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CPU基础知识.ppt
CPU的工作原理就象一个工厂对产品的 加工过程：进入工厂的原料（指令）， 经过物资分配部门（控制单元）的调度 分配，被送往生产线（逻辑运算单元）， 生产出成品（处理后的数据）后，再存 储在仓库（存储器）中，最后等着拿到 市场上去卖（交由应用程序使用）。
CPU性能指标
CPU是整个计算机系统的核心，其性能 可以反映出所配置计算机系统的性能， 直接影响计算机的运行速度，接下来我 们简单介绍一下CPU主要的性能指标。
安腾 Core酷睿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Xeon （至强）
AMD处理器主要型号
K5, K6 ,K6-2 ,Duron（毒龙） ,Athlon （速龙） XP ,Sempron（闪龙）,Athlon 64, Opteron（皓龙）.FX(推土机) AMD是目前业内唯一一个可以提供高性 能CPU、高性能独立显卡GPU、主板芯 片组三大组件的半导体公司，为了明确 其优势，AMD提出3A平台的新标志， 在笔记本领域有“AMD VISION”标志的 就表示该电脑采用3A构建方案。
倍频
倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。 三者是有十分密切的关系的： 主频=外频×倍频。
缓存
缓存又称为高速缓存，是指可以进行高 速数据交换的存储器。 CPU的缓存分为一级缓存（L1 Cache） 和二级缓存（L2 Cache）。 早期的CPU内部只集成了L1 Cache，而 把L2 Cache放置在主板上，现在已经成 功集成在CPU内部并以CPU相同速度的 频率工作，称为全速二级高速缓存。
主频
主频(Clock Speed) 也叫时钟频率，表示 在CPU内数字脉冲信号振荡的速度，也 就是CPU运算时的工作频率，其单位是 MHz。一般说来，主频越高，CPU的速 度就越快，整机的就越高。
CPU篇PPT课件
CPU
Core i7
Core i7
CPU分类：CPU只有两家公司生产 吗？
根据指令集分类：
X86: Intel、AMD、 Transmeta全美达和
VIA公司的大部分CPU。
主要用于个人（微型）计算机（PC）和 小型计算机、小型服务器。Leabharlann ARM和MIPS指令集CPU
主要用于嵌入式计算领域、中大型计算机 和超级计算机领域，比如手机、汽车、 计算器以及各种电子设备；
现在，Core架构最新的成员Core酷睿 i7 即将发布。其中，将会整合对手AMD K8处理器的优点，将内存控制器置入处 理器中，使得Intel一直落后的内存性能 方面得到大幅提高。
AMD K8曾经的辉煌
2003年，AMD首先发起桌面用户进入64 位处理器时代，发布了全新一代K8架构 处理器，包括Athlon 速龙64和Opteron 皓龙处理器。
45nm K10 Phenom FX!
据悉，AMD即将发布更新制程和重新设 计的K10处理器，在性能和超频能力上 已经得到了大幅提高，AMD有可能再次 辉煌。
处理器性能指标
架构 主频率 前端总线频率（FSB） 高速缓存容量 制作工艺 处理器核心数目 功耗控制
性能指标最重要：架构
硬件基础知识-CPU篇
IT爱好者协会
CPU-计算机的大脑
什么是CPU CPU目前布局状况 CPU性能评估 CPU的接口 CPU性能测试工具 CPU的超频
CPU-中央处理器
中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是电子计 算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以 及处理计算机软件中的数据。
K8曾经的辉煌
Opteron皓龙 Geode
cpu课件 ppt
CPU的工作原理可以概括为读取指令、解码指令、执行指令和回写结果等步骤。第一，CPU从内存中读取指令并 解码，确定需要执行的指令和操作数；然后，根据指令的要求执行相应的操作，如算术运算、逻辑运算等；最后 ，将结果存储回内存或寄存器中，以便后续使用。这个进程循环进行，直到程序执行完毕。
02
CATALOGUE
CPU的发展对计算机行业的影响
技术创新
01
CPU的发展推动了计算机技术的不断创新，促进了计算机行业
的技术进步。
产业升级
02
CPU的性能提升和成本降落推动了计算机产业的升级，加速了
计算机普及和应用。
应用领域拓展
03
CPU的发展使得计算机在各个领域得到广泛应用，如人工智能
、云计算、大数据等新兴领域。
THANKS
CPU课件
目录
• CPU基础知识 • CPU发展历程 • CPU性能指标 • CPU的种类与选择 • CPU的安装与保护 • CPU在计算机系统中的地位和作用
01
CATALOGUE
CPU基础知识
CPU的定义与功能
总结词
CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令，处理数据和控制计算机各 部分和谐工作。
指令集
总结词
指令集是CPU可执行的一系列指令的集合，不同的指令 集决定了CPU的功能和性能。
详细描写
指令集是CPU的重要组成部分，它决定了CPU可执行的 功能和性能。不同的指令集有不同的特点和适用场景， 例如x86指令集广泛应用于个人电脑和服务器领域，而 ARM指令集则广泛应用于移动装备和嵌入式系统领域。 指令集的选择对于CPU的性能和功能有侧重要的影响。
感谢观看
ARM指令集
适用于移动装备和嵌入式系统，具有 低功耗和高效能的特点。
02
CATALOGUE
CPU的发展对计算机行业的影响
技术创新
01
CPU的发展推动了计算机技术的不断创新，促进了计算机行业
的技术进步。
产业升级
02
CPU的性能提升和成本降落推动了计算机产业的升级，加速了
计算机普及和应用。
应用领域拓展
03
CPU的发展使得计算机在各个领域得到广泛应用，如人工智能
、云计算、大数据等新兴领域。
THANKS
CPU课件
目录
• CPU基础知识 • CPU发展历程 • CPU性能指标 • CPU的种类与选择 • CPU的安装与保护 • CPU在计算机系统中的地位和作用
01
CATALOGUE
CPU基础知识
CPU的定义与功能
总结词
CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令，处理数据和控制计算机各 部分和谐工作。
指令集
总结词
指令集是CPU可执行的一系列指令的集合，不同的指令 集决定了CPU的功能和性能。
详细描写
指令集是CPU的重要组成部分，它决定了CPU可执行的 功能和性能。不同的指令集有不同的特点和适用场景， 例如x86指令集广泛应用于个人电脑和服务器领域，而 ARM指令集则广泛应用于移动装备和嵌入式系统领域。 指令集的选择对于CPU的性能和功能有侧重要的影响。
感谢观看
ARM指令集
适用于移动装备和嵌入式系统，具有 低功耗和高效能的特点。
c p u 简介
主频
主 频 是 CPU 的 速 度 。 所 谓 的 Pentium4 Pentium4 Athlon1 GHz等说的都有是 等说的都有是CPU 2.4GHz,AMD Athlon1.2GHz 等说的都有是 CPU 的主频，也就是ＣＰＵ的工作频率。 ＣＰＵ的工作频率 的主频，也就是ＣＰＵ的工作频率。ＣＰＵ 的工作频率越快， 的工作频率越快，电脑整体运算能力相对来 说就越强 ＣＰＵ主频的计算方法：主频＝外频＊倍频 ＣＰＵ主频的计算方法：主频＝外频＊ 主频的计算方法
流水线技术
流水线（pipeline）是Intel首次在486芯片中开始使 用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。 在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理 流水线，然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单 元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条 指令，因此提高CPU的运算速度。由于486CPU只有一条流 水线，通过流水线中取指令、译码、产生地址、执行指令 和数据写回五个电路单元分别同时执行那些已经分成五步 的指令，因此实现了486CPU设计人员预期的在每个时钟 周期中完成一条指令的目的
CP U增加的指令集(一)
MMX（Multi Media eXtensions）多媒体延伸 1997年首次在Inter芯片上使用，增加了解情况57组媒体专用 的加速指令。其核心是每条指令能并行执行8个8位数据或4 个16位数据。 SSE（Streaming SIMD Extensions,数据流单指令多数据扩展） 1999年2月26日，在MMX基础上又增加了用于提高浮点运算 能力和多媒体性能的70条新指令。 3D now！ 1998年5月28日在K6-2上新增加了21组新指令,相当于MMX 的补，主要弥补MMX没有增加浮点运算性能的缺点，目前 主要用于3D游戏。
《典型CPU简介》课件
CPU的发展历程
CPU的起源 CPU的发展阶段 CPU的未来趋势 CPU的应用领域
CPU的基本结构
控制器
控制器是CPU的重要组成部分
控制器的功能是控制计算机的各个部件协调工作
控制器的组成包括指令计数器、指令译码器、指令寄存器等
控制器的工作原理是通过读取存储器中的指令，解码后产生相应的控制信号，控制计算机的各个 部件执行相应的操作
与CPU性能的关系：外频越高， CPU的处理速度越快
倍频
定义：CPU的倍频是CPU的时钟频 率与系统总线频率之比
影响因素：倍频受到CPU制造工艺、 架构、缓存等因素的影响
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作用：倍频可以用来衡量CPU的速 度和性能
提升方法：通过提高倍频可以提升 CPU的性能，但需要配合其他硬件 进行优化
CPU的正确使用方法
安装散热器：确保CPU散热良好，避免过热导致性能下降或损坏 选择合适的电源：为CPU提供稳定的电源，避免电压波动对CPU造成损害 更新驱动程序：及时更新主板、显卡等设备的驱动程序，确保与CPU兼容 避免超频：不要过度超频CPU，以免对硬件造成损害 定期清理灰尘：定期清理电脑内部的灰尘，确保散热效果良好
特点：AMD的CPU通常采用x86架构，具有高性能、高性价比的特点。其产品线中包括多核处理 器、集成显卡处理器等，以满足不同用户的需求。
应用领域：AMD的CPU广泛应用于个人电脑、服务器、工作站等领域，同时也在移动设备、嵌入式 系统等领域有所应用。
优势：AMD的CPU在性能和价格方面具有优势，其产品线中有多款高性能、低成本的处理器可供 选择。此外，AMD还提供了一系列配套的硬件和软件解决方案，以帮助用户更好地利用其处理器。
《cpu发展史》课件
服务器
服务器是提供网络服务的计算机，其CPU通常采用多核设 计，具备高可靠性、高性能和高扩展性等特点。服务器 CPU能够处理大量数据和网络请求，为各种应用程序提供 稳定、高效的服务。
随着云计算和大数据技术的不断发展，服务器CPU的性能 要求也越来越高，需要具备更高的运算速度和数据处理能 力。
嵌入式系统
指令集的优化
03
04
运算速度大幅 提升
第四代CPU的特征
01
超大规模集成电路
02
多核处理器的出现
03 04
并行处理能力增强 支持多媒体处理和游戏性能优化
多核处理器的出现
提高处理器性能
支持多任务处理和并行计 算
降低功耗和散热问题
广泛应用于服务器、桌面 和移动设备
03 CPU的制造工艺
微米级制造工艺
量子计算和神经网络处理器的兴起
量子计算
01
利用量子力学的特性进行计算的新型计算模式，具有超强的并
行计算能力和指数级加经元网络的处理器，适用于人工智能、机器学习等
领域，具有高效的学习和推理能力。
量子计算和神经网络处理器的融合
03
随着技术的不断发展，量子计算和神经网络处理器将有可能实
第一代CPU采用真空管作为基本 元件，代表机型为UNIVAC I。
02
第一代CPU运算速度较慢，可靠 性也不高，但它的出现奠定了计 算机的基础。
02 CPU的发展历程
第二代CPU的特征
晶体管代替电子管 体积缩小
逻辑运算能力增强 功耗降低
第三代CPU的特征
01
集成电路代替 晶体管
02
高速缓存的出 现
异构计算的发展
异构计算
是指将不同类型的处理器（如 CPU、GPU、FPGA等）结合使用 ，以实现更高效、更灵活的计算 能力。
CPU简介.ppt
3、倍频系数：
倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比 例关系，在相同外频下，倍频越高CPU的频率越 高。
主频、外频、倍频之间的关系
计算公式：主频=外频×倍频
例：Pentium 4 2.4G的CPU
主频 2400MHZ =外频133 ×倍频18= 2394
4、前端总线（FSB）频率
（1）前端总线频率即总线频率。其直 接影响CPU和内存的数据交换速度。
1994 年 11 月 Intel 公 司 推 出 了 服 务 器 领 域 的 32 位 微 处 理 器 Pentium Pro，从此INTER公司开始进军服务器市场 97年初Pentium MMX CPU上市，增加了57条MMX指令,加 强图象视频等处理效果。 与Pentium MMX属于同一级别的CPU有AMD K6、Cyrix 6x86 MX 、Cyrix Media、GX。
B：市场上出现了533MHZ，FSB的845E主板，便又出现 533MHZ的外频CPU，为了与主频同而FSB为400的P4 CPU区 别开，Intel又给把他们加上了字母“B”。 C：继533MHZ FSB的产品之后，推出了800MHZ 的P4，便 给他用了字母“C”。
D: Intel 将prescott核心的celeron处理器命名为 “celeron D”。Celeron D采用了90纳米的工艺,但他只拥 有533mhz，fsb和256kB L2 Cache，不支持超线程技术。
Socket 7插座: 194针.用于P/P MMX/K5/K6-2/K6-3
Socket A插座：462针脚，用于32位的Athlon XP和 Duron系列
Socket 370插座：370针脚，用于 PⅢ/CⅡ&Ⅲ
cpu(计算机课件)
CPU将需要与量子计算硬件进行更好 的集成和协同工作，以实现量子计算 的优势。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
CPU故障排除
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
总结词
CPU故障可能会导致计 算机无法启动或运行不 正常。
详细描述
在排除CPU故障时，首 先应检查CPU是否正确 安装，确保其与主板兼 容。如果CPU安装正确 ，可以尝试更换其他已 知良好的部件来排除其 他故障源。如果问题仍 然存在，可能需要更换
CPU或主板。
计算机课件：CPU
目 录
• CPU的概述 • CPU的历史与发展 • CPU的性能指标 • CPU的种类与选择 • CPU的常见问题与维护 • CPU的未来展望
01 CPU的概述
CPU的定义
总结词
CPU是计算机的核心部件，负责执行 计算机程序中的指令。
详细描述
CPU，全称为中央处理器，是计算机硬 件系统的核心，负责执行计算机程序中 的指令，处理数据、执行计算和控制计 算机各部分协调工作。
03 CPU的性能指标
主频
主频
影响
主频是CPU的时钟频率，表示CPU每秒钟 执行的时钟周期数。主频越高，CPU处理 速度越快。
主频对计算机的运行速度有直接影响，是 衡量CPU性能的重要指标之一。
提升方法
注意事项
通过提高CPU的制造工艺和优化电路设计 ，可以提升主频。
主频并不是唯一的性能指标，还需要考虑 其他因素，如核心数、缓存大小等。
指令集
指令集
指令集是CPU执行的指 令集合，分为复杂指令 集和精简指令集两类。
功能
指令集决定了CPU能够 执行的操作和指令类型。
《典型CPU简介》PPT课件
并行
同时 两个或两个以上事件在 同一时刻 发生
时间上互相重叠
2. 并行性的等级
过程级（程序、进程） 粗粒度 软件实现
指令级（指令之间） 细粒度 硬件实现
2021/3/8
7
四、指令流水原理
1. 指令的串行执行
取指令 1 执行指令 1 取指令 2 执行指令 2 取指令 3 执行指令 3 …
取指令 取指令部件 完成 执行指令 执行指令部件 完成
DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
完成 一条指令
串行执行
2021/3/8
六级流水
6 个时间单位
6 × 9 ＝ 54 时间单位
14 个时间单位
10
三、影响指令流水性能的因素
1. 访存冲突
1 2345
t 6 7 8 9 10 11 12 13 14
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9
地 址 形 成 部 件
取 操 作 数 部 件
操 作 执 行 部 件
回 写 结 果 部 件
WO
EI FO CO DI FI
2021/3/8
9
3. 指令的六级流水
t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9
同时 两个或两个以上事件在 同一时刻 发生
时间上互相重叠
2. 并行性的等级
过程级（程序、进程） 粗粒度 软件实现
指令级（指令之间） 细粒度 硬件实现
2021/3/8
7
四、指令流水原理
1. 指令的串行执行
取指令 1 执行指令 1 取指令 2 执行指令 2 取指令 3 执行指令 3 …
取指令 取指令部件 完成 执行指令 执行指令部件 完成
DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO FI DI CO FO EI WO
完成 一条指令
串行执行
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六级流水
6 个时间单位
6 × 9 ＝ 54 时间单位
14 个时间单位
10
三、影响指令流水性能的因素
1. 访存冲突
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t 6 7 8 9 10 11 12 13 14
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9
地 址 形 成 部 件
取 操 作 数 部 件
操 作 执 行 部 件
回 写 结 果 部 件
WO
EI FO CO DI FI
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9
3. 指令的六级流水
t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
指令 1 FI 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 8 指令 9