2.1 CPU的基本概念 2.2 CPU的发展历程 2.3 影响CPU性能的因素 2.4 CPU的接口分类 2.5 几款主流CPU介绍

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1 2.1 CPU的基本概念 2.2 CPU的发展历程 2.3 影响CPU性能的因素 2.4 CPU的接口分类 2.5 几款主流CPU介绍

2 2.1 CPU的基本概念 CPU作为微机系统的核心，往往是各种档次微机的代名词，如PⅢ 800等等。CPU的性能大致上也反映了所配置微机的性能，因此它的性能指标十分重要。CPU的主要技术特性和测试数据可以反映出CPU的性能，而了解CPU的主要技术特征和基本测试项目的意义对正确选择和使用CPU将有一定的帮助。下面简单介绍一些CPU主要的性能指标。

3 1．主频、外频和倍频 主频(也叫内频)是CPU内核运行时的时钟频率，即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)，主频的高低直接影响CPU的运算速度。 2．地址总线宽度 地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，换句话说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。

4 3．数据总线宽度 数据总线宽度负责整个系统的数据流量的大小，决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间的一次数据传输的宽度，386、486为32位(bit)，Pentium以上CPU的数据总线宽度为2×32＝64位，一般称为准64位。

5 CPU的发展历程 CPU发展至今已经有二十多年的历史了，在这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器等等。在风起云涌的IT业界，在CPU的发展过程中，Intel公司一直起着举足轻重的作用，我们将以它的产品为重点来作介绍。

6 1．Intel 4004 1971年Intel公司推出了世界上第一款微处理器4004。这是第一个用于个人计算机的4位微处理器，它包含2300个晶体管，由于性能很差，市场反应冷淡。 2．Intel 8080／8085 在4004之后，Intel公司又研制出了8080处理器和8085处理器，加上当时美国Motorola公司的MC6800微处理器和Zilog公司的Z80微处理器，一起组成了8位微处理器家族。

7 3．Intel 8086／8088 16位微处理器的典型产品是Intel公司的8086微处理器，以及同时生产出的数学协处理器，即8087。由于这些指令应用于8086和8087，因此被人们统称为X86指令集。此后Intel推出的新一代CPU产品均兼容原来的X86指令集。8086 CPU的外观如图2–1所示。

8 图2– CPU

9 1979年Intel公司推出了8086的简化版——8088芯片，如图2–2所示。它仍是16位微处理器，内含29 000个晶体管，时钟频率为4
1979年Intel公司推出了8086的简化版——8088芯片，如图2–2所示。它仍是16位微处理器，内含29 000个晶体管，时钟频率为4.77 MHz，地址总线为20位，可以使用1 MB内存。8088的内部数据总线是16位，外部数据总线是8位。1981年，8088芯片被首次用于IBM PC机中，开创了个人电脑的新时代。如果说8080处理器还不为大多数人所熟知的话，那么8088则可以说是家喻户晓了，PC机的第一代CPU便是由它开始的。

10 图2– CPU

11 4．Intel 80286 1982年推出的Intel 虽然是16位芯片，但是其内部已包含了13.4万个晶体管，时钟频率也达到了前所未有的20 MHz。其内、外部数据总线均为16位，地址总线为24位，可以使用16 MB内存，工作方式包括实模式和保护模式两种。80286 CPU的外观如图2–3所示。

12 图2– CPU

13 5．Intel 80386DX／80386SX 32位微处理器的代表产品首推Intel公司1985年推出的80386，如图2–4所示。这是一种全32位微处理器芯片，也是X86家族中第一款32位芯片，其内部包含了27.5万个晶体管，时钟频率为12.5 MHz，后逐步提高到33 MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可以寻址到4 GB内存。它除了具有实模式和保护模式外，还增加了一种虚拟386的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。

14 图2– CPU

15 6．Intel 80486DX／80486SX 1989年80486处理器面市，它集成了125万个晶体管，时钟频率由25 MHz逐步提升到33 MHz、40 MHz和50 MHz，如图2–5所示。80486内含80386和数学协处理器80387，以及一个8 KB的高速缓存，并在X86系列中首次使用了RISC(精简指令集)技术，可以在一个时钟周期内执行多条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的80386提高了4倍。

16 图2– CPU

17 7．Intel Pentium 586、AMD K6、Cyrix 6X86、IDT C6
Intel公司于1993年又推出了80586，其为32位微处理器，正式名称为Pentium。Pentium含有310万个晶体管，时钟频率最初为60 MHz和66 MHz，后提高到200 MHz。66 MHz的Pentium微处理器的性能比33 MHz的80486DX提高了3倍多，而100 MHz的Pentium则比33 MHz的80486DX快6～8倍。80586 CPU的外观如图2–6所示。

18 图2– CPU 图2–7 K6 CPU

19 图2–8 Cyrix 6X86 图2–9 IDTC 6

20 8．Intel Pentium Ⅱ、Intel Celeron、AMD K6–2、 Cyrix MⅡ
1995年5月，Intel公司又推出与以往架构不同的即Slot结构的Pentium ⅡCPU。 图2–10 Pentium Ⅱ CPU

21 图2–11 K6–2 CPU

22 图2–12 Slot 1 Celeron CPU

23 图2–13 Socket 370 Celeron CPU

24 图2–14 MⅡCPU

25 9．Intel Pentium Ⅲ、AMD K7 Pentium Ⅲ处理器是Intel公司于1999年2月推出的新一代产品，它继续采用Slot 1架构，如图2–15所示。它采用了0.25 μm制造工艺，使用的是Katmai内核，新的SECC2插口。Pentium Ⅲ拥有32 KB一级缓存和512 KB二级缓存(运行在芯片核心速度的一半下)，包含MMX指令和Intel自己的“3D”指令SSE(因特网数据流单指令扩展)。最初推出的Pentium Ⅲ有450 MHz和500 MHz两种规格，其系统总线频率为100 MHz。

26 图2–15 Pentium Ⅲ CPU

27 2.3 影响CPU性能的因素 在CPU的工作过程中，电压、工艺等都是影响CPU性能的重要因素。那么，哪些因素对CPU的性能影响最大呢？
1．外频 外频实际就是系统总线的工作频率。 2．电压 电压指的是CPU正常工作所需的工作电压。

28 3．晶体管的数目 在CPU的发展过程中，晶体管数目一直是CPU的主攻方向，因为只有晶体管数目的增加，CPU的频率和性能才能得到真正的提高。 4．制造工艺 CPU的制造工艺极大影响了CPU的性能，每次CPU的更新换代，都是制造工艺改进的结果。

29 5．指令集 为了提高计算机在多媒体、3D图形方面的处理和应用能力，与CPU处理器相对应的各种处理器指令集应运而生，其中最著名的三种便是Intel公司的MMX、SSE和AMD公司的3Dnow！指令集。 1)  MMX指令集 MMX(Multi Media Extension，多媒体扩展)指令集是Intel公司于1996年推出的一项多媒体指令扩展技术。

30 2)  SSE指令集 SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集是Intel在Pentium Ⅲ处理器中率先推出的。 3)  3Dnow！指令集 由AMD公司提出的3Dnow！指令集应该说是出现在SSE指令集之前，并被AMD广泛应用于其K6–2，K6–3以及Athlon(K7)处理器上。3Dnow！指令集其实就是21条机器码的扩展指令集。

31 6．L1和L2 Cache的容量和速度 L1和L2 Cache的容量和工作速度对提高计算机速度起着关键作用，尤其是L2 Cache对提高处理2D图形较多的商业软件的速度有显著作用。

32 表2–1 主流CPU的性能比较 产品名称 Athlon 1.2G Athlon 1.13G Athlon 1 G 制造商 AMD 主频
1200 MHz 1130 MHz 1000 MHz 外频 133 MHz 倍频 9.0x 8.5x 7.5x 是否锁频 是(锁倍频) 核心电压 1.65 V 加速指令集 MMX/3Dnow!/ Enhanced 3Dnow! 晶体管数目 3700万 接脚数目 462

33 产品名称 Duron 800 Celeron 800 Pentium Ⅲ 800 EB 制造商 AMD Intel 主频 800 MHz 外频 100 MHz 133 MHz 倍频 8.0x 8.5x 6.0x 是否锁频 是(锁倍频) 核心电压 1.60 V 1.70 V 1.65 V 加速指令集 MMX/3Dnow! MMX/ SSE MMX/SSE 晶体管数目 2500万 2810万 接脚数目 462 370

34 产品名称 Pentium Ⅲ 866 Pentium Ⅲ 993 Pentium Ⅲ 1G 制造商 Intel 主频 866 MHz 933 MHz 1000 MHz 外频 133 MHz 100 MHz 倍频 6.5x 7.0x 7.5x 是否锁频 是(锁倍频) 核心电压 1.65 V 1.70 V 加速指令集 MMX/SSE MMX/S.S.E 晶体管数目 2810万 接脚数目 370

35 产品名称 Pentium G Pentium G Pentium G 制造商 Intel 主频 1300 MHz 1400 MHz 1500 MHz 外频 100 MHz 倍频 13x 14x 15x 是否锁频 是(锁倍频) 核心电压 1.70 V 加速指令集 MMX/SSE/SSE2 晶体管数目 4200万 接脚数目 423

36 2.4 CPU的接口分类 目前主流CPU从封装形式来看主要分为两大类：一种是传统针脚式的Socket类型；另一种是插卡式的Slot类型。
PC机从386时代开始普遍使用Socket插座来安装CPU，从Socket 4、Socket 5、Socket 7到现在的Socket 370、Socket 423、Socket 478、Socket A。

37 1．Socket 7 Socket 7是方形多针脚ZIF(Zero Insert Force，零插拨力)插座，有296根针孔，插座上有一根拉杆。在安装和更换CPU时，只要将拉杆向上拉出，就可以轻易地插进或取出CPU芯片，如图2–16所示。

38 图2–16 ZIF 插座

39 Socket 7插座不但可以安装Intel公司的Pentium、Pentium MMX，还能安装AMD公司的K6和K6–2；Cyrix公司的6X86、6X86MX、M Ⅱ；IDT公司的Winchip C6等，适用范围非常广。Socket 7 CPU插座如图2–17所示。

40 图2–17 Socket 7 CPU 插座

41 2．Super 7 自Intel宣布不再进行基于Socket 7的CPU开发后，这一领域的其它开发商和芯片组、主板生产厂商随即联合起来并推出了Super 7体系架构，以最大限度地挖掘此体系架构的潜力。 3．Socket 370 Socket 370最早是Intel为Celeron处理器设计的接口标准，有370针孔，如图2–18所示。

42 图2–18 Socket 370 CPU 插座

43 图2–19 Intel Celeron PPGA转接卡

44 4．Socket 423、Socket 478 最早的Pentium 4 CPU采用Socket 423结构，其命名的方式也是跟Socket 370一样，插座上有423根针脚，所以直呼其为Socket 423。Socket 423插座如图2–20所示。不过Socket 423比Socket 370多出的53根针脚大多只是用来提供电源之用。

45 图2–20 Socket 423 CPU插座

46 Socket A(Socket 462)是AMD为Socket A(K7)处理器而设计的接口标准，如图2–21所示。

47 Slot插槽 1．Slot 1 Slot 1 CPU接口是由Intel公司开发的，它是一个狭长的242引脚的插槽，Slot 1 CPU插槽接口与以往的CPU接口完全不一样，如图2–22所示。Slot 1插槽接口可以支持采用SEC(单边接触)封装技术的 Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ和Celeron处理器。

48 图2–22 Slot 1 CPU插槽

49 2．Slot A AMD K7(Athlon，阿斯龙)所用的接口为Slot A。从外观上看，Slot A接口与Intel的Slot 1完全相同，如图2–23所示，但两者在电气性能上完全不兼容，为K7所设计的芯片组或主板将不能使用Intel的CPU。

50 图2–23 Slot A CPU插槽

51 2.5 几款主流CPU介绍 2.5.1 Intel公司的新款CPU 1．Pentium Ⅲ Coppermine(铜矿)处理器
2000年最惹人注目的莫过于Intel公司采用0.18 μm工艺生产的Pentium Ⅲ Coppermine处理器了，如图2–24所示。尽管Intel公司早在1999年便发布了这款代号为Coppermine的Pentium Ⅲ处理器，但其真正的普及是在2000年。

52 图2–24 Pentium Ⅲ CPU Coppermine

53 2．Celeron Ⅱ 为了进一步扩大在低端市场的占领份额，2000年3月Intel终于发布了其代号为“Coppermine 128”的新一代的Celeron处理器——Celeron Ⅱ(Intel仍称其为Celeron，但为了与前面的Celeron区分，大家暂且这样称呼)，如图2–25所示。 Celeron最显著的区别在于采用了与Pentium Ⅲ Coppermine相同的核心及同样的FC-PGA封装方式，同时支持SSE多媒体扩展指令集。

54 图2–25 Celeron Ⅱ CPU

55 3．Pentium 4处理器 2000年6月28日，Intel公司正式宣布将该公司开发的下一代微处理器命名为Pentium 4，如图2–26所示。新一代的Pentium 4处理器即原先研发代号为Willamette的Willy芯片，是Intel公司继Coppermine处理器之后推出的面向普通用户的主流产品。

56 图2–26 Pentium 4 CPU

57 Pentium 4处理器采用新的系统总线代替了原有的总线，总线速度达到了400 MHz。最初版本的核心频率为1. 4 GHz和1
Pentium 4处理器采用新的系统总线代替了原有的总线，总线速度达到了400 MHz。最初版本的核心频率为1.4 GHz和1.5 GHz，内部集成了8 KB一级数据缓存和256 KB同速二级缓存(Intel称之为L2超级传输缓存)，带宽大于44.8 GB/s，大大超过Pentium Ⅲ1 GHz处理器的16 GB/s。

58 AMD公司的新款CPU 1．Athlon(K7) Athlon(阿斯龙)又叫K7，如图2–27所示。此款产品相对于AMD以前的产品可算是革命性的进步，它不是直接拷贝Intel的架构，而是创造了一种属于自己的PC平台。

59 图2–27 K7 CPU

60 2．Duron(毒龙) Duron处理器的原来代号为Spitfire。Duron处理器是AMD面向低端市场的产品，采用Socket A(Socket 462)架构，如图2–28所示。Duron处理器与目前Athlon处理器一样，都是采用AMD第7代X86核心架构，使用200 MHz系统总线，L1 Cache为128 KB，L2 Cache为64 KB，采用与处理器同速的内嵌式(on-die)方式，使用0.18μm的制造工艺，并加入新一代3Dnow！指令集。

61 图2–28 Duron CPU

62 3．Thunderbird处理器 新款的Thunderbird(雷鸟)处理器和Pentium Ⅲ Coppermine处理器相比，有以下几点区别： (1) 在缓存系统架构方面，Thunderbird处理器采用的是外置缓存架构，而Intel公司一贯采用的是内置缓存架构。 (2) 虽然Thunderbird处理器仍采用64位数据通道，但这种64位的数据通道比Pentium Ⅲ Coppermine处理器所采用的256位数据通道窄得多，而这相差3/4的二级缓存数据带宽势必会妨碍Thunderbird处理器较之Pentium Ⅲ Coppermine有更佳的性能表现。

63 (3)  Thunderbird处理器和Pentium Ⅲ Coppermine处理器的二级缓存还有一个不同之处在于，Thunderbird处理器内置了16通道的二级缓存访问，而Pentium Ⅲ Coppermine处理器仅设置有8通道二级缓存访问。显而易见，拥有16通道相对L2 Cache的Thunderbird处理器比只带有8通道相对L2 Cache的Pentium Ⅲ Coppermine处理器有着更高的数据命中率。Thunderbird CPU如图2–29所示。

64 图2–29 Thunderbird CPU

65 4．K8 代码为“SledgeHammer”(大锤)的K8处理器是AMD与Intel Pentium 4竞争的下一代技术产品。从AMD已经公布的资料分析，K8处理器将不再采用全新的64位设计，而是重新回到X86–64的轨道上来(即增强型的X86–32)，以便与现有的32位和16位程序兼容。K8就是这种设计下的第一款成品。

66 其它厂商的新款CPU Cyrix Ⅲ处理器是VIA(威盛)公司的产品。Cyrix曾经是一家相当有实力的处理器公司。早在486时代，Cyrix便红极一时，甚至可以与当时的Intel分庭抗礼。Cyrix所设计的5x MHz处理器是一款比奔腾75还要快的486级处理器，推翻了下一代处理器总比上一代处理器要快的结论，不仅创造了一个奇迹，也延长了486处理器的生命。

67 图2–30 VIA Cyrix Ⅲ

68 2.6 CPU 的 选 购 1．看外观 (1) 原装CPU包装塑料薄膜上边印有半透明的Intel标志，而假货上所印刷的Intel的标志的数量要比正品的标志多得多。 (2) 原装CPU包装塑料薄膜上的Intel字迹清晰可辨，所有的水印字都工工整整的，而非横着、斜着、倒着的，无论正反两方面都是如此。而假货有可能正面是工整的，而反面的字就不一定工整了。

69 (3) 原装CPU包装塑料薄膜封装不可能封在盒右侧条形码处，如果封在此的一般可断为假货。
(4) 原装CPU规格字迹清晰可辨，没有划痕。Remark(打磨)过的CPU有打磨过的痕迹。

70 2．如果是盒装CPU，还要检查包装盒 (1) 是否有不正常破损或者被二次塑封；原装盒印刷清晰，假货的产品序列号处字体明显比正常的粗，且颜色为不正常的灰色。 (2) 真品外包装的塑封膜质地比较软而有弹性，上面的Intel水印采用了特殊工艺，很难磨掉；假货的塑封膜比较脆，上面的水印也比较容易被擦掉。

71 (3) 在原装盒背面，在印有产品介绍的多国文字的上下分界处，有一条黑色的分界线，仔细观察就可以发现此黑线其实是字体虽小但却十分清晰的“Intel”字母组成的，而假货的包装上就只是一条不折不扣的黑线而已。 (4) 在原装盒正面，左侧的蓝色是采用四重色技术在国外印制的，色彩端正。

72 3．摸表面 (1) 用拇指肚以适当的力量搓揉CPU包装塑料薄膜，真品不易出褶，而假货纸软，一搓就出褶。 (2) 摸包装盒。真品的Intel水印采用了特殊工艺，无论你用手如何刮擦，即便把封装的纸扣破也不会把字擦掉，而假货只要用指甲轻刮，慢慢地可刮掉一层粉末，字也就随粉末而掉了。

73 4．价格 我们可以经常去一些著名的硬件情报网站，例如“走进中关村”，其上刊登的价格均为正品货的市场价，而且更新及时。如果经销商所报的价格比这些价格低得多，一般可断为假货。

74 5．测实质 (1) 专门的CPU测试软件，例如fidCHSO5.exe可以测出Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ处理器的频率和总线频率，包括出厂频率和目前使用的频率，这样就基本杜绝了Remark(打磨)的发生了。 (2) 运行大型3D游戏，即我们常说的“拷机”。这是超频爱好者为了测试超频的稳定性而采用的行之有效的方法，用来测试假货也立竿见影。