第2章中央處理器“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材獲全國優(yōu)秀暢銷書獎--國內(nèi)銷量最多的組裝與維修類書2.2CPU的分類、結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)和選購2.2.1CPU的分類1．按CPU的生產(chǎn)廠家分類按CPU的生產(chǎn)廠家分，CPU可分為IntelCPU、AMDCPU等。2．按CPU的位數(shù)分類CPU的位數(shù)是指CPU中通用寄存器的數(shù)據(jù)寬度，即CPU

一次可以運算的位數(shù)。按CPU的位數(shù)可分為4位、8位、16位、32位和64位。3．按CPU的接口分類按CPU的接口分，Intel系列分為SocketLGA1156、LGA1155、LGA1150、LGA1151等，AMD系列分為SocketAM2、SocketAM2+、SocketAM3、SocketAM4、FM1、FM2、FM2+、FM4等。4．按CPU的核心數(shù)量分類按CPU的核心（內(nèi)核）數(shù)量分類，可分為單核、雙核、三核、四核、六核、八核、十六核等，將向多核CPU發(fā)展。例如，AMDRyzen95900X擁有12核，Inteli7-11700KF擁有8核。2.2CPU的分類、結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)和選購5．按CPU型號或標稱頻率分類每個CPU都有一個型號或標稱頻率，同一檔次系列的CPU按照型號或標稱頻率又分為不同規(guī)格，例如，AMDRyzen55600X頻率為3.7GHz，Inteli5-11600K頻率是3.9GHz。6．按CPU的研發(fā)（核心）代號分類同一系列的CPU，按其研發(fā)或核心代號的不同，又分為多種版本或代號。不同的代號采用不同的技術(shù)，將直接影響到CPU的性能。一般來說，版本越新，性能越好。7．按適合安裝的主板芯片組分類CPU型號、檔次不同，配套的主板芯片組也不相同，即便是相同的CPU接口，有些也不能通用。8．按應(yīng)用場合（適用類型）分類針對不同用戶的需求、不同的場合，CPU被設(shè)計成各不相同的類型。CPU按適用類型或應(yīng)用場合分為桌面（臺式）版、移動版和服務(wù)器版。

桌面版。桌面版也就是臺式微機使用的CPU，是本書主要介紹的內(nèi)容。

移動版。移動版CPU主要用在筆記本電腦中，其特點是發(fā)熱量小、節(jié)電。移動版用CPU都包含有獨特的節(jié)能技術(shù)。

服務(wù)器版。服務(wù)器版CPU主要應(yīng)用于服務(wù)器和工作站，此類CPU在穩(wěn)定性、處理速度、多任務(wù)等方面的要求都高于桌面版CPU。臺北電腦展V2.2.2CPU的外部結(jié)構(gòu)CPU的外觀和結(jié)構(gòu)都非常相似，從外部看CPU的結(jié)構(gòu)，主要由兩個部分組成：一個是核心，另一個是基板。1．CPU的核心核心（也稱內(nèi)核）是CPU最重要的組成部分。CPU中間凸起部分就是核心（Die），是CPU硅晶片部分。對于多核CPU，開蓋后看到的內(nèi)核封裝會有多種外觀，如圖所示。2．CPU的基板CPU基板就是承載CPU核心用的電路板，它負責(zé)核心芯片與外界的數(shù)據(jù)傳輸。3．CPU的編碼在CPU編碼中，都會注明CPU的名稱、時鐘頻率、二級緩存、封裝方式、產(chǎn)地、生產(chǎn)日期等信息。4．CPU的接口CPU通過接口與主板連接。CPU采用的接口方式有引腳式、觸點式、卡式等。（1）Intel的處理器接口從2004年6月Intel公司發(fā)布觸點式CPU接口標準以來，發(fā)布的CPU均采用觸點式。IntelLGA封裝的觸點式CPU。根據(jù)CPU型號的不同，又分為LGA775、LGA1366、LGA1156、LGA1155、LGA1150、LGA1151等。（2）AMD的處理器接口AMD一直采用引腳式CPU接口，AMDSocket封裝的引腳式CPU。根據(jù)CPU型號的不同，又分為SocketFM1、SocketFM2、SocketFM2+、SocketAM4等。2.2.3CPU的接口插座1．Intel的LGACPU接口插座IntelLGA（LandGridArray）CPU插座沒有引腳插孔，采用的是非常纖細的彎曲的彈性金屬絲，通過與CPU底部對應(yīng)的觸點相接觸。（1）LGA1155接口（2）LGA1150接口（3）LGA1151接口（4）LGA2011V3接口（5）LGA1200接口

2．AMD的SocketCPU接口插座AMD的SocketCPU接口插座有引腳插孔，通過把CPU引腳插入插座的方式相接觸。（1）SocketFM1接口（2）SocketFM2接口（3）SocketFM2+接口（4）SocketAM2/AM2+接口（5）SocketAM3和AM3+接口

（6）SocketAM4接口

2.2.4CPU的主要參數(shù)1．代號、核心架構(gòu)、名稱為了便于對CPU設(shè)計、生產(chǎn)、銷售的管理，在研發(fā)過程中，廠商就會給它們一個研發(fā)代號用于稱呼。例如，AMDRyzen72700X的核心代號為PinnadeRidge，IntelCorei76700K的核心代號是Skylake。2．主頻CPU的主頻也叫CPU核心工作的時鐘頻率（CPUClockSpeed），單位是MHz、GHz，在單核時代它是決定CPU性能的最重要指標。

3．總線速度（外頻）CPU的外頻通常為系統(tǒng)總線的工作頻率（系統(tǒng)時鐘頻率），單位是MHz、GHz，是由主板提供的系統(tǒng)總線的基準工作頻率，是CPU與主板之間同步運行的時鐘頻率。實際運行過程中的主板系統(tǒng)總線頻率、內(nèi)存數(shù)據(jù)總線頻率不但由CPU的頻率決定，而且還受到主板和內(nèi)存頻率的限制。4．倍頻CPU的倍頻，全稱是倍頻系數(shù)。由于CPU主頻不斷提高，漸漸地提高到其他設(shè)備無法承受的速度，因此出現(xiàn)了分頻技術(shù)（主板北橋芯片的功能）。分頻技術(shù)就是通過主板控制芯片將CPU主頻降低，使系統(tǒng)總線工作在相對較低的頻率上，而CPU速度可以通過倍頻來提升。倍頻是CPU的運行頻率與系統(tǒng)外頻之間的倍數(shù)，也就是降低CPU主頻的倍數(shù)。理論上倍頻從1.5到無限，目前流行CPU的倍頻為7.5

～45

，以0.5為一個間隔單位。三者的關(guān)系：CPU的主頻（核心運行的頻率）=外頻

倍頻5．高速緩存（高速緩沖存儲器）（Cache）Cache是一種速度比主存更快的存儲器，其功能是減少CPU因等待低速主存所導(dǎo)致的延遲，以改進系統(tǒng)的性能。Cache在CPU和主存之間起緩沖作用，Cache可以減少CPU等待數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。CPU需要訪問主存中的數(shù)據(jù)時，首先訪問速度很快的Cache，當Cache中有CPU所需的數(shù)據(jù)時，CPU直接從Cache中讀取。因此，Cache技術(shù)直接關(guān)系到CPU的整體性能。Cache一般分為一級緩存（L1Cache）、二級緩存（L2Cache）及三級緩存（L3Cache）。三級緩存工作原理：L1Cache儲存著CPU當前使用頻率最多的數(shù)據(jù)，而當空間不足時，一些使用頻率較低的數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)移到L2Cache中；而當將來再次需要時，則從L2Cache中再次轉(zhuǎn)移到L1Cache中；新加入的L3Cache延續(xù)了L2Cache的角色，L2Cache將溢出的數(shù)據(jù)暫時寄存在L3Cache中。6．x86指令集x86指令集是Intel公司為其第一塊16位CPUi8086專門開發(fā)的指令集，其簡化版i8088使用的也是x86指令，同時為提高浮點數(shù)據(jù)處理能力而增加了x87處理器，以后就將x86指令集和x87指令集統(tǒng)稱為x86指令集。由于Intelx86系列、AMDx86系列都使用x86指令集，所以就形成了今天龐大的x86系列及其兼容CPU陣容。7．多媒體擴展指令集CPU多媒體擴展指令集指的是CPU增加的多媒體或者3D處理指令。這些擴展指令可以提高CPU處理多媒體和3D圖形的能力，有多媒體擴展指令（Multi-MediaeXtension，MMX）、單一指令多數(shù)據(jù)流擴展（StreamingSIMDExtensions，SSE）、SSE2、3DNow!、SSE3、SSE4等。8．字長及64位技術(shù)CPU在單位時間內(nèi)能一次同時處理的二進制數(shù)的位數(shù)叫字長或位寬。所以，32位字長的CPU就能在單位時間內(nèi)處理字長為32位的二進制數(shù)據(jù)，Pentium4和AthlonXP都是32位的。64位技術(shù)是指CPU中通用寄存器的數(shù)據(jù)寬度為64位，采用64位指令集可以一次傳輸、運算64位的數(shù)據(jù)。目前主流CPU使用的64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64位技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)和Intel公司的IA-64技術(shù)。

AMD64位技術(shù)。

EM64T技術(shù)。

IA-64技術(shù)。目前所有主流CPU均支持x86-64技術(shù)，但要發(fā)揮其64位優(yōu)勢，必須搭配64位操作系統(tǒng)和64位軟件。9．核心數(shù)多核心處理器就是在一塊CPU基板上集成多顆處理器的核心，并通過并行總線將各處理器核心連接起來的處理器。在服務(wù)器領(lǐng)域，多核心早已經(jīng)實現(xiàn)。10．工作電壓工作電壓是指CPU核心正常工作所需的電壓。CPU的工作電壓是根據(jù)CPU的制造工藝而定的。一般制造工藝數(shù)值越小，核心工作電壓越低，電壓一般在1.3～3V。提高CPU的工作電壓可以提高CPU工作頻率，但是過高的工作電壓會使CPU發(fā)熱，甚至燒壞CPU。11．制程（制造工藝）CPU制造工藝是指生產(chǎn)CPU的技術(shù)水平，通過改進制造工藝來縮短CPU內(nèi)部電路與電路之間的距離，使同一面積的晶圓上可實現(xiàn)更多功能或更強性能。制造工藝也稱為制程寬度或制程，一般用

m或nm表示。12．封裝技術(shù)封裝是指將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。13．節(jié)能技術(shù)隨著CPU的性能越來越強大，也帶來了更高的功耗，為減少CPU在閑置時的能量浪費，Intel和AMD公司推出了各自降低CPU功耗的技術(shù)：Intel公司的智能降頻技術(shù)（EnhancedIntelSpeedStepTechnology，EIST）和AMD公司的冷又靜（C&Q、CNQ或C'n'Q，CoolandQuiet）技術(shù)。它們都是在CPU空閑時自動降低CPU的主頻，從而降低CPU功耗與發(fā)熱量，達到節(jié)能目的。14．熱設(shè)計功耗（TDP）TDP是指CPU負荷最大時釋放出的熱量，單位是

W，主要是給散熱器廠商的參考標準。15．超線程技術(shù)因為操作系統(tǒng)是通過線程來執(zhí)行任務(wù)的，增加CPU核心數(shù)目就是為了增加線程數(shù)，一般情況下它們是1∶1對應(yīng)關(guān)系，也就是說四核CPU一般擁有4個線程。但Intel引入超線程（Hyper-Threading，HT）技術(shù)后，使核心數(shù)與線程數(shù)形成1∶2的關(guān)系，如四核Corei7支持八線程（或叫作八個邏輯核心），大幅提升了多任務(wù)、多線程性能。超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令，把一顆CPU當成兩顆來用，將一顆具有HT功能的“實體”處理器變成兩個“邏輯”處理器，而邏輯處理器對于操作系統(tǒng)來說跟實體處理器并沒什么兩樣，因此操作系統(tǒng)會把工作線程分派給這“兩顆”處理器去并行計算，減少了CPU的閑置時間，提高CPU的運行效率。16．IntelTurboBoost技術(shù)睿頻加速技術(shù)（TurboBoost）是Coreix系列中的最重要技術(shù)之一，它能根據(jù)CPU的負載情況智能調(diào)整頻率。17．AMDTurboCore技術(shù)AMD在PhenomIIX6系列中引入的類似IntelTurboBoost技術(shù)稱為TurboCore，AMD在A系列APU中引入了第二代TurboCore。AMD在第二代TurboCore中引入了APM模塊，它會監(jiān)測APU的功耗、溫度及當前任務(wù)的負載情況，判斷下一步CPU和GPU的加速動作，降低用不上的CPU核心或G