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来源:http://www.qtedu.net/sspd/xxjs/200504/5548.html
CPU的里里外外
CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写,它可以被简称做微处理器(Microprocessor),不过经常被人们直接称为处理器(Processor)。不要因为这些简称而 忽视它的作用,CPU是计算机的核心,其重要性好比心脏对于人一样。实际上,处理器的作用和大脑更相似,因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据,而主 板芯片组则更像是心脏,它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件,CPU的速度决定了你的计算机有多强大,当然越快、越新的 CPU会花掉你更多的钱。


如今,Intel的CPU和其兼容产品统治着微型计算机——PC的大半江山,所以《CPU演义》系列文章将着重介绍这些CPU以及有关它们的制造过程、运行方式、性能、种类等知识。
无论是Intel或AMD的CPU,还是你可能听说过的其他一些CPU(比如iMac或SGI工作站所使用的CPU),它们都有很多的相似之处。
CPU的核心
从外表看来,CPU常常是矩形或正方形的块状物,通过密密麻麻的众多管脚与主板相连。不过,你看到的不过是CPU的外衣——CPU的封装。而内 部,CPU的核心是一片大小通常不到1/4英寸的薄薄的硅晶片(其英文名称为die,核心)。在这块小小的硅片上,密布着数以百万计的晶体管,它们好像大 脑的神经元,相互配合协调,完成着各种复杂的运算和操作。
硅能成为生产CPU核心的半导体材料主要是因为其分布的广泛性和价格便宜。此 外,硅可以形成品质{jj0}的大块晶体,通过切割,得到直径8英寸甚至更大而厚度不足1毫米的圆形薄片——晶片(也叫晶圆)。一片晶片可以划分切割成许多小 片,每一小片就是一块单独CPU的核心。当然,在切割之前有许多处理过程要做。
Intel发布的{dy}颗处理器4004仅仅包含2000个 晶体管,而目前{zx1}的PⅢ处理器包含超过2000万个晶体管,集成度提高了上万倍,这可以说是当今最复杂的集成电路了。与此同时,你会发现单个CPU的核 心硅片的大小丝毫没有增大,甚至变得更小了,这就要求不断地改进制造工艺以便能生产出更精细的电路结构。如今,{zx1}的处理器采用的是0.18微米技术制 造,也就是常说的0.18微米线宽。
需要说明的是,线宽是指芯片上的最基本功能单元——门电路的宽度,因为实际上门电路之间连线的宽度同 门电路的宽度相同,所以线宽可以描述制造工艺。缩小线宽意味着晶体管可以做得更小、更密集,可以降低芯片功耗,系统更稳定,CPU得以运行在更高的频率 下,而且在相同的芯片复杂程度下可使用更小的晶圆,于是成本降低了。
随着线宽的不断降低,以往芯片内部使用的铝连线的导电性能将不敷使用,未来的处理器将采用导电特性更好的铜连线,AMD在刚刚推出的K7系列的新成员——Thunderbird(雷鸟)的高频率版本中已经开始采用铜连线技术。
CPU的封装
在通过了几次严格的测试以后,已经置备出各种电路结构的硅片就可以送封装厂进行切割,划分成单个处理器的die并置入到封装中。封装可不仅仅是件漂亮的 外衣。由于有封装的保护,处理器核心与空气隔离可以避免污染物的侵害。除此以外,良好的封装设计还有助于芯片散热。同时,它是连接处理器和主板的桥梁。
封装技术也在不断发展,目前最常见的是PGA(Pin-Grid Array,针栅阵列)封装,通常这种封装是正方形的,在中央区周围均匀的分布着三~四排甚至更多排引脚,引脚能插入主板CPU插座上对应的插孔。随着 CPU总线宽度增加、功能增强,CPU的引脚数目也不断增多,同时对散热、电气特性也有更高的要求,演化出了SPGA(Staggered Pin-Grid Array,交错针栅阵列),PPGA(Plastic Pin-Grid Array,塑料针栅阵列)。
奔腾Ⅲ Coppermine采用了一种独特的FC-PGA(Flip Chip Pin-Grid Array,反转芯片针栅阵列)封装,见图3。它把以往“倒挂”在封装基片下的核心翻转180度,稳坐于封装基片之上,这样可以缩短连线,并有利散热。不 过这并非Intel的什么创世之举,当年AMD在K6处理器中就采用了类似的技术(是从IBM买的专利),只不过由于被一块金属上盖“掩护”起来而不为人 知,新Socket A系列CPU也采用的是类似技术。
CPU的接口
对应于不同架构的CPU,与主板连接的接口类型常各不相同。
586时代最常见的是Socket 7插座,如图4。它是方形多针角零插拔力插座,插座上有一根拉杆,在安装和更换CPU时只要将拉杆向上拉出,就可以轻易地插进或取出CPU芯片了。 Socket 7插座适用于Intel Pentium、Pentium MMX、AMD K5、K6、K6-2、K6-Ⅲ、Cyrix 6X86、X86 MX、MⅡ等处理器。
Socket 370插座和Socket 7插座的外形差不多,只不过它有370个孔,主要适用于Intel Celeron、Coppermine及VIA CyrixⅢ系列处理器。
Slot 1插槽Intel的专利技术,它是一个狭长的242引脚的插槽,可以支持采用SEC(Single-Edge connector,单边连接器)封装技术的PentiumⅡ、PentiumⅢ和Celeron处理器。Intelxx的SEC封装实际上是一个固定在 子卡上的PGA封装
Slot A架构是由Intel的竞争对手AMD提出的,它支持AMD Athlon处理器。从外观看,Slot A与Slot 1一样,不过它们在主板上的安装xx反向,电气指标也xx不同,不可以混淆的。
目前看来,无论是Intel还是AMD都重新垂青于Socket架构,AMD Athlon家族新成员Duron和Thunderbird都采用了Socket A接口。尽管Slot架构对于Intelxx的至强(Xeon)处理器还是{sx},但在未来还有多大空间却是未知。

CPU产品篇

一、Socket系列CPU
1、AMD K6-3
K6-3的代号是Sharptooth,中文译名为“利齿”。
相对于K6-2而言,K6-3的浮点单元和3DNow!指令集都未有改变,{zd0}的变化就是内部集成了256KB二级缓存,且支持主板上的三级缓存。 K6-3的这一变化将能够更大限度地发挥高主频的优势,K6-2的主频虽然可以从300MHz提高到450MHz,但由于二级缓存仅以100MHz频率运 行,所以总体性能提高不大。而同样是从300MHz提高到450MHz,K6-3的二级缓存却能有50%的性能提升。K6-3还为我们提供了简便的升级方 式,Super 7主板用户仅需对原主板的BIOS进行简单升级就能支持K6-3。
2、Rise mP6、mP6 Ⅱ
Rise公司所推出的mP6,是世界上第六个兼容x86指令的第六代处理器。mP6的节电设计以及多媒体加速性能引人瞩目,宣称其“多媒体执行性能”可以 跟266MHz的Pentium Ⅱ系统打平;在节电设计方面,mP6会将暂时没执行到或用不到的线路(如浮点单元)自动关闭,使用时再自动开启。这两项特点,将会是mP6角逐低价位多媒 体笔记型电脑的本钱。
随后Rise会推出第二代mP6(mP6 Ⅱ),它将直接在芯片中内置256KB高速L2 Cache,其架构、定位非常类似于AMD推出的K6-3,Rise还宣称它将内置SSE或者是3DNow!指令集。
3、IDT WinChip C6
IDT WinChip C6由集成设备技术公司(Integrated Device Technology,IDT)开发,是一个单流水线,非超标量设计的芯片,但通过利用Pentium总线和更多的内部缓存,以及优秀的管线设计,使其基 本可以达到Pentium级CPU的性能。它有64KB的内部缓存,与Pentium处理器管脚兼容,而且支持MMX技术。它的内核尺寸很小,只有8.8 平方毫米,使用3.3V单电压,IDT的增强型芯片——WinChip3使用新的内核和超级流水线技术,主频为266MHz,使用0.25微米工艺制造, 内核面积约7.5平方毫米。而即将推出的WinChip4,将拥有128KB一级缓存,芯片主频为400~700MHz,芯片功率为16W(2.5V), 还具备多达11个进程管道;使用了动态逻辑芯片;指令优化功能,适合高频率芯片而且不会浪费处理器的计算时间;可做智能预测、写入分配、合并和动态锁定等 技术,其性能会有很大的提高。
4、AMD K6-2
K6-2采用0.25微米技术生产,其总线时钟提升至100MHz。相应地,其L2 Cache的时钟频率也提至100MHz。3DNow!技术是AMD K6-2最重要的特性,具备超标量MMX功能,有双重译码及双重执行通道,无译码配对限制。这些大大改善了MMX应用程序的运行性能。K6-2的核心部分 维持了和前一代K6一样的设计,{zd0}的不同是加入了3DNow!指令集,可以加速3D、CAD、DVD与多媒体的程序运算。由于物美价廉,获得不少使用者 的好评,而且有许多软件商开始对3DNow!做优化,包括DVD播放程序、显卡驱动程序和3D游戏等。
5、Cyrix MⅡ
MⅡ 采用0.35微米工艺制造,CPU电压为3.3V外频/2.9V内核,浮点性能较差,但具备很好的整数运算能力,而且价格非常便宜,一度成为“廉价PC” 的开路先锋。可惜Cyrix已暂时退出了x86 CPU市场,不然在今年我们还可以看到其具备高性能和高集成度的“墨西哥红辣椒”——Jalapeno。
6、Cyrix Media GX
Media GX是Cyrix针对低端PC市场推出的一款廉价CPU,其中带MMX功能的称为GXm。Media GX需要与Cyrix CX55xx芯片组配合使用,因此,我们在市面上可以买到的Media GX都已集成在主板上,这种主板一般称为GX板。此外,某些GX板还集成了声效芯片和显示芯片。
7、Pentium MMX
这是 一款里程碑式的经典CPU。Intel的MMX技术不仅仅使用了57条新的多媒体指令,事实上使芯片的性能得到了全面提升。它采用了0.35微米工艺制 造,处理器核心的运行电压更低,发热量更小。Pentium MMX的出现使得CPU市场开始出现了“指令集”之争。
二、Slot系列CPU
1、Pentium Ⅲ
Pentium Ⅲ仍是32位Intel结构(IA-32)CPU,它最重要的技术特点在于采用了SSE(KNI)指令,以增强三维和浮点运算能力,此外Pentium Ⅲ处理器设计时便考虑了互联网的应用。它的另一个特色便是处理器包含了序列号,每个Pentium Ⅲ处理器都一个特定的号码,Intel认为这给用户带来的好处是可以提高互联网上的安全性。这个全新的64位处理器序列号,就相当于电脑的“身份证”,用 户既可以用它对电脑进行认证,也可以在商务往来或是上互联网时用它进行加密,以提高电脑应用的保密性。
2、AMD K7
K7是目 前业界xx的热点产品。它不兼容于Intel的Slot 1或Slot 2架构,使用的也不是Intel的P6GTL+总线协议,而是Digital公司的Alpha总线协议——EV6。EV6架构比目前Intel所有的架构 都先进,它采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持200MHz的总线频率。可以发挥下一代高速内存如Rambus的DirectRDRAM及DDR SDRAM的优点。
K7将拥有不低于128KB的L1 Cache(64KB数据和64KB指令),而Pentium Ⅱ仅有32KB。K7将带有Intel P6结构所采用的后援式总线的L2 Cache。L2 Cache的速度将从CPU主频的1/3直到全速,使用普通的SRAM或者DDR SRAM。灵活的L2 Cache设计使得AMD可以像Intel一样,通过L2 Cache的大小和速度来决定CPU的用途是工作站还是服务器。
K7采用0.25 微米工艺制造,起码可以运行在500MHz。K7的FPU性能将超过Intel的PⅢ CPU,并提供xx平行的3路乱序FPU运算单元,非Intel CPU在FPU性能上的弱势将成为历史。K7将比Intel的CPU更快地运行CAD或者图形处理软件。在微结构方面,K7采用三条平行的x86指令译码 器将x86指令翻译成定长的微指令,使得K7有72个指令控制单元。每条微指令可以执行1到2个操作。
K7也将是AMD的{dy}个具有SMP能力的桌面系统CPU——这意味着使用者将能够用K7构建双处理器甚至多处理器系统!
3、Pentium Ⅱ
毫无疑问,Pentium Ⅱ仍是目前CPU市场上的主力军。这也是Intel在冒险抛弃Socket市场后在Slot市场的{dy}款产品,好在这也是一款做得很成功的产品,它使 Intel继续保持了在CPU市场上的优势。Pentium Ⅱ的核心其实就是Pentium Pro+MMX。传统Pentium Ⅱ是以SECC(Single Edge Contact Cartridge)的塑胶外框包装,而内部的电路板有BSRAM芯片、Cache控制器以及CPU核心芯片,CPU核心芯片采用 PLGA(Plastic Land Grid Array)的封装方式,芯片外围垫着一块厚厚的塑胶板,而且只能单面能做接点焊接。新包装的Pentium Ⅱ采用了一种称为OLGA(Organic Land GridArray)的封装技术。
4、Celeorn(赛扬)
赛扬的定位 是基于影响越来越大的“基本PC”,最初的两款产品没有L2 Cache,连封装盒也省掉了,走低价格低性能的路线,但未获成功。而Intel稍后推出的赛扬A,具有和目前奔腾二代处理器同等的内核,内置了128K 全速L2 Cache(与CPU同频工作),更快的L2 Cache对系统降低沉重的数据负荷大有好处。而且同样拥有源于Intel Pentium Pro的D.I.B技术。Intel的赛扬系列是Intel面向低端市场的产品,其实就是PⅡ的简化版,{wy}的差别在于减少了集成的L2 Cache。为了进一步降低成本,Intel又将原来Slot 1接口的赛扬A做成了Socket 370接口的PPGA封装。今后的赛扬系列处理器都将用PPGA封装。如果你的主板是Slot 1接口的,还可通过转接板来转换。
5、Xeon
Xeon是面向工作站和服务器市场的处理器,其设计目的是让它代替高能奔腾(Pentium Pro)级的产品。Xeon的核心和Pentium Ⅱ差不多。Xeon{zd0}的改变在L2 Cache——Xeon{zd0}可配备2MB L2 Cache并运行在CPU核心频率下。这些缓存芯片是Intel自己生产的,它和Pentium Ⅱ所用的芯片不同,被称为CSRAM(Custom StaticRAM,定制静态存储器),L2 Cache速度的提升让Xeon在许多场合下都比Pentium Ⅱ快,除此之外,它还有几项特别的东西——具有高能奔腾的所有特性;支持八个CPU系统(与450NX芯片组配合);使用36位内存地址和PSE模式 (PSE36模式);{zd0}800MB/s的内存带宽。
Xeon并不适合大多数人,它只是为多处理和多线性程序设计的,它能把工作站的性能提高约15%。如果你正打算购买一台工作站,选择Xeon是毫无疑问的。
6、Merced
Merced处理器预计将在2000年下半年推出,以0.18微米工艺制造。Merced预计将采用三阶段Cache架构,其中它有一个Level-0 Cache(L0 Cache)的概念,这个L0 Cache是设计成紧接在执行单元(execution unit)的高速缓存架构。据笔者猜想,它对IA32/IA64程序码加速作用不大,但是对内部微程序码的解码有顺畅甚至加速的作用;而紧接着CPU主芯 片晶圆背部的就是L1 Cache,预计将会具有64~128KB的容量。
Merced的CPU主芯片与L2 Cache的架构配置仍旧是采取目前Pentium Ⅱ、Xeon的格式,L2 Cache是跟晶圆电路分离的,并且跟CPU晶圆一起封装成一个微处理器模块,外接的L2 Cache容量将有512KB、1MB到2MB可选,并且不排除有更高L2 Cache设计的可能。
CPU是怎么制造出来的
CPU发展至今已经有二十多年的历史,其中制造CPU的工艺技术也经过了长足的发展。下面简述CPU的制造过程:
{dy}步,取出一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的硅片,它的直径越大可以切割的CPU就越多,生产成本就越低,这就是半导体加工厂为什么千方百计要提高晶圆直径的原因,现在工艺先进的半导体加工厂已经把晶圆的直径提高到了12英寸。
接着就是硅片镀膜了,在硅片表面增加一层由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层,随后就是镀胶,光刻掩膜,之后对半导体硅进行掺杂工艺,因为纯硅里只有掺入杂质才能变成半导体。
{zh1}布上金属配线,再把完工的晶体管接入自动测试设备中,这个设备每秒可作一万次检测,以确保它能正常工作。
在通过所有的测试后必须将其封入一个陶瓷的或塑料的封壳中,这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。
一块CPU的雏形就这样产生了。
CPU的历史
可以说Intel公司的历史就是一部CPU的发展史,下面以Intel为例简单说一下CPU的历史。
1971年。世界上{dy}块微处理器4004在Intel公司诞生了。它出现的意义是划时代的,比起现在的CPU,4004显得很可怜,它只有2300个晶体管,功能相当有限,而且速度还很慢。
1978年,Intel公司首次生产出16位的微处理器命名为i8086,同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的 指令集。由于这些指令集应用于i8086和i8087,所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。这就是X86指令集的来历。
1979 年,Intel公司推出了8088芯片,它是{dy}块成功用于个人电脑的CPU。它仍旧是属于16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,寻址范围仅仅是1MB内存。8088内部数据总线都是16位,外部数据总线是8位,而它的兄弟8086是16位,这样 做只是为了方便计算机制造商设计主板。
1981年8088芯片首次用于IBM PC机中,开创了全新的微机时代。
1982 年,Intel推出80286芯片,它比8086和8088都有了飞跃的发展,虽然它仍旧是16位结构,但在CPU的内部集成了13.4万个晶体管,时钟 频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位,地址总线24位,可寻址16MB内存。80286也是应用比较广泛的一块 CPU。
1985年Intel推出了80386芯片,它X86系列中的{dy}种32位微处理器,而且制造工艺也有了很大的进步。80386内部 内含27.5万个晶体管,时钟频率从12.5MHz发展到33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位,地址总线也是32位,可寻址高达4GB 内存,可以使用Windows操作系统了。
1989年,Intel推出80486芯片,它的特殊意义在于这块芯片首次突破了100万个晶体管 的界限,集成了120万个晶体管。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,并且在80X86系列中 首次采用了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(Burst)方式,大大提高了与内存的数据交换速度。
电脑基础知识——CPU篇(一)

   CPU的英文全称是Central Processing Unit,即中央处理器。CPU被设计成可以传送各种程序,数据和指令。当处理某条指令所需的数据目前无法得到时,处理器会暂时把该指令放置在一旁等候相 应的处理数据,而同时继续执行其它的程序指令。因此,CPU的速度是按照整个数据的吞吐量来确定的。当然还有好多技术性的问题、比如说:主频、倍频、外 频、总线速度等等、菜鸟朋友们是不是头都痛呢?别急。为了让你看的通透,下面就开始对CPU的各个方面,请大家详细看文章。

什么是CPU

CPU是英语“Central Processing Unit/中央处理器”的缩写,CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器,这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。
CPU主要的性能指标有:
主频
即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed),这是我们最关心的,我们所说的233、300等就是指它,一般说来,主频越高,CPU的速度就越快,整机的就越高。
时钟频率
即CPU的外部时钟频率,由电脑主板提供,以前一般是66MHz,也有主板支持75各83MHz,目前Intel公司{zx1}的芯片组BX以使用 100MHz的时钟频率。另外VIA公司的MVP3、MVP4等一些非Intel的芯片组也开始支持100MHz的外频。精英公司的BX主板甚至可以支持 133MHz的外频,这对于超频者来是{sx}的。
内部缓存(L1 Cache)
封闭在CPU芯片内部的高速缓存,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据,存取速度与CPU主频一致,L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大,CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少,相对电脑的运算速度可以提高。
外部缓存(L2 Cache)
CPU外部的高速缓存,Pentium Pro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的,但成本昂贵,所以Pentium II运行在相当于CPU频率一半下的,容量为512K。为降低成本Inter公司生产了一种不带L2的CPU命为赛扬,性能也不错,是超频的理想。现在的 CPU已经全部内置,而且是全速,也就是等于CPU的频率,铜矿及赛扬3的L2缓存就与CPU同频。
MMX技术
是“多 媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强Pentium CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU增加57条MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,还将CPU芯片内的L1缓存由原来的 16KB增加到32KB(16K指命+16K数据),因此MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。目前CPU基本都具备MMX技术,除P55C和Pentium ⅡCPU还有K6、K6 3D、MII等。
制造工艺
现在CPU的制造工艺是0.18微米,在将来的CPU制造工艺可以达到0.15微米甚至更低。

CPU术语概览

很多人在阅读电脑文章时经常会被文章里的一些英文名词所难倒,为此特意整理了一些有关cpu的名词给大家。
BGA:Ball Grid Array,球状矩阵排列
CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体
CISC:Complex Instruction Set Computing,复杂指令集计算机
COB:Cache on board,板上集成缓存
COD:Cache on Die,芯片内集成缓存
CPGA:Ceramic Pin Grid Array,陶瓷针型栅格阵列
CPU:Center Processing Unit,中央处理器
EC:Embedded Controller,微型控制器
FEMMS:Fast Entry/Exit Multimedia State,快速进入/退出多媒体状态
FIFO:First Input First Output,先入先出队列
FPU:Float Point Unit,浮点运算单元
HL-PBGA: 表面黏著,高耐热、轻薄型塑胶球状矩阵封装
IA:Intel Architecture,英特尔架构
ID:identify,鉴别号码
IMM: Intel Mobile Module, 英特尔移动模块
KNI:Katmai New Instructions,Katmai新指令集,即MMX2
MMX:MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令集
NI:Non-Intel,非英特尔
PGA: Pin-Grid Array:引脚网格阵列,耗电大
PSN:Processor Serial numbers,处理器序列号
PIB: Processor In a Box:盒装处理器
PPGA:Plastic Pin Grid Array,塑胶针状矩阵封装
PQFP:Plastic Quad Flat Package
RISC:Reduced Instruction Set Computing,精简指令集计算机
SEC: Single Edge Connector,单边连接器
SIMD:Single Instruction Multiple Data,单指令多数据流
SiO2F:Fluorided Silicon Oxide,二氧氟化硅
SOI: Silicon-on-insulator,绝缘体硅片
SSE:Streaming SIMD Extensions,单一指令多数据流扩充
TCP: Tape Carrier Package:薄膜封装,发热小
TLBs:Translate Look side Buffers,翻译旁视缓冲器
VLIW:Very Long Instruction Word,超长指令字
WHQL: Microsoft Windows Hardware Quality Lab,微软公司视窗硬件质量实验室

CPU基础篇

一、CPU类别概述
1978年,美国Intel公司首次生产出16位的微处理器,并命名为i8086。这款产品使用的指令集人们称之为x86指令集。以后,Intel陆续 生产出更先进和更快速的新型CPU,这些新型的CPU都兼容原来的x86指令集,被称为“x86系列CPU”。从1978年Intel制造出{dy}颗 i8086以来的短短二十年,Intel CPU已经发展到第六代的Pentium Ⅲ处理器,并且64位的第七代处理器也即将推出。
目前主流CPU从封装形式来看主要分为两大类——一种是传统针脚式的Socket类型,另一种是插卡式的Slot类型,以下就让我们来看看它们之间的区别。
1、Socket 7
PC机从386开始普遍采用Socket插座来安装CPU,从Socket 4、Socket 5一直延续到现在最为普及的Socket 7。

Socket 7是方形多针脚ZIF(零插拔力)插座,插座上有一根拉杆,在安装和更换CPU时只要将拉杆向上拉出,就可以轻易地插进或取出CPU芯片了。Socket 7插座不但可以安装Intel公司的Pentium、Pentium MMX,还能安装AMD公司的K5、K6和K6-2;Cyrix公司的6x86、6x86MX、MⅡ;IDT公司的Winchip C6等,适用范围非常广。Socket 7也是CPU进入“奔腾”时代后,最常见的主板构架,一般采用Intel的HX、TX等芯片组,主要特点是——具有66MHz的标准外频({zg} 83MHz)、一般提供双电压供电机制、有多个PCI及ISA插槽用以支持PCI及ISA接口设备、VX、TX等芯片组还支持168线的SDRAM。 Socket 7系列具有代表性的CPU产品有:
2、Super 7
这应该算是Socket 7系列的升级版本。一般采用MVP3、Aladdin Ⅴ等非Intel芯片组,与Socket 7相比主要有两点改进——将总线频率提高到100MHz({zg}到133MHz)以上,提供了AGP插槽,可以使用AGP显卡。兼容Socket 7所支持的所有CPU,目前主要与AMD的K6-2、K6-3配合,构成价廉物美的高xxxPC。K6-2仍然采用Socket 7插座式封装,但支持100MHz的外频,{zx1}上市的K6-3也运行在Super 7构架的主板上。
3、Slot 1
与Socket 7相比,Slot 1是xx不同的CPU插槽。Slot 1是一个狭长的242引脚的插槽,与采用SEC(单边接触)封装技术制造的Pentium Ⅱ处理器紧密吻合。除CPU插槽有较大差异外,Slot 1架构的主要特点与Super 7非常相近。Intel的440BX芯片组是专为支持100MHz以上外频而设计的,并对AGP技术提供了完善的支持。Slot 1是目前主板的主流架构,所适应的CPU有Intel的Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Celeron及Celeron A系列CPU。
Slot 2与Slot 1基本类似,是应用于xx服务器的一种接口,在Intel 440GX或440NX芯片组的配合下与Intel的xx产品Xeon处理器配合。
4、Slot A
AMD K7所用的Slot接口被称为“Slot A”,从外观上看,Slot A接口与Intel的Slot 1接口xx相同,但两者在电气性能上xx不兼容,为K7所设计的芯片组或主板将不能使用Intel的CPU。AMD称,按照这个设计,生产厂家仍然可以从 现有市场上得到所有所需的原材料部件。
5、Socket 370系列
这是Intel在低价电脑风潮逼迫下吃的“回头草”。 Intel曾一度希望其拥有专利保护的Slot 1架构能拉开AMD和Cyrix的差距,从而独享CPU市场,但事实上却反而为对手创造了生存空间。新型的Celeron处理器具有370条针状引线,与 296针的Socket 7插座不兼容。咋一看,它的外形与Intel的MMX“黑金刚 ”非常相似,但它们并不xx相同,因为集成二级Cache的缘故,Socket 370的赛扬处理器要大些。通过转换卡,Socket 370 CPU也可以安装在具有Slot 1插槽的主板上。
二、CPU技术一览
1、指令集之争
近年来,在CPU新技术发展中,最引人瞩目的就是指令集的不断推陈出新。为增强计算机在多媒体、3D图像等方面的应用能力而产生了MMX、3DNow!、SSE等新指令集。   
MMX技术
首先,MMX技术一次能处理多个数据。计算机的多媒体处理,通常是指动画再生、图像加工和声音合成等处理。在多媒体处理中,对于连续的数据必须进行多次 反复的相同处理。利用传统的指令集,无论是多小的数据,一次也只能处理一个数据,因此耗费时间较长。为了解决这一问题,在MMX中采用了SIMD(单指令 多数据技术),可对一条命令多个数据进行同时处理,它可以一次处理64bit任意分割的数据。其次,是数据可按{zd0}值取齐。MMX的另一个特征是在计算结 果超过实际处理能力的时候也能进行正常处理。若用传统的x86指令,计算结果一旦超出了CPU处理数据的限度,数据就要被截掉,而化成较小的数。而MMX 利用所谓“饱和(Saturation)”功能,圆满地解决了这个问题。计算结果一旦超过了数据大小的限度,就能在可处理范围内自动变换成{zd0}值。
3DNow!技术
AMD在K6-2中一炮打响的3DNow!技术实际上是指一组机器码级的扩展指令集(共21条指令)。这些指令仍然以SIMD(单指令多数据)的方式实 现一些浮点运算、整数运算、数据预取等功能。而这些运算类型(尤其是浮点运算)是从成百上千种运算类型中精选出来的在3D处理中最常用的。3DNow!似 乎与MMX同出一辙,但是二者的用途不xx相同。MMX侧重于整数运算,因而主要针对图形描绘、数据压缩与解压缩、音频处理等应用场合,而3DNow!侧 重的是浮点运算,因而主要针对三维建模、坐标变换、效果渲染等三维应用场合。3DNow!指令不仅以SIMD方式运行,而且可在两个暂存器的执行通道内以 一个时钟周期同时执行两个3DNow!指令的方式运行,即每个时钟周期可执行四个浮点运算,这就是AMD K6-2能大幅提高3D处理性能的原因。
SEE指令
面对AMD 3DNow!技术的挑战,Intel在{zx1}的Pentium Ⅲ处理器中添加了70条新的SSE(KNI)指令,以增强三维和浮点运算能力,并让原来支持MMX的软件运行得更快。SSE指令可以兼容以前的所有的 MMX指令,新指令还包括浮点数据类型的SIMD,CPU会并行处理指令,因而在软件重复做某项工作时可以发挥很大的优势。
与之相比,MMX 所提供的SIMD仅对整数类型有效。众所周知,三维应用与浮点运算的关系很密切,强化了浮点运算即是加快了三维处理能力,在进行变换3D坐标(特别是同时 变换几个)工作时,SIMD会在一秒钟内做出更多的操作,所以利用SIMD浮点指令将得到更高的性能,它能进一步加强对场景做渲染、实时影子效果、倒映之 类的工作。对于用户来说,这意味着3D物体更生动,表面更光滑,“虚拟现实”更“现实”。
SSE指令可以说是将Intel的MMX和AMD的 3DNow!技术相结合的产物,由于3DNow!使用的是浮点寄存方式,因而无法较好地同步进行正常的浮点运算。而SSE使用了分离的指令寄存器,从而可 以全速运行,保证了与浮点运算的并行性。尤其是两者所使用的寄存器差异颇大——3DNow!是64位,而SSE是128位。
此外Katmai 处理器还有一个新的特性——“内存流”,它和3DNow!的Prefetch指令十分相似,作用是在数据被使用之前把它们上传到一级缓存。不同之处在于 Katmai可以选择从所有Cache中取得缓存数据,不只是从L2 Cache中取得缓存数据,因此SSE将比3DNow!更快。
3DNow!和SSE虽然彼此并不兼容,但它们却很相似。究其实质,都试图通过单指令多数据(SIMD)技术来提高CPU的浮点运算能力;它们都支持在一个时钟周期内同时对多个浮点数据进行处理;都有支持如像MPEG解码之类专用运算的多媒体指令。
2、高速缓存(Cache)技术的发展
所谓高速缓存,顾名思义,就是可以进行快速存取数据的存储器,它使得数据可以更快地和CPU进行交换,在速度上较主存储器更为优胜。处理器首先从位于片 内的缓存(称为L1 Cache)中查找数据,如果在L1 Cache中未找到,处理器将会到系统的主内存中查找。假设存在L2 Cache,处理器就可以在L2 Cache中查找而不必直接到主内存中查找,因此从理论上讲系统拥有的L2 Cache越多,处理器直接访问速度较慢的主内存的机会就会越少。
在AMD{zx1}的K6-3处理器中采用了三级Cache技术 (TriLevel Cache),使得整机的性能有较大的提高。K6-3在内部集成了256KB的L2 Cache。一直以来,个人电脑都采用两级Cache结构,内置于片内的缓存称为L1 Cache,而L2 Cache可以外置于主板上,也可以内置于处理器芯片中(如PⅡ、Celeron 300A)。以前的K6-2虽然主频可以从300MHz提高到450MHz,但同PⅡ相比,其L2 Cache却仅能以100MHz的频率运行,所以性能提高不大。K6-3内置的L2 Cache在核心频率下工作,xx不受外部总线的限制。
在K6-3中采用的三级高速缓存包括一个全速64KB L1 Cache、一个内部全速256KB L2 Cache、运行在100MHz外部总线的Super7主板上可选外部L3 Cache。这样,其处理速度较同频的Intel Pentium Ⅱ快一个速度等级,不但提高缓存容量,而且提供更高的带宽。以前的100MHz外频外置式Cache支持800Mbps的带宽,而以450MHz运行的内 置式二级缓存可支持3600Mbps的带宽,由于采用可同时读写操作的双端口设立,总带宽提高到7200Mbps,较100MHz的外置式Cache带宽 提高九倍。原来Super 7主板上的L2 Cache自然成为三级缓存,容量从512KB~2MB,运行在100MHz外频下,其与L1、L2的强劲组合把处理器的性能发挥到了极限。
3、更先进的制造工艺
AMD为了跟Intel继续争夺下个世纪的微处理器市场,已经跟摩托罗拉(Motorola)达成一项长达七年的技术合作协议。Motorola将把最 新开发的铜导线工艺技术(Copper Interconnect)授权给AMD。AMD准备在2000年之内,制造高达1000MHz(1GHz)的K7微处理器。
CPU将向速度 更快、64位结构方向前进。CPU的制作工艺将更加精细,将会由现在0.25微米向0.18微米过渡。到2000年时,大部分CPU厂商都将采用0.18 微米工艺制造处理器,2001年之后,许多厂商都将转向0.13微米的铜制造工艺。制造工艺的提高,味着体积更小,集成度更高,耗电更少。
铜 技术的优势非常明显,主要表现在以下方面——铜的导电性能优于现在普遍应用的铝,而且铜的电阻小,发热量小,从而可以保证处理器在更大范围内的可靠性;采 用0.13微米以下及铜工艺芯片制造技术将有效地提高处理器的工作频率;能减小现有管芯的体积。与传统的铝工艺技术相比,铜工艺制造芯片技术将有效地提高 处理器的速度,减小处理器的面积,从发展来看铜工艺将最终取代铝工


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