第2章 中央处理器

目前主流CPU有双核、三核、四核、六核和八核。多核心处理器就是在一块CPU 基板上集成多颗处理器的核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来的处理 器。在服务器领域，多核心都早已经实现。 对于多核心处理器，又有原生核心和非原生核心之分，原生核心是在设计和制造 核心时就把多个核心做在一起，非原生核心的多个核心是独立的，只是在封装时 将多个核心整合到同一块基板上，其结构如图所示。
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CPU的性能参数
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CPU的主频、外频、FSB、 HT 、 QPI 、 DMI
FSB（Front Side Bus，前端总线） 前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道，前端总线也称为CPU总线。 Intel Core 2 Duo的前端总线示意图。
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CPU的性能参数
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中央处理器概述
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CPU的分类
1．按CPU的生产厂家分类 2．按CPU的接口分类 3．按标称频率分类 4．按CPU的内核分类
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中央处理器概述
CPU的分类
LGA 1155接口处理器
中央处理器概述
CPU的分类
LGA 1156接口处理器
中央处理器概述
CPU的分类
QPI（Quick Path Interconnect，快速智能互连）总线 • CPU集成内存控制器后，Intel公司把CPU与主板北桥芯片组之间的连接总线命 名为QPI（与AMD公司的HT总线相似）。GT/s为Giga Transfers/s，即十亿次每 秒。
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CPU的性能参数
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教学提纲
第一部分 第二部分 第三部分 中央处理器概述 CPU性能参数 CPU的主要产品
第四部分 第五部分
第六部分
CPU散热器 CPU的选购
CPU的安装及维护
中央处理器概述
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中央处理器简介
CPU（Central Processing Unit）就是中央处理单元的简称，也称中央
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CPU的性能参数
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CPU的制造工艺、工作电压、功耗
制造工艺
• CPU制造工艺也称为制程宽度或制程。
工作电压 • 工作电压是指CPU核心正常工作所需的电压。 热设计功耗 • 热设计功耗（Thermal Design Power，TDP）是指CPU负荷最大时释放
出的热量，单位是瓦特（W）。
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CPU的相关技术
Байду номын сангаас
字长及64位技术 • CPU在单位时间内能一次同时处理的二进制数的位数叫
字长或位宽。
• 64位（bit）技术是指CPU中通用寄存器的数据宽度为64
位。目前主流CPU使用的64位技术主要有：
AMD64位技术。 EM64T技术
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CPU的主频、外频、FSB、 HT 、 QPI 、 DMI
HT（HyperTransport，超级传输通道）总线 • 2003年AMD公司推出了HyperTransport来完成CPU与主板北桥芯片组之间的连 接。HT总线示意图。
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CPU的主频、外频、FSB、 HT 、 QPI 、 DMI
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CPU的主要产品
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Intel公司的CPU
• 3．Intel第三代Core i系列 core第二代是核心代号是sandy brige，第三代核心代号是ivy于2012年发布。 第三代Core i系列带来了五大主要改进： 1、22nm 3-D晶体管，更低功耗、更强效能； 2、新一代核芯显卡，GPU支持DX11、性能大幅度提升； 3、核心与指令集的优化，同频下CPU性能更强； 4、新技术，例如第二代高速视频同步技术、PCI-E 3.0等。 5、安全性，系统更安全。
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CPU的主要产品
1
Intel公司的CPU
• 1．Intel Core i系列 • 2010年1月，Intel公司发布了Core i系列处理器。 Core i7分为i7-900系列 和i7-800系列。 Core i5分为i5-700系列和i5-600系列， 2010年1月，Intel 公司发布PC历史上第一款集成显卡的CPU—Core i3/Core i5-600。 Core i3目前只有i3-500系列。i3-500系列与Core i5-600系列的区别是i3500系列都不支持Turbo Boost技术。
处理器，是进行系统的计算和处理决定电脑性能的核心部件，它不仅是
整个系统的核心，也是计算机中最高的执行单元。负责电脑指令的执行、 数学与逻辑运算、数据的存储与传送以及内对外的输入、输出控制。
CPU内部结构分为控制单元、逻辑单元和存储单元3个部分，它们之间
相互协调，可以进行分析、判断、运算并控制计算机各部分之间的协调 工作。多年来CPU的发展一直遵循“摩尔定律”：CPU性能每隔18个月 提高一倍，价格下降一半。现在CPU仍朝着多核心、多线程的方向发展。
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CPU的性能参数
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CPU的相关技术
超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把一颗
CPU当成两颗来用，将一颗具HT功能的“实体”处 理器变成两个“逻辑”处理器，而逻辑处理器对于 操作系统来说跟实体处理器并没什么两样，因此操 作系统会把工作线程分派给这“两颗”处理器去并 行计算，减少了CPU的闲置时间，提高CPU的运行效 率。
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CPU的主频、外频、FSB、 HT 、 QPI 、 DMI
CPU的主频也叫CPU核心工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。 在CPU的包装盒上都会标出这些重要参数。 CPU的外频通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率），单 位是MHz、GHz，是由主板提供的系统总线的基准工作频率，是 CPU与主板之间同步运行的时钟频率。 CPU的倍频，全称是倍频系数。 CPU的主频（核心运行的频率）= 外频×倍频
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CPU的Cache
Cache（高速缓冲存储器，简称高速缓存）是一种速度比主存更快的存储器， 其功能是减少CPU因等待低速主存所导致的延迟，以改进系统的性能。 Cache一般分为L1 Cache（一级缓存）、L2 Cache（二级缓存）及L3 Cache（三 级缓存）。 新推出的CPU内部集成了L3 Cache，如图所示。
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CPU的主要产品
1
Intel公司的CPU
4．Intel第四代Core i系列 2013年，英特尔发布第四代英特尔酷睿处理器Haswell。接口更换成 LGA1150，对应全新的8系列主板，平台命名为 “Shark Bay”。 1、CPU性能提升：相比上一代产品提升了10%以上，而且具备更大的超 频空间。 2、GPU大幅进化：3D性能与视频编码速度大幅度提升； 能几乎实时实现 图片/视频的滤镜处理。支持DX11.1、OpenCL1.2，优化3D性能。 3、新的指令集：新的AVX指令集，改善AES-NI的性能 4、主板高速接口数量增加；最低端的H81也整合两个原生USB3.0和两个 SATA3.0。
CPU的性能参数
1
CPU的型号与核心类型
• 型号 CPU厂商会给属于同一系列的CPU产品定一个系列型号，而 系列型号则是区分CPU性能的重要标识。 • 核心类型 为了便于对CPU设计、生产、销售的管理，CPU制造商会对 各种CPU核心给出相应的代号（Code Name），这也就是所谓的 CPU核心类型或研发代号。例如，AMD Athlon II X4 630的核心类 型为Propus，Intel Core i3 2100的核心类型是Sandy Bridge。
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CPU的性能参数
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CPU的架构
CPU架构简单来说就是CPU核心的设计方案。PC上的CPU架构都 是基于x86架构设计的，称为x86下的微架构，又直接简称为CPU 架构。 Intel CPU微架构“Tick-Tock” 图示。
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CPU的核心数
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CPU的相关技术
封装技术
• 封装是指将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打 包的技术。 节能技术 • 为减少CPU在闲置时的能量浪费，Intel和AMD公司 推出了各自降低CPU功耗的技术：Intel公司的EIST （Enhanced Intel SpeedStep Technology，智能降频 技术）和AMD公司的Cool and Quiet（简称C&Q、 CNQ或C'n'Q，中文名称为冷又静）技术。
中央处理器概述 AM3+接口插座
CPU的分类
中央处理器概述
CPU的分类
Socket AM3与AM3+
Socket AM3+接口，942个针脚，不同于目前938个针脚的Socket AM3接口，左为Socket AM3+ 右为Socket AM3。 AM3 CPU可以 用在AM3+主板上， AM3+ CPU必须用在AM3+主板上。
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CPU的相关技术
Intel Turbo Boost技术 • Intel睿频加速技术（Turbo Boost）是Core ix系列中的最重要技术之一 ，它能根据CPU的负载情况智能调整频率。 AMD Turbo Core技术 • AMD在Phenom II X6系列中引入的类似Intel Turbo Boost技术称为Turbo Core，AMD在A系列APU中引入了第二代Turbo Core。 虚拟化技术 • CPU的虚拟化技术（Virtualization Technology，VT）就是单CPU模拟多 CPU，并允许一个平台同时运行多个操作系统，应用程序都可以在相 互独立的操作系统内运行而互不影响，从而提高工作效率。
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CPU的主要产品
1
Intel公司的CPU
• 2．Intel第二代Core i系列 • 2011年1月Intel公司发布了第二代Core i系列处理器Core i7/i5/i3，命名 为“第二代智能酷睿处理器”。在命名方式上，第二代Core i7/i5/i3采 用了新的命名方式， K属于解锁版。第二代酷睿i的CPU和GPU都可以 睿频，而且可以一起睿频。更加智能，第二代睿频不再受TDP热设计 功耗限制，而是受内部最高温度控制，可以超过TDP提供更大的睿频 幅度，不睿频时却更节能。简单来说，第二代睿频加速技术更智能、 更高效!
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CPU的指令集
x86指令集 • x86指令集是Intel公司为其第一块16位CPU i8086专门开发的指令集，其 简化版i8088使用的也是x86指令，同时为提高浮点数据处理能力而增加 了x87处理器，以后就将x86指令集和x87指令集统称为x86指令集。
多媒体扩展指令集
• CPU多媒体扩展指令集指的是CPU增加的多媒体或者3D处理指令。这些 扩展指令可以提高CPU处理多媒体和3D图形的能力，有MMX（Multi-
Media Extension，多媒体扩展指令）、SSE（Streaming SIMD Extensions
，单一指令多数据流扩展）、SSE2、3DNow!、SSE3、SSE4等。
LGA 1366接口处理器
中央处理器概述
CPU的分类
LGA 1366接口处理器
中央处理器概述 FM1接口插座
CPU的分类
中央处理器概述 FM2接口插座
CPU的分类
FM1的针脚数为905个，而FM2的则为904个。FM2接口与FM1接口不兼容
中央处理器概述
CPU的分类
AM2+与AM3接口插座 • Socket AM2+与AM3插座的识别方法是：Socket AM2+与AM3插座的三 角形安装标记上方有两个针孔的是AM2+插座，有3个针孔的是AM3插 座，Socket AM2+支持AM3的CPU。
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CPU的主频、外频、FSB、 HT 、 QPI 、 DMI
DMI（Direct Media Interface，直接媒体接口）总线 • Lynnfield Core i7/i5及Clarkdale Core i3中已将内存控制器和PCI-E控制器 集成到CPU中，即以往主板北桥芯片组的大部分功能都集成到CPU内 部，在与外部接口设备进行连接的时候，需要有一条简洁快速的通道 ，就是DMI总线。