计算机维修与维护CPU.ppt

《计算机组装与维护实用教程》 电子教案主 编 罗衍辉 中等职业学校教学用书（计算机专业）第二章 PC机的大脑CPU Ú教学目标 Ú认识CPU Ú正确掌握CPU的安装及拆卸方法 Ú了解CPU的性能指标 Ú了解目前CPU的主流产品 Ú掌握CPU的选购原则及技巧 Ú教学重点、难点1、CPU的安装2、CPU的性能指标 Ú教学方法理论——实践一体化：项目教学法认识CPU的外观CPU是计算机系统的核心，计算机系统的最终性能主要由 CPU决定在计算机发展的历史中，经历了数次的更新换代， 更新换代的主要标准就是CPU的升级换代每一次的更新换代 都为计算机的性能提升和应用模式和范围都带来了巨大的变化 CPU是一块矩形或正方形的超大规模集成电路，它背面有许 多密密麻麻的镀金的针脚或圆触点，是CPU与外部电路连接的 通道，如图2.1所示 图2.1 P4 Socket478和LGA775 CPU镀金针脚镀金圆触点认识CPU CPU是计算机系统的核心，计算机系统的最终性能主要由CPU决定在计算机发展的历 史中，经历了数次的更新换代，更新换代的主要标准就是CPU的升级换代每一次的更 新换代都为计算机的性能提升和应用模式和范围都带来了巨大的变化。

一、 CPU的外观 CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写，中文意思是“中 央处理器”，有时也简称它为“处理器”，用在微机中就称为“微处 理器”它是整个计算机系统的运算、控制中心，也就是计算机 的“大脑” CPU 外形是一个矩形片状物体，中间凸起的一片指甲大小的 、薄薄的硅晶片部分是 CPU 核心，英文称之为“ die ”在这块 小小的硅片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合协 调，完成着各种复杂的运算和操作 CPU 的核心工作强度很大，发热量也大而且 CPU 的核 心非常脆弱，为了核心的安全，同时为了帮助核心散热，现在 的 Intel 推出的 CPU 一般在其核心上加装一个金属盖，此金属盖 不仅可以避免核心受到意外伤害，同时也增加了核心的散热面 积，如图 2-2 所示金属封装壳周围是CPU基板，传统的Socket接口的CPU背面采 用镀金的金属引脚，现今Intel LGA775接口的CPU采用的是金属 触电设计方式，如图2-3所示这些触点或金属引脚是CPU与外部 电路连接的通道，同时也起着固定CPU的作用 由于CPU的核心发热量比较大，为了保护核心的安全，如今的 CPU都加装一个CPU散热器。

散热器通常由一个大大的合金散热 片和一个散热风扇组成，用来将CPU核心产生的热量快速散发掉 如图2-4所示 二、CPU的参数 1.体现CPU工作能力的主频、外频、倍频 前端总线频率 工作电压（1）主频主频就是CPU的时钟频率，它反映了CPU的整体工作速度，也就是 CPU运算时的工作频率2）外频与倍频与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个概念，“外频”是系统总线 的工作频率，而“倍频”则是外频与主频相差的倍数，主频=外频×倍频 如果把外频看作CPU这台“机器”内部的一条生产线，那么倍频则可以看 作生产线的条数，一台机器生产速度的快慢（主频）自然就是生产线的 速度（外频）乘以生产线的条数（倍频）了 2.前端总线频总线频 率前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道，而“前端 总线频率”（FSB）就是该通道“运输数据的速度”如果将CPU看 作一台安装在房间中的大型机器的话，“前端总线”就是这个房间 的“大门”机器的生产能力再强，如果“大门”很窄或者物体流通 速度比较慢的话，CPU就不得不处于一种“吃不饱”的状态，如图 所示目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz 、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种，前 端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大，更 能充分发挥出CPU的功能。

现在的CPU技术发展很快，运算速度 提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给CPU 较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了 CPU性能得发挥，成为系统瓶颈外频与前端总线频率的区别是 前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间 同步运行的速度3.CPU工作电压 工作电压是指CPU核心正常工作所需的电压早期CPU的工作电压 一般为5V，目前最新的Core 2 CPU的最高核心工作电压仅为1.35V左右 CPU电压的降低、减小了CPU发热，因而可以适应更高的工作频率4.缓存CPU内部的缓存如同高速周转仓库随着CPU主频的不断提高，它的处 理速度也越来越快，其它设备根本赶不上CPU的速度，没办法及时将需 要处理的数据交给CPU于是，高速缓存便出现在CPU上，当CPU在处 理数据时，高速缓存就用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当 CPU需要这些数据或指令的时候直接从高速缓存中读取，而不用再到内 存甚至硬盘中去读取，如此一来可以大幅度提升CPU的处理速度 缓存又分为几个级别：L1 Cache（一级缓存）：容量不是很大，与CPU同频运行，无需通 过外部总线来交换数据，所以大大节省了存取时间。

L2 Cache（二级缓存）：CPU在读取数据时，寻找顺序依次是 L1→L2→内存→外存储器L2 Cache的容量十分灵活，容量越大，CPU 档次越高现在的CPU，其L2 高速缓存都是和CPU 同速运行的除了速度以 外，L2 高速缓存容量也会影响CPU 的性能，原则是越大越好，如Intel CPU的二级缓存在256KB 一4MB之间5.CPU的制造工艺、封装方式制造工艺，也称为“制程宽度”是在制作CPU核心时，核心上最基本的 功能单元CMOS电路的宽度在CPU的制造工艺中，一般都是用微米衡 量加工精度从上世纪70年代早期的10微米线宽一直到目前采用的0.09 、0.065微米线宽，CPU的制造工艺都在不断地进步制作工艺的提高， 意味着CPU的体积将更小，集成度更高，耗电更低封装是指安装CPU集成电路芯片用的外壳封装不仅起着安放、固定、 密封、保护芯片和增强散热功能的作用，而且还是沟通芯片内部与外部 电路的桥梁芯片的封装技术已经历了从DIP、PQFP、PGA、BGA到FC -PGA，技术指标一代比一代先进新的封装技术适用的芯片频率越来越 高，散热性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠 性也越来越高。

三、 CPU的种类当今世界上，能生产CPU主要有Intel 、AMD 、VIA 、全美 达、IBM等这几个著名的CPU 生产厂商，但是市场上能够看到的 绝大多数都是Intel 和AMD 的CPU 目前生产CPU厂商主要是和AMD这两家，每个生产厂家产品 在价格、各种档次、各种型号越来越多，最终分为高、中、低几 个档次 市场上主流CPU介绍 低端产品：赛扬D全系列、闪龙（Sempron）2200+2800+ 中端产品：P4 2.4A、Athlon 64 2800+——3200+ 中高端产品：P4 3.0G、奔腾D系列、酷睿（Core）2系列、 Athlon 64 3400+——3600+、Athlon 64FX和AMD Opteron（皓龙 ）系列64位的赛扬D310处理器和Pentium D 925处理器Intel Core 2 Duo E 系列处理器AMD 速龙64 X2 4200+处理器和Athlon 64 FX-60处理器AMD Athlon64 3000+处理器和Opteron（皓龙）870处理器1.Intel的CPU 目前市场上的Intel 系列CPU 主要有面向主流市场的Pentium 4、面 向低端市场的赛扬D、以及面向高端用户的Pentium D和针对高级服务器 用户的Pentium EE 。

(1) Intel 的CPU：Pentium 4 、Pentium D和Pentium EE ① Pentium 4现今在市场的Pentium 4 系列CPU已全部过渡到LGA775接口，采用 0.09微米的制造工艺1.4V的工作电压前端总线的频率为800MHz 核心代号由Prescott逐步取代了早期的Willamette、Northwood等命名方式也由以往的频率命名方式，取而代之的是使用“5XX”、 “6XX”数字编号来命名5XX”和“6XX”系列的区别主要是：“5XX”系列 CPU的二级缓存为1MB，而“6XX” 系列CPU的二级缓存为2MB；晶体管 数量由原来的1.25亿个增至1.69亿个，核心面积从122平方毫米增至135 平方毫米并且“6XX”系列Pentium 4全部支持EM64T（扩展64位内存技 术）、HT（超线程技术）、EDB（一种硬件防病毒技术）和SSE3（扩 展指令集）除了在包装盒上标注上述关键信息外，在CPU金属盖上面也会标注以上 信息，只不过信息简洁明了，如图所示：“Intel Pentium D”说明该CPU是 Pentium D处理器；“2.66GHz”是指该CPU 的主频为2.66GHz；“1M”是指 该CPU 的二级缓存是1MB；“800”是指该CPU的前端总线为800MHz。

SL736是CPU的S-Spec编号利用该编号可以在Intel网站（http://proces 线、核心电压二级缓存容量、工作温度等一些更详细的信息MALAY 表示的是产地②Pentium D和Pentium EE 当单纯提高CPU的频率已不能提高CPU性能时，双内核CPU成为提高性 能一条重要途径如图所示 双内核CPU示意图Pentium D采用了两个独立的Prescott物理核心构建而成，名称为“8XX”系 列的Pentium D的核心名称为Smithfield，也是采用0.09微米的制造工艺 包括820(2.8GHz)、830(3.0GHz)、840(3.2GHz)三个型号，采用800MHz 前端总线，面向主流市场每个内核拥有相互独立的总线接口，2个相 互独立的16KB的一级缓存，每个核心一个;2个相互独立的支持ECC的 1MB的二级缓存，每个核心一个，支持SSE2和SSE3多媒体扩展指令集 ，接口的格式仍为LGA775另外Pentium D 830和Pentium D 840还支持 增强的Intel Speed Step技术，这项技术从以往在移动CPU的应用上来看 ，能有效地降低噪音和发热。

该处理器不支持超线程(HT)名称为“9XX”系列的Pentium D，的核心名称为Presler新一代的Pentium D 900系列包括920(2.8GHz)、930(3.0GHz)、940(3.2GHz)、950(3.4GHz) 这四种规格处理器(除此之外，Intel还将推出一款主频高达3.6GHz的 Pentium D 960处理器)，它们都是采用了更先进的0.065微米制造工艺， 二级缓存容量由1MB×2提升为2MB×2(4MB)，支持英特尔虚拟化技术 (Intel Virtualization Technology，虚拟技术是指可以让一台电脑当作几台 虚拟的电脑来用，同时运行不同的操作系统，如可以同时运行FTP服务 和web服务、可以打开一个数据库，与此同时还能网上冲浪与现有虚 拟软件不同的是，这种虚拟是完全硬件层次上的)将2级缓存扩大了一 倍， Presler也因此达到了3亿7千6百万晶体管的规模，而Smithfield只有2 亿3千万，不过先进的0.065微米工艺让Presler的发热和功耗都比同频率 的Smithfield反而低许多 Pentium EE与Pentium D相比，Pentium EE系列支持HT超线程技术（“HT 超线程”是一种可以把系统中的单一物理处理器虚拟成为两个逻辑处理器 ，从而。