CPU的基本概念和组成 和主要技术参数

冰雨BOY

<b><FONT color=#ff0000>CPU的基本概念和组成 和主要技术参数

</FONT></b>中央处理器简称CPU(Central Processing

<>      Unit),它是计算机系统的核心,主要包括运算器和控制器两个部件。如果把计算机比作一个人，那么CPU就是心脏，其重要作用由此可见一斑。CPU的内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，三个部分相互协调，便可以进行分析，判断、运算并控制计算机各部分协调工作。 </P>

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<>      　　计算机发生的所有动作都是受CPU控制的。其中运算器主要完成各种算术运算(如加、减、乘、除)和逻辑运算( 如逻辑加、逻辑乘和非运算); </P>

<>      而控制器不具有运算功能,它只是读取各种指令,并对指令进行分析,作出相应的控制。通常,在CPU中还有若干个寄存器,它们可直接参与运算并存放运算的中间结果。</P>

<>      　　我们常说的CPU都是X86系列及兼容CPU ,所谓X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CP </P>

<>      U（i8086）专门开发的，美国IBM公司1981年推出的世界第一台PC机中的CPU— i8088（i8086 </P>

<>      简化版）使用的也是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X8 </P>

<>      7指令，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到今天的Pentium </P>

<>      Ⅲ系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。 </P>

<>      另外除Intel 公司之外，AMD和Cyrix等厂家也相继生产出能使用X86指令集的CPU，由于这些CPU能运行所有的为Inte l </P>

<P>      CPU所开发的各种软件，所以电脑业内人士就将这些CPU列为Intel的CPU兼容产品。由于Intel X8 </P>

<P>      6系列及其兼容CPU都使用X86指令集，就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。 </P>

<P>      　　　（二）CPU主要技术参数 </P>

<P>      　　CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次，而 CPU的主要技术特性可以反映出CPU的大致性能。 </P>

<P>      　　1、位、字节和字长 </P>

<P>      　　CPU可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个品质标志。人们通常所说的16位机、32位机就是指该微机中的C </P>

<P>      PU可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT与 </P>

<P>      286机是16位机,386机和486机是32位机,586机则是64位的高档微机。 </P>

<P>      　　CPU按照其处理信息的字长可以分为：八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等。 </P>

<P>      　　位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是一“位”。 </P>

<P>      　　字节和字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字节的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个宇节，而32位的CPU一次就能处理4个宇节，同理字长为64位的 </P>

<P>      C PU一次可以处理8个字节。 </P>

<P>      　　2、CPU外频 </P>

<P>      　　CPU外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率，而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。在Pentium时代， </P>

<P>      CPU的外频一般是60／66MHz，从Pentium II </P>

<P>      350开始，CPU外频提高到1O0MHz。由于正常情况下CPU总线频率和内存总线频率相同，所以当CPU外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。 </P>

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<P>      　　3、前端总线(FSB)频率 </P>

<P>      　　前端总线也就是以前所说的CPU总线，由于在目前的各种主板上前端总线频率与内存总线频率相同，所以也是 CPU与内存以及L2 </P>

<P>      Cache（仅指Socket </P>

<P>      7主板）之间交换数据的工作时钟。由于数据传输最大带宽取决所同时传输的数据位宽度和传输频率，即数据带宽=（总线频率(数据宽度）/8。例如Intel公司的PⅡ </P>

<P>      333使用6 6MHz的前端总线，所以它与内存之间的数据交换带宽为528MB/s =（66×64）/8，而其PⅡ </P>

<P>      350则使用100MHz的前端总线，所以其数据交换峰值带宽为800MB/s=（100×64）/8。由此可见前端总线速率将影响电脑运行时CPU与内存、（L2 </P>

<P>      Cache）之间的数据交换速度，实际也就影响了电脑的整体运行速度。因此目前 Intel正开始将其P </P>

<P>      Ⅲ的前端总线频率从100MHz向133MHz过渡。 AMD公司新推出的K7虽然使用20 0MHz的前端总线频率，但有资料表明K7 </P>

<P>      CPU内核与内存之间数据交换时钟仍然是100MHz，主频也是以100 MHz为基频倍频的。 </P>

<P>      　　4、CPU主频 </P>

<P>      　　CPU主频也叫工作频率，是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率。在486 DX2 </P>

<P>      CPU之前。CPU的主频与外频相等。从486DX2开始，基本上所有的CPU主频都等于“外频乘上倍频系数”了。CPU的主要技术特征 </P>

<P>      。主频是CPU内核运行时的时钟频率，主频的高低直接影响CPU的运算速度。 </P>

<P>      　　我们知道仅Pentium就可以在一个时钟周期内执行两条运算指令，假如主频为100MHz的Penti </P>

<P>      um可以在1秒钟内执行2亿条指令，那么主频为200MHz的Pentium每秒钟就能执行4亿条指令，因此CPU主频越高，电脑运行速度就越快。 </P>

<P>      　　需要说明的是Cyrix的CPU对主频这项指标是采用PR性能等级参数（Performance Rat </P>

<P>      ing）来标称的，表示此时CPU性能相当于Intel某主频CPU的性能。用PR参数标称的CPU实际运行时钟频率与标称主频并不一致。例如MⅡ-300的实际运行频率为233MHz（66×3.5），但PR参数主频标为300MH </P>

<P>      z，意思就是MⅡ-300相当于Intel的PⅡ-300。不过事实上也仅是MⅡ-300的Business Win </P>

<P>      ston指标（整数性能）能与PⅡ-300相当而已。 </P>

<P>      　　5、L1和L2 Cache的容量和速率 </P>

<P>      　　L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高电脑速度起关键作用，尤其是L2 Cache对提高运行2 D图形处理较多的商业软件速度有显著作用。 </P>

<P>      　　设置L2 Cache是486时代开始的，目的是弥补L1 Cache（一级高速缓存）容量的不足，以最大程度地减小主内存对CPU运行造成的延缓。 </P>

<P>      　　CPU的L2 Cache分芯片内部和外部两种。设在CPU芯片内的L2 Cache运行速度与主频相同，而采用PⅡ方式安装在CPU芯片外部的L2 </P>

<P>      Cache运行频率一般为主频的二分之一，因此其效率要比芯片内的L2 Cache要低，这就是赛扬只有128KB片内Cache但性能却几乎超过同主频P </P>

<P>      Ⅱ（有512KB但工作时钟为主频一半的片外L2Cache）的重要原因。</P>