CPU—（Central Processing Unit）中央处理器

1.内部结构：
　分为控制单元、逻辑单元、存储单元，相互协调，可以进行分析、判断、运算并控制计算机各种部分协调工作
●运算器：
　算术运算：加、减、乘、除
　逻辑运算：逻辑加、逻辑乘、非运算
●控制器：
　读取各种指令，并对指令进行分析，作出相应的控制
●寄存器：
　直接参与运算并存放运算的中间结果

2、CPU发展简史
　1978年：美国Intel公司生产了第一块16位CPU（i8086），它使用的指令代码就叫：X86指令集。
　1981年8月：美国IBM推出第一台IBM-PC机（i8088)，增加了X87芯片系列指令协处理器（X87指令集），以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。
　1981年至今：Intel陆续研制i80286，i80386,i80486,及今天的PentiumⅢ系列，乃然使用X86指令集。

 CPU主要技术参数

1、位、字节和字长
    位—在数字电路和电路技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是“0”和是“1”在CPU中都是一“位”。
　字长—CPU在单位时间内（同一是时间）能一次处理的二进制数的位数，叫字长。
　字节—由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就8位称为一个字节。

2、CPU外频
——是由主板为CPU提供的基准时钟频率。
例：Pentium CPU 外频 60/66MHz
　　　PentiumⅡ350 CPU外频 100MHz

3、CPU主频
----是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率。
例：Pentium 200的CPU 主频 200MHz
　　PentiumⅡ350的CPU主频 350MHz

4、CPU倍频
----CPU外频与主频相差的倍数。
计算公式：主频=外频×倍频
例：MⅢ-300的实际运行频率为233MHz（66×3.5）

(300是PR参数值、66是外频、3.5是倍频)

5、前端总线（FSB）频率
数据传输最大带宽取决与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：PentiumⅡ333使用66MHz的前端总线，交换带宽为：
　　　528MB/s=(66×64)/8
　　　PentiumⅡ350使用100MHz的前端总线，交换带宽为：
　　　800MB/s=(100×64)/8

6、L1 Cache和L2 Cache的速率
L1 Cache内置在CPU，可提高CPU的运行效率。由静态RAM组成；
L2 Cache分为：内部：设在CPU芯片内，运行速度与主频相同。
外部：设在CPU芯片外部，运行频率分为二分之一。

CPU主要生产技术术语

1、流水线技术
 核心思想：把复杂的工作分解成一个一个的简单程序，每个单元专门

从事其中的一项工作这样提高每个单元办事效率。

——在CPU中由５～６个不同的功能的电路单元组成一条处理流水线，

然后将一条X86指令分成5～6步后再由这些电路单元分别执行。

（取指令→译码→产生地址→执行指令→数据回写)

2、超流水线
 ——指某些CPU内部的流水线超过通常的5～6步以上。

将流水线设计的步（级）数越多，其完成一条指令的速度越快。

3、超标量技术
 ——是指在CPU中一条以上的流水线，并且每个时钟周期内

可以完成一条以上的指令。

4、乱序执行技术
 ——是指CPU采用了允许将多条的指令不按程序规定的顺序分

开发送给各相应的电路单元处理的技术。

5、分枝预测和推测执行技术
 —— 是动态执行技术中的主要内容，目的提高CPU运算速度。

推测执行是依托于分枝预测基础上的，在分枝预测程序是否分

枝后处理也就是推测执行。

6、指令特殊扩展技术

特殊扩展（扩展指令）——指该CPU是否具有对X86指令集进行指令扩展。
例如：早期Intel公司的MMX；AMD公司的3D NOW！；

最近的Pentium Ⅲ的SSE

①MMX指令集（多媒体指令集）
——由Intel公司开发，包括57条新指令，允许CPU同时2-8个数据时行并理，

而不影响到系统速度。主要应用于增强CPU对多媒体信息的处理，

提高CPU的处理3D图形、视频和音频信息能力。

②SSE指令集（因特网数据流单指令序列扩展）
——由Intel公司开发，曾称“KNI”，最终名字定为“流式SIMD扩”

(Streaming SIMD Extenstion)。共包括70条指令，其中50条SIMD

（单指令数据）浮点指令，12条全新MMX指令和8条系统内存数据

流传送优代指令。主要加强了CPU处理3D网页和其他音像信息技术

处理能力。

③3D NOW！指令集
——由AMD公司开发，包括27条指令，用来缓解CPU与三维图形

加速卡之间在三位图像建模和纹理数据取用中的传输瓶颈。

CPU的生产工艺及产品构架

1、生产工艺

制造工艺的提高，意味着体积更小，集成度更高，耗电更小。

⑴铜技术的优势
①导电性能优，电阻小，发热量小。
②提高芯片的工作频率
③减少管芯的体积

⑵CPU的名称
早期的Intel以i8x86(286、386、486→到586时，因注册商标问题，

改名为→英文名：Pentium 中文名：奔腾→Pentium Pro(高能奔腾→

Pentium Ⅱ奔腾2代→Pentium Ⅲ（奔腾3代→Pentium 4（奔腾4代→

Celeron(赛扬)→CeleronⅡ(赛扬2代)→CeleronⅢ(赛扬3代)

2、CPU的内部结构
——由主处理器、数学协处理器、控制器、各种寄存器和L1 Cache组成。

内部结构分：单总线：例如：Intel Pentium、AMD K6-2、

Cyrix MⅡ、IDT-C6等

双总线：例如：Intel Pentium、新Celeron、PentiumⅢ、Pentium 4、

AMD K6、K7

3、CPU的接口

可分为：Socket x :Socket 7、Socket 370、Socket A、

Socket 423/478

Slot x :Slot 1、Slot A、Slot 2

4、CPU的的封装技术

——指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
如：Soket插座的CPU使用PGA（栅格陈列）的方式封装。
Slot X插座的CPU使用SEC（单边接插盒）的方式封装。

 如何选何CPU？

1、CPU速度

①兆赫兹（MHz）——用于表示处理器每秒多少个时钟周期。
②FPU（浮点运算）性能——应用于3D游戏，3D演示、图形制作。
③整数运算性能——应用于商业（如：文字处理、Internet冲浪、

电子表格及

其他复杂任务）

2、L2 Cache(二级缓存）

——提高CPU的运行效率。
①新一代处理器都内置有L2 Cache
②L2缓存比系统内存快许多倍
③缓存大小范围：128KB（Celeron)～1MB（PⅢ Xeon)

3、多媒体指令集
MMX——增强对多媒体信息（3D图形、视频、音频）的处理能力。
3D Now!——加强浮点运算（3D游戏）处理能力。
SSE——包括原MMX和3D Now!所有功能，加强SIMD浮点处理能力。

市场上主流CPU介绍
1、Intel系列
①Pentium Ⅱ（奔腾２代）
代号   工艺（微米）  电压（V） 外频（MHz）  主频（MHz）
Klamath   0.35          2.0        66       233/266/300/333
Deschtes  0.25          2.0       100     350/400/450
Xeon      0.25          2.0       100        400/450
 
 
②Pentium Ⅲ（奔腾３代） 

代号    工艺（微米）  电压（V）  外频（MHz）  主频（MHz）
Katmai    0.25         2.0       100    450/500/550
Confidential  0.25    2.0  100/133 533/600(133MHz外频）
                                                     600（100MHz外频）

Coppermine  0.18  1.6/1.65/1.7 100/133  500/533/550/600
                                                                      /650/667/700/733
                                                                      /750/800/850/866
                                                                      /933/1000/1130
Xeon         0.18       1.7         133                  500/550/600/667
                                                                     /700/733/800/866
                                                                     /900/933/1000
 
 
③Pentium 4（奔腾4代）
名称    代号    电压（V）  工艺（微米）  封装形式   频率（GHz）
P4 Celeron  Willamette 1.75  0.18   MPGA478      ≥1.7　
Pentium 4  Willamette  1.75   0.18  MPGA478/423 1.3～2.2
Pentium 4  NorthWood   1.5   0.13   MPGA478      ≥1.6
Pentium 4  XEON    1.5    0.13   MPGA478   1.3～2.0
 
 
④Celeron/Celeron A/CeleronⅡ
名称   代号   电压（V） 工艺（微米）  外频（MHz）  主频（MHz）
Celeron  Convington  2.8 0.35～0.25 66      233/266/366/400
                                                                     /433/466/500/533
celeron A  Mendocino  2.8/3.3  0.18  66      300/333/366/400
                                                                    /433/466/500/533
CeleronⅡMendocino1.5/1.65/1.7 0.18/0.13   66/100 533A/566/600/633
                                                                                      /666/700/700/733
                                                                                      /800/850/900/950
                                                                                      /1000/1100/1200
                                                                                      /1300
 
 
2、AMD(微超)系列
①AMD K6
·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：主板自带
·生产工艺：0.35 um
·工作电压：2.9 v
·总线频率：66 MHz
·多媒体指令集：MMX
·接口类型：Socket 7 ②AMD K6-2 
·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：主板自带
·生产工艺：0.25 um
·工作电压：2.2 v
·总线频率：100/95 MHz（注：95MHz为K6-2 333MHz）
·多媒体指令集：MMX,3D Now!
·接口类型：Socket

③AMD K6-III

·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：256 KB （注：与CPU工作频率同步）
·L3 Cache：主板自带
·生产工艺：0.25 um
·工作电压：2.4 v
·总线频率：100 MHz
·多媒体指令集：MMX,3D Now!
·接口类型：Socket 7
 
④AMD K7 Athlon （阿斯龙）
·L1 Cache：128 KB
·L2 Cache：512KB,1/2/4/8MB （注：根据CPU工作频率的高低，其速度为CPU工作频率的1/2，1/2.5，1/3不等）
·生产工艺：0.25/0.18 um （注：0.18um工艺生产的CPU其编号最后有“A”）
·工作电压：2.0 v
·前端总线频率：200 MHz
·内存总线频率：133 MHz
·多媒体指令集：MMX,3D Now!
·接口类型：Slot A
⑤AMD K7 Duron （毒龙或钻龙）

 
·L1 Cache：128 KB
·L2 Cache：64 KB （注：与CPU工作频率同步）
·生产工艺：0.18 um
·工作电压：1.65 v
·前端总线频率：200 MHz
·内存总线频率：133 MHz
·多媒体指令集：MMX,3D Now!
·接口类型：Socket A
 
⑥AMD ThunderBird(雷鸟)

·L1 Cache：128 KB
·L2 Cache：256 KB （注：与CPU工作频率同步）
·生产工艺：0.18 um
·工作电压：1.7/1.75 v （注：1.75v为Thunderbird 900MHz的工作电压）
·前端总线频率：200 MHz
·内存总线频率：133 MHz
·多媒体指令集：MMX,3D Now!
·接口类型：Socket A 
  
3、Cyrix（VIA）系列
①VIA Cyrix 6x86MX
·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：主板自带
·生产工艺：0.35 um
·工作电压：2.9 v
·总线频率：66 MHz
·多媒体指令集：MMX
·接口类型：Socket 7
②VIA Cyrix 6x86M II 

·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：主板自带
·生产工艺：0.25 um
·工作电压：2.9 v
·总线频率：66 MHz
·多媒体指令集：MMX
·接口类型：Socket 7
 
③VIA Cyrix-III 

·L1 Cache：64 KB
·L2 Cache：256 KB （注：与CPU的工作频率同步）
·生产工艺：0.18 um
·工作电压：2.2 v
·总线频率：100/133 MHz
·多媒体指令集：MMX，3DNow!
·接口类型：Socket370
 
④VIA Cyrix 6x86 
·L1 Cache：16 KB
·L2 Cache：主板自带
·生产工艺：0.35 um
·工作电压：3.5 v
·总线频率：66 MHz
·多媒体指令集：N/A
·接口类型：Socket 7