计算机组成之CPU基本知识.docx

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1、BGA（Ball Grid Array,球状矩阵排列）CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体CISC （Complex COB（Cache on COD（Cache on CPGA（CeramicInstruction Set Computing,复杂指令集计算机） board,板上集成缓存）Die,芯片内集成缓存）Pin Grid Array,陶瓷针型栅格阵列）CPU:Center Processing Unit,中央处理器EC （Embedded Controller,微型控制器）FEMMS:Fast Entry/E

2、xit Multimedia State,快速进入/退出多媒体状态FIFO:First Input First Output,先入先出队列FPU: Fl oat Point Unit,浮点运算单元HL-PBGA:外表黏著，高耐热、轻薄型塑胶球状矩阵封装IA: Intel Architecture,英特尔架构ID: identify,鉴别号码IMM: Intel Mobile Module,英特尔移动模块KNI （Katmai New Instructions, Katmai新指令集，即MMX2）MMX:MultiMedia Extensions,多媒体扩展指令集NI :Non Intel,非英

3、特尔PGA: Pin-Grid Array（引脚网格阵列），耗电大PSN（Processor Serial numbers,处理器序列号）PIB: Processor In a Box（盒装处理器）PPGA（Plastic Pin Grid Array,塑胶针状矩阵封装）PQFP（Plastic Quad Flat Package）RISC （Reduced Instruction Set Computing,精简指令集计算机）SEC: Single Edge Connector,单边连接器SIMD:Single Instruction Multiple Data,单指令多数据流S102F（F

4、luorided Silicon Oxide,二氧氟化硅）SOI: Si 1 icon-on-insulator,绝缘体硅片SSE （Streami ng ST MD Extensions,单一指令多数据流扩充）TCP: Tape Carrier Package（薄膜封装），发热小TLBs （Translate Look side Buffers,翻译旁视缓冲器）VLIW （Very Long Instruction Word,超长指令字）AGP: Accelarated Graphic Port （加速图形端 口）, 一种CPU与图形芯片的总线结构APIC: Advanced Program

5、mable Interrupt Controller（高级程序中断控制器）BGA: Ball Grid Array（球状网格阵列）BTB/C: Branch Target Buffer/Cache （分支目标缓冲）CC: Companion Chip （同伴芯片），MediaGX系统的主板芯片组CISC: Complex Instruction Set Computing（复杂指令结构）CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor（互补金属氧化物半导体）CP: Ceramic Package（陶瓷封装）CPGA: Ceramic Pin Grid

6、Array（陶瓷针脚网格阵列）CPU: Centerl Processing Unit（中央处理器）DCT: Display Compression Technology（显示压缩技术）DIB: Dual Independent Bus （双重独立总线），包括L2cache总线和PTMM（ProcesserTo Main Memory, CPU至主内存）总线DP: Dual Processing（双处理器）DX:指包含数学协处理器的CPUECC: Error Check Correct （错误检查纠正）ECRS: Entry Call Return Stack（回叫堆栈），代替RAM存储返回地

7、址.采用的是高性能的内存芯片，如果设计不当，那么作为内存条而言仍然是不耐超频的失败品。那么, 什么样的内存条才算是合格的呢？(这里的合格，当然指耐超频喽)做工精细与否可以由目视判断, 而设计成熟与否主要看线路板上的通透孔(Through Hole)数目的多少，一般通透孔的数目越少越 耐超频。何谓通透孔呢？就是线路板上的那些看似线路终端的小洞。电脑里使用的线路板是由很多 层构成的，我们平时能看见的只是最表层的线路。在最表层之下，还存在有许多层，每层的线路都 是互相独立的。要使最外层的线路与里层线路导通，就必须利用通透孔。有些设计不成熟的内存条, 就连同在表层的线路之间的导通，都要先从通透孔进入里

8、层，绕上一圈后再从另一个通透孔穿出。 这样一来，导致了线路总长度的增加。而在高达100MHz的工作频率下，无谓地加长线路极易产生杂 波干扰。这就很可能导致超频失败。顺便提一下，内存芯片与CPU一样，也存在批号不同导致性能不 同的现象：即使批号相同，生产日期也会影响芯片的性能。因此想掌握确切的资料，唯一的方法就 是坚持不懈地从网上搜寻最新情报。我个人觉得HYUNDAI、NEC和TOSHIBA的芯片性能不错。下面再来 看看CL (CAS Latency)值对超频的影响。CAS Latency指的是CPU在接到读取某列内存地址上数据的 指令后到实际开始读出数据所需的等待时间，CL=2指等待时间为2个

9、CPU时钟周期，而CL=3的那么为3 个CPU时钟周期。对今天的高速CPU而言，1个时钟周期的长度微乎其微。因此不管CL2还是CL3的内存, 用户在实际使用中是感觉不到性能差距的。而厂家在制造内存条时，不管CL2还是CL3,用的都是同 样的原料和设备。只是在生产完成后检测时，挑出精度高的当CL2的卖，精度相对低一些的那么当CL3 的卖。实际上有不少被当作CL3卖的内存条可以在CL=2的设定下工作。因此CL2的内存条的最大优势 就在于更精密一些，换而言之就是为超频所留EPIC: Explicitly Par a 1 lei Instruction Computing （清晰平行指令计算），是一个

10、64位指令集_FPU: Floating-point Processing Unit （浮点处理单元）FRC: Functional Redundancy Checking （冗余功能检查，双处理器才有这项特性）IA: Intel Architecture（英特尔架构）I/O: Input/Output （输入/输出）IS: Internal Stack（内置堆栈）ISO/MPEG: International Standard Organization，s Moving Picture ExpertGroup（国际标准化组织的活动图片专家组）Llcache: Level 1 （一级）高速缓存

11、,通常是集成在CPU中的,但现在也有把L2cache集成在CPU中的设计，如entium2LB: Linear Burst （线性突发），是Cyrix 6x86采用的特殊技术.MADD:乘法-加法指令MAG:乘法-累加指令,两浮点相乘后再和另一浮点数相加,可显著提高3D图形运算速度MHz:工作频率的单位兆赫兹（Mega Hertz）, 1GHz=1000MHzMIPS: Million Instructions per Second（每秒钟百万条指令），是CPU速度的一个参 数，当然是越大越好MMX: Multimedia Extensions（这个大家应该很熟悉了，这种CPU有57新的64位

12、指令，是自386以来的最大变化,另外还有SIMD架构等）MPGA: Micro PGA,散热和体积都比TCP小PGA: Pin Grid Array （引脚网格阵列），耗电大,适用用台式机pin: CPU的针脚PLL: Phase Lock Loop （阶段锁定）PR: P-rating,是一种额定性能指数，以Winstone 96测试为基本（PR2用Winstone97）, 如PR-75即相当于奔腾75RISC: Reduced Instruction Set Computing（精简指令结构），是相对于CISC而言的ROB: Reorder Buffer（重新排序缓冲区）SC: Stati

13、c Core（静态内核）SEC: Single Edge Contact （单边接触盒），是Intel的Pentium2CPU封装盒Slot 1: Pentium2的主板结构形式,外部总线频率66MHzSlot 2: Intel下一代芯片插座，处部总线频率达100MHz以上，有更大的SEC,主要用途是 服务器，同时可安装4个CPUSMM: System Management Mode （系统管理模式），是一种节能模式Socket 7:奔腾级（经典Pentium和P55C）CPU的插座，外部总线频率83. 3MHzSocket 8:高能奔腾级CPU的插座，外部总线频率66MHzSP: Scrat

14、ch Pad（高速暂存区）SRR: Segment Register Rewrite（区段寄存器重写）SRAM: Static Random Access Memory（静态随机存储器）SUPER-7:增加形Socket 7,外部总线频率 100MHz, AGP, L2/L3cache, PC98, lOOMHzSDRAMSX:指无数学协处理器的CPUTCP: Tape Carrier Package（薄膜封装），发热小，适用于笔记本式电脑.TLB: Translation Look side Buffer（翻译旁视缓冲器）VMA: Unified Memory Architecture（统一

15、内存架构），系统内存和显示内存用Vcc2为CPU内部磁心提供电压Vcc3（CLK）为CPU的输入和输出信号提供电压VLIW: Very Long Instruction Word（极长指令字）VRE: Voltage Reduction Enhance（增强形电压调节）VSA: Virtual System Architecture （虚拟系统架构）Write-Back（写回）：是Llcachc一种工作方式Write-Though （写通）:是Llcache一种工作方式WHQL: Microsoft Windows Hardware Quality Lab（微软公司视窗硬件质量实验室）经常会碰

16、见一些刚刚接触到电脑的朋友，他们也常常问我：一部电脑里面最重要的部件是什么呢？ 当我遇到这些问题的时候，只能够有一个答案：那就是电脑的“芯” CPU。相信懂得电脑的朋友都不 会反对我这个答案吧。为什么？就因为电脑几乎所有的处理工作，都是通过CPU来完成的，没有CPU, 一部“曾经”完整的电脑比起一个空空的铁箱子来说也强不到哪里去。CPU的概念其实是非常广泛的, 不过我们今天经常挂在嘴头上面的这个CPU, 一般都是指微型机、小型机专用的中央处理器。那么CPU 究竟是怎么出现的呢？经过这么多年的开展，现在的CPU市场究竟成了什么样呢？ 21世纪眼看就要到 了，未来CPU将会是一个什么样子呢？别急，

17、等我慢慢来向大家阐述一下。CPU的概念与重要性能指标在向大家介绍CPU详细的情形之前，务必要让大家弄清楚到底CPU是什么？它到底有那些重要的性能 指标呢？CPU的英文全称是Central Processing Unit,我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU （微型机系统） 从雏形出现到发壮大的今天（下文会有交代），由于制造技术的越来越现今，在其中所集成的电子 元件也越来越多，上万个，甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。那么这上百万个晶 体管是如何工作的呢？看上去似乎很深奥，其实只要归纳起来稍加分析就会一目了然的，CPU的内部 结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大局部。而C

18、PU的工作原理就象一个工厂对产品的加工 过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线（逻 辑运算单元），生产出成品（处理后的数据）后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到市场 上去卖（交由应用程序使用）。CPU作为是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名词， 如往日的286、386、486,到今日的奔腾、奔腾二、K6等等，CPU的性能大致上也就反映出了它所配 置的那部微机的性能，因此它的性能指标十分重要。在这里我们向大家简单介绍一些CPU主要的性能 指标：第一、主频，倍频，外频。经常听别人说：“这个CPU的频率是多少多少。”其实这个泛指的 频率是

19、指CPU的主频，主频也就是CPU的时钟频率，英文全称：CPU Clock Speed,简单地说也就是CPU 运算时的工作频率。一般说来，主频越高，一个时钟周期里面完成的指令数也越多，当然CPU的速度 也就越快了。不过由于各种各样的CPU它们的内部结构也不尽相同，所以并非所有的时钟频率相同的 CPU的性能都一样。至于外频就是系统总线的工作频率；而倍频那么是指CPU外频与主频相差的倍数。 三者是有十分密切的关系的：主频二外频x倍频。第二：内存总线速度，英文全称是Memory-BusSpeed。CPU处理的数据是从哪里来的呢？学过一点计 算机基本原理的朋友们都会清楚，是从主存储器那里来的，而主存储器

20、指的就是我们平常所说的内 存了。一般我们放在外存（磁盘或者各种存储介质）上面的资料都要通过内存，再进入CPU进行处理 的。所以与内存之间的通道紊内存总线的速度对整个系统性能就显得很重要了，由于内存和CPU之间 的运行速度或多或少会有差异，因此便出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度 就是指CPU与二级（L2）高速缓存和内存之间的通信速度。第三、扩展总线速度，英文全称是Expansion-Bus Speed。扩展总线指的就是指安装在微机系统上的 局部总线如VESA或PCI总线，我们翻开电脑的时候会看见一些插槽般的东西，这些就是扩展槽，而扩 展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。第

21、四：工作电压，英文全称是：Supply Voltageo任何电器在工作的时候都需要电，自然也会有额 定的电压，CPU当然也不例外了，工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU （286-486 时代）的工作电压一般为5V,那是因为当时的制造工艺相对落后，以致于CPU的发热量太大，弄得寿 命减短。随着CPU的制造工艺与主频的提高，近年来各种CPU的工作电压有逐步下降的趋势，以解决 发热过高的问题。第五：地址总线宽度。地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，简单地说就是CPU到底能 够使用多大容量的内存。16位的微机我们就不用说了，但是对于386以上的微机系统，地址线的宽度 为

22、32位，最多可以直接访问4096MB （4GB）的物理空间。而今天能够用上1GB内存的人还没有多少个 呢（服务器除外）。第六：数据总线宽度。数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度那么决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。第七：协处理器。在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负 责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后，相信接触过386的朋友 都知道主板上可以另外加一个外置协处理器，其目的就是为了增强浮点运算的功能。自从486以后， CPU一般都内置了协处理器，协处理器的

23、功能也不再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU, 可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统，如高版本的AUTO CAD就需要协 处理器支持。第八：超标量。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU 上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构；486以下的CPU属于低标量结构， 即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。第九：L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的 运行效率，这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓

24、存的容量和结构对CPU的性能影响 较大，容量越大，性能也相对会提高不少，所以这也正是一些公司力争加大L1级高速缓冲存储器容 量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下, 口级高速缓存的容量不可能做得太大。第十：采用回写(Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有效，速度较快。而采用写通 (Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效.第十一：动态处理。动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术，创造性地把三项专为提高处理 器对数据的操作效率而设计的技术融合在一起。这三项技术是多路分流预测、数据流量分析和猜想 执行。动态

25、处理并不是简单执行一串指令，而是通过操作数据来提高处理器的工作效率。动态处理包括了秦1、多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测，采用多路分流预测算法后, 处理器便可参与指令流向的跳转。它预测下一条指令在内存中位置的精确度可以到达惊人的90%以 o这是因为处理器在取指令时，还会在程序中寻找未来要执行的指令。这个技术可加速向处理器传 送任务。2、数据流量分析：抛开原程序的顺序，分析并重排指令，优化执行顺序：处理器读取经过 解码的软件指令，判断该指令能否处理或是否需与其它指令一道处理。然后，处理器再决定如何优 化执行顺序以便高效地处理和执行指令。3、猜想执行：通过提前判读并执行有可能需要的程序

26、指令 的方式提高执行速度：当处理器执行指令时(每次五条)，采用的是“猜想执行”的方法。这样可使 奔腾H处理器超级处理能力得到充分的发挥，从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜想 分支基础之上，因此结果也就作为“预测结果”保存起来。一旦其最终状态能被确定，指令便可返 回到其正常顺序并保持永久的机器状态。经过了上面的描述，相信大家对CPU已经有一个简单的概念和少许了解了，你一定想知道，一块CPU 是怎样制造出来的呢？CPU是怎样“炼成”的CPU开展至今已经有二十多年的历史，其中制造CPU的工艺技术也经过了长足的开展，以前的制造工 艺比拟粗糙，而且对于读者了解最新的技术也没有多大帮助，所以我们

27、舍之不谈，用今天比拟新的 制造工艺来向大家阐述：许多对电脑知识略知一二的朋友大多会知道CPU里面最重要的东西就是晶体管了，提高CPU的速度， 最重要的一点说白了就是如何在相同的CPU面积里面放进去更加多的晶体管。由于CPU实在太小，太 精密，里面组成了数目相当多的晶体管，所以人手是绝对不可能完成的(笑)，只能够通过光刻工 艺来进行加工的。这就是为什么一块CPU里面为什么可以数量如此之多的晶体管。晶体管其实就是一 个双位的开关：即开和关。如果您回忆起基本计算的时代，那就是一台计算机需要进行工作的全部。 两种选择，开和关，对于机器来说即0和1。那么您将如何制作一个CPU呢？以下我们用英特尔为例子

28、告诉大家：首先：取出一张利用激光器刚刚从类似干香肠一样的硅柱上切割下来的硅片，它的直径约为20cm。 除了CPU之外，英特尔还可以在每一硅片上制作数百个微处理器。每一个微处理器都缺乏一平方厘米。 接着就是硅片镀膜了。相信学过化学的朋友都知道硅(Si)这个绝佳的半导体材料，它可以电脑里 面最最重要的元素啊！在硅片外表增加一层由我们的老朋友一氧化硅(Si02)构成的绝缘层。这是通 过CPU能够导电的基础。其次就轮到光刻胶了，在硅片上面增加了二氧化硅之后，随后在其上镀上一种称为“光刻胶”的材料。这种材料在经过紫外线照射后会变软、变粘。然后就是光刻掩膜，在我 们考虑制造工艺前很久，就早有一非常聪明的美

29、国人在脑子里面设计出了CPU,并且想尽方法使其按 他们的设计意图工作。CPU电路设计的照相掩模贴放在光刻胶的上方。照相字后自然要曝光“冲晒” 了，我们将于是将掩模和硅片曝光于紫外线。这就象是放大机中的一张底片。该掩模允许光线照射 到硅片上的某区域而不能照射到另一区域，这就形成了该设计的潜在映像。一切都办妥了之后，就要到相当重要的刻蚀工艺出场了。我们采用一种溶液将光线照射后完全变软 变粘的光刻胶“块”除去，这就露出了其下的二氧化硅。本工艺的最后局部是除去曝露的二氧化硅 以及剩余的光刻胶。对每层电路都要重复该光刻掩模和刻蚀工艺，这得由所生产的CPU的复杂程度来 确定。尽管所有这些听起来象来自“星球

30、大战”的高科技，但刻蚀实际上是一种非常古老的工艺。 几个世纪以前，该工艺最初是被艺术家们用来在纸上、纺织品上甚至在树木上创作精彩绘画的。在 微处理器的生产过程中，该照相刻蚀工艺可以依照电路图形刻蚀成导电细条，其厚度比人的一根头 发丝还细许多倍。接下来就是掺杂工艺。现在我们从硅片上已曝露的区域开始，首先倒入一化学离子混合液中。这一 工艺改变掺杂区的导电方式，使得每个晶体管可以通、断、或携带数据。将此工艺一次又一次地重 复，以制成该CPU的许多层。不同层可通过开启窗口联接起来。电子以高达400MHz或更高的速度在不 同的层面间流上流下，窗口是通过使用掩膜重复掩膜、刻蚀步骤开启的。窗口开启后就可以填

31、充他 们了。窗口中填充的是种最普通的金属一铝。终于接近尾声了，我们把完工的晶体管接入自动测试 设备中，这个设备每秒可作一万次检测，以确保它能正常工作。在通过所有的测试后必须将其封入 一个陶瓷的或塑料的封壳中，这样它就可以很容易地装在一块电路板上了。目前，单单Intel具有14家芯片制造厂。尽管微处理器的基本原料是沙子（提炼硅），但工厂内空气 中的一粒灰尘就可能毁掉成千上万的芯片。因此生产CPU的环境需非常干净。事实上，工厂中生产芯 片的超净化室比医院内的手术室还要洁净1万倍。“一级”的超净化室最为洁净，每平方英尺只有一 粒灰尘。为到达如此一个无菌的环境而采用的技术多令人难以置信。在每一个超净化

32、室里，空气每 分钟要彻底更换一次。空气从天花板压入，从地板吸出。净化室内部的气压稍高于外部气压。这样, 如果净化室中出现裂缝，那么内部的洁净空气也会通过裂缝溜走一防止受污染的空气流入。但这只 是事情一半。在芯片制造厂里，Intel有上千名员工。他们都穿着特殊的称为“兔装”的工作服。兔 装是由一种特殊的非棉绒、抗静电纤维制成的，它可以防止灰尘、脏物和其它污染损坏生产中的计 算机芯片。这兔装有适合每一个人的各种尺寸以及一系列颜色，甚至于白色。员工可以将兔装穿在 在普通衣服的外面，但必须经过含有54个单独步骤的严格着装程序。而且每一次进入和离开超净化 室都必须重复这个程序。因此，进入净化室之后就会停

33、留一阵。在制造车间里，英特尔的技术专家 们切割硅片，并准备印刻电路模板等一系列复杂程序。这个步骤将硅片变成了一个半导体，它可以 象晶体管一样有翻开和关闭两种状态。这些翻开和关闭的状态对应于数字电码。把成千上万个晶体 管集成在英特尔的微处理器上，能表示成千上万个电码，这样您的电脑就能处理一些非常复杂的软 件公式了。CPU一回望过去的脚步任何东西从开展到壮大都会经历一个过程，CPU能够开展到今天这个规模和成就，其中的开展史更是 耐人寻味。作为电脑之“芯”的全攻略，我们也向大家简单介绍一下：如果要刨根问底的，那么CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处在开展阶段的INTEL 公司推出了

34、世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一款个 人有能力买得起的电脑处理器！ ！ 4004含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，被当 时的蓝色巨人IBM以及大局部商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL便 与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史开展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的 开展历程，我们就通过它来展开我们的“CPU历史之旅”。1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086,同时还生产出与 之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指

35、令集，但在i8087指令集中增加了一 些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于这些指令集应用于i8086和i8087,所以人 们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更 快的新型CPU,但都仍然兼容原来的X86指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列， 直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来开展壮大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系歹UCPU命名， 但到了586时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，

36、它们已经无法继续使用与Intel的X86 系列相同或相似的命名，只好另外为自己的586、686兼容CPU命名了。1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率 为4.77MHz,地址总线为20位，可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位， 而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。也正是从 8088开始，PC机（个人电脑）的概念开始在全世界范围内开展起来。1982年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE已经推出了划时代的最新产品秦80286芯片，

37、该 芯片比8006和8088都有了飞跃的开展，虽然它仍旧是16位结构，但是在CPU的内部含有13. 4万个晶体 管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆为16位，地址总线24位，可 寻址16MB内存。从80286开始，CPU的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，而且制造工艺也有了很大 的进步，与80286相比，80386内部内含27. 5万个晶体管，时钟频率为12. 5MHz,后提高到20MHz, 25MHz, 33MIIzo 80386的内部和外部数据总线都是32位，地

38、址总线也是32位，可寻址高达4GB内存。它除具有 实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提 供多任务能力。除了标准的80386芯片，也就是我们以前经常说的80386DX外，出于不同的市场和应 用考虑，INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推 出的80386sx是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数据总线 和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位（即寻址能力为16MB）。1990年推出的80386 SL和8038

39、6 DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前 者是基于80386sx的，后者是基于80386DX的，但两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式 （SMM） o当进入系统管理方式后，CPU就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作, 甚至停止运行，进入“休眠”状态，以到达节能目的。1989年，我们大家耳熟能详的80486芯片由INTEL推出，这种芯片的伟大之处就在于它实破了 100万个 晶体管的界限，集成了 120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486 是将80386和

40、数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80X86系列中首 次采用了RISC （精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方 式，大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进，80486的性能比带有80387数学协处理器的 80386DX提高了4倍。80486和80386一样，也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。 1990年推出了80486SX,它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协处 理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两

41、倍, 即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通讯。80486 DX2的内部时钟 频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单 元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩 大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz,其运行速度比66MHz的80486 DX2快40虬80486也有SL 增强类型，其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。看完这里，相信大家会对CPU的开展历程有一个初步的认识，至于这段时期其他公司：譬如AMD, CYRIX 等等推

42、出的CPU,由于名字和INTEL的都是一个样，也就不再重复表达了。CPU一辉煌的今日（INTEL）相信大家最关心的要算是今日CPU的开展状况了，我们就从Pentium （奔腾），俗称的586开始，一直 说到才数天前发布的最新K7吧。由于这段时间简直就是CPU开展的战国时期，市场上面群雄奋起，风 云突变，竞争异常的激烈，新技术出现的速度相当快，为免大家看了之后会产生混乱的感觉，我就 就通过介绍不同公司在不同时期推出的产品，提大家详细介绍一些，让已经拥有电脑的朋友了解多 一些，还没有电脑的朋友也可以从中得到一点启示。INTEL说到CPU,当然不能不提到这位一直领导CPU制造新潮流的老大哥。正是因为

43、有了INTEL,电脑才脱下 了高贵的“外衣”，走到了我们的身边，成为真正的个人电脑，今天，当我们用电脑玩游戏、看电 影，听CD,甚至上网的时候你可千万得记住INTEL的功劳啊！Pentium:继承着80486大获成功的东风，赚翻了几倍资金的INTEL在1993年推出了全新一代的高性能处理器素 Pentium。由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化，INTEL觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名 字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的法律里面是不能用阿拉伯数字注册的， 于是INTEL玩了哥花样，用拉丁文去注册商标。Pentium在拉丁文里面就是“五”的意思了。INTEL 公司还替

44、它起了一个相当好听的中文名字秦奔腾。奔腾的厂家代号是P54C, PENTIUM的内部含有的晶 体管数量高达310万个，时钟频率由最初推出的60MHz和66MHZ,后提高到200MHZ。单单是最初版本的 66MHz的PENTIUM微处理器，它的运算性能比33MHz的80486 DX就提高了3倍多，而100MHZ的PENTIUM 那么比33MHz的80486 DX要快6至8倍。也就是从PENTIUM开始，我们大家有了超频这样一个用尽量少的 钱换取尽量多的性能的好方法。作为世界上第一个586级处理器，PENTIUM也是第一个令人超频的最 多的处理器，由于Pentium的制造工艺优良，所以整个系列的C

45、PU的浮点性能也是各种各样性能是CPU 中最强的，可超频性能最大，因此赢得了586级CPU的大局部市场。Pentium家族里面的频率有 60/66/75/90/100/120/133/150/166/200,至于CPU的内部频率那么是从60MHz到66MHz不等。值得一提 的是，从奔腾75开始，CPU的插座技术正式从以前的Socket4转换到同时支持Socket 5和7同时支持， 其中Socket 7还一直沿用至今。而且所有的Pentium CPU里面都已经内置了 16K的一级缓存，这样使 它的处理性能更加强大。Pentimu Pro:初步占据了一局部CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步

46、，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之 际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU秦P6。P6只是它的研究代号，上市之后P6有了 一个非常响亮的名字秦Pentimu Pro。Pentimu Pro的内部含有高达550万个的晶体管，内部时钟频率 为133MHZ,处理速度几乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。Pentimu Pro的一级（片内）缓存为8KB指令和8KB 数据。值得注意的是在Pentimu Pro的一个封装中除Pentimu Pro芯片外还包括有一个256KB的二级缓 存芯片，两个芯片之间用高频宽的内部通讯总线互连，处理器与高速缓存的连接线路也被安置在该 封装中，这样

47、就使高速缓存能更容易地运行在更高的频率上。Pentium Pro 200MHzCPU的L2 CACHE 就是运行在200MHZ,也就是工作在与处理器相同的频率上。这样的设计领Pentium Pro到达了最高的 性能。而Pentium Pro最引人注目的地方是它具有一项称为“动态执行”的创新技术，这是继PENTIUM 在超标量体系结构上实现实破之后的又一次飞跃。Pentimu Pro系列的工作频率是150/166/180/200, 一级缓存都是16KB,而前三者都有256KB的二级缓存，至于频率为200的CPU还分为三种版本，不同就 在于他们的内置的缓存分别是256KB, 512KB, 1MBO

48、如此强大的性能，难怪许多服务器系统都采用了 Pentimu Pro甚至是双Pentimu Pro系统呢！Pentium MMX:也许是INTEL认为Pentium系列还是有很大的潜力可挖，与1996年底又推出了Pentium系列的改进版 本，厂家代号P55C,也就是我们平常所说的Pentium MMX （多能奔腾）。MMX技术是INTEL最新创造的 一项多媒体增强指令集技术，它的英文全称可以翻译“多媒体扩展指令集。MMX是Intel公司在1996 年为增强Pentium CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术，为CPU增力U了57条MMX指令，除 了指令集中增加MMX指令外，还将CPU

49、芯片内的L1缓存由原来的16KB增加到32KB （16K指命+16K数据）， 因此MMX CPU比普通CPU在运行含有MMX指令的程序时，处理多媒体的能力上提高了60%左右。MMX技 术不但是一个创新，而且还开创了CPU开发的新纪元，目前的什么KNI, 3D NOW!也是从MMX开展演变 过来的。Pentium MMX可以说是直到99年在电脑市场上占有率最高的CPU产品，直到今天还有不少人 （包括笔者）在内使用MMX的CPU。Pentium MMX系列的频率只要有三种：166/200/233, 一级缓存都 是32KB,核心电压2.8v,倍频?倍频分别为2. 5,3, 3. 5。插槽都是Socket 7。Pentium II :1997年五月琏NTEL又推出了和Pentium Pro同一个级别的产品，也就是影响力最大的CPU秦Pentium 11 o有人这样评价Pentium II,说它是为了弥补Pentiu