1、 DIY階梯教室CPU篇（上） CPU是“Central Processing Unit”的英語縮寫，翻譯成中文就是“中央處理器”，通常簡稱為“處理器”。在某些技術類文章中，有時也稱它為“微處理器”。 -認識Intel與AMD 由于CPU的技術含量很高，因此有能力生產CPU的公司并不多，目前主要有美國的Intel、AMD、Transmeta和中國臺灣的VIA等四家公司。市場上絕大多數(shù)的產品是前兩家生產的。 Intel的中文名稱是“英特爾”，其產品的商標就是“Intel”，我們經常看到的“Pentium（奔騰）”、“Celeron（賽揚）”處理器就是該公司的產品（圖1）。其中“Pentium（奔

2、騰）”系列面向中高端市場，目前的主打產品是“Pentium 4”系列；“Celeron（賽揚）”系列面向中低端市場，產品的售價相對Pentium4系列要低，目前的主打產品是“Celeron D”系列。 AMD的中文名稱為“超微”，但一般情況下都直接稱呼該公司為“AMD”。AMD目前面向民用臺式機的處理器主要有定位中高端市場的“Athlon（速龍）64”系列，面向中低端市場的“Sempron（閃龍）”系列（圖2）。-主流Pentium 4處理器 目前市場上的Pentium 4處理器大致分為兩類，一類采用的是Socket 478接口，另一類（包括最新的產品）采用LGA775接口。 -1.LGA77

3、5接口Pentium 4處理器 從外觀上來看，LGA775接口的Pentium 4處理器正面覆蓋了一個金屬蓋（圖3），體形比較小巧，背面有很多金黃色的金屬觸點（圖4）。 在CPU正面那金屬蓋的下面，隱藏著一塊很小的晶體片，這塊晶體片是一片指甲大小的、薄薄的硅晶片，它才是真正的“處理器”，一般稱它為CPU核心，英文稱之為“Die”。在這塊小小的硅晶片上，密布著數(shù)以千萬計的晶體管，它們相互配合，完成著各種復雜的運算和操作（圖5）。 由于CPU核心是硅晶片，因此很脆弱。為了保護它的安全，同時為了幫助核心散熱，現(xiàn)在的CPU在核心上都加裝了一個金屬蓋，此金屬蓋不僅可以避免核心受到意外損壞，同時也增加了核

4、心的散熱面積。 金屬封裝殼周圍是CPU基板，它將CPU內部的信號引接到基板上，基板的背面有許多密密麻麻的鍍金觸點，它是CPU與外部電路連接的通道（圖6）。 LGA775 Pentium 4處理器最大的外觀特點就是底部采用了金屬觸點設計，取消了以往的針腳，只有一個個整齊排列的金屬圓點。所以安裝LGA775接口的CPU時需要一個安裝扣架進行固定，以便CPU能準確壓在主板CPU插座露出來的彈性觸針上（圖7）。 2. Socket 478接口Pentium 4處理器 除了LGA775這種新型接口的Pentium 4處理器之外，目前市場上常見的Pentium 4處理器采用的都是Socket 478接口的

5、產品，其外觀與LGA775的Pentium 4類似，正面也有一個金屬蓋（圖8）。 在基板的背面，Socket 478接口的Pentium 4處理器擁有鍍金的金屬引腳，而LGA775接口的Pentium 4卻沒有引腳，只有觸點（圖9）。 解讀Pentium 4處理器的型號 如果你購買的是盒裝Pentium 4處理器，則在包裝盒上會看到該產品的型號標簽（圖10）。該標簽上的“Intel Pentium 4 Processor 530”是什么意思呢？ 1.型號 標簽上的“Intel Pentium 4 Processor 530”，它標注的是該處理器的型號：其中“Intel Pentium 4 Pr

6、ocessor 530”是“型號”； “Intel Pentium 4 Processor”是產品的“家族”型號，說明該處理器是“Pentium”家族的“Pentium 4”處理器；最后面的“530”則是該產品的具體編號。 目前Intel開始對LGA775接口的處理器采用新的命名方式，改變了以往的頻率命名方式，取而代之的是使用數(shù)字編號來命名。“7XX”表示Dothan核心的Pentium M處理器（筆記本電腦用），“5XX”表示Prescott核心的Pentium 4處理器，“3”表示90nm工藝制造的Celeron D（包括Socket478和LGA775兩種接口）處理器，其中5XX系列包括

7、：Pentium 4 520（2.8GHz）、530（3.0GHz）、540（3.2GHz）、550（3.4GHz）、560（3.6GHz）、570（3.8GHz）等。 2.主頻 標簽上的“3GHz”標注的是該處理器的主頻。主頻就是CPU運算時的工作頻率，單位是Hz。隨著技術的發(fā)展，CPU的主頻已由MHz發(fā)展到GHz（1GHz=1024MHz）。與主頻相關的還有“外頻”與“倍頻”這兩個參數(shù)，“外頻”是系統(tǒng)總線的工作頻率，而“倍頻”則是主頻與外頻之比的倍數(shù)，主頻外頻倍頻。 3.FSB 標簽上的“800MHz FSB”指的是該CPU的FSB頻率是800MHz。那么什么是FSB呢？FSB的中文意思是

8、“前端總線”。它是CPU與主板北橋芯片或內存之間的數(shù)據(jù)通道，其頻率直接影響CPU訪問內存的速度。 如果將CPU看作是一臺安裝在房間中的大型機器的話，那么“外頻”也就是單條生產線的生產速度，“倍頻”就是生產線的條數(shù)，“主頻”自然就是整個機器的總生產速度了。至于“前端總線”，就是這個房間的“大門”機器的生產能力再強，如果“大門”很窄或者物體流通速度比較慢的話，CPU就不得不處于一種“吃不飽”的狀態(tài)（圖11）。 4.L1/L2 Cache 標簽上標注的“1MB L2 Cache”是說該CPU的二級緩存容量為1MB。那么什么是L2（二級緩存）呢？ 隨著CPU主頻的不斷提高，它的處理速度也越來越快，而由

9、于其他設備的發(fā)展速度并沒有CPU這么快，結果CPU的處理速度雖然提高了，但是卻沒有“原料”進行加工其他設備根本趕不上CPU的速度，沒辦法及時將需要處理的數(shù)據(jù)交給CPU。于是，高速緩存便出現(xiàn)在CPU中高速緩存是一種速度非常快的存儲介質，當CPU在處理數(shù)據(jù)時，高速緩存就用來存儲一些常用或即將用到的數(shù)據(jù)或指令，當CPU需要這些數(shù)據(jù)或指令的時候直接從高速緩存中讀取，而不要再到內存甚至硬盤中去讀取，如此一來可以大幅度提升CPU的工作效率。 為了降低成本，同時也為了提高高速緩存的利用率，如今的CPU都對緩存采取“分級設計”，也就是將高速緩存通常分成L1 Cache和L2 Cache兩個級別：L1 Cach

10、e采用與CPU相同的半導體工藝，與CPU同頻運行，無須通過外部總線來交換數(shù)據(jù)，所以大大節(jié)省了存取時間。由于生產工藝水平和成本的限制，容量不能很大。 與L1 Cache不同，在L2 Cache中，指令和數(shù)據(jù)是存放在一起的，由于容量較大，數(shù)據(jù)與指令相互爭用的情況一般不太嚴重。L2 Cache的容量十分靈活，可由廠家自行決定，從128KB到幾MB不等. 除了在包裝盒上標注上述關鍵信息外，在CPU金屬蓋上面也會標注以上信息，只不過信息非常簡潔明了：“Intel Pentium 4”說明該CPU是Pentium 4處理器；“3.00GHz”是指該CPU的主頻為3GHz；“1M”是指該CPU的L2 Cac

11、he是1MB：“800”是指該CPU的FSB為800MHz（圖12）。 DIY階梯教室CPU篇（中） -賽揚（Celeron）系列處理器是Intel占領中低端市場產品-認識Celeron D處理器 在和AMD爭奪低端市場的戰(zhàn)斗中， 2004年6月，Intel推出了低端“悍將”Celeron D（圖1）。 1.Socket 478 接口的Celeron D 目前市場上的Celeron D處理器大多采用Socket 478接口，它是Northwood核心Celeron處理器的替代產品，采用了90納米制造工藝和全新的Prescott核心，內部具有與Prescott Pentium 4相同的1.25億

12、個晶體管，但核心面積僅有112平方毫米。L1 Data Cache（一級數(shù)據(jù)緩存）由8KB增至16KB，L2 Cache（二級緩存）同樣增大了一倍，達到了256KB（圖2）。 1024KB=1MB 另外，Celeron D的前端總線頻率也由Northwood核心Celeron處理器的400MHz提升至533MHz，并且在多媒體指令集方面增加了13條SEE3指令。Celeron D的工作電壓在1.4V左右。 與Prescott核心的LGA 775 Pentium 4處理器一樣，Celeron D也采用了全新的“處理器編號”命名方式，正式名次為Celeron D 3XX。其中“Celeron D

13、320”的頻率為2.4GHz，“Celeron D 325”的頻率為2.53GHz，“Celeron D 330”的頻率為2.66GHz，“Celeron D 335”的頻率為2.8GHz，“Celeron D 340”的頻率為2.93GHz，“Celeron D 345”的頻率為3.06GHz，“Celeron D 350”的頻率為3.20GHz。 -Celeron D的步進版本信息 從外觀來看，Celeron D和Northwood Celeron的區(qū)別很?。合嗤膍PGA封裝、Socket478接口以及同樣的銀色IHS（Integrated Heat Spreader，整合式散熱設計）和

14、綠色基板。不過，Celeron D二級緩存容量是后者的兩倍，同時它背面的電容數(shù)差不多也是后者的兩倍（圖4）。 圖4 Celeron D(左邊)背面的電容數(shù)約為Northwood Celeron的兩倍 2.LGA 775接口的Celeron D 為了加快i915/925平臺的推廣速度，爭取早日實現(xiàn)Socket 478架構向LGA 775架構的轉變，Celeron D處理器也開始采用LGA 775接口（圖5）。 除了接口有所變化之外，LGA 775 Celeron D處理器在技術方面也與Socket 478 Celeron D有所不同采用了Prescott核心。與最初的Prescott核心相比，新

15、制程的LGA 775 Celeron D增加了Intels Execute Disable Bit（硬件防病毒功能）及Thermal Monitor 2（第二代溫控功能）。除了增加兩項新功能外，LGA 775接口的Celeron D處理器與Socket 478 Celeron D的技術規(guī)格是一樣的，都是533MHz前端總線、256KB二級緩存，最大工作電壓1.4V。 為了在編號上區(qū)分LGA 775接口與Socket 478接口的Celeron D，Intel在LGA 775接口Celeron D的編號后加了一個字母“J”（圖6）。Intel目前共發(fā)布了4款LGA 775接口的Celeron D

16、處理器，分別是 325J（2.53GHz）、330J（2.66GHz）、335J（2.8GHz）和340J（2.93GHz）。 Celeron D與Pentium 4的區(qū)別 為什么主頻、核心、接口相同的Celeron D與Pentium 4處理器之間的售價會相差那么大呢？它們之間的性能差距是如何產生的呢？要了解這些問題，我們可以先看一下主流Intel處理器的技術參數(shù)（見表）。1.緩存容量之間的差別 二級緩存容量的不同，歷來是Celeron與Pentium之間最大的區(qū)別之一。Prescott核心的Celeron D的二級緩存只有同核心Pentium 4的1/4。 2.前端總線之間的差別 為了進一

17、步拉大Celeron與Pentium之間的距離，Intel在開發(fā)處理器時，往往會故意讓Celeron的前端總線頻率比同核心的Pentium低一個檔次。Prescott核心的Celeron D與Pentium 4也不例外，前者的前端總線頻率只有533MHz，后者的卻是800MHz。 3.是否支持超線程 為了進一步提升處理器的性能，Intel把應用于服務器領域的超線程技術引入到家用CPU上。目前，Celeron D處理器不支持超線程技術，而Prescott核心的Pentium 4則支持這一技術。 Celeron D型號的識別 要識別Celeron D的編號信息，除了可以利用其外包裝外（圖7），也可

18、以從處理器金屬頂蓋上獲取這些信息（圖8）。 圖8信息的第1、2行上的“INTEL CELERON D”表明該CPU是Intel公司的Celeron D處理器。 第3行上的“2.53GHz/256/533”表明這是一顆主頻為2.53GHz、二級緩存為256KB、前端總線為533MHz的處理器。在這一行中，最前面的數(shù)字是該處理器的主頻，而后面的“256”，或者“512”、“1M”等則顯示的是處理器的二級緩存信息。至于第三個數(shù)字“533”則是處理器的前端總線頻率，即533MHz。 第4行上的“SL7C5”表示處理器的S-Spec編號，從這個編號也可以查出處理器的其他指標，CPU是否盒裝也是靠這個編號

19、來識別的。S-Spec編號后面的信息表示產地，如“MALAY”表示這塊CPU產自馬來西亞；“COSTA RICA”表示CPU產自哥斯達黎加；“CHINA”則表示中國制造的CPU。 第5行的“Q423A268”是產品的FPO序列號，這是一個全球惟一的序列號，每塊CPU的序列號都不相同。 編注：目前Intel所有處理器的型號信息基本上都是按照上述規(guī)則進行標注的。 DIY階梯教室CPU篇（下） 目前，AMD針對臺式機的處理器產品，主要有面向高端市場的Athlon 64 FX系列、面向中低端主流市場的Athlon 64系列，以及面向低端市場的Sempron系列。其中“Athlon”的中文名稱是“速龍”

20、，“Sempron”的中文名稱是“閃龍”（圖1）。 -認識Athlon 64 FX系列處理器 為了對抗Intel的Pentium4 Extreme Edition（至尊版）處理器，AMD推出了頂級桌面處理器產品Athlon 64 FX系列。該系列產品采用Claw Hammer核心，配備了1MB二級緩存，外頻為200MHz，支持1GHz（即200MHz5）的Hyper Transport（簡稱HT）總線頻率。內部整合了支持雙通道DDR的內存控制器，遺憾的是，它們僅支持Registered ECC DDR內存。Athlon 64 FX系列處理器是AMD為游戲玩家和發(fā)燒友們所定制的產品（圖2）。 目

21、前，Athlon 64 FX系列主要有三款產品：Athlon 64 FX-51、Athlon 64 FX-53和Athlon 64 FX-55。它們的主頻分別為2.2GHz、2.4GHz和2.6GHz。這三款產品的最新版本均采用Socket 939接口。 -認識Athlon 64系列處理器 Athlon 64系列是AMD針對家用臺式電腦所推出的64位處理器產品，其對手就是Intel的Pentium4系列處理器。 1.Socket 754接口的Athlon 64 AMD最初發(fā)布的Athlon 64處理器采用的都是Socket 754接口（圖3），采用Claw Hammer核心，內置了512KB或

22、1MB二級緩存。從外觀上來看，其核心也加裝了金屬頂蓋，底部則有很多金屬針腳（圖4）。 目前市場上采用Socket 754接口的Athlon 64，主要有Athlon 64 2800+、Athlon 64 3000+、Athlon 64 3200+、Athlon 64 3400+、Athlon 64 3700+等幾款產品。 2.Socket 939接口的Athlon 64 由于采用不同接口的產品策略在很大程度上影響了Athlon 64處理器銷量，因此AMD開始陸續(xù)將Athlon 64系列處理器統(tǒng)一為Socket 939接口（圖5）。Socket 939接口Athlon 64同樣采用了金屬頂蓋，不

23、過底部的金屬引腳比Socket 754接口的產品多了很多，非常密集（圖6）。 相比Socket 754接口的Athlon 64，Socket 939接口產品的改進主要有兩點：一是集成了128bit的雙通道內存控制器，以取代以前的單通道64bit內存控制器。二是HT總線頻率都提升到1GHz。而與Athlon 64 FX系列處理器相比，Socket 939接口的Athlon 64可以支持普通的非校驗內存條，這是一個很大的優(yōu)勢。 目前市場上采用Socket 939接口的Athlon 64主要有兩個版本，它們分別采用0.13微米制造工藝的NewCastle核心和90納米制造工藝的Winchester核

24、心，而采用這兩個核心的Athlon 64處理器除了制造工藝不同外，并無太大的差別。現(xiàn)在Socket 939接口的Athlon 64主要有Athlon 64 3000+、Athlon 64 3200+、Athlon 64 3500+、Athlon 64 3800+、Athlon 64 4000+（采用Claw Hammer核心）等產品。 3.解讀Athlon 64處理器的編號 我們知道，Intel的處理器都會在金屬頂蓋上印上一些編號信息。同樣，Athlon 64處理器表面也有編號，通過閱讀這些編號，就可以快速了解該處理器的相關信息。下面我們以Athlon 64 3200+為例，來詳細解讀Athl

25、on 64處理器的編號（圖7）： 在圖7所示的型號信息中，第一行的“AMD Athlon 64”字樣表示該CPU的類型，說明該CPU是Athlon 64系列處理器； 第二行的“ADA3200AEP5AP”是最關鍵的信息，其中“ADA”表示該CPU是AMD Athlon 64 Desktop系列，所有Athlon 64處理器都采用該編號；“3200”是CPU的型號，也就是PR值信息。假如是“4000”則說明是AMD Athlon 64 4000+處理器；“A”這個位置的子母表示該CPU的接口類型，如果是“A”則說明是Socket 754接口，如果是“D”則說明是Socket 939接口；“E”這

26、個位置的子母表示CPU的工作電壓，E表示該CPU的工作電壓為1.50V；“P”這個位置的子母表示CPU的最高可承受的溫度，P表示是70；“5”這個位置的數(shù)字表示CPU的二級緩存容量，其中5代表1MB、4代表512KB；最后面的“AP”是保留編號，一般用來表示該CPU所采用的步進版本。 認識Sempron系列處理器 為了阻擊Intel Prescott核心的Celeron D處理器，AMD在2004年7月底發(fā)布了Sempron（中文名叫“閃龍”）系列處理器。Sempron橫跨Socket 462（即Socket A）、Socket 754和Socket 939三種平臺。1.Socket 462接

27、口的Sempron Socket 462接口的Sempron（圖8）的核心是Thoroughbred-B。和以前采用同一核心的Athlon XP相比，Socket 462接口的Sempron除了將外頻提高到166MHz（前端總線頻率為333MHz）外，其他諸如0.13微米制造工藝、256KB二級緩存、10級流水線設計等指標則沒有改變。 Sempron處理器在型號命名方面，繼續(xù)沿用了AMD獨有的PR值命名方法。但相比以前的產品，Sempron的PR值計算更加偏向于普通應用時的算法。因此，同PR值的Sempron實際主頻比Athlon XP的要低。比如，Sempron 2600+的實際運行頻率是1

28、.83GHz，而同核心的Athlon XP 2600+的主頻卻是2.08GHz。 AMD共推出了六款采用Socket 462接口的Sempron，分別是Sempron 2200+、2300+、2400+、2500+、2600+、2800+，工作頻率從1.5GHz到2.0GHz。 2.解讀Socket 462接口Sempron的編號 Socket 462接口的Sempron編號比較好識別，以編號“SDA2200DUT3D”的Sempron2200+為例（圖9），其編號意思如下： “SDA”是Sempron特有的標志；后面的“2200”是CPU的主頻PR值；頻率后面的“D”表示封裝形式（D=OPG

29、A、A=PGA、M=卡匣式、其他為TBD）；至于D后面的“U”，它表示工作電壓（S=1.5V、U=1.6V、K=1.65V、P=1.7V、M=1.75V）；“T”表示處理器可以承受的最高工作溫度（V85、T70）；“3”為L2 Cache的容量（1=64KB、2=128KB、3=256KB、4=512KB）；最后面的“D”表示FSB（A/B200MHz、C=266MHz、D=333MHz）。 3.Socket 754接口的Sempron 從Sempron 3100+開始，高頻Sempron處理器都采用Socket 754接口，支持200MHz外頻和800MHz的Hyper Transport總

30、線頻率。Socket 754接口的Sempron還集成了單通道內存控制器、256KB二級緩存，以及“CoolnQuiet”技術。 雖然Socket 754接口的Sempron在外觀、技術指標上與Socket 754接口的Athlon 64很相似，但它并不是一款64位處理器（圖10）。 Socket 754接口的Sempron編號也比較容易識別，以編號“SDA3100AIP3AX”的Sempron為例，其編號含義如下： “SDA”是Sempron特有的標志；后面的“3100”是CPU的主頻PR值；頻率后面的“A”表示接口類型，A代表Socket 754接口；A后面的“I”表示工作電壓，I代表1.

31、40V；“P”表示處理器可以承受的最高工作溫度，P代表70；“3”為L2 Cache的容量，3=256KB；最后面的“AX”表示步進版本。 目前，Socket 754接口的Sempron主要有Sempron 2600+、Sempron 2800+、Sempron 3000+、Sempron 3100+和Sempron 3300+。 Hardware關鍵詞-制造工藝 制造工藝，也稱制程，它表示一種半導體工藝尺寸，它是指在一塊硅晶圓片上集成的數(shù)以萬計的晶體管之間的連線寬度。制造工藝一般是用微米（m）或納米（nm）作為衡量單位（1微米相當于頭發(fā)絲直徑的1/60）。自1995年以來，半導體芯片制造工藝的發(fā)展十分迅速，先后從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.13微米，一直發(fā)展到最新的90納米。制造工藝的提高，意味著CPU的體積將更小，集成度更高，功耗也會降低，而性能卻會提高。 -超線程技術 超線程技術（Hyper Threading）的原理來自于x86平臺的同步多線程（SMT）技術：系統(tǒng)只使用一塊CPU，利用特殊的指令把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片，讓操作系統(tǒng)誤以為系統(tǒng)內有兩塊物理C