浅谈cpu的基本组成及其性能分析

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1、计算机组装与维护课程论文报告名称：浅谈CPU的基本组成及其性能分析年级专业：　电气工程学院数控1103班学生姓名：　王东峰　　学号：　　2　评阅教师：　　吴杰提交时间：2012-5-25浅谈CPU的基本组成及其性能分析近几十年以来，计算机技术的发展速度可谓日新月异，尤其是CPU技术的发展。所以作为新时代大学生必须时常充电、武装自己，才能跟上科技社会的步伐。CPU，全称“CentralProcessingUnit”，中文名为“中央处理器”，在大多数人-3-的印象中，CPU只是一个方形配件，正面是金属盖，背面是一些密密麻麻的针脚或触点，可以说毫无美感可言。但在这个小块头的东西上，却是汇聚

2、了无数的人类智慧在里面，我们今天能上网、工作、玩游戏等全都离不开这个小小的东西，它可谓是小块头有大智慧。CPU是计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件，它的速度决定了你的计算机有多强大。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是PC的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC。作为普通计算机用户，我们并不需要解读CPU里的所有“大智慧”，但CPU既然是电脑中最重要的配件、并且直接决定电脑的性能，了解它里面的部分知识还

3、是有必要的。1、CPU的最重要基础：CPU架构：CPU架构，简单来说就是CPU核心的设计方案。目前CPU大致可以分为X86、IA64、RISC等多种架构，而个人电脑上的CPU架构，其实都是基于X86架构设计的，称为X86下的微架构，常常被简称为CPU架构。更新CPU架构能有效地提高CPU的执行效率，但也需要投入巨大的研发成本，因此CPU厂商一般每2-3年才更新一次架构。近几年比较著名的X86微架构有Intel的Netburst（Pentium4/PentiumD系列）、Core（Core2系列）、Nehalem（Corei7/i5/i3系列），以及AMD的K8（Athlon64系列）

4、、K10（Phenom系列）、K10.5（AthlonII/PhenomII系列）。　　目前,Intel正进行“Tick”阶段，即改进CPU的制造工艺，如最新的Westmere架构其实就是Nehalem架构的工艺改进版，下一代SandyBridge架构将是全新架构。AMD方面则没有一个固定的更新架构周期，从K7到K8再到K10，大概是3-4年更新一次。制造工艺：　　我们常说的CPU制作工艺是指生产CPU的技术水平。改进制作工艺，就是通过缩短CPU内部电路与电路之间的距离，使同一面积的晶圆上可实现更多功能或更强性能。制作工艺以纳米（nm）为单位，目前CPU主流的制作工艺是45nm和32

5、nm。对于普通用户来说，更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的超频潜力。32位与64位CPU：　　32/64位指的是CPU位宽，更大的CPU位宽有两个好处：一次能处理更大范围的数据运算和支持更大容量的内存。对于前者，普通用户暂时没法体验到其优势，但对于后者，很多用户都碰到过，一般情况下32位CPU只支持4GB以内的内存，更大容量的内存无法在系统识别（服务器级除外）。于是就有了64位CPU，然后就有了64位操作系统与软件。遗憾的是目前主流的软件和游戏均是基于32位开发的，采用64位系统难免会有一些兼容性问题，而直接采用64位开发的风险较高，这也是64位在过去7年一直不能普及的原因，但

6、相信未来64位一定会取代32位成为主流的。2、决定CPU性能的参数：除了CPU架构外，决定CPU性能的几个重要参数还有频率、核心数、线程数以及缓存。主频、倍频、外频、超频：CPU主频，就是CPU运算时的工作频率，在单核时代它是决定CPU性能的最重要指标，一般以MHz和GHz为单位，如PhenomIIX4965主频是3.4GHz。说到CPU主频，就不得不提外频和倍频，由于CPU发展速度远远超出内存、硬盘等配件的速度，于是便提出外频和倍频的概念，它们的关系是：主频=外频X倍频。而我们常说的超频，就是通过手动提高外频或倍频来提高主频。-3-核心数、线程数：虽然提高频率能有效提高CPU性能，

7、但受限于制作工艺等物理因素，早在2004年，提高频率便遇到了瓶颈，于是Intel/AMD只能另辟途径来提升CPU性能，双核、多核CPU便应运而生。目前主流CPU有双核、三核和四核，六核也将在今年发布。其实增加核心数目就是为了增加线程数，因为操作系统是通过线程来执行任务的，一般情况下它们是1:1对应关系，也就是说四核CPU一般拥有四个线程。但Intel引入超线程技术后，使核心数与线程数形成1:2的关系，以大幅提升了其多任务、多线程的性能。缓存：　　缓存（Ca