计算机导论第02章 CPU、内存与主板.ppt

第2章 CPU、内存与主板本章学习目标与要求n掌握CPU的基本知识n学会CPU的选择、识别、安装和调试n了解内存的相关知识n掌握内存的选择、识别、安装和调试n掌握主板的基本构成n学会主板的选择、识别、安装和调试1.1 CPUCPU (Central Processing Unit)，即中央处理器，是整个电脑系统的核心，也 是整个电脑系统最高的执行单位它负 责整个电脑系统指令的执行、数学与逻 辑运算、数据存储、传送以及输入输出 的控制 1.1.1 CPU发展简介 n 1971年，Intel公司推出了世界上第一块4位微处 理器4004，含有2300个晶体管，时钟频率为 1MHz，用于计算器上它功能不全、实用价值不 大，但为微型计算机的发展开辟了一条崭新的途 径n 1978年6月，Intel公司推出了16位微处理器Intel 8086Intel 8086n 1979年6月，Intel公司推出了Intel 8088，内含 29000个晶体管，主频为4.77MHz，它的内部数 据总线为16位，外部数据总线为8位，属于准16 位微处理器，地址总线为20位，寻址范围为1MB 内存1981年，IBM公司用Intel 8088芯片首先 推出准16位IBM PC个人计算机，开创了全新的 微机时代。

n 1982年，Intel公司推出全16位微处理器芯片 Intel 80286，内含13.4万个晶体管80286芯片 内部和外部数据总线都为16位，地址总线24位， 可寻址16MB内存，时钟频率6M—20M1984年 ，IBM公司以Intel 80286芯片为CPU，推出IBM- PC/AT机 n1985年10月，Intel公司推出全32位微处理 器芯片Intel 80386，内含27.5万个晶体管 80386内部和外部数据总线都为32位， 地址总线也是32位，可寻址4GB内存，时 钟频率12.5M—33M Intel 80386n1989年4月，Intel公司推出Intel 80486，内 含120万个晶体管32位微处理器，时钟 频率25M—50M，带有8K的L1Cache及浮 点运算单元 Intel 80486n1993年，Intel公司推出Intel Pentium，采用0.8um 制造工艺，早期Pentium工作在与系统总线相同的 66M和60M频率下，没有倍频设置一年后，使用 0.6um半导体制造工艺，供电电压均为3.3 V，总 线频率60/66M，时钟频率达到75—200M，带有一 个16KB的一级缓存，8KB用于数据，8KB用于指 令。

使用倍频技术，外频×倍频=CPU工作频率n1994年，Intel公司推出Intel Pentium Pro，含550 万个晶体管，时钟频率133MHz首次将二级缓存 整合到CPU上，工作频率与CPU时钟频率相同， 一级缓存为16KB，8KB用于数据，8KB用于指令 ，二级缓存256KB，系统总线为60/66M，0.35um 制造工艺，它支持所有以前的Pentium指令 n1997年1月8日，Intel公司推出Intel Pentium MMX ，含450万个晶体管，它支持MMX多媒体新指令集 ，在x86指令集中加入了57条新指令，用于高效的 处理图形、视频、音频数据，内部 Cache为32KB ，0.35um制造工艺，采用双电压设计，内核电压为 2.8V，系统I/O电压仍为3.3V，这就要求主机板增 加一个电压调整器，时钟频率166M—233M，总线 频率66MIntel Pentium MMXn1997年4月2日，AMD抢在Intel发布PII CPU之前推 出 AMD K6处理器，由于其性能与PII不相上下，而 价格却比PII低了不少，因而获得了极大成功n1997年5月7日，Intel公司推出Intel PentiumⅡ，含 750万个晶体管，带有MMX指令，核心电压为2.0V ，0.25um制造工艺，采用Slot1架构，工作在 66/100M外频，频率为233M—450M。

Intel PentiumIIn1998年：Intel公司推出Celeron，0.25um制 造工艺，Slot1架构，没有片内L2缓存，所 以它的整数运算能力很差66M外频，核心 工作电压为2.0V Intel Celeronn1999年2月22日，AMD发布K6-III 400MHz CPU，集成2300万个晶体管，采用Socket 7结构 K6-IIIn1999年2月26日，Intel公司推出了PentiumⅢ CPU芯 片，它的集成度达到800万个晶体管，0.18um制造 工艺，Slot1架构，32KB一级缓存和256KB二级高速 缓存，100M/133M外频，包括MMX指令和Intel自己 的3D指令SSE（因特网数据流单指令扩展，有71条 指令）内核工作电压为1.6V PentiumⅢn1999年6月23日，AMD推出AMD Athlon (K7) 处理器其超标量浮点单元及200MHz 系统总线使其性能达到了以前x86处理器从未 达到的水平 AMD Athlonn2000年3月29日，Intel公司推出了CeleronⅡ， 0.18um制造工艺，SSE指令，128KB L2，66M外频。

n2000年6月，Intel公司又推出了Pentium 4 CPU芯 片，Netburst 结构的Pentium 4 起始频率为1.4GHzn2001年8月20日，AMD公司推出Athlon 4 及Duron 芯片系列的新产品 Duronn2001年8月28日，Intel正式发布了代号为Willamette 的P4 CPU，最高频率为2GHz，采用0.18um制造工 艺n2001年10月8日，AMD宣布推出AthlonXP处理器系 列，它采用专业3D Now!指令集，在封装上采用 OPGA（有机管脚阵列），在性能和性价比方面都超 过同频率的Intel处理器n2002年1月7日，Intel正式发布了代号Northwood的 P4 CPU，起始频率2GHz，采用0.13um铜制造工艺 ，标志着CPU进入0.13um制造工艺时代目前的主 频为2.0GHz、2.20GHz、2.26GHz、2.40GHz、 2.53GHz、3.06 GHz和3.2GHz等P4n2002年3月，AMD公司正式展示其基于 Thoroughbred核心的AthlonXP2800+处理 器，采用0.13um制造工艺。

不久又发布了 Barton核心的AthlonXP处理器n2003年9月，AMD公司发布了Athlon 64位 处理器AMD Athlon 64 FX处理器既可以 确保32位应用程序能够发挥卓越的性能， 也可以支持未来一代的64位软件，是可以 同时支持32位及64位计算的个人电脑处理 器 n现在，AMD公司Athlon3000 64位处理 器已经上市,它采用0.09微米的工艺 ,512M缓存,400FSB,Socket939接口,价 格要1300元1.1.2 CPU的接口 Socket插座 :nSocket 7插座 具有321个插孔，所支持的外频一般 为60MHz、66MHz、75MHz、83MHz Socket 7适用范围很广，主要适用 于Intel的Pentium、Pentium MMX， AMD的K5、K6、K6-2、K6-Ⅲ，Cyrix 的MⅡ等随后出现的Super 7标准是在 Socket 7基础上发展起来的，是由 AMD、VIA、ALI、SIS等厂商倡导并 创建的标准Super7增加了对处理器 100MHz外频、AGP的支持，可以支持 AMD K6-2、K6-Ⅲ处理器。

Socket 7插座nSocket 370插座具有370个插孔主要适用于Intel的Celeron 系列，PentiumⅢ的Coppermine系列，可以支 持66MHz、100MHz和133MHz外频nSocket A插座具有462个插孔，是ADM公司针对Intel Socket 370插座的回应主要适用于Duron（毒 龙）、Athlon (速龙)、Athlon XPnSocket 423插座具有423个插孔，是Intel于2000年底发布的 Willamette核心Pentium 4处理器的专利，需要 搭配专门的i850芯片组及RAMBUS内存. nSocket 478插座具有478个插孔，适用于目前主流 Pentium 4处理器，具有较好的硬件搭配和 升级能力 Socket 478插座nSocket T插座Intel即将推出的Socket T插座具有775个 插孔，适用于即将推出的LGA封装的 Prescott和Tejas处理器 Socket T插座Slot插槽 :nSlot 1插槽是Intel在推出PentiumⅡ时提出的一种规范 Slot 1插槽是一个狭长的242引脚的插槽，占据的 空间较大，CPU安装起来有点费劲。

Slot 1可以支 持采用SEC（单边接触）封装技术的PentiumⅡ、 Pentium Ⅲ 和Celeron 处理器Slot 1插槽nSlot 2插槽采用该接口的CPU主要是用于高端工 作站和服务器的Intel Xeon（至强）系列， 在家用机和普通商用机中并不多见nSlot A插槽从外观上看，Slot A和Slot 1很相似， 其安装就像是把Slot 1旋转180度，但两者 的电器性能并不兼容Slot A适用于AMD Athlon处理器 1.1.3 主要技术指标频率n主频是CPU内核运行时的时钟频率，即CPU的时钟频 率一般来说，主频越高，CPU的速度就越快n外频又称外部时钟频率，这个指标和电脑系统总线的 速度一致外频越高，CPU的运算速度越快外频 是制约系统性能的重要指标，100MHz外频之下的 Celeron 800MHz比66MHz外频之下的Celeron 800MHz运行速度快目前CPU的外频主要有 66MHz，100MHz、133MHz和200MHzn前端总线频率FSB是CPU和北桥芯片之间的通道，负责CPU与北 桥芯片之间的数据传输在AMD的雷鸟系列CPU 发布以前，CPU的外频和前端总线保持一致，因 此人们通常把外频和前端总线都用外频表示。

公司名称CPU名称外频前端总线IntelCeleron（赛扬），Celeron II66MHz，100MHz66MHz，100MHzPII CPU100MHz100MHzPIII CPU100MHz，133MHz100MHz，133MHzP4100MHz，133MHz， 200MHz400MHz，533MHz ，800 MHzAMDK6-2 350以上（包括部分K6 -2 300）100MHz100MHzK7 (Athlon)，Duron， Thunderbird100MHz，133MHz200MHz，266MHzAthlon XP133MHz，200MHz266MHz，400MHzVIAMIII (CyrixIII)，C3133MHz133MHzn倍频指CPU的主频和系统总线（外频）间相 差的倍数，倍频越高，主频就越高在286时代，还没有倍频的概念， CPU的主频和系统总线的速度一样随着 计算机技术的发展，内存、主板和硬盘等 硬件设备逐渐跟不上CPU速度的发展，而 CPU的速度理论上可以通过倍频无限提升 ，CPU主频=外频×倍频 n超频在倍频一定的情况下，要提高CPU的 运行速度只能通过提高CPU外频来实现； 在外频一定的情况下，提高倍频也可以实 现目的。

所谓的“超频”，就是通过提高 外频或倍频实现的目前的CPU倍频一般 都已经在出厂前被锁定，而外频则未上锁 部分CPU，如AMD的Duron和雷鸟能够 通过特殊手段对其倍频进行解锁而实现超 频，而Intel的CPU则不可 高速缓存 高速缓存。