计算机组装与维护教程-2、CPU介绍.ppt

第2课时 中央处理器CPU;本章要点 ;学习目标 ;图2-１ P4 CPU ;2.1 CPU的基本组成和主要性能指标 CPU由运算器和控制器组成。它的内部结构可以分为逻辑运算单元、控制单元和存储单元三个部分。这三部分互相协调，进行分析、判断、运算并控制计算机各个部分协调工作。 CPU中的运算器主要完成各种算术运算(加、减、乘、除)和逻辑运算(逻辑加、逻辑乘和逻辑非运算)；控制器主要用来读取各种指令，并对指令进行分析，做出相应的控制。此外，在CPU中还有若干个寄存器，它是CPU内部的临时存储单元。 总的来说，CPU具有三个基本功能：读数据、处理数据和写数据(即将数据写到存储器中)。它是计算机中不可缺少的重要部分，如果一台计算机没有CPU，就好像一个人没有心脏一样。 ; 1．CPU的主要性能指标 CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次，而CPU的主要技术指标可以反映出CPU的大致性能。下面介绍CPU的主要性能指标。 ; 1) 位、字节和字长 CPU可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个标志。CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。人们通常所说的16位机、32位机就是指该微机中的CPU可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT与286机是16位机，386机和486机是32位机，586机则是64位的高档微机。 通常将8 bit称为一个字节。字节的长度是固定的，而字长的长度是不固定的，对于不同的CPU，字长的长度也不一样。8 bit的CPU一次只能处理一个字节，而32 bit的CPU一次就能处理4个字节，字长为64 bit的CPU一次可以处理8个字节。 ; 2) 主频、外频和倍频 主频(CPU Clock Speed)也叫时钟频率，表示在CPU内数字脉冲信号振荡的速度。主频越高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，其计算公式为：主频=外频×倍频。 ; 倍频就是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大，单纯的一味追求高倍频而得到的高主频的CPU，就会出现明显的瓶颈(CPU从系统中得到的数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度)效应, 可想而知, 这无疑是一种浪费。从有关计算可以得知，CPU的外频在5~8倍的时候，其性能能够得到比较充分的发挥，如果超出这个数值, 则都不是很完善。偏低还好说, 不过是CPU本身运算速度慢而已，可高了以后就会出现显著的瓶颈效应，系统与CPU之间进行数据交换的速度跟不上CPU的运算速度，从而浪费CPU的计算能力。倍频是由主板设计时提供的，现在的主板已经从1倍频提高到了9倍频。 ;主频是CPU的时钟频率或者说是内部工作频率。 外频是系统总线的工作频率。 倍频是指CPU外频与主频相差的倍数。 主频 = 倍频*外频 ; 锁频是指CPU生产厂家在生产CPU时将CPU的倍频数锁定，现在的CPU基本上都锁定了倍频。超频是指将外频或倍频(由于现在的CPU被锁定倍频，超频时很少有人使用此项)人为地提高，使其工作频率超过额定的主频，从而提高其性能。 ; 3) 制造工艺 制造工艺是CPU发展史中一门重要的技术，早期的CPU大多采用0.5 μm的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0.25 μm制造工艺被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0.18 μm制作工艺的Pentium处理器，即Coppermine(铜矿)处理器。其更精细的工艺使得原有晶体管门电路更大限度地缩小了，能耗越来越低，CPU也就更省电。 ; 4) 内存总线速度 内存总线速度(Memory-Bus Speed)也就是系统总线速度，一般等同于CPU的外频。CPU处理的数据都由主存储器提供，主存储器就是内存。一般我们放在外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存，再进入CPU进行处理，所以与内存之间的通道(也就是内存总线的速度)对整个系统的性能就显得尤为重要。由于内存和CPU之间的运行速度或多或少会有差异，因此便出现了二级缓存来协调两者之间的差异。内存总线速度是指CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度。 ; 5) 缓存 缓存又称为高速缓存，其容量和工作速率对提高计算机的速度有重