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cigisqaan001
2010-10-04 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《cpuppt》,可适用于高等教育领域

第章CPU第章CPU概述概述CPU基本组成、CPU的功能单元控制单元:指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑运算单元:ALU、寄存器组、状态寄存器存储单元逻辑电路、CPU的物理结构内核基板针脚CPU的发展历程CPU的发展历程第一阶段:年微处理器有、、、年INTEL公司研制出MCS微型计算机(CPU为四位机)后来推出从为核心的MCS型。第二阶段:年微型计算机的发展和改进阶段微处理器有、、M、、初期产品有INTEL公司的MCS型(CPU为八位机)后期有TRS型(CPU为)和APPLEII型(CPU为)的微型计算机在八十年代初期曾一度风靡世界。第三阶段:是从年十六位微型计算机的发展阶段微处理器、、、、M、代表产品IBMPC(CPU为)本阶段的顶峰产品是APPLE公司的MACINTOSH(年)和IBM公司的PCAT(年)微机。第四阶段:是从年为位微型计算机的发展阶段微处理器相继推出、、、、Pentium等。第五阶段:年至今为位微型计算机发展阶段。()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:个典型代表:Intel年()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:个典型代表:Intel、M、Z(Zilog)()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:万个典型代表:Intel()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:万个典型代表:Intel(带有FPUX指令集)年IBM用Intel生产了世界上第一台PC机。()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:万个典型代表:Pentium()第代CPU时间:字长:位速度:MHz集成:万个典型代表:Prescott()第代CPU时间:字长:位速度:GHz集成:亿个以上典型代表:Coreduo、AthlonIntel公司的CPU(wwwintelcom)Intel公司的CPU(wwwintelcom)()Pentium时代  代号:PC  发布时间:年  核心频率:~MHz  总线频率:~MHz  工作电压:V  制造工艺:~μm  晶体管数目:~万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache  指令内置:x指令集、x译码器、位浮点单元  接口类型:Socket()PentiumPro代号:P  发布时间:年  核心频率:~MHz  总线频率:~MHz  工作电压:VV  制造工艺:~μm  晶体管数目:~万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache、KBKBMBLCache  指令内置:x指令集、x译码器、位浮点单元、分支预测功能  接口类型:Socket()PentiumMMX  代号:PC  发布时间:年  核心频率:~MHz  总线频率:~MHz  内核电压:V  IO电压:V  制造工艺:μm  晶体管数目:万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache  指令内置:x指令集、x译码器、位浮点单元、MMX多媒体指令集  接口类型:Socket()PentiumⅡ代号:Klamath、Deschutes(年上市)  核心频率:~MHz(MHz外频)、~MHz(MHz外频)  总线频率:~MHz  制造工艺:(Klamath)(Deschutes)μm  核心电压:V(Klamath)V(Deschutes)  晶体管数目:万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache、KBLCache  接口类型:Slot()Celeron(赛扬)  代号:Covington  发布时间:年  核心频率:~MHz  总线频率:MHz  制造工艺:μm  晶体管数目:万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache  接口类型:SlotIntelCeleronMendocino(新赛扬)  代号:Mendocino  发布时间:年  核心频率:~MHz  总线频率:MHz  制造工艺:μm  晶体管数目:万个  芯片面积:mm  缓存容量:KBLCache、KBLCache  接口类型:Slot、Socket()微米的PentiumIII代号:Katmai发布时间:年核心频率:MHz以上总线频率:~MHzCPU核心电压:V制造工艺:(Katmai)晶体管数目:万个芯片面积:mm缓存容量:KBLCache、KBLCache指令内置:MMX指令集和SSE指令集接口类型:Slot()微米的PentiumIII代号:Coppermine发布时间:年核心频率:MHz以上总线频率:~MHzCPU核心电压:V制造工艺:(Coppermine)μm晶体管数目:万个芯片面积:mm缓存容量:KBLCache、KBLCache指令内置:MMX指令集和SSE指令集接口类型:Socket()微米的Pentium代号:Willamette发布时间:年核心频率:GHz以上总线频率:~MHzCPU核心电压:V制造工艺:μm晶体管数目:缓存容量:KBLCache、KBLCache指令内置:MMX指令集和SSE、SSE指令集接口类型:Socket()微米的Pentium代号:Northwood发布时间:年核心频率:GHz以上总线频率:~MHzFSB:MHz CPU核心电压:V制造工艺:μm晶体管数目:万缓存容量:KBLCache、KBLCache指令内置:MMX指令集和SSE、SSE指令集接口类型:Socket()超线程的Pentium代号:Northwood核心频率:GHz以上总线频率:MHzFSB:MHz  CPU核心电压:V制造工艺:μm晶体管数目:万个缓存容量:KBLCacheKB全速LCache指令内置:MMX指令集和SSE、SSE指令集支持Hyper-Threading(超线程)技术接口类型:Socket()μm的Pentium代号:Prescott核心频率:GHz总线频率:MHzFSB:MHz  CPU核心电压:V制造工艺:μm晶体管数目:万个缓存容量:KBLCacheKB全速LCache指令内置:MMX指令集和SSE、SSE、SSE指令集超线程技术提供三级缓存接口流水线管道长度达到了级接口类型:LGA(sockT)()PentiumD代号:SmithfieldPresler核心数:双核心  主频:GHz总线频率:MHzFSB:MHz核心电压:V制造工艺:μm晶体管数目:亿个缓存容量:KBLCacheMB*MB*LCache指令内置:无超线程技术EMT英特尔虚拟化技术增强型英特尔SpeedStep动态节能技术英特尔病毒防护技术接口类型:LGA()Coreduo代号:AllendaleConroeKentsfield核心数:双核心四核心  主频:不超过GHz总线频率:MHzFSB:MHzMHz核心电压:V制造工艺:nm晶体管数目:亿万亿万亿万缓存容量:KBLCacheMB*MB*MB*LCache指令内置:XSSSE接口类型:LGA()PentiumE代号:Allendale核心数:双核心  主频:GHz总线频率:MHzFSB:MHz核心电压:V制造工艺:nm晶体管数目:缓存容量:KBLCacheKB*LCache指令内置:XsupSSE接口类型:LGACPU的性能指标CPU的性能指标()主频、外频、倍频和前端总线(FSB)主频也叫工作频率是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率。外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率是由主板为CPU提供的基准时钟频率而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。主频=外频X倍频FSB(FrontSideBus)是CPU跟外界沟通的唯一通道处理器必须通过它才能获得数据也只能通过它来将运算结果传送出其他对应设备。()字长CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。()工作电压()缓存(高速缓存)由静态ram组成一级缓存(LCache)二级缓存(LCache)()扩展指令集()制造工艺制造工艺直接关系到CPU的电气性能。而微米、微米这个尺度就是指的是CPU核心中线路的宽度。CPU的封装方式与接口CPU的封装方式与接口、封装所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌而是CPU内核等元件经过封装后的产品。()封装的作用密封保护安放、固定便于安装和运输增强导热性能与外部电路的桥梁()封装时主要考虑的因素目前采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来能起着密封和提高芯片电热性能的作用。芯片面积与封装面积之比尽量接近:。引脚要尽量短以减少延迟引脚间的距离尽量远封装越薄越好()常见封装类型DIP封装(DualInlinePackage)双列直插式封装技术。PGA封装(PinGridArray)引脚网格阵列封装。BGA封装(BallGridArrayPackage)球栅阵列封装技术。OPGA封装(OrganicpingridArray)有机管脚阵列。AthlonXPCPGA封装(CeramicPinGridArray)陶瓷针形栅格阵列。PentiumMMX、KSECC(SingleEdgeContactCartridge)单边接触卡盒式封装。PentiumⅡFCPGA封装(FlipChipPinGridArray)反转芯片针脚栅格阵列。PentiumⅢ、PentiumⅣ(Socket)mPGA封装(microPGA)微型PGA封装。Athlon、XeonPLGA封装(PlasticLandGridArray)塑料焊盘栅格阵列封装。由于没有使用针脚而是使用了细小的点式接口所以PLGA封装明显比以前的FCPGA等封装具有更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本可以有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。目前Intel公司Socket接口的CPU采用了此封装。、接口类型SocketA       SocketA接口也叫Socket是目前AMD公司AthlonXP和Duron处理器的插座接口。Socket  Socket插槽是最初Pentium处理器的标准接口。Socket  Socket架构是“铜矿”和”图拉丁”系列CPU接口。SLOTSLOT是英特尔公司为PentiumⅡ系列CPU设计的插槽其将PentiumⅡCPU及其相关控制电路、二级缓存都做在一块子卡上目前此种接口已经被淘汰。SLOTA  SLOTA供AMD公司的KAthlon使用的。SocketAM   具有根CPU针脚。目前采用SocketAM接口的有低端的Sempron、中端的Athlon、高端的AthlonX以及顶级的AthlonFX等全系列AMD桌面CPU。SocketS   SocketS是年月底发布的支持DDR内存的AMD位移动CPU的接口标准具有根CPU针脚。SocketF   首先采用此接口的是SantaRosa核心的LGA封装的Opteron。SocketF接口CPU的底部没有传统的针脚而代之以个触点Socket  最初的Socket接口是早期Pentium系列处理器所采用的接口类型针脚数为针。英特尔公司的Pentium系列和P赛扬系列都采用此接口目前这种CPU已经逐步退出市场。Socket(LGA)  Socket又称为SocketT是目前应用于IntelLGA封装的CPU所对应的接口目前采用此种接口的有LGA封装的单核心的Pentium、PentiumEE、CeleronD以及双核心的PentiumD和PentiumEE等CPU。SocketSocket是年月AMD位桌面平台最初发布时的CPU接口具有根CPU针脚只支持单通道DDR内存。目前采用此接口的有面向桌面平台的Athlon的低端型号和Sempron的高端型号以及面向移动平台的MobileSempron、MobileAthlon以及Turion。SocketSocket是AMD公司年月才推出的位桌面平台接口标准具有根CPU针脚支持双通道DDR内存。目前采用此接口的有面向入门级服务器工作站市场的OpteronXX系列以及面向桌面市场的Athlon以及AthlonFX和AthlonX除此之外部分专供OEM厂商的Sempron也采用了Socket接口。Socket目前采用此接口的有服务器工作站所使用的Opteron以及最初的AthlonFX。Socket采用此接口的CPU是XeonMP和早期的Xeon具有根CPU针脚。Socket采用此接口的CPU是MHz和MHzFSB的Xeon。CPU技术简介CPU技术简介年月《电子学》杂志刊登了高登·摩尔(GordonMoore)撰写的一篇页文章。高登·摩尔当时是飞兆半导体公司研发部门的主管。这位工程师报告说他的实验室通过将只晶体管和电阻器蚀刻在一张芯片表面制成一个电子线路。摩尔说到年就可能将万只这样的零件密植在一张芯片上制成高度复杂的集成电路。当时集成电路问世才年摩尔的预测听起来像是科幻小说。但那篇文章的核心预测(即每个芯片可集成的零件差不多每年可增加一倍)被证明是正确的。尽管当今这一技术进步的周期更接近个月但“摩尔定律”(Moore’sLaw)依然有效。CPU的指令集CPU的指令集、MMX指令集共条指令。最早期SIMD指令集可以增强浮点和多媒体运算的速度。SIMD(SingleInstructionMultipleData单指令多数据流)能够复制多个操作。、SSE(StreamingSIMDExtension)指令集()SSE指令集英特尔开发的第二代SIMD指令集有条指令其中包含提高D图形运算效率的条SIMD浮点运算指令、条MMX整数运算增强指令、条优化内存中的连续数据块传输指令。()SEE指令集新增条位SIMD指令。()SEE指令集条新增加的指令集包括:一条专门针对视频解码的指令两条针对线程处理的指令这有助于增加Intel超线程HT的处理能力。而其它的指令则支持复杂的算术运算类似于浮点转整数以及SIMD单指令多数据流的浮点运算。()SSSE(supSSE)︰SSE指令集的补充版本全名为SupplementalStreamingSIMDExtension首颗支持IntelCore微架构处理器新增指令共条进一步增强CPU在多媒体、图形图像和Internet等方面的处理能力该条指令原收录为SSE指令集中之后决定提早加入至Core微架构产品中。()SSE︰全名为StreamingSIMDExtension被视为继年以来最重要的媒体指令集架构的改进除扩展Intel指令集架构外还加入有关图形、视频编码及处理、三维成像及游戏应用等指令令涉及音频、图像和数据压缩算法的应用程序大幅受益。  据了解SSE将分为版本及版本版本将会首次出现于Penryn处理器中共新增条指令主要针对向量绘图运算、D游戏加速、视像编码加速及协同处理加速动作。、DNOW!指令集AMD公司开发的SIMD指令集可以增强浮点和多媒体运算的速度它的指令数为条在整体上DNow!的SSE非常相相似它们都拥有个新的寄存器但是DNow!是位的而SSE是位。所以DNow!它只能存储两个浮点数据而不是四个。但是它和SSE的侧重点有所不同DNow!指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等D数据的处理在相应的软件配合下可以大幅度提高处理器的D处理性能。AMD公司后来又在Athlon系列处理器上开发了新的EnhancedDNow!指令集新的增强指令数达了个以致目前最为流行的Athlon系列处理器还是支持DNow!指令的。双总线模式CPU内部结构双总线模式CPU内部结构CPUCache内存CPU的生产工艺CPU的生产工艺切割晶圆  用机器从单晶硅上切割下一片事先确定规格的硅晶片并将其划分成多个细小的区域每个区域都将成为一个CPU的内核。影印  在经过热处理得到硅氧化物层上涂上一种光阻物质紫外线能过印制着CPU复印电路结构图样的查模板照射基片被紫外线照射的地方光阻物质溶解。蚀刻  用溶剂将紫外线照射过的光阻物清除然后再采用化学处理方式把没有覆盖光阻物质部分的硅化物氧化物层刻掉。然后把所有的光阻物清除就得到了有沟的硅基片。分层  加工新的一层电路再次生长硅氧化物然后沉积一层多晶硅涂敷光阻物质重复影印、蚀刻过程得到含晶硅和硅氧化物的沟槽结构。离子注入  通过离子的轰击使得暴露的硅基片局部掺杂从而改变这些区域的导电状态形成门路。然后的步骤就是不断重复以上的过程。  一个完整的CPU内核包含大约层层间留出窗口填充金属以保持各层电路的连通。完成最后的测试工作后切割硅片成单个CPU核心并进行封装一个CPU便制造出来了。如何选购CPU如何选购CPU、通过产品标识辨别Intel的CPU、通过编号认识AMD的CPU通过产品标识辨别Intel的CPU通过产品标识辨别Intel的CPU()CPUType(类型)()Family(系列)()Model(型号)通过编号认识AMD的CPU通过编号认识AMD的CPU()雷鸟(毒龙)的CPU编号()AthlonXP的编号

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