计算维护与维修教程 教学课件 作者 赵兵 第三章.ppt

第3章 中央处理器 本章较详细地介绍了PC兼容机使用的Intel、AMD和Cyrix系列的32位微处理器（CPU）的性能和特点。 3.1 CPU的技术指标和封装 3.2 过去的32位Intel处理器 3.3 目前的Intel处理器 3.4 AMD和Cyrix处理器 3.1 CPU的技术指标和封装 3.1.1CPU的技术指标 3.1.1.1 CPU的基本构成和性能 中央处理器CPU ( Central Processing Unit)是一块超大规模集成电路芯片，它的内部是由几十万个（Intel 80386）到几千万个（Intel Pentium 4）晶体管元件组成的十分复杂的电路，其中包括运算器、寄存器、控制器和总线（数据、控制、地址总线）等。它通过执行指令来进行运算和控制系统，它是整个微机系统的核心。以Pentium Ⅱ为例，CPU的内部构成如图3-1所示。 图3-1 奔腾二的内部结构 PC兼容机使用最多的CPU是Intel、AMD（Advanced Micro Devices , Inc.）和Cyrix公司的产品。从Intel 80386开始，都是高性能、高速度、32位数据处理的所谓“第四代”CPU，前三代分别为4位、8位和16位处理器。Pentium是“第五代”CPU，Pentium Ⅱ、Ⅲ是“第六代”CPU，Pentium 4是“第七代”CPU。图3-2是将Pentium Ⅲ处理器的电路、外壳、散热片和风扇等各部分分解开来的照片。 图3-2 Pentium Ⅲ处理器 3.1.1.2 CPU的主要技术指标和特点 1．字长 CPU的字长通常是指其数据总线宽度，单位是二进制的位（bit）。它是CPU数据处理能力的重要指标，反映了CPU能够处理的数据宽度、精度和速度等，因此常常以字长位数来称呼CPU。 2．CPU的外部总线 CPU的总线是指CPU芯片与外部连接的总线，由其引脚引出，包括数据线（Data Bus）、地址线（Address Bus）和控制线（Control Bus）三组。 3．主频率 CPU的主频是指CPU的工作时钟频率，单位是MHz，目前已晋升为GHz（1GHz=1000MHz），它是CPU速度的重要指标，通常标注在CPU表面的型号中。为了将高主频的CPU与较低时钟频率的主板相匹配，CPU主频采用了较低的输入时钟频率和在内部倍频到主时钟频率的方法。CPU输入时钟称为外频，常取为主板系统总线的频率。 4．运算速度 CPU的运算速度是指其每秒钟能够处理的指令数，单位为MIPS（百万指令每秒）。这个指标是CPU速度的本质指标，它不光取决于主频，更主要地取决于CPU处理指令的逻辑结构。即使在同样主频下，不同档次的CPU其运算速度也有成倍的差别。 5．内部FPU 以前的286或386系统，在用于数学和图形处理时，为了加快复杂运算速度和减少CPU的负担，可以在主板上另行安装一个叫做80287或80387的数学浮点协处理器。在486以上的CPU，则把这个协处理器集成到CPU芯片内部，叫做内部浮点处理器（Floating Point Unit，FPU），因而大大提高了CPU的运算速度。 6．内部Cache 以前的系统，为了解决主机中低速内存与高速CPU的不匹配，加快CPU对内存的访问速度，采用了在CPU和内存间插入高速缓冲存储器（Cache）的方法，Cache存储器安装在主板上，称为外部Cache（External Cache）。从486CPU开始，处理器内部也包含了Cache，486是8KB，pentium是16KB。加上主板上的Cache，便构成二级Cache结构，CPU内的称为L1 Cache，CPU外主板上的称为L2 Cache。从Pentium Ⅱ开始，CPU除了包含核心芯片内的32KB的L1 Cache，还包括CPU板上分立的512KB的L2 Cache。再加上主板上512KB的L2 Cache，便构成三级Cache结构。 7．指令系统 CPU是靠执行指令来计算和控制系统的。每种CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，包括几十或几百条指令。指令系统功能的强弱是CPU的重要指标。Intel的MMX(Multi Media Extended)、AMD的3DNow!和Intel的SSE(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions)等都是新增的特殊指令集，分别增强了