第2章 电脑的数据处理中心——CPU

2006-9-30
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5. 频率的竞赛
当Pentium IV发布之后，Athlon开始在频率上 落后于对手，因此AMD又发布了Palomino核 心的Athlon处理器，并采用了新的频率标称 制度，名字也改为Athlon XP，如Athlon XP 1700+是指相当于Pentium IV频率为1.7GHz 的性能，它根据一个公式换算而来，其实际 频率为1.47GHz。此外，在Athlon XP处理器 中还加入了Intel的SSE指令集，这使其性能 有了进一步的提升。
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5. 频率的竞赛
为了与Intel的Celeron处理器争夺低端市场， AMD公司推出了面向低端市场的Athlon简化 版——Duron。Duron一直以较高的性价比著 称，是Celeron处理器无法企及的，但是它却 与Athlon一样有一个致命弱点，即发热量非 常的大，因此其散热问题一直左右着用户的 选择。
CPU的发展史 CPU的主要性能指标 两大厂商CPU的介绍 CPU的识别
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2.1 CPU简介
CPU是整个电脑的核心部件之一，负责电脑 系统中数据的运算及处理，它在很大程度上 决定了电脑系统的运行速度及效率。下面先 介绍其产生发展的过程，再详细介绍其主要 的性能指标。
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4. 奔腾”时代
随后，Intel又推出了Pentium MMX处理器（又称多 能奔腾），它在原Pentium处理器的基础上新增了 57条MMX多媒体指令，这样大大加快了其处理音频、 视频等数据时的速度，相对Pentium处理器有了较 大的提升，其频率也提高到了133MHz、150MHz、 166MHz、200MHz和233MHz。之后，Intel又推出 了Pentium Pro处理器（即高能奔腾）。
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4. 奔腾”时代
1997年5月，Intel发布了第二代奔腾处理器Pentium II，采用 Klamath核心，0.35um工艺制造，内部集成750万个晶体管， 核心工作电压为2.8V，采用了Solt 1架构。在相隔不到一年 之后，马上又发布了新核心的Pentium II处理器，它支持 100MHz额定外频，采用0.25um工艺制造，核心工作电压降 至2.0V。为了争夺高端服务器市场，Intel于1999年发布了 Pentium II－Xeon（至强）系列处理器，它可支持多个CPU 协同工作，最多可达8个。
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2.1.1 CPU的发展史
1. 第一款微处理器的诞生 2. 16位微处理器 3. 个人电脑的诞生 4. “奔腾”时代 5. 频率的竞赛 6. CPU发展趋势
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1. 第一款微处理器的诞生
1971年，Intel公司发布了世界上第一款微处 理器4004，它能同时并行处理4位数据，其 中包含2300个晶体管，随后Intel又继续推出 了8位微处理器8008。1974年，8008微处理 器升级为8080，是第二代微处理器的代表， 8080主要被作为电子逻辑电路元件，广泛应 用于各种应用电路和设备中。
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2. 16位微处理器
1979年，Intel公司又开发出了8088。与8086 一样，8088也是具有并行处理16位数据的能 力，其中集成了大约29000个晶体管，工作 频率可达6.66MHz、7.16MHz和8MHz。
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3. 个人电脑的诞生
3. 个人电脑的诞生
989年，Intel公司经过四年开发研制出了80486，它 突破了100万个晶体管的界限，其中集成了120万个 晶体管，并采用1um的制造工艺，运行频率提高到 了33MHz、40MHz、50MHz。此外，80486较 80386有较大的改进，首先表现在80486在80386的 基础上集成了80387协处理器（具有浮点运算功 能），大大提高了处理器的运算能力；其次， 80486还集成了8KB的高速缓存（Cache），使处 理器的性能大为提升。从此，带着80486微处理器 “芯”的个人电脑开始走进普通百姓家。
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5. 频率的竞赛
与此同时，Intel公司的强大对手AMD公司也 开发出了K7处理器，即Athlon。最初的 Athlon采用了Tunderbird核心，使用了 0.18um制造工艺，其最高频率一直高于同期 的Pentium III，其整体性能也高于同频的 Pentium III。
学习目标
由于CPU在电脑中具有重要地位和作用，因 此在选购电脑时，CPU的选购是相当关键的。 本章从个人电脑微处理器的发展史开始讲解， 并介绍了两大处理器厂商的CPU，讲述了辨 识CPU的方法，让用户对CPU有一个较全面 的认识，以便在选购时能知“底”。
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本章要点
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5. 频率的竞赛
不久，Intel就发布了Coppermine核心的 Pentium III，其最高频率可达1.13GHz，并采 用了Socket 370架构。以往可望而不可及的 1GHz大关被轻松突破了，从此CPU进入了 “GHz”时代，此后CPU主频的提升速度更是 快得惊人。
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6. CPU发展趋势
就在Athlon XP和Pentium IV斗得难解难分之时， AMD公司领先一步推出了具有64位处理能力的 Athlon64处理器。一开始Athlon64的品种就很多， 它有4种核心：SledgeHammer、ClawHammer、 NewCastle和Winchester；有3种接口：Socket 754、 Socket 939和Socket 940；有2种制造工艺： 0.13μm和0.09μm。Athlon64处理器的一大特点是 能同时兼容64位程序和32位程序。此外，Athlon64 在处理器的内部还整合了内存控制器。
第2章 电脑的数据处理中心——CPU
本章导读 学习目标 本章要点 习 题
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本章导读
了解CPU的发展史 掌握CPU的性能指标 了解主要CPU的型号及生产厂家 掌握识别CPU的方法 课时安排： 3学时
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5. 频率的竞赛
99年初，Intel发布了第三代的奔腾处理器 Pentium III，它采用了Katmai内核，主频达 到了450MHz和500MHz，并在Pentium II处 理器MMX指令集基础上加入了SSE的多媒体 指令集（共70条）。但是Katmai内核的 Pentium III处理器性能提升相对较少，而且 采用Slot 1的架构没有跟上发展的潮流。
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4. 奔腾”时代
为了与AMD和Cyrix公司争夺低端市场，Intel推出了 性价比极高的Celeron（赛扬）处理器，它是 Pentium II处理器的简化版，其外频为66MHz，而 Pentium II的外频为100Hz。从此，Intel的Pentium －Xeon系列、Pentium系列和Celeron系列组成了 “高中低”立体的产品结构，牢牢占据着CPU市场 “龙头老大”的位置。
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2. 16位微处理器
1978年，Intel公司发布了首款具有16位处理 能力的微处理器8086，其最高运行速度可达 8MHz。同时，Intel为了优化CPU的数学处理 能力，在8086的基础上加入了一些专门用于 对数、指数和三角函数等数学计算指令，这 便是数学协理器8087。这些指令集被人们统 称为x86指令集，此后Intel所有的CPU都支持 和兼容这一指令集，因而其命名结构也叫 80x86处理器。
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5. 频率的竞赛
Intel在推出了Pentium IV后，其处理器的性 能并没有预期那样有较大幅度的提升。在 2001年，Intel又推出了Northwood核心的 Pentium IV处理器，采用了更先进的0.13um 制造工艺，新处理器采用了Socket 478接口。
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3. 个人电脑的诞生
1985年10月17日，Intel公司发布了业界第一 款32位的微处理器80386，它包含27.5万个 晶体管，其最低运行频率为12.5MHz，后来 频率逐渐达到20MHz、25MHz、33MHz甚至 40MHz。
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5. 频率的竞赛
为了应对Intel的强大压力，AMD公司一直不 断地改进Athlon XP的核心和制造工艺，由最 初的Pluto核心发展到Thunderbird、 Thoroughbred及Barton核心，其中又以 Barton核心最引人注目，其最高频率不过 2.2GHz，却打败了频率达3GHz的Pentium IV。这全得力于加大了L2 Cache，Athlon XP 的全速L2 Cache达到了512KB。
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4. 奔腾”时代
1993年，Intel推出新一代微处理器586，为 了进行商标注册以及与其他公司的处理器相 区别，于是将其命名为Pentium（中文名为奔 腾），Pentium在拉丁文里面的意思就是 “五”。与此同时，AMD和Cyrix两大芯片公 司也分别推出了K5和6x86微处理器，想与 Intel的Pentium处理器对抗，不过这两款微处 理器的性能欠佳，Intel渐渐占据了大部分市 场。AMD公司的K5微处理器。
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6. CPU发展趋势
1981年，美国IBM公司在其研制的个人电脑 （PC）中采用了8088，从此，个人电脑开始 风靡全球，开创了电脑的个人时代，电脑开 始走进人们的工作和生活之中。
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3. 个人电脑的诞生
1982年，Intel公司在8086微处理器的基础上 开发出了80286，它集成了大约130000个晶 体管，其运行频率最高可达20MHz。此外， 80286能支持更大的内存，并能够模拟内存 空间，能同时处理多个任务，处理器的运行 速度有较大的提高。但是，80286仍然只是 16位的处理器。
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2.1 CPU简介
2.1.1 CPU的发展史 2.1.2 CPU的主要性能指标参数
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2.1.1 CPU的发展史
1971年世界上第一款微处理器——4004诞生， 距今已有三十多年了，它一直按照“摩尔定 律”发展着，目前其最高运行频率已达3GHz 以上。CPU最初每秒只能运算几千次且只能 进行加减乘除单一功能的运算，目前已达到 每秒几十亿次的运算速度，并且一次就能完 成一条多媒体指令，使其除了单一的运算功 能外，还能进行多媒体处理。
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5. 频率的竞赛
与此同时，采用Coppermine核心的第二代 Celeron处理器也新鲜出炉了，由于其采用了 0.18um的制造工艺，使其性能和超频能力都 大有提高。 2000年11月，Intel发布了第四代奔腾处理器 Pentium IV，它采用了全新的设计，核心代 号为Willamette，采用Socket 423接口，支持 SSE2指令集，其最低频率为1.3GHz，最高 可达2GHz。