第4章 16位微处理器ppt课件.ppt

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1、第4章16位微处理器4.116位微处理器概述4.28086/8088CPU的结构4.38086/8088CPU的引脚信号和工作模式4.48086/8088的主要操作功能微处理器（MicroProcessingUnit）微处理器（MicroProcessingUnit），即微型化的中央处理器。中央处理器CPU的英文全称是CentralProcessingUnit。早期微处理器以MPU表示，以区别于大型主机的多芯片CPU。但现在已经不加区分，都用CPU表示。与CPU有关的术语主频CPU内核工作的时钟频率

2、。CPU主频≠CPU运算速度，虽然两者有关紧密的关系，但就现在来说还无法给出一个通用的标准计算公式。一般来说，主频越高，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。怎么来理解CPU的运算速度呢？实际上CPU每次震荡可以做一次计算，n次计算=1条指令。CPU的运算速度不仅仅取决于它的主频，还要看它的流水线、缓存、指令集等等多方面的因素。但相同指令集、流水线、缓存等指标的CPU肯定是主频越高速度越快。外频即CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间

3、的总线速度，可以简单将它理解为CPU的外部频率。CPU需要与内存、主板等周边设备进行数据交换，但这些设备达不到CPU那么高的工作频率，因此需要降低工作频率，使其工作在可以承受的频率范围内，而在CPU的内部，通过倍频的技术将工作频率再提升起来。倍频原先并没有倍频概念，CPU的主频和周边设备的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也随之出现。它可使周边设备工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来提升。CPU主频的计算方式为：主频=外频*倍频即倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数。超频

4、超频就是要让配件超负荷超标准的工作，花最低的成本获得最高的性能。超频会降低95%配件的使用寿命。另外，有些配件的生产标准是高于销售标称的，一定程度的超频只是让它工作于标准工作状态，未超频的时候只是工作于降频状态。所以这种情况基本不会影响配件的使用。一般对CPU超频以超外频为主，为什么呢，因为外频是限定各配件速度工作的频率，这样的超频，对于性能提升是最大的。缓存（Cache）CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用

5、的数据和指令，这样可以提高数据传输速度。一级缓存（L1Cache）集成在CPU内部中，用于CPU在处理过程中数据的暂存。L1级缓存可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但高速缓存的结构复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。二级缓存（L2Cache）由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，最后是外存储器。生产工艺在生产CPU过程

6、中，要加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。其生产的精度以纳米（nm）来表示，精度越高，生产工艺越先进，在同样大小的材料中可以制造更多的电子元件，提高CPU的集成度。生产工艺主要影响CPU的主频。CPU是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行连接，在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰，以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。2008年上市CPU的制造工艺达到45纳米，2013年将达到15纳米，把50亿个晶体管集

7、成在一块小芯片里，届时手机上的CPU性能可以完全媲美现在台式机上的CPU。工作电压是指CPU正常工作所需的电压。提高工作电压，可以增强CPU的内部信号，增加CPU的稳定性，但会导致CPU发热，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的变化，目前台式机CPU核电压通常为2V以内，笔记本CPU的工作电压更低。IntelCore2DuoE63001.86GHz基本参数CPU内核内核电压：1.248V制作工艺：65nmCPU频率主频：1860MHz倍频（

8、倍）：7外频：266MHzCPU缓存L1缓存：32KBL2缓存：2MB总线的相关概念总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信线路，它是由导线组成的传输线束。按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。数据总线DB用于传送数据信息。数据总线是既可以把CPU的数据传送到周边设备，也可以将周边设备的数据传送到CPU。数据总线的位数通常与微处理的字长一致。例如：Intel8086CPU字