的英文全称是 Central Processing Unit,即中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的今天,由于制造技术的越来越先进 来越高,内部的晶体管数达到几百万个。虽然从最初的CPU发展到现在其晶体管数增加了几十倍,但是CPU的内部结构仍然可分 逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能,因此CP的性能指标十分重要 电脑的心脏,这颗心一直都是决定着电脑的优劣状态。从美国的 InetI公司在1971年推出了世界上第一个4位微处理器4004后 Intel技术的CPU发展历程。经历了8008、i8086、i8087、8088及以后的80286、386、486、586和现在的 Pentium4系列 CPU名词解释 Cpu的发展历程 CMs——互补金属氧化物半导体 CISC——复杂指令集计算机 COB—板上集成缓存 芯片内集成缓存 CPGA——陶瓷针型栅格阵列 中央处理器 EC—微型控制器 FEMS一—快速进入/退出多媒体状态 FIFO—先入先出队列 AM FPU——浮点运算单 H-PBGA——表面黏著,高耐热、轻薄型塑胶球状矩阵封装 英特尔架构 ID—鉴别号码 英特尔移动模块
※ ※ CPU 的英文全称是 Central Processing Unit，即中央处理器。CPU 从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进， 其集成度越来越高，内部的晶体管数达到几百万个。虽然从最初的 CPU 发展到现在其晶体管数增加了几十倍，但是 CPU 的内部结构仍然可分 为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU 的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能，因此 CPU 的性能指标十分重要。 CPU 是电脑的心脏，这颗心一直都是决定着电脑的优劣状态。从美国的 Inetl 公司在 1971 年推出了世界上第一个 4 位微处理器 4004 后 开始了基于 Intel 技术的 CPU 发展历程。经历了 8008、i8086、i8087、8088 及以后的 80286、386、486、586 和现在的 Pentium 4 系列。 Cpu 的发展历程： 早期的 CPU 586 686 K6 PⅡ CPU 名词解释 BGA ——球状矩阵排列 CMOS ——互补金属氧化物半导体 CISC ——复杂指令集计算机 COB ——板上集成缓存 COD ——芯片内集成缓存 CPGA ——陶瓷针型栅格阵列 CPU ——中央处理器 EC ——微型控制器 FEMMS ——快速进入/退出多媒体状态 FIFO ——先入先出队列 FPU ——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 ——英特尔架构 ID ——鉴别号码 IMM ——英特尔移动模块
KNI— Katmai新指令集,即MMX2 e⊙00 MX——多媒体扩展指令集 NI—非英特尔 PGA—引脚网格阵列,耗电大 处理器序列号 PIB—盒装处理器 PPGA—塑胶针状矩阵封装 RISC——精简指令集计算机 SEC—单边连接器 SIMD 单指令多数据流 氧氟化硅 S0I——绝缘体硅片 SSE—单一指令多数据流扩充 TCP—薄膜封装,发热小 性能指标有以下几点: 主频,也就是CPU的时钟频率,简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来,一个时钟周期完成的指令数是固定的,所以主频 的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同,所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总 率:而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是:主频=外频×倍频。(注:我们购买计算机主要看CPU的主频) 内存总线速度或者叫系统总路线速度,一般等同于CPU的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要,由于内存速度的 CPU的发展速度,为了缓解内存带来的瓶颈,所以出现了二级缓存,来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级 存和内存之间的工作频率。 工作电压。工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CP(386、486)由于工艺落后,它们的工作电压一般为5V(奔 /3.3V/2.8V等),随着CPU的制造工艺与主频的提高,CPU的工作电压有逐步下降的趋势, Intel最新出品的 Coppermine已经 作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。这对于笔记本电脑尤其重要。(注:新赛扬是1.5V) 协处理器或者叫数学协处理器。在486以前的CPU里面,是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算 286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后,自从486以后,CPU一般都内置了协处理器,协处理器的功能也不再局限 运算。现在CPU的浮点单元(协处理器)往往对多媒体指令进行了优化。比如 Intel的MX技术,MX是多媒体扩展指令集”的 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新增加57条MMX指令,把处
PⅢ PⅣ KNI ——Katmai 新指令集，即 MMX2 MMX ——多媒体扩展指令集 NI ——非英特尔 PGA ——引脚网格阵列,耗电大 PSN ——处理器序列号 PIB ——盒装处理器 PPGA ——塑胶针状矩阵封装 RISC ——精简指令集计算机 SEC ——单边连接器 SIMD ——单指令多数据流 SiO2F ——二氧氟化硅 SOI ——绝缘体硅片 SSE ——单一指令多数据流扩充 TCP ——薄膜封装,发热小 CPU 主要的性能指标有以下几点： 第一：主频，也就是 CPU 的时钟频率，简单地说也就是 CPU 的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频 越高，CPU 的速度也就越快了。不过由于各种 CPU 的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括 CPU 的性能。至于外频就是系统总 线的工作频率；而倍频则是指 CPU 外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主频=外频×倍频。 （注：我们购买计算机主要看 CPU 的主频） 第二：内存总线速度或者叫系统总路线速度，一般等同于 CPU 的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的 发展滞后于 CPU 的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指 CPU 与二级 (L2)高速缓存和内存之间的工作频率。 第三：工作电压。工作电压指的也就是 CPU 正常工作所需的电压。早期 CPU（386、486）由于工艺落后，它们的工作电压一般为 5V（奔 腾等是 3.5V/3.3V/2.8V 等），随着 CPU 的制造工艺与主频的提高，CPU 的工作电压有逐步下降的趋势，Intel 最新出品的 Coppermine 已经 采用 1.6V 的工作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。这对于笔记本电脑尤其重要。 （注：新赛扬是 1.5V） 第四：协处理器或者叫数学协处理器。在 486 以前的 CPU 里面，是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算， 因此 386、286、8088 等等微机 CPU 的浮点运算性能都相当落后，自从 486 以后，CPU 一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限 于增强浮点运算。现在 CPU 的浮点单元（协处理器）往往对多媒体指令进行了优化。比如 Intel 的 MMX 技术，MMX 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 新增加 57 条 MMX 指令，把处
能力提高了60%左右。(注:现在”铜矿"P还有MX2技术,将来还会有三代、四代MMX技术,名称可能不同,意思是一样的 流水线技术、超标量。流水线( pipeline)是 Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流 叩中由56个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成56步后再由这些电路单元分别执行,这 在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型CPU内部的流水线超过通常的56步以上 mpro的流水线就长达14步。将流水线设计的步(级)数越多,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU 个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有 Pentium级以上CFU才具有这 这是因为现代的CPU越来越多的采用了RISC技术,所以才会超标量的CPU 乱序执行和分枝预测,乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。 序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝,其中无条件分枝只需要CPU按指令顺序执行,而条件分枝则必须根 再决定程序运行方向是否改变,因此需要”分枝预测”技术处理的是条件分枝 1高速缓存,也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。内置的L1高速缓存 构对CPU的性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高 量不可能做得太大。采用回写( Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通( Write- through)结 存,仅对读操作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。 L2高速缓存,指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 I 于CPU频率一半下的,容量为512K。为降低成本 Intel公司曾生产了一种不带L2的CPU名为赛扬。(笨笨熊注:现在铜矿及新 存与CP同频,所以高端1G以上的芯片大战中 Intel暂时领先于L2只有主频一半或三分之一的AMD的K7) 制造工艺, Pentium cPu的制造工艺是0.35微米,PII和赛扬可以达到0.25微米,最新的CPU制造工艺可以达到0.18微米 铜配线技术,可以极大地提高CPU的集成度和工作频率。(注:听说索尼的PS4采用的情感芯片第三代将用0.01微米技术,集 体管,技术进步真可怕)
理多媒体的能力提高了 60％左右。（注：现在"铜矿"PⅢ还有 MMX2 技术，将来还会有三代、四代 MMX 技术，名称可能不同，意思是一样的） 第五：流水线技术、超标量。流水线(pipeline)是 Intel 首次在 486 芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流 水线。在 CPU 中由 5~6 个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，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，这 样就能实现在一个 CPU 时钟周期完成一条指令，因此提高了 CPU 的运算速度。超流水线是指某型 CPU 内部的流水线超过通常的 5~6 步以上， 例如 Pentium pro 的流水线就长达 14 步。将流水线设计的步(级)数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的 CPU。 超标量是指在一个时钟周期内 CPU 可以执行一条以上的指令。这在 486 或者以前的 CPU 上是很难想象的，只有 Pentium 级以上 CPU 才具有这 种超标量结构；这是因为现代的 CPU 越来越多的采用了 RISC 技术，所以才会超标量的 CPU。 第六：乱序执行和分枝预测，乱序执行是指 CPU 采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。 分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝，其中无条件分枝只需要 CPU 按指令顺序执行，而条件分枝则必须根 据处理结果再决定程序运行方向是否改变，因此需要"分枝预测"技术处理的是条件分枝。 第七：L1 高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在 CPU 里面内置了高速缓存可以提高 CPU 的运行效率。内置的 L1 高速缓存 的容量和结构对 CPU 的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态 RAM 组成，结构较复杂，在 CPU 管芯面积不能太大的情况下，L1 级高 速缓存的容量不可能做得太大。采用回写(Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通(Write-through)结 构的高速缓存，仅对读操作有效。在 486 以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。 第八：L2 高速缓存，指 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 Intel 公司曾生产了一种不带 L2 的 CPU 名为赛扬。（笨笨熊注：现在铜矿及新 赛扬的 L2 缓存与 CPU 同频，所以高端 1G 以上的芯片大战中 Intel 暂时领先于 L2 只有主频一半或三分之一的 AMD 的 K7） 第九：制造工艺， Pentium CPU 的制造工艺是 0.35 微米， PII 和赛扬可以达到 0.25 微米，最新的 CPU 制造工艺可以达到 0.18 微米， 并且将采用铜配线技术，可以极大地提高 CPU 的集成度和工作频率。（注：听说索尼的 PS4 采用的情感芯片第三代将用 0.01 微米技术，集 成 5 亿个晶体管，技术进步真可怕）