體系架構(gòu)新添加了144條SSE指令，稱為SSE2。

(7)

SystemBus(系統(tǒng)總線)。它將處理器和主內(nèi)存連接在一起，負責在兩個組件間傳輸數(shù)據(jù)和指令。Pentium4處理器支持英特爾最高性能的臺式機系統(tǒng)總線，其處理器數(shù)據(jù)輸入/輸出速率每秒可達6.4GB(800MHz

×

64bit/8bit)。這通過一個物理信號方案(將200MHz系統(tǒng)總線的數(shù)據(jù)傳輸速率提高4倍，即800MHzFSB)來實現(xiàn)。

(8)

RapidExecutionEngine(快速執(zhí)行引擎)。它是Pentium4處理器所采用的英特爾NetBurst微體系結(jié)構(gòu)的一部分。它意味著在處理器主頻中采用兩組兩倍速算術(shù)邏輯單元(ALU)，從而使得基本整數(shù)指令如加、減、邏輯“與”以及邏輯“或”能夠在半個時鐘周期內(nèi)完成。例如，在1.50GHzPentium4處理器上的快速執(zhí)行引擎能夠以3GHz速度運行。

(9)

ClockCycle(時鐘周期)。處理器執(zhí)行指令的速度稱為時鐘周期或時鐘速率。時鐘速率以吉赫磁(GHz)為單位，1GHz相當于每秒執(zhí)行100億個周期。時鐘速率越快，CPU每秒能夠執(zhí)行的指令就越多。

(10)

P6Micro-Architecture(P6微體系架構(gòu))。它是PentiumⅢ處理器和賽揚處理器的內(nèi)部芯片體系結(jié)構(gòu)。其特性包括：多支路預測(能夠預測程序如何通過多支路執(zhí)行，從而加快處理器的工作流)、數(shù)據(jù)流分析(通過分析指令間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性來創(chuàng)建一個經(jīng)過記錄的最佳指令進程)和推測執(zhí)行(能夠推測執(zhí)行指令，并根據(jù)該最佳進程確保處理器的超標量執(zhí)行單元保持工作，從而提高整體性能)。

(11)

Micro-Architecture(微體系架構(gòu))。處理器微體系架構(gòu)指的是指令集、寄存器和常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它對編程人員開放，隨著體系架構(gòu)逐代發(fā)展而得到維護和增強。處理器微體系架構(gòu)指安裝在芯片上的處理器體系架構(gòu)。在處理器家族中(如英特爾IA-32處理器)，微體系架構(gòu)隨著處理器逐代的演進而發(fā)生著顯著變化，并持續(xù)保持一致的開放式處理器體系結(jié)構(gòu)。英特爾IA-32體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建于x86指令集和寄存器之上。它隨著IA-32處理器的發(fā)展逐步得到增強和擴展，同時也能夠后向兼容，運行較早IA-32處理器上的代碼。

(12)英特爾MMX技術(shù)。英特爾MMX技術(shù)設(shè)計用于加快多媒體和通信應用的運行速度。該技術(shù)加入了新的指令和數(shù)據(jù)類型，使應用達到更高水平的性能。它充分利用了許多多媒體和通信算法中固有的并行計算能力，同時還完全兼容現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和應用。

(13)

HiperPipelinedTechnology(超級流水線技術(shù))。超級流水線技術(shù)是Pentium4處理器所采用的英特爾NetBurst微體系架構(gòu)的重要組成部分。超級流水線技術(shù)將PentiumⅢ處理器的P6微體系架構(gòu)的流水線深層增加了一倍，從而增強了分支預測的能力，并將流水線恢復到20級。更深的流水線使處理器能夠更快地排隊和執(zhí)行指令，從而提高了性能、頻率和可擴充能力。

(14)

SIMD流技術(shù)擴展2。SIMD流技術(shù)擴展2由144條新指令組成，其中包括SIMD雙精度浮點、SIMD128位整數(shù)及全新緩存和內(nèi)存管理指令。SIMD流技術(shù)擴展2提高了運行性能，加速了視頻、語音、加密、圖像處理、目前需求最大的Internet計算能力和非線程工作站應用。

(15)

SIMD流技術(shù)擴展3。SIMD流技術(shù)擴展3由13條新指令構(gòu)成，包括5條復雜算法估值指令、2條為提升性能而改進的load/store指令、4條用以提高估值速度的水平估值指令和2條改進超線程指令。

(16)

800MHz/533MHz/400MHz英特爾NetBurst微處理架構(gòu)系統(tǒng)總線。高的系統(tǒng)總線傳輸速度使信息從處理器到系統(tǒng)的其他部分的傳輸速度加快，提升吞吐量，還可為用戶提供利用高的系統(tǒng)內(nèi)存帶寬的靈活性。

(17)先進的浮點/多媒體單元。一個128位浮點端口和另一個數(shù)據(jù)端口保證了穩(wěn)定且逼真的3D畫面和圖像。

(18)

PGA封裝。PGA是英語PinGridArray的簡寫，即針腳柵格陣列封裝技術(shù)。采用此封裝的處理器具有插入插座的針腳。為了提高熱傳導性，PGA在處理器上端使用了鍍鎳銅質(zhì)散熱片。處理器底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，安裝處理器的插座進行了“防呆”設(shè)計，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。PGA封裝用于有603針的英特爾至強處理器，參見圖2-35。

圖2-35PGA封裝的603針的英特爾至強處理器正、反面

(19)

PPGA封裝。PPGA是英文“PlasticPinGridArray”的簡寫，中文名為“塑料針腳柵格陣列”。為了提高熱傳導性，PPGA在處理器的頂部使用了鍍鎳銅質(zhì)散熱器。處理器底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。PPGA封裝用于早期的有370針的英特爾賽揚處理器，參見圖2-36。

圖2-36PPGA封裝的370針的英特爾賽揚處理器正、反面

(20)

FC-PGA封裝。FC-PGA是“FlipChipPinGridArray”的英語簡寫，即“反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列”，這種封裝中有針腳插入插座。采用該封裝的芯片被反轉(zhuǎn)，以至片?；驑?gòu)成計算機芯片的處理器部分被暴露在芯片的上部。通過將片模暴露出來，使熱量解決方案可直接作用到片模上，這樣就能實現(xiàn)更有效的芯片冷卻。為了通過隔絕電源信號和接地信號來提高封裝的性能，F(xiàn)C-PGA處理器在處理器的底部的電容放置區(qū)域(處理器中心)安有離散電容和電阻。芯片底部的針腳是鋸齒形排列的。此外，針腳的安排方式使得處理器只能以一種方式插入插座。FC-PGA封裝用于奔騰Ⅲ

和英特爾賽揚處理器，共有370針，參見圖2-37。

圖2-37FC-PGA封裝的奔騰Ⅲ

和英特爾賽揚處理器正、反面

Intel、AMD、VIA(威盛，原為Cyrix)和Transmeta(全美達)等多家處理器制造廠商中，Intel一直處于主導地位，而AMD能夠生存下來，甚至在某些時候、某些技術(shù)相比Intel還有些優(yōu)勢，這本身就是一種成功。2.8*AMD發(fā)展簡史從市場看，AMD32/64位兼容處理器的推出相當成功，也確實給Intel造成了較大壓力。

1.

AMD的發(fā)展過程

AMD是一家主要生產(chǎn)個人電腦處理器的廠商，是Intel的主要競爭對手，迄今已售出超過1.5億顆個人電腦處理器。其發(fā)展過程如下：

(1)依據(jù)與Intel授權(quán)協(xié)議克隆階段(1976—1986年)。AMD依據(jù)和Intel簽署的專利相互授權(quán)協(xié)議以及延續(xù)并擴大他們原先的專利相互授權(quán)協(xié)議，生產(chǎn)了8088、8086和80286。

(2)

Amx86系列(1986—1995年)。1986年AMD推出29300系列32位芯片。1991年3月年AMD推出AM386微處理器系列，成功打破了Intel對市場的壟斷。1991年10月AMD售出它的第100萬個AM386。1993年4月AMD推出AM486微處理器系列的第一批產(chǎn)品。1995年推出AM5x85，1993年AMD宣布AMDK5項目開發(fā)計劃。

(3)

K5系列(1995年)。AMD推出AMDK5(SSA5/5k86)。

(4)

K6系列(1997—2001年)。AMD推出AMDK6(NX686/LittleFoot1997)處理器。該系列包括AMDK6-2(Chompers/CXT)、AMDK6-2-P(MobileK6-2)、K6Ⅲ(Sharptooth)、

K6Ⅲ-P，AMDK6-2+，AMDK6-Ⅲ+。

(5)

K7系列(1999年開始)。從1999年開始，ADM推出了Athlon速龍(SlotA)(Pluto/Argon/Orion/Thunderbird)(1999年)、Athlon速龍(SocketA)(Thunderbird)(2000年)、Duron鉆龍(Spitfire/Morgan/Appaloosa/Applebred)(2000年)、AthlonMP速龍雙處理器(Palomino/Thoroughbred/Thorton)(2001年)，AthlonXP速龍XP(Palomino/Thoroughbred(A/B)/Barton/Thorton)(2001年)，MobileAthlonXP(MobilePalomino)(2002年)、MobileDuron(Camaro/MobileMorgan)(2002年)，Sempron閃龍(Thorton)(2004年)。

(6)

K8系列(2003年開始)。從2003年開始，AMD推出了Opteron(SledgeHammer)(2003年)皓龍?zhí)幚砥鳌Ｔ撓盗邪ˋthlon64FX(SledgeHammer)(2003年)、速龍64FX處理器