cpu有什么用，

计算机基础知识——CPU(1)

计算机基础知识——CPU(1)

CPU的英文全称是Central Processing Unit，或称中央处理器。CPU被设计用来传输各种程序、数据和指令。当处理一条指令所需的数据当前不可用时，处理器会暂时将该指令放在一边，等待相应的处理数据，同时继续执行其他程序指令。所以CPU的速度是根据整个数据的吞吐量来决定的。当然还有很多技术问题，比如:主频、倍频、外频、总线速度等。新手朋友会头疼吗？别担心。为了让你看清楚，我们先从CPU的各个方面入手，请详细阅读文章。

什么是CPU？

CPU是英文“Central Processing Unit/中央处理器”的缩写。一般来说，CPU由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。逻辑操作和控制单元包括一些寄存器，这些寄存器用于在CPU处理数据期间临时存储数据。

CPU的主要性能指标有:

主频

也就是我们最关心的CPU时钟速度，也就是我们所说的233，300等。一般来说，主频越高，CPU速度越快，整机越高。

时钟频率

即CPU的外部时钟频率由电脑主板提供，以前是66MHz，有的主板分别支持75 MHz和83MHz。目前，Intel公司最新的芯片组BX使用100MHz的时钟频率。此外，一些非英特尔的芯片组，如威盛的MVP3和MVP4，也开始支持100MHz的外接频率。精英公司的BX主板甚至可以支持133MHz的外接频率，是超频者的首选。

内部缓存(L1缓存)

封装在CPU芯片中的高速缓存用于在CPU运行期间临时存储一些指令和数据。访问速度与CPU主频一致，L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大，CPU与L2缓存和访问速度慢的内存交换数据的次数越少，相对于电脑可以提高运行速度。

外部缓存(L2缓存)

CPU的外接缓存，奔腾Pro处理器的L2和CPU同频运行，但是成本昂贵，所以奔腾II运行在CPU频率的一半，容量为512K。为了降低成本，Inter公司生产了一款名为赛扬的无L2 CPU，性能不错，非常适合超频。现在CPU都是内置的，而且是全速，等于CPU的频率。铜矿和赛扬3的L2缓存与CPU的频率相同。

多媒体扩展技术

它是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996中采用的一项新技术，用于增强奔腾CPU在音频、视频、图形和通信方面的应用。给CPU增加57条MMX指令，除了给指令集增加MMX指令，CPU芯片中的L1缓存由原来的16KB增加到32KB(16K指令+16K数据)，因此MMX CPU在运行包含MMX指令的程序时，多媒体处理能力比普通CPU提高了60%左右。目前CPU基本都有MMX技术，除了P55C和奔腾ⅱCPU，还有K6，K6 3D，MII等等。

制造工艺

目前CPU的制造工艺是0.18微米，未来CPU的制造工艺可以达到0.15微米甚至更低。

CPU术语概述

很多人经常被计算机文章中的一些英文名词难住，所以我特意为大家整理了一些关于cpu的名词。

球栅阵列，球形矩阵排列

互补金属氧化物半导体。

CISC:复杂指令集计算。

COB:板上缓存，板上缓存

COD:片上高速缓存，片上集成高速缓存

CPGA:陶瓷针栅阵列，陶瓷针栅阵列

中央处理器。

Ec:嵌入式控制器、微控制器

Femms:快速进入/退出多媒体状态，快速进入/退出多媒体状态。

先进先出:先入先出队列。

FPU:浮点单元，浮点运算单元。

HL-PBGA:表面粘合，高耐热性，轻质塑料球形矩阵封装。

Ia:英特尔架构

Id:标识符，识别号

IMM:英特尔移动模块，英特尔移动模块

KNI:卡特迈新指令，卡特迈新指令集，即MMX2。

MMX:多媒体扩展，多媒体扩展指令集

倪:非英特尔，非英特尔

PGA:针栅阵列:针栅阵列，功耗很大。

PSN:处理器序列号，处理器序列号。

PIB:盒装处理器:盒装处理器

PPGA:塑料针栅阵列，塑料针矩阵封装。

PQFP:塑料方形扁平封装

精简指令集计算，精简指令集计算机。

秒:单边连接器

SIMD:单指令多数据，单指令多数据

SiO2F:氟化氧化硅，二氧化硅氟化物。

SOI:绝缘体上硅

SSE:流SIMD扩展，单指令多数据流扩展。

TCP:载带封装:薄膜封装，低发热。

翻译观察端缓冲区。

超长指令字。

微软视窗硬件质量实验室。

中央处理器的基本条款

一、CPU类别概述

1978年，美国Intel公司首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086。本产品使用的指令集称为x86指令集。此后，英特尔又生产了更先进、速度更快的新CPU，它们都兼容原有的x86指令集，被称为“x86系列CPU”。从1978年英特尔制造第一个i8086开始，短短20年时间，英特尔CPU已经发展到第六代奔腾III处理器，64位第七代处理器即将推出。

目前主流的CPU从封装形式上主要分为两类——一类是传统的插针插座式，一类是插槽式。让我们来看看它们之间的区别。

1、插座7

从386开始，PC普遍使用Socket插座安装CPU，从Socket 4、Socket 5到Socket 7，现在最流行的一种。

7号插座是一个方形多针ZIF(零插入力)插座，插座上有一个拉杆。安装和更换CPU时，向上拉动拉杆，即可轻松插入或取出CPU芯片。Socket 7 socket不仅可以安装英特尔的奔腾、奔腾MMX，还可以安装AMD的K5、K6、K6-2。Cyrix公司的6x86、6x86MX、Mⅱ；IDT公司的Winchip应用非常广泛。Socket 7也是CPU进入奔腾时代后最常见的主板架构，一般采用英特尔的HX、TX等芯片组。其主要特点是具有66MHz(最高83MHz)的标准外部频率，一般提供双电压供电机制，具有多个PCI和ISA插槽，支持PCI和ISA接口设备，VX、TX等芯片组还支持168线SDRAM。Socket 7系列的代表性CPU产品有:

2、速7

这应该算是Socket 7系列的升级版吧。一般采用MVP3、阿拉丁ⅴ等非英特尔芯片组。相比Socket 7主要有两个改进:总线频率提升到100MHz以上(最高可达133MHz)，提供AGP插槽，可以使用AGP显卡。它兼容Socket 7支持的所有CPU。目前主要与AMD K6-2、K6-3合作，组成一台廉价的高性价比PC。K6-2仍然封装在Socket 7中，但是支持100MHz的外接频率。最新的K6-3也运行在速7架构的主板上。

3、插槽1

相比Socket 7，1插槽是完全不同的CPU插槽。插槽1是一个狭长的插槽，有242个引脚，与SEC(单面接触)封装技术制造的奔腾II处理器紧密一致。Slot 1架构的主要特点与Super 7非常相似，只是CPU插槽有很大不同。英特尔440BX芯片组专为支持100MHz以上的外部频率而设计，为AGP技术提供了完美的支持。插槽1是目前主板的主流架构，其适配的CPU有英特尔奔腾II、奔腾III、赛扬、赛扬A系列CPU。

Slot 2基本类似Slot 1，是应用于高端服务器的接口。配合英特尔440GX或440NX芯片组，配合英特尔高端产品至强处理器。

4、插槽A

AMD K7公司使用的插槽接口被称为“插槽A”。从外观上看，Slot A接口与Intel的Slot 1接口一模一样，但在电气性能上两者完全不兼容。为K7设计的芯片组或主板将不能使用英特尔的CPU。AMD表示，按照这种设计，制造商仍然可以从现有市场获得所有需要的原材料和组件。

5.插座370系列

这是英特尔在低价电脑趋势的压力下“退草”。英特尔曾经希望自己的专利Slot 1架构能够拉开AMD和Cyrix的差距，从而独享CPU市场，但实际上是给对手创造了生存空间。新赛扬处理器有370针引线，与296针插座7插座不兼容。乍一看，它的形状很像英特尔的MMX“黑金刚”，但它们并不完全一样。因为集成了二级缓存，Socket 370的赛扬处理器更大。Socket 370 CPU也可以通过转换卡安装在1插槽的主板上。

二、CPU技术概述

1，指令集之争

近年来，在CPU新技术的发展中，最引人注目的是指令集的不断创新。为了增强计算机在多媒体和3D图像方面的应用能力，MMX和3DNow应运而生！、SSE等新指令集。

多媒体扩展技术

首先，MMX技术可以一次处理多个数据。计算机多媒体处理通常指动画再现、图像处理和声音合成。在多媒体处理中，连续的数据必须重复处理。用传统的指令集，不管数据多小，一次只能处理一个数据，所以要花很长时间。为了解决这个问题，MMX采用了SIMD(single instruction multiple data technology ),可以同时处理一个命令的多个数据，一次可以处理64位任意划分的数据。其次，数据可以按照最大值取整。MMX的另一个特点是，当计算结果超过实际处理能力时，可以正常处理。如果使用传统的x86指令，一旦计算结果超过CPU处理数据的极限，数据就会被截断，变成更小的数字。MMX通过使用所谓的“饱和”函数成功地解决了这个问题。一旦计算结果超出数据大小的限制，可以自动转化为可管理范围内的最大值。

3DNow！技术

AMD在K6-2: 3DNow一炮而红！技术实际上是指机器代码级别的一组扩展指令集(***21条指令)。这些指令仍然以SIMD(单指令多数据)的形式实现一些浮点运算、整数运算、数据预取等功能。这些运算类型(尤其是浮点运算)是从数百种运算类型中挑选出来的，在3D处理中最常用。3DNow！它似乎和MMX一模一样，但它们的用途并不完全相同。MMX侧重于整数运算，所以主要针对图形描述、数据压缩解压缩、音频处理等应用，而3DNow！它以浮点运算为主，所以主要针对三维建模、坐标变换、效果渲染等三维应用。3DNow！该指令不仅运行在SIMD模式，而且可以在一个时钟周期内在两个寄存器的执行通道中同时执行两个3DNow！指令模式，即每个时钟周期可以执行四次浮点运算，这也是AMD K6-2能够大幅提升3D处理性能的原因。

参见说明

面对AMD 3DNow！随着技术的挑战，英特尔在最新的奔腾III处理器中添加了70条新的SSE(KNI)指令，以增强三维和浮点计算能力，并使支持MMX的原始软件运行速度更快。SSE指令可以兼容以前所有的MMX指令，新指令还包括浮点数据类型的SIMD。CPU会并行处理指令，所以在软件重复做某项工作的时候能发挥很大的优势。

相比之下，MMX提供的SIMD只对整数类型有效。众所周知，3D应用和浮点运算有着密切的关系。强化浮点运算是为了加快3D处理能力。在转换3D坐标时(尤其是同时转换几个)，SIMD在一秒钟内会做更多的运算，所以使用SIMD浮点指令会得到更高的性能，可以进一步加强渲染、实时阴影效果和场景的反射。对于用户来说，这意味着3D物体更加逼真，表面更加光滑，“虚拟现实”更加“逼真”。

SSE指令可以说是英特尔MMX和AMD 3DNow！科技结合的产物，感谢3DNow！使用了浮点注册，所以正常的浮点操作不能很好的同步。而SSE使用独立的指令寄存器，所以可以全速运行，并保证与浮点运算的并行性。特别是两者使用的寄存器差别很大——3d now！是64位，SSE是128位。

此外，Katmai处理器还有一个新特性——“内存流”，类似于3DNow！预取指令非常类似，用于在使用前将数据上传到一级缓存。不同的是，Katmai可以选择从所有缓存中获取缓存数据，而不仅仅是L2缓存，所以SSE会比3DNow更好！更快。

3DNow！和SSE互不兼容，但很相似。本质上，他们都试图通过SIMD技术来提高CPU的浮点计算能力。它们都支持在一个时钟周期内同时处理多个浮点数据；有些多媒体指令支持特殊操作，如MPEG解码。

2.缓存技术的发展。

所谓缓存，顾名思义，就是能够快速访问数据的内存，能够更快地与CPU交换数据，在速度上优于主存。处理器首先从片内缓存(称为L1缓存)中寻找数据。如果在L1缓存中没有找到，处理器将在系统的主存储器中查找。假设有一个L2缓存，处理器可以在L2缓存中搜索，而不是直接在主存中搜索。因此，理论上，系统的L2缓存越多，处理器直接访问慢速主存的机会就越少。

AMD最新K6-3处理器采用三级缓存技术，大大提升了整机性能。K6-3内部集成了256KB L2缓存。长期以来，个人计算机采用两级缓存结构。片内缓存称为L1缓存，而L2缓存可以放在主板外部，也可以嵌入处理器芯片中(如Pⅱ和赛扬300A)。虽然之前的K6-2主频可以从300MHz提升到450MHz，但是相比Pⅱ，它的L2缓存只能运行在100MHz，所以性能提升不大。K6-3内置的L2缓存工作在核心频率，完全独立于外部总线。

K6-3中使用的三级高速缓存包括一个全速64KB L1高速缓存、一个内部全速256KB L2高速缓存和一个可选的外部L3高速缓存，位于Super7主板上，运行在100MHz外部总线上。这样，它的处理速度比同频率的英特尔奔腾II快了一个速度级别，不仅提高了缓存容量，还提供了更高的带宽。之前的100MHz外频外置缓存支持800Mbps的带宽，而运行在450MHz的内置二级缓存支持3600Mbps的带宽。由于建立了可同时读写的双端口，总带宽提升至7200Mbps，比100MHz的外接缓存提升了9倍。原来速7主板上的L2缓存自然成了三级缓存，容量从512kB到2mB，运行在100MHz的外频，与L1和L2的强强联合将处理器的性能推向了极限。

3.更先进的制造技术

为了在下个世纪与英特尔争夺微处理器市场，AMD与摩托罗拉达成了一项为期7年的技术合作协议。摩托罗拉将向AMD授权最新的铜互连技术。AMD计划在2000年内制造出K7的主频高达1000MHz(1GHz)的微处理器。

CPU将向更快的64位结构发展。CPU的制造工艺会更加精细，会从现在的0.25微米过渡到0.18微米。到2000年，大多数CPU制造商将使用0.18微米工艺制造处理器。2001之后，很多厂商会转向0.13微米铜制造工艺。随着制造工艺的提高，香精体积更小，集成度更高，功耗更少。

铜工艺的优势非常明显，主要表现在以下几个方面:铜的导电性比现在广泛使用的铝好，铜的电阻和发热量小，从而保证了处理器在更大范围内的可靠性；采用0.13微米以下的芯片制造技术和铜工艺，将有效提高处理器的工作频率；可以减小现有管芯的体积。与传统的铝工艺相比，铜工艺将有效地提高处理器的速度，减少处理器的面积。从发展来看，铜技术最终会取代铝技术。