CPU(Central processing Unit)
概念和作用
位和字长
性能指标
简介
一、概念和作用
CPU：即中央处理器，是整个电脑系统的核心，也是整个电脑系统最高的执行单位。内部结构主要分为控制单元，逻辑单元和存储单元三部分。
作用：负责整个电脑系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的控制。
位和字长
电脑技术中CPU在同一时间内一次能够处理的二进制位数叫字长。通常将8位二进制数称为一个字节。
字节和字长的区别：字节的长度是固定的，字长的长度是可变的。对不同的CPU，字长的长度是不同的。
二、CPU性能指标
主频：CPU的时钟频率。
外频：系统总线的工作频率
倍频：外频与主频的相差的倍数。
三者关系：主频＝外频×倍频。
字长：是指单位时间内CPU能一次处理的二进制位数。
内存总线速度（Memory Bus Speed）：
即系统总线速度，一般等同于CPU的外频。
工作电压：CPU正常工作时所需的电压。
高速缓存：为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，在慢速存储器和快速CPU之间插入一速度较快、容量较小的SRAM，起到缓冲作用，使CPU既可以以较快速度存取SRAM中的数据，提高系统整体性能，又不使系统成本上升过高
L1高速缓存：即片内缓存，速度最快，与CPU核心的距离也最近，但容量较小。其容量和结构对CPU影响较大。
L2高速缓存：即片外缓存， 速度稍慢，但容量较大。
Cache采用分级结构的主要理由在于：对于一个典型的一级缓存系统的80％的内存申请都发生在CPU内部，只有20％的内存申请是与外部内存打交道。而这20％的外部内存申请中的80％又与二级缓存打交道。因此，采用分级结构将更加有利于效能的提升和成本的合理分配。
流水线技术：类似于生产装配线设计。是把指令操作处分解成 许多更小的操作步骤或操作阶段，每个操作步骤或操作阶段有个紫的独立的电路来实现。当一个指令执行完了一个操作步骤之后，它就按顺序进入到流水线操作的下一个操作步骤，而前一个操作步骤则会继续处理后续的指令。流水线的级数越多，一条指令的执行速度就相对越快。
目前有的CPU的流水线达到20级。
超标量技术：超标量(superscalar）是指在 CPU中有一条以上的流水线,并且每个时钟周期内可以完成一条以上的指令,这种设计就叫超标量技 术。
制造工艺：
通常是指CPU内部多晶硅门的特性尺寸。这一尺寸与处理器速度和能耗要求有直接关系。随着特性尺寸的减小，处理速度(MHz) 将逐步增加，同时能耗要求也相应降低。
目前CPU的制造工艺主要有0.25uM，0.18uM，0.13uM和0.09uM。
三、Intel CPU发展历史简介
四、芯片标识含义
Intel CPU
核心为Willamette的 P4CPU标识为2.0GHz/256/400/1.75V 的含义：
主频为2.0GHz，L2缓存256KB，FSB为400MHz，工作电压1.75V。
核心为Northwood 的P4CPU标识为2.0GHz(A)/512/400/1.5V的含义：
主频为2.0GHz，L2缓存512KB，FSB为400MHz，工作电压1.5V。
其中（A）代表新核心的CPU与旧核心的CPU的主频有重叠，即：旧核心也有2.0G的，新核心Northwood有2.0G的，新核心在主频后面加上（A）。
注：*表示数据不详
五、主流CPU介绍
AMD 64位CPU简介
AMD64 架构
AMD64架构的策略是：在建立64位计算市场的同时，也把最新的处理器创新技术带给了现有的运用32位应用与操作系统平台的用户群。Opteron微架构通过对X86架构的支持提供了灵活的升级到64位的途径，同时还提供了对原有的32位X86软件的全面支持（native support）。Opteron微架构已经使用了关键的64位宽度数据与地址通道，而且合并了48位虚拟地址空间和40位物理地址空间。
AMD第八代处理器微架构概
图1：Opteron微架构
集成的DDR DRAM内存控制器
图2：Opteron微架构功能单元
图3：4处理器的Opteron处理器系统架构
图4：集成北桥单元的4处理器Opteron处理器系统
HyperTransport™（超传输）技术与处理器北桥结构
图5：Opteron处理器北桥功能单元连接
针对大工作负荷的TLB子系统与增强型分支预测功能
我国在CPU方面的发展情况
六、CPU的选购
原则： 够用为主对象：学生：中低端为主，经济实用、够用。
应用：学习：写文章、编程、学软件、玩游戏。
家庭用户：中高端为主，侧重于多媒体。
应用：娱乐，网上冲浪，学习。
商务用户：实用，耐用。
应用：数据处理，开机时间长。
特殊用户：高端为主
应用：图像处理，多媒体设计，超级游戏玩家，超级硬件DIYer
七、本章有关术语
AGP：Accelerated Graphics Port 图形加速端口，Intel开发，为缓解视频带宽而设计的总线结构。
CPU：Central Pressing Unit 中央处理器
PCB：printed Circuit Board 印制电路板。
STD：Suspend to Disk 挂起到硬盘
STR：Suspend to RAM 挂起到内存
FSB：Frequency System Bus 系统总线频率，即外频。
MMX：多媒体扩展指令集
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