联想LCSE初级教材——第02章微处理器

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1、计算机硬件基础－－－微处理器篇主要内容2.1概述2.2处理器的性能2.3处理器的指令集2.4处理器的制造工艺2.5处理器的核心2.6处理器的封装2.7处理器的插座和插槽2.8处理器的工作电压2.9处理器的散热2.10早期的Intel兼容处理器2.11处理器的相关技术2.12常见处理器特点2.1概述微处理器（处理器）又称为中央处理单元，即CPU处理器是微型计算机的大脑或发动机，进行系统的计算和处理Intel公司拥有推出第一片微处理器的荣誉，即1971年Intel公司推出的称为4004的芯片是历史上第一枚微处理器芯片Intel和AMD两

2、家公司目前在处理器市场，至少是PC系统市场上居主导地位2.2处理器的性能处理器主要的三个方面性能：处理速度数据宽度寻址能力处理器的性能可以概括为：速度处理器的速度以MHz来度量，1MHz是指每秒1百万个时钟周期宽度涉及到与处理器相关的三个总线：内部寄存器(内部数据总线）——寄存器大小决定了处理器可以操作的数据大小外部数据总线——外部数据总线宽度决定了一个周期内传入或传出处理器的数据位数地址总线——地址总线的大小（或宽度）指明了芯片可寻址的最大的RAM容量2.2处理器的性能32位处理器的三种操作模式实模式保护模式虚拟实模式台式64位处

3、理器的三种操作模式32位模式兼容模式64位模式2.2处理器的性能2.2.1处理器速度2.2.2AMD和Cyrix和使用的另一种速度标记——P速率2.2.3外部数据总线2.2.4内部寄存器（内部数据总线）2.2.5地址总线2.2.6高速缓存2.2.1处理器速度处理器的速度用系统的时钟速度来表示计算机系统的时钟速度以频率来衡量，通常表述为每秒钟的周期数现代处理器可以在一个时钟周期中执行多条指令单纯基于时钟速度或每秒的周期数来比较系统性能非常困难2.2.1处理器速度有关处理器速度的四个重要概念主频处理器的时钟速度外频处理器的基准频率、处理

4、器与主板之间同步运行的速度、主板速度倍频主频与外频之比的倍数FSB频率处理器和北桥芯片间总线的速度前端系统总线频率与外频这两个概念容易混淆目前主流处理器前端系统总线频率高于外频部分AMD处理器用HT总线取代了FSB通过跳线开关或BIOS设置可以设置主板速度和倍频2.2.2AMD和Cyrix和使用的另一种速度标记——P速率P速率用来指示与Intel处理器相对的速度P速率对应的是性能而不是频率AMD处理器并不是所有的处理器都使用P速率来标记P速率和处理器的真实频率不是一一对应的2.2.3外部数据总线外部数据总线是指处理器与周边设备传输数

5、据的通道前端系统总线（FSB）以及AMD处理器使用的HT总线都属于外部数据总线范畴数据总线宽度决定了一个周期内传入或传出处理器的数据位数目前主流单核、双核以及64位处理器的外部数据总线通常是64位AMD公司的HT总线上、下行位宽均为相同的16位2.2.4内部寄存器（内部数据总线）寄存器是处理器中保存数据的空间寄存器大小基本上与内部数据总线宽度相同寄存器大小决定了处理器可以操作的数据大小大部分现代处理器使用32位内部寄存器，运行32位操作系统和软件采用EM64T、AMD64技术的处理器和Itanium处理器内部寄存器为64位处理器的内

6、部数据总线与外部数据总线位宽可以不同2.2.5地址总线地址总线是用来传输地址信息的一组线地址总线的大小（或宽度）指明了芯片可寻址的最大的RAM容量Intel与AMD公司的64位处理器实际内存寻址未达到理论上限EM64TAMD64ItaniumItanium2物理内存寻址（位）36404450虚拟内存寻址（位）484854642.2.6高速缓存在486处理器之前，主板上的高速缓存是系统中惟一使用的高速缓存从486系列开始，处理器开始在芯片内部包含L1高速缓存从P6家族开始，Intel开始在处理器中封装L2高速缓存芯片早期的L2高速缓存

7、不是全速部分型号的处理器包含有L3缓存2.3处理器的指令集CISC指令集即复杂指令集各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢x86指令集属于此范畴RISC指令集即精简指令集指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少，执行速度快在中高档服务器中普遍采用2.4处理器的制造工艺制造工艺是指芯片上最基本功能单元门电路的宽度，可以用线宽表示提高制造工艺能生产出体积更小的芯片，大幅度降低制造成本提高制造工艺可以降低产品功耗铜导线与铝导线相比有很大的优势2.5处理器

8、的核心核心（Die）又称为内核，是处理器最重要的组成部分处理器制造厂商对各种处理器核心给出相应的代号就是所谓的处理器核心类型不同系列或同一系列的处理器会有不同的核心同一种核心会有不同的步进核心类型在某种程度上决定了处理器的性能处理器核