关于CPU的基本知识

CPU参数的详细说明

CPU是中央处理器(CPU)的缩写,一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。逻辑操作和控制单元包括一些寄存器,这些寄存器用于在CPU处理数据期间临时存储数据。您需要关注的主要CPU指标/参数有:

1.电源频率

主频,也就是CPU的时钟频率,简单来说就是CPU的工作频率。比如我们常说的P4(奔思)1.8GHz,这个1.8GHz(1800MHz)就是CPU的主频。一般来说,一个时钟周期完成的指令数是固定的,所以主频越高,CPU越快。主频=外部频率x倍频。

另外需要注意的是,AMD的Athlon XP系列处理器都有PR(性能等级)的标称值,比如Athlon XP 1700+,Athlon XP 1800+。比如Athlon XP,实际运行在1.53GHz,标注为1800+,系统开机自检屏幕中也显示,Windows系统的系统属性,WCPUID等检测软件。

2.外部频率

外部频率是CPU的外部时钟频率。主板和CPU的主要外接频率为66MHz、100MHz和133MHz。另外,主板能调节的外接频率越多越高越好,尤其是超频。

3.倍频

倍频是指CPU外频与主频之差的倍数。比如速龙XP 2000+的CPU,外部频率是133MHz,那么它的倍频是12.5倍。

4.连接

接口是指CPU和主板之间的接口。主要有两种,一种是卡接口,叫做插槽。卡接口的CPU和我们经常使用的各种扩展卡一样是垂直插在主板上的,比如显卡,声卡。当然主板上也要有相应的槽位插槽,目前已经淘汰了这个接口的CPU。另一种是主流的pin接口,叫Socket。Socket接口的CPU有上百个管脚,由于管脚数量不同,所以分别称为Socket370、Socket478、Socket462、Socket423等等。

缓存

缓存是指能够高速交换数据的内存。它在内存之前和CPU交换数据,所以速度极快,所以也叫缓存。与处理器相关的缓存有两种——l 1缓存,也叫内部缓存;和L2缓存,也称为外部缓存。例如,Pentium 4“Willamette”内核产品采用423引脚架构,拥有400MHz前端总线、256KB全速二级缓存、8KB一级跟踪缓存和SSE2指令集。

内部缓存(L1缓存)

也就是我们常说的一级缓存。CPU内置缓存可以提高CPU的运行效率。内置L1缓存的容量和结构对CPU的性能影响很大。L1缓存越大,CPU与L2缓存和访问速度慢的内存交换数据的次数越少,相对于电脑来说运算速度更快。然而,高速缓冲存储器都是由静态RAM构成的,它们的结构很复杂。在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级缓存的容量也不能太大,L1缓存的容量单位一般是KB。

外部缓存(L2缓存)

CPU的外接缓存比较贵,所以奔腾4威拉米特的外接缓存是256K,但是同核心的赛扬4代只有128K。

6.多媒体指令集

为了提高计算机在多媒体和3D图形方面的应用能力,很多处理器指令集应运而生,其中最著名的三个是英特尔的MMX、SSE/SSE2和AMD的3D NOW!指令集从理论上讲,这些指令在加强许多流行的多媒体应用程序(如图像处理、浮点运算、3D运算、视频处理和音频处理)方面发挥着综合作用。

7.制造工艺

早期的处理器都是用0.5微米技术制造的。随着CPU主频的提高,原来的工艺已经不能满足产品的要求,于是出现了0.35微米和0.25微米的工艺。制造工艺越精细,每单位体积集成的电子元件就越多。现在市场上0.18微米和0.13微米制造的处理器产品是主流。例如,诺斯伍德核心P4采用0.13微米制造工艺。2003年,英特尔和AMD的CPU制造技术将达到0.09毫米..

8.电压(Vcore)

CPU的工作电压是指CPU正常工作所需的电压,与制造工艺和集成晶体管的数量有关。正常工作电压越低,功耗越低,发热越少。CPU的发展方向是在保证性能的基础上,不断降低正常工作所需的电压。比如老芯速龙XP的工作电压是1.75v,而新芯速龙XP的工作电压是1.65v。

9.包装形式

所谓CPU封装,就是CPU生产过程中的最后一道工序。封装是用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在里面,防止损坏的一种保护措施。一般情况下,CPU只有在包装后才能交付给用户。CPU的封装方式取决于CPU的安装形式和器件的一体化设计。从大的分类来说,Socket插座安装的CPU通常采用PGA(网格阵列)封装,而Slot x slot安装的CPU则全部采用SEC(单面插件盒)封装。现在有封装技术,如PLGA(塑料栅格阵列)和奥尔加(有机栅格阵列)。由于市场竞争日益激烈,目前CPU封装技术的发展方向主要是节约成本。

10.整数单位和浮点单位

ALU——算术逻辑单元,也就是我们所说的“整数”单元。加、减、乘、除等数学运算和“或、与、ASL、ROL”等逻辑运算都在逻辑运算单元中执行。在大多数软件程序中,这些操作占了程序代码的绝大部分。

FPU(浮点单元)主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些fpu也有向量运算的功能,有些则有专门的向量处理单元。

整数处理能力是CPU运算速度最重要的体现,但浮点运算能力是关系到CPU多媒体和3D图形处理的重要指标,所以对于现代CPU来说,浮点单元运算能力的强弱更能体现CPU的性能。

CPU内核:

Die也叫内核,是CPU最重要的部分。CPU中央凸起的芯片是核心,由单晶硅经过一定的制作工艺制成。CPU的所有计算、接收/存储命令和处理数据都由内核执行。各种CPU内核都有固定的逻辑结构,一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元、总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。

为了便于管理CPU的设计、生产和销售,CPU厂商会给各种CPU核赋予相应的代码,也就是所谓的CPU核类型。

不同的CPU(不同系列或者同系列)会有不同的核心类型(比如奔腾4的诺斯伍德,威拉米特,K6-2的CXT,K6-2+的ST-50等等。),甚至同一个核心也会有不同的版本(比如诺斯伍德核心分为B0和C1等。).核心版本更改,纠正之前版本的一些错误。每种核心类型都有其对应的制造工艺(如0.25um、0.18um、0.13um、0.09um等。)、核心面积(这是决定CPU成本的关键因素,成本基本与核心面积成正比)、核心电压、电流、晶体管数量、各级缓存大小、主频范围、流水线架构和支持的指令集(这两个是决定CPU实际性能和工作效率的关键因素)、功耗和发热量、封装方式(如S.E.P、PGA、FC-PGA、FC-PGA A2等)。),以及接口类型(如Socket3772) Socket A、Socket 478、Socket T、Slot 1、Socket 940等。),FSB等。所以核心类型在一定程度上决定了CPU的工作性能。

一般来说,新的核心类型往往比旧的核心类型有更好的性能(比如同频率的诺斯伍德核心的奔腾4 1.8GHz的性能要高于威拉米特核心的奔腾4 1.8 GHz),但这并不是绝对的。这种情况通常发生在新的核心类型刚刚推出时,可能由于技术不完善或新的架构和制造技术不成熟而导致新的核心类型。比如早期Willamette Socket 423接口的奔腾4实际性能不如Tualatin Socket 370接口的奔腾III和赛扬,低频Prescott内核的奔腾4实际性能不如高频的奔腾4等等。但随着技术的进步,以及CPU厂商对新芯的不断改进和完善,新芯产品的性能必然会超越旧芯产品。

CPU核的发展方向是更低的电压、更低的功耗、更先进的制造工艺、集成更多的晶体管、更小的核面积(这将降低CPU的生产成本并最终降低CPU的销售价格)、更先进的流水线架构和更多的指令集、更高的前端总线频率、集成更多的功能(如集成内存控制器等)。)和双核多核(即1中有两个或两个以上的CPU)CPU核的进步对于普通消费者来说最有意义的事情,就是可以用更低的价格买到更强大的CPU。

在CPU的历史长河中,CPU核的种类繁多而复杂。下面分别简单介绍一下Intel CPU和AMD CPU的主流核心类型。主流核心类型介绍(仅限台式机CPU,不包括笔记本CPU和服务器/工作站CPU,不包括较老的核心类型)。

图拉丁

这就是众所周知的“tualatin”核心,它是Socket 370架构上英特尔的最后一个CPU核心。采用0.13um制造工艺,采用FC-PGA2和PPGA封装方式,核心电压也降低到1.5V左右,主频从1GHz到1.4GHz,外频分别为100MHz(赛扬)和133MHz(奔腾III),二级缓存512KB(奔腾III-S这是最强的Socket 370核心,性能甚至超过早期的低频奔腾4系列CPU。

威拉米特

这是早期奔腾4和P4赛扬所采用的内核。一开始采用Socket 423接口,后来改为Socket 478接口(赛扬只有1.7GHz和1.8GHz,都是Socket 478接口),采用0.18um制造工艺,前端总线频率400MHz。主频从1.3GHz到2.0GHz(Socket 423)和1.6GHz到2.0GHz(Socket 478),二级缓存分别为256KB(奔腾4)和128KB(赛扬)。注意,也有一些带Socket 423接口的奔腾4型号没有二级缓存!核心电压约为1.75V,封装方式有PPGA INT2、PPGA INT3、OOI 423针、423插座PPGA FC-PGA2、478插座PPGA FC-PGA2、赛扬采用的PPGA等。威拉米特岩心制造技术落后,热值高,性能低,已被诺斯伍德岩心淘汰替代。

诺斯伍德

这是目前主流的奔腾4和赛扬采用的核心。与威拉米特核心相比最大的改进是采用0.13um制造工艺,采用Socket 478接口。核心电压约为1.5V,二级缓存分别为128KB(赛扬)和512KB(奔腾4)。前端总线频率为400/533/800MHz(赛扬只有400MHz),主频范围为2.0GHz至2.8GHz(赛扬)和1.6GHz至2.6GHz(400MHz FSB奔腾4)。2.26GHz至3.06GHz(533MHz FSB奔腾4)和2.4GHz至3.4GHz(800MHz FSB奔腾4),以及3.06GHz奔腾4和所有800MHz奔腾4支持超线程技术,封装方式为PPGA FC-PGA2和PPGA。根据英特尔的计划,诺斯伍德核心将很快被普雷斯科特核心取代。

普莱斯考特(男子名ˌ姓氏)

这是英特尔最新的CPU核心。目前只采用奔腾4,没有低端的赛扬。奔腾4和诺斯伍德最大的区别就是采用了0.09um的制造工艺和更多的流水线结构。一开始采用Socket 478接口,以后会全部切换到LGA 775接口。核心电压为1.25-1.525 V,前端总线频率为533MHz(不支持超线程技术)和800MHz(支持超线程技术),主频分别为533MHz FSB的2.4GHz和2.8GHz以及800MHz FSB的2.8GHz、3.0GHz、3.2GHz和3.4GHz。与诺斯伍德相比,其L1 PPGA缓存从8KB增加到16KB。根据英特尔的计划,普雷斯科特核心将很快取代诺斯伍德核心,赛扬与普雷斯科特核心533MHz FSB即将推出。

Athlon XP的核心类型

Athlon XP有四种不同的核心类型,但都有* * *相似之处:都使用Socket A接口,标有PR标称值。

帕洛米诺

这是最早的速龙XP的核心,采用0.18um制造工艺,核心电压约为1.75V,二级缓存256KB,封装方式为OPGA,前端总线频率为266MHz。

纯种的

这是首款采用0.13um制造工艺的速龙XP核心,分为纯种马-A和纯种马-B两个版本,核心电压约为1.65V-1.75V,二级缓存256KB,封装方式为OPGA,前端总线频率为266MHz和333MHz。

索尔顿

制造工艺为0.13um,核心电压约为1.65V,二级缓存256KB,封装方式为OPGA,前端总线频率为333MHz。可以看做是巴顿挡住了一半的二级缓存。

农家场院

制造工艺为0.13um,核心电压约为1.65V,二级缓存512KB,封装方式为OPGA,前端总线频率为333MHz和400MHz。

新毒龙的核心类型

苹果育种

采用0.13um制造工艺,核心电压约为1.5V,二级缓存64KB,封装方式为OPGA,前端总线频率为266MHz。有三种标签,1.4GHz,1.6GHz,1.8GHz,没有标注PR标称值。

Athlon 64系列CPU的核心类型

抓奏的

制造工艺为0.13um,核心电压约为1.5V,二级缓存为1MB,封装方式为mPGA,采用Hyper Transport总线,内置128bit的1内存控制器。采用Socket 754、Socket 940和Socket 939接口。

纽卡斯尔

它和Clawhammer的主要区别是二级缓存降低到512KB(这也是AMD针对市场需求相对低价政策和加速64位CPU推广的结果),其他性能基本相同。

Cpu接口:

插槽、插座、插口都是用来在主板上安装CPU的。1981年,IBM的PC出烤箱的时候,CPU 8086直接焊在主板上,然后286和386也焊在主板上,拆卸起来非常困难。对于普通用户来说,一旦买了电脑,基本就没有升级的空间了。486之后,处理器厂商开始使用插座或插槽安装CPU。目前市面上的CPU种类很多,使用的插座和插槽也很多。本文将向您介绍各种CPU的插座和插槽。

插座1:Intel开发的最古老的CPU插座,用于486芯片。有169脚,电压5V。最多只能支持DX4的倍频。

Socket 2:Intel在Socket 1的基础上做了一点改进得到Socket 2。插座2有238针,电压还是5V。虽然还是486插座,但是稍微修改一下就可以支持奔腾了。

Socket 3:Socket 3是在Socket 2的基础上发展而来的。它有237脚,电压为5V,但可以通过主板上的跳线设置为3.3V。它支持插槽2和5x86的所有CPU。这是最后一个486插座。

插座CPU插座4:奔腾时代从插座4开始。它有273英尺,工作电压为5V。正是因为它的工作电压高,所以才被Socket 5取代,因为它不是很受欢迎。Socket 4只能支持60-60-66MHz的奔腾。

插座5:插座5有320脚,工作电压3.3V,支持奔腾75 MHz-133 MHz。Socket 5 socket在奔腾早期非常流行。

插座6:你可能从名字上觉得这是奔腾插座,但实际上插座6是486插座。它有235脚,工作电压3.3V,比插座3高级一点。但是随着奔腾的流行,486很快就不再是市场主流,Socket 6也很快被遗忘。

Socket 7:Socket 7是迄今为止最受欢迎、应用最广泛的CPU插座。它有321个引脚,工作电压范围为2.5-3.3V,支持75MHz起的所有奔腾处理器,包括奔腾MMX、K5、K6、K6-2、K6-3、6x86、M2和M3。英特尔发布的Socket 7实际上已经成为当时的工业标准,可以支持IDT、AMD、Cyrix的第六代CPU。然而,英特尔正在开发自己的第六代CPU——奔腾II,却决定抛弃Socket 7,开创新局面。

插座8:插座8是奔腾Pro专用插座。它有387英尺,工作电压为3.1/3.3V..它还为双处理器的主板做了特殊的设计。然而,随着市场主流从奔腾MMX转向奔腾II,Socket 8很快就被遗忘了。

Socket 370 :Socket 370是英特尔为赛扬A CPU提供的接口。此后,英特尔一直在不断改变策略。进入新千年,随着Intel Coppermine系列CPU(均采用Socket 370结构设计)新Pⅲ和赛扬ⅱ的推出,Socket 370接口的主板一改其低端形象,逐渐成为CPU接口结构主板的主流。

Socket423:早期的奔腾4系列处理器封装在Socket 423中。

Socket478:基于Northwood core的奔腾4处理器必须封装在Socket 478中,采用0.13微米工艺处理。

插槽1:插槽1的出现彻底改变了英特尔CPU插座的一贯造型。英特尔原装CPU是方形的,引脚在芯片底部,安装时CPU插入主板的插座。奔腾II不再方。处理器芯片焊接在一个电路板上,然后这个电路板插在主板的插槽上,就是1插槽。采用这种设计,处理器内核和L2高速缓存之间的通信速度更快。插槽1有242脚,工作电压2.8-3.3V,插槽1主要用于P2、P3、赛扬,还有一个Socket 8的适配卡,可以安装奔腾Pro。

插槽2:插槽2是插槽1的改进,主要用于至强系列处理器。插槽2有330条腿,它和插槽1最大的区别是,插槽1的CPU和L2缓存只能以CPU工作频率的一半进行通信,而插槽2允许CPU和L2缓存以CPU工作频率进行通信。

插座370:从名字可以看出,插座370有370个管脚。在英特尔找到一种廉价的方法将处理器内核和L2高速缓存组装在一起后,它的CPU插槽又回到了插槽间。插座370是在插座7的基础上,只是在插座的四边各加了一排插脚。首先是PPGA封装的赛扬用于Socket 370,其次是FC-PGA封装的奔腾III和赛扬II。还有从插座370到插槽1的适配卡。目前英特尔的主流CPU是Socket 370型。

Slot A:由于Intel申请了非常全面的Slot 1专利,AMD无法像以前一样抄袭Intel的插座,所以AMD自主研发了Slot A,这是AMD自主知识产权的CPU插座,主要用于Athlon系列处理器。它的设计和插槽1类似,只是协议不同。它使用EV6总线协议。使用EV6总线协议,CPU和内存之间的工作频率可以达到200MHz。目前随着速龙处理器的日益普及,A槽的主板也越来越多..

Socket A:当Intel从Slot换回Socket时,AMD紧随其后,从Slot A换回Socket A..0.18微米速龙和毒龙都使用Socket A插座,同样支持200MHz和266MHz EV6总线。与Socket 370不同的是,Socket 370 CPU可以直接使用Socket 7的散热器,而Socket A的散热器需要稍加改动。此外,AMD没有提供从插槽A到插槽A的适配卡..插座A有462脚,与插座370不兼容。目前AMD的主流CPU是Socket A型。

slots:所谓Slot就是Slot和Slockets的组合,从它的拼写就可以看出来。本质上是一个从插槽1到插座370的适配卡,在不同级别和接口之间切换。有的插槽可以插两个CPU,有的插槽可以去掉CPU的SSlocketet频率,超频更容易。

以上给大家介绍了现有的各种CPU插座和插槽。希望用户在升级时注意购买自己主板能支持的CPU。

参考资料:

硬件工程课程