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目 录 2.1 CPU 2.1.1 CPU概述 2.1.2 流水线技术 2.1.3 Cache技术 2.1.4多核(双核技术) 2.1.5 Intel Xeon技术 2.1.6 AMD Opteron技术 2.1.7 Power和UltraSparc 2.1.8 GPGPU 2.2 主板 2.3 总线技术 2.4 内存 2.5 硬盘 2.6 电源 2.7 机箱 2.1 CPU（中央处理单元） CPU，Center Processing Unit，是包含了运算器和控制器在内的芯片单元。 CPU的基本功能就是对指令流和数据流在时间和空间上实施有效的控制。主要包括： 指令流出的控制 指令分析与执行的控制 指令流向的控制 2.1.1 CPU概述 针对冯若依曼计算机结构，数据流是由指令流驱动完成的。 冯若依曼计算机体系： 2.1.1 CPU概述 现代CPU中，采用了多种技术来提高机器的性能，主要有两种方式： （1）提高每条指令的执行速度 （2）提高每个cycle所能执行的指令条数 针对第二条，就引入流水线的概念和技术 2.1.2 流水线技术 流水线是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程可以与其它子过程并行进行。由于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似，因此称为流水线技术。 2.1.2 流水线技术 静态流水线是指在同一段时间内，多功能流水线中的各个功能段只能按照一种固定的方式连接，实现一种固定的功能。只有当按照这种连接方式工作的所有任务都流出流水线之后，多功能流水线才能重新进行连接，以实现其它功能。 2.1.2 流水线技术 动态流水线是指在同一段时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。当然，同时实现多种连接发生是有条件的，即流水线中的各个功能部件之间不能发生冲突。 2.1.2 流水线技术 条件分支 条件分支对流水线的影响很大，一般来说，跳转指令会造成流水线的断流，为了避免这种情况的产生，可以通过分支预测技术来实现 若分支预测成功，流水线充满，利用效率最高，若分支预测失败，流水线先排空，重新载入指令，利用率极低 2.1.2 流水线技术 静态分支预测 在处理机的硬件和软件设计完成之后，转移预测的方向就已经确定，或者预测为转移不成功，或者预测为转移成功。在程序实际执行过程中，转移预测的方向不能改变。 还可以两个方向都预测，设置转移目标缓冲栈，两个方向都预取指令 动态分支预测 动态分支预测技术能够根据近期转移是否成功的历史记录来预测下一次转移的方向，它能够随程序的执行过程动态地改变转移的预测方向。 2.1.2 流水线技术 静态流水线以及多发射 在现代CPU技术中，为了能达到并行的高性能，增加了多套发射机构和执行单元，让CPU能在同一cycle中发射多条指令，执行多个操作 2.1.2 流水线技术 动态流水线以及多发射 动态流水线（Dynamic Pipelining）是指在同一段时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能 2.1.3 Cache技术 Cache的引入 Cache存储系统 –处理器最常采用的一种高速存储系统 –由高速缓存Cache和主存储器构成 –Cache存储系统的目的主要是为了提高存储系统访问的速度。在处理器片上的Cache缓存器的访问速度可达处理器主时钟的频率，而处理器片外的主存储器的速度要比Cache低5～10倍 –Cache存储系统全部由硬件来调度 2.1.3 Cache技术 Cache存储系统的组成 2.1.3 Cache技术 Cache存储系统工作原理 Cache和主存储器都划分成相同大小的块（有的地方也称行，line） 块（Block）的大小是2的整次幂，一块包含若干字，字可分为字节。Cache与主存储器之间以块为单位进行数据交换。 主存储器的块可以采用某种映射关系和地址变换映射到Cache上的块 最灵活的方式是主存中的任一块可以映射到Cache中的任意一块的位置上，这种映射方式称为全相联映射。 2.1.3 Cache技术 Cache系统工作原理 2.1.3 Cache技术 Cache系统工作原理 2.1.3 Cache技术 Cache与主存的关系 全相联映射： 2.1.3 Cache技术 Cache与主存的关系 直接映象方式： 2.1.3 Cache技术 Cache与主存的关系 组相联映象方式： 2.1.4 多核技术 多核技术，实际上是就是单芯片多处理器技术（CMP，Chip Multi Processor）。 即在一个处理器芯片（Chip）内集