服务器基础知识

CPU基础知识介绍

⏹CPU(Central Processing Unit ，中央处理器)是一块超大规模的集成电路，通常被称为计算机的大脑，是一台计算机的运算核心

（Core ）和控制核心（ Control Unit ），也是整个计算机系统中最重要的组成部件。

⏹中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU ，Arithmetic Logic Unit ）和高速缓冲存储器（Cache ）及实现它们之间联系

的数据（Data ）、控制及状态的总线（Bus ）。

⏹它与存储器（Memory ）和输入/输出（I/O ）设备合称为电子计算机三大核心部件。

CPU 概念

寄存器

运算器

控制器

输入设备

输出设备

数据信号 控制信号

CPU 功能

✓解释计算机指令 ✓处理计算机软件中的数据

CPU 组成

✓控制单元 ✓运算单元 ✓存储单元

CPU分类-按指令集

PowerPC

MIPS

X86 ARM DSP

…………

CISC RISC

⏹CISC(complex instruction set computer)，复杂指令集。早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计

算任务。这种架构会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求，但对于编译器的开发十分有利。

⏹RISC(Reduced Instruction Set Computer)，精简指令集。RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同

样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU，但对于编译器的设计有更高的要求。

X86处理器发展简史

X86处理器发展经历50年的历史： 字长从4位到64位；

时钟频率逐步提升；

晶体管集成规模逐渐增大；

性能逐渐提高的过程。

Intel X86 CPU 路标

Grantley Platform

Microarchitecture Haswell Haswell

22nm

New Mico-architecture

Broadwell

14nm

Skylake

14nm

New Mico-architecture

Cascade Lake 14nm

Copper Lake 14nm

New Mico-architecture

Ice Lake

10nm

2017

2020

2021

2019

2016

2014

Purley Platform

Microarchitecture Skylake Whitley Platform

Microarchitecture Copper Romley Platform

Microarchitecture Sandy

Bridge Sandy Bridge

32nm

New Mico-architecture

Ivy Bridge

22nm

Tick-Tock ：Tick 年（工艺年）更新制作工艺，Tock 年（架构年）更新微架构。

2012

2013

Tock Tick Tock Tick

Tock Tick Tock Tick

Intel CPU 命名规则

Intel ®Xeon ®processor E# –# # # # v#

Processor SKU

(i.e. 10, 20, 30, etc…)

Prod Line

(E3, E5, E7)

Wayness, maximum number of CPUs in a node (1, 2, 4, 8)

Version

(v2, v3, v4, etc)

Brand

Socket type (2, 4, 6, 8)

Alpha Suffix Description L

Low Power

‘Low Power’ SKUs

(after 4 digit numeric set):

Prod Family

Designator

Actual Socket 8LS (Westmere EX)6R (Sandy Bridge)4

B2 (Sandy Bridge)

2H2 (Sandy Bridge)

Intel ® Xeon® 系列CPU 命名规则

mesh interconnect

ring interconnect

⏹Grantley 平台到Purley 平台

CPU 架构从ring

interconnect 变更到mesh interconnect ；

⏹Intel 从Purley 平台开始改变

以往CPU 命名方式，最大的改变是E5、E7合并了，只分Platinum 、Gold 、Silver 、Bronze 四个级别；

⏹Brone 为31xx 系列，是入门

级CPU （最多8核）；Silver 为41xx 系列（最多12核）适用于中度负载；Gold 为51xx （最多14核）与61xx(最多22核)适用于通用计算；

Platinum 为81xx （最多28核）适用于关键业务及高性能需求。

⏹就实际性能测试结果及Intel

的商务策略看，Gold 级别的CPU 具有最佳的性价比。