机械工业出版社,高等职业技术教育教材,计算机维护与维修 第三版 主编 陈国先,本章要点 微处理器的发展和类型 主流CPU的基本情况 CPU的主要性能指标 CPU的插座类型和散热器 CPU的选购和安装 CPU的维护与维修,第3章 微处理器,3.1 微处理器的发展与类型 CPU （Central Processing Unit）中文名称为中央处理器或中央处理单元，也称为MPU（Micro Processing Unit，微处理器），是计算机的大脑，是一块进行算术运算和逻辑运算、对指令进行分析并产生各种操作和控制信号的芯片。 3.1.1 微处理器的发展 1971年，Intel公司成功地把算术运算器和逻辑控制电路集成在一起，发明了世界上第一片微处理器Intel 4004，它是用于计算机的4位微处理器，从此拉开了微处理器发展的序幕。 微型计算机的发展与微处理器的发展密切相关，没有先进的微处理器作为微机系统的CPU，微机的发展便不可能。在众多的微机系统中，IBM PC（个人计算机的简称）及其兼容机的发展最具有代表性，在Intel X86微处理器不断更新换代的推动下，微机系统也在不断地推陈出新，从8086（PC/XT）、80286、80386、80486、Pentium 、Pentium Pentium 到现在的Pentium 4、Celeron D、Athlon XP、Athlon 64、Duron等微型机，随着CPU的性能的不断提高，以及大容量存储器的广泛配置，使得微机的整机性能进一步提高。,3.1.2 微处理器的类型 CPU主要类型有： 1.按CPU的主频分有：2.0GHz3.5 GHz,如Pentium 4有2.4 GHz 2.6 GHz 2.8 GHz 3.0 GHz 3.2 GHz 3.4 GHz 。Athlon 64有 Athlon 64 3000+（1.8 GHz）、3200+(2.0 GHz)、3400+(2.2 GHz)、3800+(2.4 GHz) 等。 2.按CPU的架构分有：Intel公司生产CPU的Socket 478、Socket 775和AMD公司生产CPU的Socket 462、Socket 754、Socket 939等。 3.按CPU的不同用途有：用于PC台式机、服务器（工作站）以及笔记本三种。 4.按CPU制造的核心类型分有：Intel公司生产的CPU有 Northwood核心、 Prescott核心和 AMD公司生产CPU的 Newcastle核心、 Barton核心、 ClawHammer核心等。 5.按CPU的前端总线频率分有：Intel公司生产的CPU前端总线频率有 400MHz、 533MHz、 800MHz和 1066MHz等; AMD公司生产的CPU前端总线频率有 333MHz、 400MHz 、800MHz和1000MHz等。 6. 按CPU采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口大部分是针脚式接口，对应到主板上就有相应的插座类型。,3.2 主流CPU CPU是微机的核心，它的性能高低直接影响着整台微机性能的优劣，现在能见到的CPU绝大部分是Pentium级的，Pentium级CPU除了Intel的Pentium和Celeron系列外，还有AMD生产的Athlon和Duron系列的CPU。 3.2.1 Intel 系列CPU （1）Pentium 4 CPU。 （2）Socket 775又称为Socket T。 （3）赛扬处理器（Celeron） 。 目前市场上的Pentium 4 主要有二种不同的接口，一种是Socket478，另外一种是Socket 775。 Socket 775又称为Socket T，是应用于Intel LGA775封装的CPU所对应的接口，采用此种接口的有LGA775封装的Pentium 4、Pentium 4 E、Celeron D等CPU。,3.2.2 AMD 系列CPU （1）Athlon XP 系列处理器（也称K7）。 2001年10月9日，AMD发布了桌面处理器的产品Athlon XP处理器， 有Athlon XP 1500+，Athlon XP 1600+至Athlon XP 3200+产品。 Athlon XP有4种不同的核心类型：Palomino、 Thoroughbred、Thorton和Barton。 但都有共同之处：都采用Socket A接口而且都采用PR标称值标注。 （2）Socket 754是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的CPU接口，目前采用此接口的有低端的Athlon 64和高端的Sempron，具有754根CPU针脚。 （3）Socket 939是AMD公司2004年6月才推出的64位桌面平台接口标准，目前采用此接口的有高端的Athlon 64以及Athlon 64 FX，具有939根CPU针脚。 （4）Athlon 64处理器。采用基于X-86指令体系的64位架构，也就是X86-64架构。该处理器支持64bit寻址位宽，并提供良好的向下兼容性支持32bit。除了采用x86-64架构之外，该系列处理器的还有不少的改进。如整合支持双通道和单通道的DDR SDRAM内存控制器；采用针对芯片组独立的Hyper-Threading总线连接技术，在Athlon 64系统实现AGP 8x和I/O功能。,3.3 CPU的插座和散热器 3.3.1 CPU的插座 表2-4 不同的CPU插座支持不同的CPU类型,1Socket 478插槽 2Socket 775 CPU插座,图3-9 Socket 478 CPU插座 图3-10 Socket 775 CPU插座,3 Socket 462插座 Socket 462插座也叫Socket A接口，是目前AMD公司Athlon XP和Duron处理器的插座接口。Socket A接口具有462插孔，可以支持133MHz外频。 4Socket 754插座 Socket 754插座是2003年9月AMD 64位桌面平台最初发布时的标准插槽，是目前低端的Athlon 64和高端的Sempron所对应的插槽标准，具有754个CPU针脚插孔，支持200MHz外频和800MHz的HyperTransport总线频率，但不支持双通道内存技术。Socket 754是目前广泛采用的AMD 64位平台标准，与之配套的主板非常多。 5Socket 939 CPU插座 Socket 939插座是AMD公司2004年6月才发布的64位桌面平台标准，是目前高端的Athlon 64以及Athlon 64 FX所对应的插槽标准，具有939个CPU针脚插孔，支持200MHz外频和1000MHz的HyperTransport总线频率，并且支持双通道内存技术。,3.3.2 CPU的散热器 目前最常见的CPU散热器从原理上主要分为两大类：一类是采用液体散热，包括水冷、油冷等；另一类最常采用的就是风冷散热方式，即在一块散热片上面镶嵌一个风扇的这种散热方式。该方式主要是成本低，制作和安装都非常简单。,3.4 CPU的主要性能指标 1.时钟频率（主频）。 时钟频率是CPU在单位时间（s）内发出的脉冲数，常用以兆赫（MHz）为单位。 2外部时钟频率(外频)和倍频。外部时钟频率则表示系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU的外频与主频相差的倍数。三者 有十分密切的关系：主频=外频倍频。 3.前端总线频率。英文名称叫Front Side Bus，一般简写为FSB。前端总线频率指的是数据传输的实际速度，即每秒钟CPU可接受的数据传输量。前端总线的速度越快，CPU的数据传输就越迅速。前端总线的速度主要是用前端总线的频率来衡量。现在高档的处理器的FSB频率等于外频的4倍。 4.超线程技术（Hyper-Threading，简写为HT）：这是Intel针对Pentium 4指令效能比较低这个问题而开发的。超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理器单元，相当于两个处理器实体，可以同时处理两个独立的线程。通俗一点说就是能把一个CPU虚拟成两个，相当于两个CPU同时运作，超线程实际上就是让单个CPU能作为两个CPU使用，从而达到了加快运算速度的目的。,3运算速度。CPU的运算速度通常用每秒执行基本指令的条数来表示，常用的单位是MIPS(Million Instruction Per Second)，即每秒百万条指令数，是CPU执行速度的一种表示方式。 4 Cache的容量和速率。Cache （ 缓存）的大小和速度也同CPU的性能息息相关。目前的CPU通常采用两级缓存机制，L1、L2缓存通常集成在CPU核心内部，与CPU同速运行，L1缓存大小为28KB或更大；而L2缓存大小通常大于L1缓存。 5数据宽度（字长）。CPU的字长是指CPU一次所能处理的二进制数的位数，是表示运算器性能的主要技术指标，一般它等于CPU数据总线的宽度，CPU字长越长，运算精度越高，处理信息速度越快，性能也越高。常见的CPU字长有32位和64位。 6寻址能力 。寻址能力往往是指CPU能直接存取数据的内存地址的范围，这是由CPU的地址总线引脚的数目来决定的。通常用MB来表示寻址空间。 7支持的扩展指令集。支持的扩展指令集也是造成性能差异的一个关键。1996年，Intel的MMX指令集（MultiMedia Exlensions，多媒体扩展指令集）应用到奔腾处理器当中。MMX包括57条多媒体指令，通过单指令多数据方式（SIMD）加速整数运算，可以加速视频、音频等多媒体应用。 3Dnow!指令集是由AMD开发的共有多媒体扩展指令集27条指令，主要应用于等浮点运算，从而使CPU的3D性能大大提高。 SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展指令集)是Intel在Pentium 处理器中开始应用的。 SSE2支持双精度浮点数的SIMD 。 在SSE3上，Intel增加了10条新的SIMD指令以及3条脱离SSE寄存器的指令（fisttp、monitor、mwait）。,8内部设计。处理器内部设计对性能的影响非常关键。通过并行处理和乱序执行技术，处理器可以在一个时钟周期内执行多条指令。 CPU的内核不同性能也不同，如内核为Northwood和内核为Prescott的Pentium 4的CPU性能不同；内核为Northwood和内核为Prescott的Celeron CPU性能相差较大。Athlon 64系列CPU的核心类型为Clawhammer和内核为Newcastle 的性能相差较大, 生产工艺技术：指在硅材料上生产CPU时内部各元器件间的连线宽度，一般用微米（m）表示。 9供电电压。 Pentium CPU的供电电压都是3.3V或以下。Pentium4的供电电压在1.5V以下，CPU内核工作电压越低则表示CPU制造工艺越先进，也表示CPU运行耗电功率越小。,3.5 CPU的选购与安装 3.5.1 CPU的选购 选购CPU时，主要考虑CPU的频率（内频、外频）、厂商、数据宽度、Cache的容量和速率、支持扩展指令集等 ，同时还考虑CPU与其他部件的搭配、微处理器所采用的架构。 3.5.2 CPU的安装 （1）Socket主板上CPU的安装：在目前的Socket主板上，CPU的插座通常都是ZIP（零拔插力）插座，这种插座可以很方便的安装CPU。应注意的是CPU的定位脚位置一定要和CPU插座的定位脚位置相对应，因为CPU的形状是正方形，可以从任何一个方向放入插座，而一旦插入的方向错误，很可能烧坏CPU。 首先要确定CPU的定位脚和CPU插座的定位脚的位置。CPU的定位脚的位置非常明显，就是CPU的缺角（斜边）的位置或者有一个小白点的位置。 接下来就是放入CPU。先将ZIP拉杆