1、在線教務輔導網： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務輔導網QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：第二章 中央處理器（CPU）中央處理器簡稱CPU，是一臺計算機的運算核心和控制核心。CPU由運算器、控制器和寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及地址的總線構成。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU工作方式為：從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令，放入指令寄存器，并對指令譯碼，并執行指令。所謂計算機的可編程性主要是針對CPU而言。概述中央處理器（CPU）是計算機發展的重要標志，每當一款新型的CPU出現，就會帶動計算機系統的其他部件的相應發展，如計算機體系結構的進

2、一步優化，存儲器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍設備的不斷改進以及新設備的不斷出現等。2.1 CPU發展簡史根據CPU的字長和功能，可將其發展劃分為以下幾個階段。第1階段（19711973年）是4位和8位低檔微處理器時代，通常稱為第1代。第2階段（19711977年）是8位中高檔微處理器時代，通常稱為第2代。第3階段（19781984年）是16位微處理器時代，通常稱為第3代。第4階段（19851992年）是32位微處理器時代，又稱為第4代。第5階段（19932005年）是奔騰（Pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。第6階段（2005年至今）是酷睿（Core）系列微處理器

3、時代，通常稱為第6代。2.1 CPU發展簡史目前，IT市場主流的CPU被Intel公司和AMD公司所占據。以中關村在線為參考，2013年3月市場在售CPU當中Intel公司共170款產品，價格從80元到7599元，AMD公司共有126款，價格從170元到1699元。兩公司產品各具特點，但從兩者所占市場份額來看，近幾年來Intel公司始終維持在80%左右，是CPU市場真正的龍頭企業。下面我們以 Intel公司主流產品為例，介紹主流CPU。2.2 主流CPUIntel公司的主流產品主要包括Celeron系列、Pentium系列、Core 2系列和Core i系列。以下為Intel公司最新產品。2.

4、2 主流CPUCeleron中文名稱為賽揚處理器，是Intel公司為滿足低端市場需求而推出的低端處理器產品。以中關村為例，目前市場的賽揚CPU主要有：以下CPU接口以LGA775、LGA1155為主。Intel 賽揚 D 336 2.8G 64位（散）80元Intel 賽揚雙核 E1200（散）210元Intel 賽揚 G440（盒）（移動版）226元Intel 賽揚雙核 E3300（盒）299元Intel 賽揚 G540319元Intel 賽揚 G530（盒）300元Intel 賽揚 G550260元Intel 賽揚 G1610（散）245元1. Celeron系列處理器Pentium是英特

5、爾的第五代x86架構之微處理器，于1993年3月22日開始出貨，是486產品線的后代。i586被使用在英特爾競爭對手所制造的類80586的微處理器。Pentium D和Pentium Extreme Edition是Intel公司早期雙核處理器，采用90nm工藝制造，采用LGA775接口。目前市場Pentium系列處理器以雙核系列處理器為主，插槽類型以LGA1155、LGA775為主，主頻從到為主，制作工藝以45nm為主。2. Pentium系列處理器以中關村在線為例，目前市場上奔騰CPU的產品主要有23種之多：2. Pentium系列處理器CPU名稱插槽類型報價Intel 奔騰 G2020（

6、盒）LGA 1155 380元Intel 奔騰雙核 E5200（散）LGA 775 250元Intel 奔騰 G2010（盒）LGA 1155 380元Intel 奔騰 G840(盒)LGA 1155 410元Intel 奔騰雙核 E5300（盒）LGA 775 410元Intel 奔騰 G860（盒）LGA 1155499元Intel 奔騰雙核 E5800（散）LGA 775 490元 Core 2（酷睿2）是英特爾2006年7月27日推出的新一代x86架構處理器，它采用全新的Intel Core架構，取代由2000年起各英特爾處理器采用的Netburst架構。Core 2也同時標志著奔騰(

7、Pentium，由1993年沿用至今)品牌的終結，也代表著英特爾移動處理器及桌面處理器兩個品牌的重新整合。3. Core 2系列處理器以下截圖來自2013年9月中關村在線：“盒”與“散”有什么區別？3. Core 2系列處理器2009年6月，Intel公司公布了新的CPU命名規則，為簡化命名方式，將處理器重新命名為Core i 3、Core i 5、Core i 7，分別代表低端產品、中端產品和高端產品。目前Core i 系列CPU已經發展到第四代，各方面基礎發生了很大變化。4. Core i系列處理器型號制作工藝核心頻率接口前端總線三級緩存Core i 322nm3.3GHzLGA11551

8、333MHzCore i 522nm3.4GHzLGA11551333MHzCore i 722nm3.5GHzLGA11551333MHz在酷睿2大獲成功的基礎上，Intel基于Core 2系列優秀的運算核心，大刀闊斧的改良了CPU架構，從而誕生了全新的Core i系列處理器。Core i首次整合了內存控制器、拋棄了老邁的FSB啟用高速的QPI總線、加入大容量共享式三級緩存，在技術和架構方面以后來者居上的姿態全面壓制AMD Phenom II系列產品，性能方面更是遙遙領先！4. Core i系列處理器區別Core iCPU的代別方法如下：一代Core i有三位數字編碼，如Intel 酷睿i7

9、 920（盒）二、三、四代Core i有四位數字編碼，通過第一位數字去辨別，如二代CPUIntel 酷睿i7 2600K（盒）；三代CPUIntel 酷睿i7 3970X；四代CPUIntel 酷睿i7 4770代別越高CPU的性能越高，技術越先進，制作工藝越精密，理論上越節能。4. Core i系列處理器CPU主要技術指標是衡量CPU性能的主要內容，主要包括主頻、前端總線（FSB）頻率、緩存、指令集、制作工藝、核心數量、插槽類型、其他技術等。2.3 英特爾CPU主要技術指標CPU的主頻是CPU內核工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed）。通常所說的某某CPU是多少兆赫的，而這個“多少

10、兆赫”就是CPU的主頻，當前市場上的CPU主頻已提高了一個級別，普遍以吉赫（GHz）作單位，1GHz=1000Mhz。CPU的主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實際的運算能力并沒有直接關系。由于主頻并不直接代表運算速度，所以在一定情況下，很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度相對較低的現象。說到處理器主頻，就要提到與之密切相關的兩個概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運行的速度，而且目前的絕大部分電腦系統中外頻也是內存與主板之間的同步運行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內存相連通，實現兩者間的同步運行狀態；倍頻

11、即主頻與外頻之比的倍數。主頻、外頻、倍頻，其關系式：主頻=外頻倍頻。1. 主頻前端總線（FSB）是指CPU與北橋芯片之間的數據傳輸總線?！扒岸丝偩€”這個名稱是由AMD在推出K7 CPU時提出的概念，但是一直以來都被大家誤認為這個名詞不過是外頻的另一個名稱。我們所說的外頻指的是CPU與主板連接的速度，這個概念是建立在數字脈沖信號震蕩速度基礎之上的，而前端總線的速度指的是數據傳輸的速度，由于數據傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率，即數據帶寬=（總線頻率數據位寬）8。目前PC機上所能達到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066M

12、Hz、 1333MHz幾種，前端總線頻率越大，代表著CPU與內存之間的數據傳輸量越大，更能充分發揮出CPU的功能。2. 前端總線頻率（Front Side Bus Frequency）在計算機存儲系統的層次結構中，介于中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬件自動進行的。目前技術發展到二級、三級緩存，每級緩存比前一級緩存速度慢且容量大。緩存容量大小直接影響CPU與外界的數據通訊能力強弱，因此緩存越大，可以表明CPU數據傳輸能力越強，同時價格也越高。3. 緩存所謂指令集，就是CPU中用來計算和控制計算機系統的

13、一套指令的集合，而每一種新型的CPU在設計時就規定了一系列與其他硬件電路相配合的指令系統。而指令集的先進與否，也關系到CPU的性能發揮，它也是CPU性能體現的一個重要標志。目前主要包含以下指令集，MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4、EM64T、RISC、3DNow!+等。4. 指令集CPU“制作工藝”指得是在生產CPU過程中，要進行加工各種電路和電子元件，制造導線連接各個元器件。通常其生產的精度以納米（以前用微米）來表示，精度越高，生產工藝越先進。在同樣的材料中可以制造更多的電子元件，連接線也越細，提高CPU的集成度。制造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢是向密

14、集度愈高的方向發展，密度愈高的IC電路設計，意味著在同樣大小面積的IC中，可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。微電子技術的發展與進步，主要是靠工藝技術的不斷改進。芯片制造工藝在1995年以后，從微米、微米、微米、微米、微米、微米、90納米、80納米、65納米，45納米,32納米,一直發展到目前最新的22納米，而15納米將是下一代CPU的發展目標。5. 制作工藝以往CPU發展主要靠提高CPU的主頻，為了提高主頻需要提高CPU的供電電壓，意味著更多能量的消耗，帶來的后果是無法解決散熱的問題。因此后來，CPU朝向多核心發展，通過在CPU中增加核心數量，不用靠提供高的電壓就能達到提高CPU主頻和運

15、算能力的要求。目前市場以雙核、四核CPU為主。6. 核心數量插槽類型與CPU封裝緊密相關，目前Intel公司采用LGA（PLGA簡稱）封裝技術，CPU通過針陣或觸點與主板相連接，以LGA775、1155、2011為最主流。7. 插槽類型其他影響CPU性能指標的技術還有超線程HT（Hyper-Threading）技術。通過超線程技術，英特爾成為第一家公司實現在一個實體處理器中，提供兩個邏輯線程。超線程的未來發展，是提升處理器的邏輯線程，英特爾有計劃將8核心的處理器，加以配合超線程技術，使之成為16個邏輯線程的產品。Intel睿頻加速技術也是影響CPU性能的一項重要技術。Intel在最新酷睿i系列

16、CPU中加入的新技術，以往CPU的主頻是出廠之前被設定好的，不可以隨意改變。而i系列中i5及i7處理器加入睿頻加速，使得CPU的主頻可以在某一范圍內根據處理數據需要自動調整。其他還有QPI總線技術、內存控制器、熱設計功耗(TDP)、三級緩存、虛擬化技術、集成顯卡、病毒防護技術等等。8. 其他技術CPU封裝對于芯片來說是必須的，也是至關重要的。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝技術的好壞還直接影響到芯片自身性能的發揮和與之連接的PCB（印制電路板）的設計和制造，因此它是至關重要的。封裝也可以說是指安裝半

17、導體集成電路芯片用的外殼，它不僅起著安放、固定、密封、保護芯片和增強導熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件建立連接。因此，對于很多集成電路產品而言，封裝技術都是非常關鍵的一環。CPU封裝的結果是產生接口：LGA 和Socket2.4 英特爾CPU的接口通常都會把Intel處理器的插座稱為“LGA775”，其中的“LGA”代表了處理器的封裝方式，“775”則代表了觸點的數量。在LGA775出現之前，Intel和AMD處理器的插座都被叫做“Socket XXX”，其中的“Socket”實際上就是插

18、座的意思，而“XXX”則表示針腳的數量。例如Intel的LGA775插座又叫做Socket 775或Socket T。2.4 英特爾CPU的接口我們參考英特爾CPU介紹基于Intel平臺的CPU接口。目前Intel平臺CPU以針陣或觸點陣列封裝LGA(land grid array)技術為標準，主要包括LGA775、LGA1366、LGA1156、LGA1155、LGA2011，具體情況請參看下表。2.4 英特爾CPU的接口接口類型觸點數量適用CPU特點LGA775775賽揚、奔騰、Core 2取代了LGA478LGA13661366Core i3面積大、較775讀取快LGA11561156Core i3、i5、i7已被1155取代LGA11551155Core i3、i5、i7與1156不兼容LGA20112011Core i7將取代13662.4 英特爾CPU的接口學以致用是CPU及風扇選購的重要保證明確一點：風扇及CPU散熱系統是計算機的重要組成部分2.5 CPU及風扇選購策略1.盒裝與散裝盒裝CPU有包裝，并且說明書、質量保證書等齊全，并且配有標配散熱風扇和導熱硅脂，價格要高于散片，但也會有良好的售后服務，建議購買盒裝CPU產品。購買時注意包裝的完好，包裝內清單是否齊全。2.選購策略有以下幾方面：首先，明確