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CPU的具体阐述谁可以告诉我?

归档日期:06-06       文本归类:二级高速缓存      文章编辑:爱尚语录

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  中央处理器(Central Processing Unit,简写为CPU)的结构,CPU是决定电脑性能的核心部件。CPU即中央处理单元,是英文Central Processing Unit的缩写,是整个系统的核心,也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行,数学与逻辑的运算,数据的存储与传送,以及对内对外输入与输出的控制。

  展开全部微处理器的英文缩写是CPU,即中央处理单元,是计算机的核心,计算机完成的每一件工作,都是在它的指挥和干预下完成的。计算机配置的CPU的型号实际上代表着计算机的的基本性能水平。目前市场上流行的主要是多功能奔腾级以上的芯片。

  MMX技术是英特尔公司针对X86微处理器体系结构的一次重大扩充,使计算机同多媒体相关任务的综合处理能力提高了1.5~2倍,它不仅是英特尔自 i386面世以来对英特尔CPU体系结构的一次显著改进,同时也是英特尔对多媒体数据处理等专用芯片及功能板卡的一次强力挑战。

  英特尔为MMX技术设计了一组基本的、通用的整型指令集,以满足各种多媒体和通讯应用的需要。其中最基本的是单指令多数据(即SIMD)技术。该技术允许利用任何新增加的单个指令处理多组数据。

  将CPU中8个浮点运算单元(FPU)重新命名为8个MMX寄存器,因而在物理上不需要增加新的寄存器。这样,现有的操作系统和应用软件无需作任何修改即可运行于具有MMX的CPU上,保证了向下兼容。

  增加了57个MMX指令。这些指令都具有一些各自的独特功能。例如分支指令能够利用掩码和位比较在多个操作数中执行逻辑操作,从而达到没有延时的分支效果等等。

  新的数据类型包括压缩型字节、压缩型字、压缩型双字和压缩型四字,他们都是压缩的定点整数类型,可以将多个整型机器字压缩到8个64位的MMX寄存器中。将64位数据置于单个寄存器中,使MMX CPU可以同时处理8个字节的数据,这有利于加速计算密集型的循环运算。

  由于采用MMX技术的CPU中实际上并没有增加新寄存器,而是借用了8个浮点运算寄存器,于是导致MMX技术的固有缺陷,诸如不能加速所有应用软件的运行速度、多任务环境中可能会出现计算错误以及软件版本需要多样化等等。

  值得庆幸的是,英特尔公司在推出相应的MMX CPU的同时也承诺逐步解决上述问题。加之在MMX的实现上,兼容厂商将采取不同的技术。所以对于用户而言,MMX技术的前景是十分乐观的。

  多能奔腾可以在多种586主板上运行。下面就采用Pentium 166 MMX CPU和TX芯片组的主板组装一台奔腾微机系统时谈谈应该注意的事项。

  (1)只有提供特定低电压的主板才能支持多能奔腾。选配主板时,一定要查明实际为CPU提供的电压值。因为多能奔腾和一般的Pentium处理器不同,其内核电压插脚(Vccz)和时钟插脚(Clk和Plcclk)采用不同的电压。这就要求主板供给Vccz插脚的电压为2.8V。另外,还要提供3.3V的时钟驱动电压。

  (2)只有提供特定大电流的主板才能支持多能奔腾。采用MMX技术的CPU,要求主板必须能够为其提供充足的电流。具体分为通往内核的最大电流和通往I/O电路的最大电流。对于不同频率的CPU,其电流需求值又有所不同。具体数据如下:

  166MHz:通往内核的最大电流为4.75A,通往I/O电路的最大电流为0.54A

  200MHz:通往内核的最大电流为5.7A,通往I/O电路的最大电流为0.5A

  233MHz:通往内核的最大电流为6.5A,通往I/O电路的最大电流为0.75A

  (3)只有提供特定内核?总线频率比的主板才能支持高频多能奔腾。对于200MHz的多能奔腾CPU,要求主板能支持3:1的频率比;对于233MHz的多能奔腾CPU,要求主板能支持7:2的频率比。为实现CPU所要求的频率比,主板必须提供相应的跳线参数的优化设置

  ◇启用CPU温度保护功能(CPU Temperature Protect),一旦CPU温度超过60℃,将自动降低执行速度并发出警告声音。

  ◇同时启用CPU内部和主板上的(512KB)二级高速缓存(CPU Internal、External Cache),为了提高机器的运行速度,必须同时使用这两种高速缓存。

  ◇为了减少机器的启动时间,还需要设置好快速开机自检(Quick Power Self Test)方式为Enabled。

  ◇为了减少机器的启动时间,可以将开机时测试软驱一项(Boot Up Floppy Seek)设置为Disabled。

  由于此类参数涉及的软硬件知识较深,为了方便用户,高档主板多由BIOS自行依照机器工作最佳状态进行设置部分参数。

  ◇对于内存时序选项(DRAM Timing),若使用的是速度为60ns的FPM或EDO RAM,应设置为60ns。如果系统因此而不稳定,还需要改回为70ns。

  ◇为了提高机器运行速度,对于系统BIOS允许高速存取选项(System BIOS Cachealbe),应该设置为Enaled。

  ◇同样,为了提高机器显示速度,对于显示BIOS允许高速存取选项(Video BIOS Cachedable),也应该设置为Enaled。

  一般TX芯片主板可以使用AT电源,也可以使用ATX电源。当电源种类选项设置为AUTO时,可以自动侦测电源类型。选用ATX电源后,还要确定该电源能否直接开机(Sytem After AC BACK)。设置为Full-on选项时,ATX电源打开后,主机随之开始启动;若设置为Soft-off选项时,ATX电源打开后,主机并不随之启动,仍要由软件(Soft Power)信号决定开、关机器。

  为了突破IDE硬盘传输速度慢的瓶颈,由Intel和Quantum联合发布的新一代硬盘传输规格是:Ultra DAM/33。其传输速率高达33MB/s。但用户不仅要安装Ultra DMA规格的硬盘和相应的驱动程序,而且只有在TX芯片的主机板上才能获得此种支持。

  Pentium MMX 的安装很简单,它与Socket 7插座兼容,故只要在主板上移走原有的CPU,换上Pentium MMX 插进CPU插座就行了。Pentium MMX 的功率消耗比较大,因此必须重视其运行时的散热问题。如果散热不良,Pentium MMX 芯片的温度过高,在运行软件,特别是大型软件时计算机性能就不稳定,非常容易产生出错、死机、频繁重新启动等问题。Intel的Pentium MMX芯片用硅胶把散热风扇和 CPU紧密粘贴起来,只要接好电源,就能保证芯片的散热。另外,在选择主板时要挑选具有大功率散热器、性能比较稳定的主板,最好是名牌主板。许多杂牌主板为了降低生产成本,选用的零件很一般,耐热性较差,不太适合Pentium MMX 的使用。

  1997年4月4日,AMD公司在北京正式宣布推出带有MMX技术的第六代处理器AMD K6,此次推出的K6系列CPU时钟频率分别为166MHz、200MHz和233MHz,可运行16位及32位软件。

  AMD K6采用RISC86超标量微结构,可同时发出6条指令,将X86指令集兼容能力与高效的精简指令集(RISC)技术结合在一起,从而执行简单、高效、固定长度的RISC86操作编码,使CPU核心可以发挥更高的性能;K6内置已成为业内标准的57条高性能多媒体指令,具有多媒体扩展功能;内置分离式64K一级高速缓存(Cache)、多个精密译码器、专门的平行执行单元、高性能浮点运算单元,同时还具备分支目标高速缓存、返回地址堆栈及8192个输入分支历史图表。

  AMD K6目前采用0.35微米工艺,五层金属片制作技术,内置880万个晶体管,封装采用C4倒装片互连技术,充分利用了芯片空间。AMD继续使用Socket 7来支持K6,可使现有系统方便地改用K6芯片,也可降低PC制造商的成本。下面是K6 CPU的电压配置:

  据资料显示,AMD K6在运行Windows 95和Windows NT时,可比相同配置的Pentium Pro及Pentium MMX发挥更高的效能,而且其价格要比Intel产品低25%以上。AMD公司称K6将改变个人电脑业的竞争形势,打破PC微处理器市场的垄断,这是因为K6既可发挥更高的性能与兼容能力,又能保持合理的价格水平。

  目前市场上有K6-166、K6-200、K6-233几个品种。K6有原盒包装和OEM散片装两种,同级别原盒价格比散片价格高约100-200元。在选购K6时最好到授权代理商处购买,建议选择原盒包装的那种,而不要为节省一两百元购买散装的。由于不同主频K6之间的价格相差比较大,一些不法商人挑选出性能较好的低主频的K6-166,将其Remark为K6-200甚至K6-233投入市场,以赚取高额利润。如果你实在想购买散片K6,建议购买最低主频的K6-166,比Intel的MMX P166的性能还要高一些。

  由于K6与K5尺寸不同(K6面积比K5稍微大一些)、外表不同(K6为银白色顶,K5为黑顶或金顶),一般不可能用K5 Remark成K6。而你如果幸运的线使用。

  K6具有与Socket 7插座相兼容的针脚,原则上可应用于所有较新的586主板,但要注意几个问题:

  K6的内部电压为2.9V,其所配套的主板必须支持2.9V(2.8V、3.0V也可以)的CPU内部电压。

  由于有些主板出厂时间较早,不能正确识别K6,如某些主板把K6识别为K5。虽然K6也能在此类板上启动、正常工作,但其性能却要大受影响,速度也大打折扣。解决方法有两个:

  (1)换主板,换上新上市的支持K6的主板。这种方法最好、最干脆,但要你掏腰包,花上一笔费用。

  (2)升级你的主板BIOS。用高版本的支持K6的主板BIOS替换你主板上原有的BIOS,注意BIOS的型号、版本是否适合你的主板。更新BIOS后,系统的性能一般都有明显的提高。

  如选用K6 CPU可考虑采用非Intel芯片组(如SIS、OPTI、VIA等芯片组)的主板,如海洋R12。最好用AMD公司已开发出的主板芯片组AMD 640,该芯片组针对K6进行了全面的优化,是K6 CPU最好的搭档。

  主板最起码要支持200MHz的CPU主频,最好要支持233MHz、266MHz乃至300MHz,这样才能满足你超频以及将来升级的需要。

  K6的安装很简单,它与Socket 7插座兼容,故只要在主板上移走原有的CPU,换上k6插进CPU插座就行了。K6的功率消耗比较大,其功率比K5、Intel Pentium MMX、Cyrix 6x86 MX都要大,因此必须重视其运行时的散热问题。如果散热不良,K6芯片的温度过高,在运行软件,特别是大型软件时计算机性能就不稳定,非常容易产生出错、死机、频繁重新启动等问题。因此在K6顶面上必须要安装一个大功率的散热风扇,并且最好用硅胶把散热风扇和K6 CPU紧密粘贴起来。注意机箱内的温度,可能的话也可在机箱内另加装一风扇以加强机箱内的空气对流以利散热。另外,在选择主板时要挑选具有大功率散热器、性能比较稳定的主板,最好是名牌主板。许多杂牌主板为了降低生产成本,选用的零件质量差,耐热性能低,不太适合K6的使用。

  Cyrix 6x86MX系列CPU(即Cyrix M2)是一种高性能的超标量结构微处理器。它专门针对16位和32位的X86软件进行了优化。并配有MMX指令集,兼容Intel的Pentium MMX微处理器。Cyrix 6x86MX还配有增强型内存管理单元和64KB内置高速缓冲内存,能够大大提高处理器和整机系统的性能。这种微处理器适用于Socket 7的586主板。

  Cyrix 6x86MX系列CPU性能比6x86系列产品有显著提高,按照Cyrix公司的说法,M2系列产品会比类似的Pentium MMX微处理器及Pentium Pro微处理器有更高的性能。6x86MX系列产品的时钟频率在166MHz以上。

  Cyrix 6x86MX能够运行各种系统软件和应用软件,包括Windows 3.x、Windows 95、Windows NT、UNIX和OS/2,还有数量广泛的16位和32位x86应用软件,特别是最新的MMX多媒体应用软件。其主要技术参数如下:

  ◇第一缓存:64K Byte,回写式,4路相联,统一指令及数据,双地址通道

  ◇浮点单元:80位浮点运算单元,带64位接口,并行执行,使用x87指令集,与IEEE-754兼容

  6x86MX CPU为了减少发热量,CPU采用了双电压制,其内部核心电压为2.8V或2.9V,I/O工作电压为3.3V,因此主板必须支持双电压,要支持2.8V或2.9V的内部电压。

  由于6x86MX PR233需要75MHz的特殊外部频率,因此所购的主板应能支持75MHz,能支持83MHz当然更好。所支持的主频最好为200MHz或200MHz以上,以满足超频或以后CPU升级的需要。

  主板要支持SDRAM内存以满足速度和超频的需要;最好带有512K Cache,且Cache的速度要尽量快。

  如果采用的是VIA公司生产的Apollo芯片组就更好,它对Cyrix的处理器作了专门的优化,可显著提高Cyrix CPU的工作效率。在使用VIA的Apollo芯片组的主板上,你可以发现一个跳线,它是用以区分Cyrix 6x86MX与K6、Intel Pentium MMX的,如果你采用Cyrix 6x86 CPU,应该把跳线跳到Cyrix上的线性突发(Linear Burst)模式上来,线性突发是Cyrix CPU采用的特殊技术,可使Cyrix CPU的性能得到提高。

  Cyrix的6x86MX CPU仍然采用原来奔腾主板上的Socket 7插座。如果你的主板为最近新购或符合上述要求,只要直接把Cyrix 6x86MX插入到主板上的Socket 7插座上即可。但在设置CPU的频率跳线时要特别注意,千万不要跳错了主频。Cyrix 6x86MX与原来的6x86一样,由于其出色的性能设计,性能超出同频率的Pentium MMX一个等级,故仍采用Pentium-Rating频率标识,6x86MX PR166的实际频率为133MHz,跳线MHz(166MHz×2.5),6x86MX PR233的实际主频比较特殊,为188MHz(75MHz×2.5),在跳线时要注意正确设置。

  另外,你还得正确设置6x86MX CPU的内部电压,选择2.8V或2.9V的内部电压跳线。当然,一个CPU风扇是必不可少的,必须牢固安装在CPU的顶面。大家对6x86“发高烧”的现象一定记忆犹深,许多朋友就是因为其产生过大的热量和较大的电风扇噪声而对它说“不”的。但6x86MX与6x86L一样,已采用降低CPU内部电压的方法使CPU所产生的热量大大减少,经实验,将一颗6x86MMX PR166 CPU运行大半天后,其CPU表面只是略有些温热而已。当然,必要的散热措施如安装CPU风扇还是必需的。

  Cyrix CPU与计算机硬件和软件的兼容性的口碑也不太佳,但用6x86MX实际测试了DOS、Windows 95、Windows 3.1、PWindows 3.2、OS/2等操作系统,Office等办公套件、Photoshop、Coreldraw等绘图软件、Xing MPEG 3.11等VCD播放软件以及部分游戏软件后还未发现兼容性的问题,且具有很出色的速度和性能,但在执行需占用大量处理器资源的软件如Windows NT性能不佳。

  有关Cyrix 6x86浮点运算性能差的问题,也是众多使用者对Cyrix芯片敬而远之的一个原因。新的6x86MX芯片加强了浮点数据运算能力,与原来的6x86相比有了很大的改善,但距Intel Pentium MMX的浮点性能仍有一段差距,就更不能与Pentium Ⅱ的浮点运算性能相比了。因此对于需要经常进行大量数据运算的图像处理软件时,Cyrix 6x86MX仍然不是一个很好的选择,但是对于普通的电脑玩家和一般的办公应用来说,Cyrix 6x86MX是在适度的价格下提供了非常出色的性能,很值得大家一试。

  CPU超频的诱惑时时吸引着电脑玩家。由于Cyrix 6x86MX采用了低电压,使超频的可能性大大提高,一般将其频率提高一级运行不会有什么问题。对于6X86MX PR166可超频至PR200,如果超频成特殊的150MHz效果也很明显。超频时要注意散热问题。

  Pentium Ⅱ芯片,即以前所说的Klamath,它采用了与Pentium Pro相同的核心结构,从而继承了原有Pentium Pro处理器优秀的32位性能。与此同时,Pentium Ⅱ增加了对MMX指令的支持和对16位代码优化的特性,它能够同时处理两条MMX指令。

  Pentium Ⅱ 虽采用了与Pentium Pro相同的核心结构,但它加快了段寄存器写操作的速度,并增加了MMX指令集,以加速16位操作系统的执行速度。由于配备了可重命名的段寄存器,因此Pentium Ⅱ 可以猜测地执行写操作,并允许使用旧段值的指令与使用新段值的指令同时存在。

  如同MMX Pentium一样,Pentium Ⅱ 使用了Intel公司的0.35微米CMOS制造工艺。Intel一改过去CMOS制造工艺的笨拙且耗电量大的双极硬件,将750万个晶体管压缩到一个203平方毫米的印模上。由于使用只有0.28微米的扇出门尺寸,因此加快了这些晶体管的速度,从而达到了x86前所未有的时钟速度。

  Pentium Ⅱ 处理器采用了双独立总线结构,即其中一条总线高速缓存,另一条负责主要内存。然而,Pentium Ⅱ 的二级高速缓存实际上还是比Pentium Pro的二级缓存慢一些。Pentium Ⅱ 使用了一种脱离芯片的外部高速缓存,可以运行在相当于CPU自身时钟速度一半的速度下。尽管Pentium Ⅱ 的高速缓存要比Pentium的高速缓存快得多,但比起200MHz Pentium Pro的高速缓存就要逊色一些了。

  作为一种补偿,Intel将Pentium Ⅱ 上的L1高速缓存从16K加倍到32K,从而减少了对L2高速缓存的调用频率。由于这一措施,再加上更高的时钟速度,Pentium Ⅱ(配有512K的L2高速缓存)在Windows NT下性能比Pentium Pro(配有256K的L2高速缓存)超出大约25%。关于Pentium Ⅱ的其它性能参数见下表。

  内部总线MHz以上的PentiumⅡ为第二代PⅡ芯片,均采用0?25微米工艺。

  Pentium Ⅱ 首次采用了最新的solt 1接口标准,它不再用陶瓷封装,而是采用了一块带金属外壳的印刷电路板,该印刷电路板不但集成了处理器部件,而且还包括32KB的一级缓存。如要将Pentium Ⅱ 处理器与单边插接卡(也称SEC卡)相连,只需将该印刷电路板(PCB)直接卡在SEC卡上。SEC卡的塑料封装外壳称为单边插接卡盒,也称SEC(Single-edge contact Cartridge)卡盒,其上带有Pentium Ⅱ 的标志和Pentium Ⅱ 印模的彩色图像。在SEC卡盒中,处理器封装与L2高速缓存和TagRAM均被接在一个底座(即SEC卡)上,而该底座的一边(容纳处理器核心的那一边)安装有一个铝制散热片,另一边则用黑塑料封起来。下面分别介绍单边插接卡(SEC卡)上的主要部件:

  ◇处理器:233、266或300MHz;0.35微米工艺、2.8V、带金属散热片的塑料插接网格阵列四层金属CMOS。32KB片内L1高速缓存(16K指令/16K数据);57条MMX指令;8个64位的MMX寄存器。750万个晶体管组成的核心部分,是以203平方毫米的工艺制造出来的。处理器被固定到一个很小的印刷电路板(PCB)上,对双向的SMP(对称多处理)有很好的支持。

  ◇L2高速缓存:512K的四路级联片外同步突发式SRAM高速缓存。这些高速缓存的运行速度相当于核心处理器速度的一半(对于一个266MHz的CPU来说,即为133MHz)。

  ◇TAG RAM:Intel的专业设计。支持最多512K L2高速缓存的标签记录。L2高速缓存越大,就需要越大的TAC RAM。

  ◇接口:将CPU卡在底座上,再将512K的L2高速缓存以及TagRAM安装到SEC卡上后,就可以将处理器通过Slot 1接口插接到主板上了。

  Pentium Ⅱ 的印模使用一种528管脚网格阵列(PLGA)的封装技术。由于没有使用管脚,而是使用了细小的垫式接口,所以PLGA封装明显比以前的PGA具有更小的体积、更少的配置文件和更低的生产成本。

  Pentium Ⅱ 的这种SEC卡是插到Slot 1(尺寸大约相当于一个ISA插槽那么大)中。所有的Slot 1主板都有一个由两个塑料支架组成的固定机构。一个SEC卡可以从两个塑料支架之间滑入Slot 1中。将该SEC卡插入到位后,就可以将一个散热槽附着到其铝制散热片上。266MHz的Pentium Ⅱ 运行起来只比200MHz的Pentium Pro稍热一些,但是由于SEC卡的尺寸较大,PentiumⅡ 的散热槽几乎相当于Socket 7或Socket 8处理器所用的散热槽的两倍那么大。

  由于Pentium Ⅱ 以子卡形式插到主板上,故在选用主板时应考察其位置,既要避开I/O插槽的纵深以免不能插入全长板卡,也要考虑到Pentium Ⅱ 的散热问题,保证CPU插槽位置可以利用电源风扇给CPU散热。

  Celeron的中文名称是赛扬,它的内核采用的就是第二代PⅡ芯片Deschutes的内核。但它没有二级缓存。这款芯片是针对低端电脑市场的,目前有两种规格,266MHz和300MHz的。由于少了二级缓存,造成赛扬266比PⅡ 233的性能还要低很多,与多能奔腾233差不多,但是它可以为客户提供强大的浮点运算能力。由于采用0.25微米的工艺制造,所以它的发热量较低,是超频的好材料,不过由于没有二级缓存,超得再高,也只是CPU内部运算速度提高了,系统整体性能提高不大。赛扬处理器的价格较Pentium Ⅱ要低,对于系统性能要求不高的用户不失为一种可考虑的选择。

  1998年5月,AMD公司发布了新一代CPU?K6-2,也称为K6-3D,与以往的K6相比,最大的不同在于它增加了AMD 3DNow!和超标量MMX技术,另外它还正式支持100MHz系统总线。从测试来看,它的整数和浮点运算速度均与同频Pentium Ⅱ 不相上下,再加上AMD始终保持比Intel 同档CPU便宜25%的承诺,这种CPU对一般的用户可能有较

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