计算机操作系统管理-CPU
14、几样流行的CPU术语:
1、流水线技术 2、超流水线 3、超标量技术
4、Hyper Transport超级总线 技术 5、超线程技术 6、双核技术
1、流水线技术
流水线(pipeline)。流水线是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CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流 水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结 果,浮点流水又分为八级流水。
4、Hyper Transport 超级总线技术:
是由AMD公司最新开发出的端到端总线技术,是指在 CPU内部集成了内存控制器,把内存与CPU连接起来,跨越 了主板传输速率的瓶颈问题,从而提高内存与CPU之间的传 输速度。目前该技术主要用于AMD Athlon64位处理器。
5、超线程技术
为Intel公司推出的一项新技术,在CPU内部放置两个逻 辑处理单元,可在同一时间里,把一个CPU虚拟成两个CPU来 使用,并且可以共享缓存。但是,虽然采用超线程技术能同 时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,因为每 各CPU都具有一些独立的资源。当两个线程都同时需要某一 个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资 源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的 性能。
3、Intel的80286 ——16位处理器
(1)说明:1982年推出。有两种工作模式: 实 模式和保护模式;其中,实模式被限制在 访问1M内存;保护模式可访问16M内存。 (2)参数:16位处理器,24位地址总线,含有 13.4万个晶体管,时钟频率为 6MHz~20MHz。
BGA:球状网格阵列封装,常用于笔记本电脑 的处理器。
CSP:芯片级封装,芯片面积与封装面积之比 尽可能为1:1。
四 CPU 的发展
第一代计算机(1946—1958):电子管时代 第二代计算机(1959—1964):晶体管时代 第三代计算机(1965—1970):集成电路时代 第四代计算机(1971—至今 ):大规模集成电路时代
主频、外频、倍频之间的关系
主频 = 外频 × 倍频
例:Pentium 4 2.4G的CPU 主频 2400MHZ =外频400MHZ ×倍频6= 2400
补充:
1、CPU性能:
IPC是指CPU每一时钟周期内所执行的指令多少 CPU性能 =IPC×频率(主频)
2、PR值:
指的是TPI (True Performance Initiative) 即所谓“真实性能标准” ——频率并不是一切,性能才是关键“ 与主频多少的P4CPU性能相当 一般AMD的CPU性能的表示方法
Socket 754
Socket 939
Socket 940
二、按照CPU的封装方式分:
真正的CPU是一小块的超集成电路硅板,为了保 护CPU免受灰尘侵害和CPU散热等需要,在电路板外部 加上保护外壳,采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块 固定在其中以防损坏。是沟通芯片内部与外部电路的 桥梁。
(2)常见封装: PDIP:塑料双列直插封装, 引脚从两端引出。 Intel 8位和 16位 处理器使用。 PQFP:塑料四边引出扁平封装, 引脚四边引出,80386采用。 CPGA/PPGA:陶瓷/塑料针脚 网格阵列封装,引脚从底端引出, 并形成了规则的阵列(用于 SOCKET处理器)。
5、高速缓存(Cache)
缓存(Cache)又称为高速缓存,是可以进行高速数据传 输的存储器。 由于CPU运行速度远远高于内存和硬盘等存储器,因此有 必要将常用的指令和数据等放进缓存,让CPU在缓存中直 接读取,以提升电脑的性能。 Cache的功能是用来减少 CPU因等待慢速设备(如内存)所导致的延迟,进而改善 系统的性能。
2、超流水线
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,例如例如Pentium pro的流水线就长达14步,奔腾 4的流水线就长达20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。
3、超标量技术
超标量是指采用多个处理部件多条流水线来并行执行 指令。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,所以才会有超标量的CPU。
微型计算机(微机)属于第四代产品 电子计算机主要是以电子元件划分发展阶段的
1、 Intel 4004/ 8008/ 8080/8085——8位处理器
(1)1971年,Intel公司将算数运算器和逻辑控制 电路集成了,发明了世界上第一片微处 理器Intel 4004 。 (2)其参数为8位处理器,含有2300个晶体 管,108KHz的时钟频率。 后来相继发明了:Intel 8008 8位 Intel 8080 (1973) Intel 8085 8位(1976)
MMX指令集:它是Intel公司于1996年推出的一项多媒体扩展指 令技术。指令集中包括有57条多媒体指令。通过这些指令可 以一次处理多个数据,在处理结果超过实际处理能力时也能 进行正常处理 SSE指令集:它是Intel公司在Pentium III处理器中率先推出的。 此指令集包括了70条指令,其中包含50条提高3D图形运算效 率的SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条 优化内存指令。这些指令理论上这些指令对目前流行的图像 处理、浮点处理、3D运算、视频处理、音频处理等诸多多媒 体应用起到全面强化的作用。
11、CPU扩展指令集
(1)指令集就是CPU中所有指令的集合/ (2)常见指令集有: MMX(多媒体扩展指令集,Intel)、 SSE(因特网数据流单指令扩展,Intel)、 3DNOW!(可以大幅度提高3D处理性能,AMD)
指令集技术
指令集是为了增强CPU在某些方面(如多媒体)的功能而特意 开发的一组程序代码集合。目前常见的指令集有以下几种。
Intel 4004
Intel 8008
Intel 8085
2、Intel 8086/8088——16位处理器
(1)说明:1978年和1979年先后,推出进入X86时代 (2)参数:16位微处理器,含有1.9万个晶体管, 4.77MHz时钟频率,地址总线为20位,可 使用1MB内存 (3)1981年,IBM首次将8088用于PC机器中,开创了全新 的个人电脑时代。
Socket 7插座: 194针.用于P/P MMX/ K5/K6-II/K6-III
Socket A插座:462针脚,用于32位的Athlon XP和Duron系列
Socket 370插座:370针脚,用于 P III/CⅡ&III
Socket 478插座 :478针脚,用于32位的P4/C4&D
寄存器
存储单元 缓存
一 认识CPU(Central Processing Unit,中央处理器)
CPU是电脑中最重要的组成部分,它相当于人的大脑, 是整个电脑系统的核心。 其内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元3 大部分。 其工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工 厂的原料(指令),经过物资管理部门(控制单元)的调 度分配,被送往生产线(逻辑运算单元),生产出成品 (处理后的数据)后,再存储在仓库(存储器)中,等着 拿到市场上去交易(交由应用程序使用)
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CPU
主要知识点: 一、认识CPU 二、CPU 的发展 三、CPU的工作原理 四、CPU的技术参数 五、CPU的分类 六、CPU的型号和品牌 七、CPU的超频 (了解) (了解) (了解) (掌握) (掌握) (了解) (了解)
CPU
CPU内部可分为三大部分:
算术运算 运算器 逻辑运算
CPU
控制器
8、CPU工作电压 一般制作工艺越小,工作电压越低;电压一般都在 1.6v~3v,低电压能解决功耗和发热大的问题。 而当 CPU正常工作时电压称工作电压,其数值是保持不变最 佳。
9、地址总线宽度 CPU一次能接纳和处理多少位数据,其宽度越大 (一次处理的二进制数的位数),就意味着CPU的性 能越高。如8位,16位,32位,64位。 10、数据总线宽度 CPU与二级高速缓冲存储器、内存、输入 输出设备之间一次实际传输数据的位数。
Socket 775插座 :775针脚,用于64位的Pentium D/ Pentium EE/Celeron D
Socket 754插座: 754针脚, Socket 939插座:939针脚,用于Athon64,FX(高端)系列 Socket 940插座:940针脚,Athon64 2系列,为目前主流
SSE 2指令集:是INTER在SSE指令集基础上扩展而成的,该指 令新添加了144条新建指令,进一步提高了浮点运算能力,主 要集成在P4以上的CPU上。能够加快许多应用程序的运行, 包括视频、话音、图像、照片处理、加密、财务、工程和科 学应用。 SSE 3指令集:SSE3是在SSE2基础上,又新增了13条指令,主要 加强了复杂算法,视频压缩与编码和线程同步等方面。
4、前端总线(FSB)频率 (1)前端总线频率即总线频率。是CPU和北桥芯片之间
的数据通道;是整个电脑系统中,数据吞吐量最大的总线;直 接影响CPU和内存的数据交换速度。
(2)前端总线频率与外频的区别:
前端总线的速度指的是数据传输的速度。 外频,通常为系统总线的工作频率(系统时钟频率),CPU与 周边设备传输数据的频率,具体是指 CPU到芯片组之间的总 线速度。 外频是 CPU与主板之间同步运行的速度。
6、双核技术
双核就是一个CPU中集成了2个处理核心的处理器,有2 个运算单元,控制单元,和存储单元。就像有两个大脑一样, 可以同时运算不同的两个程序,就像两个大脑同时在考虑两 件事情一样