计算机组装与维护ppt幻灯片

1、1,第2章 中央处理器-CPU,CPU又称为中央处理器，是一块超大规模的集成电路，它处于计算机的“大脑”中枢地位，负责整个系统的指令执行、运算，以及输入/输出系统的控制等工作。CPU与内部存储器和输入/输出设备合成为计算机的三大核心部件，在整个计算机的运作过程中，起着非常重要的作用。,2,本章学习要点:,CPU的发展历程 CPU的分类 CPU的功能 CPU的组成结构 CPU的性能参数 多核CPU计算 CPU选购指南,3,2.1 CPU的发展历程,作为电脑之“芯”的CPU从世界上第一款处理的诞生到现在，一直以惊人的速度在不断发展着。而每一款CPU的出现，则会带动计算机其他部件的相应发展，例如带动存储器存取容量的增大、存取速度的提高，以及外围设备的不断改进等。下面，将以CUP发展的不同阶段为主导思路，简单介绍CUP的发展过程，便于大家更好地了解和认识CPU。,4,2.1.1 X86时代,X86时代是Intel公司X86系列的CPU产品，包括典型的Intel4004、Intel8008、Intel8088、Intel80486等产品。 1Inter4004/8008阶段：第一代cpu， 19

2、71年，4004是4位结构，2300个晶体管， 频率为108KHz，每秒执行6万条指令。 2Inter8086/8088阶段：1978年推出 8086为16位cpu结构，主频为4.77MHz， 29000个晶体管，但价格高，1年后intel 推出了简化版的8088 3Inter80386/80486阶段：首款32位cpu ，27.5万个晶体管，频率为12.5MHz，后 提高到了20MHz，25MHz，33MHz。1989 年，推出80486，达到120万个晶体管，主 频由25MHz提高到33MHz，50MHz.,5,2.1.2 奔腾时代,奔腾时代是Inter公司在X86系列产品的基础上，所推出的新一代高性能的处理器，属于CPU的第5代产品，包括Pentium MMX、Pentium 4等产品。 1Pentium MMX：1993年intel推出Pentium（奔腾）处理器，晶体管达到310万个，时钟频率为60MHz，66MHz，200MHz。1996年，推出Pentium MMX（多能奔腾），在奔腾cpu中加入了MMX指令，提高了处理音像、图形和通信的那个里。 2Pentium /：1

3、997年推出奔腾II时，常用了solt 1的接口标准（一种板卡式的外形设计）。1999年推出奔腾III，加入了70个新指令，首次使用0.25微米技术，晶体管达到950万颗。并大幅提升3D，音乐、语音辨别等应用性能。,6,2.1.2 奔腾时代,3Pentium 4：2000年intel发布了第四代Pentium级cpu，集成了4200万颗晶体管，采用0.18微米制造，时钟频率达到1.5GHz，两个版本：willamette 和Northwood，其中的Northwood为中高端产品。 4Pentium D：2005年intel发布了Pentium D双核处理器，包括D830和D840，采用prescott内核。 另外一个公司为AMD，也发布了Athlon 64 X2的双核处理器，如： Athlon 64 X2 4200+， Athlon 64 X2 4400+， Athlon 64 X2 4600+,7,2.1.3 酷睿时代,酷睿CPU时代也称为CPU中的第6代产品，使用了一款领先节能的新型微架构，而早期的酷睿主要用于笔记本处理器，典型的产品包括Core 2、Core i5、Core i

4、3等。 1酷睿一代：2006年intel公司推出基于core微架构的core 2，有服务器、桌面、移动三个版本。最大改进：采用共享式二级缓存设计，两个核心可以共享4MB的二级缓存。 之后，又推出LGA1366接口，45纳米的四核酷睿i7处理器，并内建8-12MB的三级缓存。 2酷睿二代：2010年6月intel发布第二代的core i3 /i5/i7,采用sandy bridge架构。具有功耗低，性能强，并内置了高性能显示芯片。对于第二代core来说一个较大的特点是可以应用在苹果的笔记本和台式机中，从而让苹果电脑价格大众化。,8,2.1.3 酷睿时代,3酷睿三代：2012年，intel公司推出了ivy bridge（IVB）处理器，使用22纳米和3D晶体管技术，使显卡性能提升1倍，另外加入usb 3.0控制器，可以提供4个usb 3.0通道。 4酷睿四代：2013年，intel公司推出了第四代的haswell，延续了酷睿三代技术，但封装技术有LGA1155改为LGA1150，特点是可以同时执行加法和乘法运算，可以提高浮点计算速度和数字精确度。,9,2.2 CPU的组成结构,CPU为一块

5、超大规模的集成电路，是计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器和控制器两大部件。此外，还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线,10,2.2.1 运算器,运算器（arithmetic unit）的功能是执行定点或浮点算术和逻辑运算操作，包括四则运算（加、减、乘、除）、逻辑操作（与、或、非、异或等操作），以及移位、比较和传送等操作，因此也称算术逻辑部件（ALU）。 1运算器的结构：由算术逻辑部件、通用寄存 器组和状态寄存器组成。 算术逻辑部件：运算器的核心，一种功能强劲的组合逻辑电路，对二进制信息进行算术运算，逻辑运算和位移操作。 通用寄存器组：用于保存参加运算的操作数和运算结果，寄存器中的累加器具有快速数据存取的功能，另外通用寄存器也具有专用寄存器的功能，用于存储计算机操作数的地址。 状态寄存器：又称为条件码寄存器，用来记录算术、逻辑或测试操作的结果状态，通常用作条件转移指令的判断条件。包括：零标志位（Z）、负标志位（N），溢出标志位（V）和进位或借位标志（C）。,11,2.2.1 运算器,2运算器的数据：运算器处理的对象是数据，数据的长度和数据的

6、表示方法，决定了运算器的性能。数据的长度有：16、32、64位。数据的表示为二进制、十进制、十六进制、定点整数、定点小数、浮点数。 3运算器的性能指标：由机器字长和运算速度来决定。 机器字长：参与运算的数据的基本位数，标志着计算精度，并决定了寄存器、运算器和数据总线的位数。字长从4位、8位、16位、32位、64位不等。 运算速度：是计算机的主要指标。两种计算方法：有平均速度和加权平均法。平均速度：单位时间内平均执行指令条数。加权平均法：每种指令执行时间以及该指令占全部操作的百分比。,12,2.2.2 寄存器,寄存器（Register）又称为“架构寄存器”，是一种存储容量有限的高速存储部件，能够用于暂存指令、数据和地址信息，它是内存阶层中的最顶端，亦是系统获得操作资料的最快速途径。 1寄存器的容量：寄存器通常由自身保存的位元数量来估量。如通常的“8位元寄存器” “32位元寄存器”等。 2寄存器的分类：通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器。 3寄存器的特点：数量少、多种存储数据、具有独特的名字。,13,2.2.3 控制器,控制器（controller）负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时计

7、算机各部件所需要的操作控制命令，是向计算机发布命令的神经中枢，一般由指令寄存器IR（InstructionRegister）、程序计数器PC（ProgramCounter）和操作控制器0C（OperationController）三个部件组成。 1指令存储器：用于保存当前执行的或即将执行的指令的寄存器。 2程序计数器：指令计算器。是指明程序中下一次需要执行的指令地址的一种计数器。 3操作控制器：根据指令操作码和时序信息，产生各种操作控制信号，以建立数据通路，用来控制各种取指令和执行指令。,14,2.2.4 总线,总线（Bus）是指将数据从一个或多个源部件传送到其它部件的一组传输线，是计算机内部信息的传输通道，用来连接各个功能部件。 1总线的特性：物理特性（引脚数、排列顺序）、功能特性（地址总线、控制总线、数据总线）、电气特性（信号的方向、信号的电平）、时间特性（信号线上信号的有效时段）。 2总线的分类：数据总线（Data Bus）用于传送数据（ISA、 EISA、VESA、PCI ）、地址总线（Address Bus）用于传送地址、控制总线（Contol Bus）用来传输控制信号和时序

8、信号 3总线的技术指标：带宽、位宽、工作频率。 带宽：单位时间总线上传输的数据量。 位宽：总线能同时传递二进制数据的位数。 工作频率：单位MHz，频率越高，工作速度就越快。,15,2.3 CPU的工作原理,了解了CPU的发展历程之后，还需要先了解一下CPU的工作过程，以及CPU的指令集和主要功能以方便大家根据组装计算机的要求，选择合适的CPU。,16,2.3.1 CPU的工作过程,计算机的所有操作都受CPU控制，它直接从存储器或高速缓冲存储器中获取指令，放入指令寄存器并对指令进行译码。一般情况下，CPU的工作过程可分为提取、解码、执行和写回。 1提取：从存储器或缓存中获取指令 2解码：用指令集中的指令确认获取指令中有用的部分 3执行：对指令进行计算或者处理 4写回：对执行的结果写入cpu内部暂存器中,17,2.3.2 CPU指令集,CPU依靠其内部存储的指令集，来指导和优化程序，以及计算和控制系统。CPU指令集是提高微处理器效率的有效工具之一，也是判断CPU好坏的重要指标。 根据目前主流系统结构来划分，指令集可分为复杂和精简指令集2部分，如果从具体运用来划分，那么上述所阐述的Intel

9、公司和AMD公司所使用的指令集则属于CPU的扩展指令集，它们分别增强了CPU的多媒体、图形图像和CPU的处理能力。 1复杂指令集（CISC）：各条指令和指令中的各个操作都是按照顺序串行来执行的。特点：控制简单、速度慢、利用率低。 2精简指令集（RISC）：精简了指令系统，采用“超标量和超流水线结构”增加cup并行处理能力。特点：格式统一、种类偏少、速度快，性能高（多用于服务器） 3精简并行指令集（EPIC）：86位服务器的处理器上用。特点：数据处理能力强、系统稳定性高、系统安全性高、系统可用性好,18,2.3.3 CPU的主要功能,CPU具有处理指令、执行操作、控制时间和处理数据等强大的功能，其具体功能如下所述。 1处理指令：指令执行的顺序 2执行操作：产生操作信号 3控制时间：控制操作的时间 4处理数据：算术或逻辑运算,19,2.4 CPU的性能参数,CPU作为计算机的重要组成部件，拥有多种性能指标。根据这些性能指标，不仅可以对不同CPU进行评价及比较，还可为选购CPU提供参考数据。在本小节中，将详细介绍CPU中最常用的几种性能参数。 工作频率 缓存 核数,20,2.4.1 工作频率,CPU的工作频率包括主频、外频、倍频和前端总线频率等一些性能参数，通过查看和分析CPU的工作频率参数，可以初步判断CPU的工作性能。 1主频：cpu的时钟频率，cpu运算和处理数据的速度，单位MHz或GHz。通常主频越高，运算速度越快。 主频=外频*倍频。 2外频：cpu与主板工作的速度。也是主 板与其它设备工作的速度。外频的速度决 定计算机整体运行的速度。 3前端总线频率（FSB）：是cpu和内存 之间交换数据的工作频率。 4倍频：cpu时钟频率和外频之间的倍数。主频=外频*倍频,21,2.4.2 CPU缓存,缓存的大小也是CPU的重要指标之一，其结构和大小严重影响了CPU的工作效率。而CPU缓存是位于CPU和内存之间的一个称为Cache的存储区，主要用于解决CPU运算速度和内存读写速度不匹配的矛盾。目前，CPU的缓存主要有一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和三级缓存（L3 Cache），下面将对其分别进行介绍。 1一级缓存（L1 Cache）：封装于 Cpu内部

《计算机组装与维护ppt幻灯片》由会员F****n分享，可在线阅读，更多相关《计算机组装与维护ppt幻灯片》请在金锄头文库上搜索。