CPU的工作原理和性能参数.ppt

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1、CPU执行三种基本操作读出数据，处理数据和往内存写数据三CPU的工作原理CPU是特别纯净的硅材料上制造的一个CPU芯片包含上千万个晶体管，在这上面存储对应于0和1的电荷，而0和1组成了计算机工作采用的二进制语言和数据，成组的晶体管联合起来，可以存储数据，也可进行逻辑运算和数字运算，一条指令可包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行指令，工作过程为：指令指针给指令读取器，指示存放指令的内存地址，指令读取器从内存读取指令，并送给指令译码器，而指令译码器分析指令，并决定完成指令需多少步骤，如需处理，则ALU将按照指令要求工作，做加减或其他运算，在CPU解释和执行

2、指令后，控制单元告诉指令读取器从内存中读取下一条指令，这个过程不断重复，产生在显示器上所看到的结果。三CPU的工作原理1、主频CPU运行时的时钟频率。表示CPU内数字脉冲信号的频率。单位一般用MHz．主频直接影响CPU的运行速度，主频越高速度越快，但主频相同的CPU性能不一定相同。举例:跑步的例子，频率和幅度决定跑步的速度2、AMD的处理器AthlonXP1800+它的实际频率是：1.53GHz四CPU的技术参数2、外频CPU的基准频率，单位为MHz，外频是CPU与主板之间同步运行的速度，也是大部分电脑内存与主板之间同步运行的速度，可理解为，CPU的外频直接与

3、内存相连通，实现两者间的同步运行状态。四CPU的技术参数3、前端总线（FSB）频率（1）前端总线频率即总线频率。由于，数据总线频率=总线频率*数据宽度/8，所以其直接影响CPU和内存的数据交换速度。（2）前端总线频率与外频的区别：外频,通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率），CPU与周边设备传输数据的频率,具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。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、前端总线（FSB）频率数据带宽FSB数据宽度8=(×)÷4、倍频系数：倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系，在相同外频下，倍

4、频越高CPU的频率越高。但在实际上，在相同外频下，高倍频的CPU本身意义并不大，因为，CPU与系统之间的数据传输速度是有限的，CPU受其“瓶颈”的影响。5、高速缓存（Cache）（1）缓存是一种比主存更快的存储器（一般为静态RAM组成），它优先于内存和CPU交换数据。主频外频倍频系数=×（2）L1Cache集成在CPU内部，速度与CPU同步，L2Cache在新款CPU中也集成在了内部，一般以1/2CPU的速度运行（与CPU同步的L2Cache为全速二级高速缓存）。L1为CPU内部指令集和数据的交换区，L2为CPU与内存间的交换区。（3）作用：为了缓解高

5、速设备和低速设备数据传输的瓶颈。（4）工作过程：CPU需要数据时，首先查找Cache，如果没有找到再查找内存，找到后直接送到CPU并在Cache中做备份。6、CPU扩展指令集（1）指令集就是CPU中所有指令的集合（CPU的运行其实是一个个独立的指令（微指令）执行的结果），基本上每个指令都可以在一个执行周期内完成（如果，指令集中无直接的单一指令，则需多个指令共同完成，速度变慢）。（2）常见指令集有：MMX（多媒体扩展指令集，Intel）、SSE（因特网数据流单指令扩展，Intel）、3DNOW!（AMD）7、内存总线速度内存和L2之间的通讯速度8、C

6、PU工作电压从586CPU开始，CPU工作电压分成内核电压和I/O电压两种，其中内核电压根据生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6v~3v，低电压能解决功耗和发热大的问题。9、制造工艺指硅材料上生产CPU时内部各元器件的连接宽度，一般用微米表示，微米值越小，制作工艺越先进，CPU可达到的频率越高，集成的晶体管的数量就越多，目前，Intel和AMD以达到0.13微米，今年Intel将达到0.09微米的制造工艺。10、封装（最后一道工序）（1）采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固定在其中以防损坏，它是沟通芯片内部世

7、界和外部电路的桥梁。（2）常见封装：PDIP：塑料双列直插封装，引脚从两端引出。Intel8位和16位处理器使用。PQFP：塑料四边引出扁平封装，引脚四边引出，80386采用。CPGA/PPGA：陶瓷/塑料针脚网格阵列封装，引脚从底端引出，并形成了规则的阵列（用于SOCKET处理器）。(3)目前Pentium4使用的大部分FC-PGA2封装BGA：球状网格阵列封装，常用于笔记本电脑的处理器。CSP：芯片级封装，芯片面积与封装面积之比尽可能为1:1。11、地址总线宽度CPU一次发出的地址信息的位数，其决定了CPU能访问的最大地址容量空间。（32位，4G