CPU的基础知识

CPU的发展史
CPU从最初发展至今已经有二十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为：四位微处理器、八位微处理器、十 六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。 1971年，早期的Intel公司推出了世界上第一台微处理器4004，这便 是第一个用于计算机的四位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，其市场反应十分不理想。 随后，Intel公司又研制出了 8080处理器、8085处理器，加上当时Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了八位微处理器的家族。 十六位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087。这两种芯片使用互相兼容的指令 集，但在8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令，由于这些指令应用与8086和8087，因此被人们统 称为X86指令集。此后Intel推出的新一代的CPU产品，均兼容原来的X86指令。 1979年Intel推出了8088芯片，它仍是十六位微处理器， 内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可以使用1MB内存。8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。 1981年，8088芯片被首次用于IBM PC机当中，如果说8080处理器还不为各位所熟知的话，那么8088则可以说是家喻户晓了，个人电脑 ――PC机的第一代CPU便是从它开始的。1982年的80286芯片虽然是16位芯片，但是其内部已包含13.4万个晶体管，时钟频率也达到了 前所未有的20MHz。其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用16MB内存，可使用的工作方式包括实模式和保护模 式两种。 三十二位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，这是一种全三十二位微处理器芯片，也是X86家族中第一 款三十二位芯片，其内部包含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后逐步提高到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位， 地址总线也是32位，可以寻址到4GB内存。它除了具有实模式和保护模式以外，还增加了一种虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟 多个8086处理器来提供多任务能力。1989年Intel公司又推出准三十二位处理器芯片80386SX。它的内部数据总线为三十二位，与80386 相同，外部数据总线为十六位。也就是说，80386SX的内部处理速度与80386接近，也支持真正的多任务操作，而它又可以接受为 80286开发输入/输出接口芯片。80386SX的性能优于80286，而价格只是80386的三分之一。386处理器没有内置协处理器，因此不能执 行浮点运算指令，如果您需要进行浮点运算时，必须额外购买昂贵的80387协处理器芯片。 八十年代末九十年代初，80486处理器面 市，它集成了120万个晶体管，时钟频率由25MHz逐步提升到50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存 集成在一个芯片内，并在X86系列中首次使用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总 线方式，大大提高了与内存的数据交换速度，由于这些改进，80486的性能比带有80387协处理器的80386提高了4倍。早期的486分为 有协处理器的486DX和无协处理器的486SX两种，其价格也相差许多。随着芯片技术的不断发展，CPU的频率越来越快，而PC机外部设 备受工艺限制，能够承受的工作频率有限，这就阻碍了CPU主频的进一步提高，在这种情况下，出现了CPU倍频技术，该技术使CPU内 部工作频率为处理器外频的2－3倍，486DX2、486DX4的名字便是由此而来。 九十年代中期，全面超越486的新一代586处理器问世， 为了摆脱486时代处理器名称混乱的困扰，最大的CPU制造商Intel公司把自己的新一代产品命名为Pentium（奔腾）以区别AMD和Cyrix 的产品。AMD和Cyrix也分别推出了K5和6x86处理器来对付Intel，但是由于奔腾处理器的性能最佳，Intel逐渐占据了大部分市场。 此后 CPU的发展情况不用我说想必大家都已经很了解了，97年初Pentium MMX上市，年中Penti
———电脑的大脑兼心脏
CPU的基础知识
1、什么是CPU,有什么作用？ 2、CPU的发展史。 3、目前常用的CPU的种类。 4、CPU的常见参数。 5、特别篇
什么是CPU？
中央处理器(英文Central Processing Unit，CPU)是一台计算 机的运算核心和控制核心。 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。 CPU由运算器、控制器和寄存器 及实现它们之间联系的数据、控 制及状态的总线构成。
位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。
字长：电脑技术中对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。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位 的CPU。 5.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。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。 6.缓存 缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是 和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。 L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。 L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。 L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。 7.CPU扩展指令集 CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强 弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。 如何判别cpu的性能：主要看CPU的核心数量、主频等参数。一般核心数越多，主频越高的CPU，性能越好。
目前常见的CPU种类
AMD公司专门为计算机、 通信和消费电子行业设 计和制造各种创新的微 处理器（CPU、GPU、 APU、主板芯片组、电 视卡芯片等)、闪存和低 功率处理器解决方案， AMD致力为技术用户— —从企业、政府机构到 个人消费者——提供基 于标准的、以客户为中 心的解决方案。
英特尔公司 是美国一 家主要以研制CPU处理 器的公司，是全球最大 的个人计算机零件和 CPU制造商，它成立于 1968年，具有46年产品 创新和市场领导的历史。 1971年，英特尔推出了 全球第一个微处理器。 微处理器所带来的计算 机和互联网革命，改变 了整个世界。在2016年 世界五百强中排在第 158位。
CPU的常用参数
1.主频 主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。主频仅仅是CPU性能表现的一 个方面，而不代表CPU的整体性能。 2.外频 外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。说白了，在台式机中，我们所说的超频， 都是超CPU的外Fra Baidu bibliotek 3.前端总线(FSB)频率 4、CPU的位和字长： 前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。 {外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。}
神奇的过程
不是随便抓一把沙子就可以做原料的，一定要精挑细选，从中提取 出最最纯净的硅原料才行。试想一下，如果用那最最廉价而又储量 充足的原料做成CPU，那么成品的质量会怎样，你还能用上像现在 这样高性能的处理器吗？ 首先，硅原料要进行化学提纯，这一步 骤使其达到可供半导体工业使用的原料级别。而为了使这些硅原料 能够满足集成电路制造的加工需要，还必须将其整形，这一步是通 过溶化硅原料，然后将液态硅注入大型高温石英容器而完成的。 而后，将原料进行高温溶化。中学化学课上我们学到过，许多固体 内部原子是晶体结构，硅也是如此。为了达到高性能处理器的要求， 整块硅原料必须高度纯净，及单晶硅。然后从高温容器中采用旋转 拉伸的方式将硅原料取出，此时一个圆柱体的硅锭就产生了。