CPU的主要技术特征

第二章 CPU

【教学目的】

了解CPU的技术指标、外观特点以及发展历程

【重点难点】

CPU的技术指标

第一节概述

了解CPU的概念：CPU是计算机的核心部件。

了解CPU的内部功能结构：控制单元、逻辑单元和存储单元；

掌握CPU的性能指标：时钟和频率，主频、倍频和外频，前端总线频率，缓存，制造工艺，接口类型，封装技术等相关知识，能与相应的CPU搭配。

第二节CPU新技术简介

重点掌握目前的几种主流Intel CPU：Conroe，双核处理器，Pentium 4，Celeron D等。

了解超频的原理；

了解与CPU相关的一些新技术：超线程、流水线技术、超流水线、超标量、双核处理器等；

掌握CPU的选择标准：经济性，性能，用户对象；

了解CPU的散热器，掌握如何与CPU搭配；

掌握CPU的安装过程及安装过程中应该注意的事项；

掌握CPU的常见故障表现及处理方法

CPU是Central Processing Unit－－中央处理器的缩写，它是计算机中最重要的一个部分，由运算器和控制器组成，不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。那

么到底CPU是怎么回事，它的过去、现在和将来会是什么样子的呢？

CPU的主要技术特征 (书上 18页)

CPU的主要技术特性和测试数据可以反映出CPU的性能，而了解CPU的主要技术特征和基本测试项目的意义对我们正确选择和使用CPU将有一定的帮助。

1. 主频

主频是CPU内核运行时的时钟频率，主频的高低直接影响CPU的运算速度。

我们知道Pentium可以在一个时钟周期内执行两条运算指令，假如主频为100MHz的Pentium可以在1秒钟内执行2亿条指令，那么主频为200MHz的Pentium每秒钟就能执行4亿条指令，因此CPU主频越高，电脑运行速度就越快。需要说明的是Cyrix的CPU对主频这项指标是采用PR性能等级参数（Performance Rating）来标称的，表示此时CPU性能相当于Intel某主频CPU的性能。用PR参数标称的CPU实际运行时钟频率与标称主频并不一致。例如MⅡ-300的实际运行频率为233MHz（66×3.5），但PR参数主频标为300MHz，意思就是MⅡ-300相当于Intel的PⅡ-300。不过事实上也仅是MⅡ-300的Business Winston指标（整数性能）能与P Ⅱ-300相当而已。

2. 前端总线(FSB)频率

前端总线的频率直接影响CPU与内存之间的数据交换速度。

前端总线就是CPU总线，由于数据传输最大带宽取决所同时传输的数据位宽度和传输频率，即数据带宽=（总线频率(数据宽度)/8。例如Intel公司Pentium 4 CPU使用800MHz的前端总线，所以它与内存之间的数据交换带宽为6.4GB/s =（800×64）/8，而其PⅢ则使用100MHz的前端总线，所以其数据交换峰值带宽为800MB/s=（100×64）/8。由此可见前端总线速率将影响电脑运行时CPU与内存之间的数据交换速度，实际也就影响了电脑的整体运行速度。

3. 缓存 SRAM(L1和L2 Cache)的容量和速率

缓存就是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速度极快，所以又被称之为高速缓存。与处理器相关的缓存一般分为两种，L1缓存，也称片

内缓存，Pentium III Coppermine时代的处理器把L1缓存、L2缓存都集成在CPU内部。

L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高电脑速度起关键作用，尤其是L2 Cache对提高运行2D图形处理较多的商业软件速度有显著作用。

4. CPU内核工作电压(Vcore)

CPU内核工作电压的越低则表示CPU制造工艺越先进，也表示CPU运行时耗电功率越小。

在Intel的Pentium MMX之前，所有的CPU均采用单一的电压工作，自Pentium MMX开始CPU运行时需要由主板分别提供I/O电压（Vi/o）和内核（Vcore）电压，直到目前为止所有Socket7架构的CPU仍然采用这种方式供电。Slot 1架构的CPU同样也有Vcore和Vcc二种工作电压，其中Vcc 与Socket架构CPU的Vi/o相似。

CPU内核电压的高低主要但不绝对取决于CPU的制造工艺，也就是平常所说的“0.35um”或“0.25um”等，制造芯片时的“微米”值越小表明CPU的制造工艺越先进，CPU运行时所需要的内核电压越低，CPU相对消耗的能源就越小。例如Pentium MMX和早期的PⅡ采用0.35um工艺制造，所以它们的内核工作电压都是 2.8V，而后来P Ⅱ和PⅢ改用0.25um工艺制造，PⅣ改用0.16um工艺制造。(酷睿Conroe 系列生产工艺: 0.065um)