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计算机装配与维护第二章中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）本章主要内容1、CPU的简介与发展史2、CPU的接口类型3、CPU的主要性能指标4、CPU的主流产品5、CPU散热器的选购6、CPU的安装与拆卸方法一、CP

U的简介与发展史◼CPU(CentralProcessingUnit),即中央处理器，是整个电脑系统的核心，也是整个电脑系统最高的执行单位。它负责整个电脑系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以及输入输出的

控制。它由运算器和控制器组成，它的内部结构可以分为逻辑运算单元、控制单元和存储单元三个部分。◼CPU具有三个基本功能：读数据、处理数据和写数据。CPU发展简介◼1971年，Intel公司推出了世界上第一块4位微处理

器4004，含有2300个晶体管，时钟频率为1MHz，用于计算器上。它功能不全、实用价值不大，但为微型计算机的发展开辟了一条崭新的途径。◼1978年6月，Intel公司推出了16位微处理器Intel8086。I

ntel8086Intel4004芯片第一代——8086、80888088芯片1979年6月，Intel公司推出了Intel8088，内含29000个晶体管，主频为4.77MHz，它的内部数据总线为16位，外部数据总线为8位，属

于准16位微处理器，地址总线为20位，寻址范围为1MB内存。1981年，IBM公司用Intel8088芯片首先推出准16位IBMPC个人计算机，开创了全新的微机时代。第二代——80286◼1982年，Intel公司推出全16位微处理器芯片Intel802

86，内含13.4万个晶体管。80286芯片内部和外部数据总线都为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存，时钟频率6M—20M。1984年，IBM公司以Intel80286芯片为CPU，推出IBM-PC/AT机。80286芯片◼1985年10月，Intel公司推出全32位微处理器芯片Int

el80386，内含27.5万个晶体管。80386内部和外部数据总线都为32位，地址总线也是32位，可寻址4GB内存，时钟频率12.5M—33M。Intel80386第三代——80386◼1989年4月，Int

el公司推出Intel80486，内含120万个晶体管。32位微处理器，时钟频率25M—50M，带有8K的L1Cache及浮点运算单元。Intel80486第四代——80486◼1993年，Intel公司推出Intel

Pentium，采用0.8um制造工艺，早期Pentium工作在与系统总线相同的66M和60M频率下，没有倍频设置。一年后，使用0.6um半导体制造工艺，供电电压均为3.3V，总线频率60/66M，时钟频率达到75—200M，带有一个16KB的一级缓存

，8KB用于数据，8KB用于指令。使用倍频技术，外频×倍频=CPU工作频率。◼1994年，Intel公司推出IntelPentiumPro，含550万个晶体管，时钟频率133MHz。首次将二级缓存整合到CPU上，工作频率与CPU时钟频率相同，一级缓存为16KB，8KB用于数据，8KB用于

指令，二级缓存256KB，系统总线为60/66M，0.35um制造工艺，它支持所有以前的Pentium指令。第五代——Pentium(即586)、PentiumMMX、PentiumPro◼1997年1月8日，Intel公司推出IntelPentiumMMX，含450万个晶体管，它支持MMX多媒

体新指令集，在x86指令集中加入了57条新指令，用于高效的处理图形、视频、音频数据，内部Cache为32KB，0.35um制造工艺，采用双电压设计，内核电压为2.8V，系统I/O电压仍为3.3V，这就要求主机板

增加一个电压调整器，时钟频率166M—233M，总线频率66M。IntelPentiumMMXPentiumPro微处理器◼1997年4月2日，AMD抢在Intel发布PIICPU之前推出AMDK6处理器，由于其性能与PII不相

上下，而价格却比PII低了不少，因而获得了极大成功。◼1997年5月7日，Intel公司推出IntelPentiumⅡ，含750万个晶体管，带有MMX指令，核心电压为2.0V，0.25um制造工艺，采用Slot1架构，工作在66/100M外频，频率为233M—450M。IntelPentium

II第六代——PentiumⅡ/PentiumIII、Celeron◼1998年：Intel公司推出Celeron，0.25um制造工艺，Slot1架构，没有片内L2缓存，所以它的整数运算能力很差。66M外频，核心工作电压为2.0V。IntelCeleron◼1999年2月22日，A

MD发布K6-III400MHzCPU，集成2300万个晶体管，采用Socket7结构。K6-III◼1999年2月26日，Intel公司推出了PentiumⅢCPU芯片，它的集成度达到800万个晶体管，0.18um制造工艺，Slot1架构，32KB一级缓存和256

KB二级高速缓存，100M/133M外频，包括MMX指令和Intel自己的3D指令SSE（因特网数据流单指令扩展，有71条指令）内核工作电压为1.6V。PentiumⅢ◼1999年6月23日，AMD推出AMD

Athlon(K7)处理器。其超标量浮点单元及200MHz系统总线使其性能达到了以前x86处理器从未达到的水平。AMDAthlon第七代——Pentium4◼2000年3月29日，Intel公司推出了CeleronⅡ，0.18um

制造工艺，SSE指令，128KBL2，66M外频。◼2000年6月，Intel公司又推出了Pentium4CPU芯片，Netburst结构的Pentium4起始频率为1.4GHz。◼2001年8月20日，AMD公司推出Athlon4及Duron芯片系列的新产品。Duron◼

2001年8月28日，Intel正式发布了代号为Willamette的P4CPU，最高频率为2GHz，采用0.18um制造工艺。◼2001年10月8日，AMD宣布推出AthlonXP处理器系列，它采用专业3DNow!指令集，在封装上采用OPGA（有机管脚阵列），在性能和性价比方面都超过同频

率的Intel处理器。◼2002年1月7日，Intel正式发布了代号Northwood的P4CPU，起始频率2GHz，采用0.13um铜制造工艺，标志着CPU进入0.13um制造工艺时代。目前的主频为2.0G

Hz、2.20GHz、2.26GHz、2.40GHz、2.53GHz、3.06GHz和3.2GHz等。P4◼2002年3月，AMD公司正式展示其基于Thoroughbred核心的AthlonXP2800+处理器，采用0.13um制造工艺。

不久又发布了Barton核心的AthlonXP处理器。◼2003年9月，AMD公司发布了Athlon64位处理器。AMDAthlon64FX处理器既可以确保32位应用程序能够发挥卓越的性能，也可以支持未来一代的64位软件，是可以同时支持32位及64位计算的个

人电脑处理器。其他厂家的ＣＰＵ◼中国的龙芯◼俄罗斯MCSTR500其他厂家的ＣＰＵ二、CPU的类型划分1、按厂家划分Intel和AMD2、按使用规格划分台式机和笔记本电脑3、按CPU的接口划分Ｓocket（针脚式）和Slot（插卡式）二、CPU的分类2.1、针脚式Socket架构的CP

UIntel(socket775socket478)AMD(socket939socket754)2.2、插卡式的Slot架构的CPUIntel(Slot1)AMD(SlotA)CPU的接口Socket插座:◼Socket7插座具有321个插孔，

所支持的外频一般为60MHz、66MHz、75MHz、83MHz。Socket7适用范围很广，主要适用于Intel的Pentium、PentiumMMX，AMD的K5、K6、K6-2、K6-Ⅲ，Cyrix的MⅡ等。随后出现的Super7标准是在Socket7基础上发展起来的，是由

AMD、VIA、ALI、SIS等厂商倡导并创建的标准。Super7增加了对处理器100MHz外频、AGP的支持，可以支持AMDK6-2、K6-Ⅲ处理器。Socket7插座◼Socket478插座具有478个插孔，适用于目前主流Pentium4处理器，具有较好的硬件搭

配和升级能力。Socket478插座◼SocketT插座Intel即将推出的SocketT插座具有775个插孔，适用于即将推出的LGA封装的Prescott和Tejas处理器。SocketT插座Slot插槽:◼Slot1插槽是Intel在推出PentiumⅡ时提出的一种规范。Slot1插槽是一个狭

长的242引脚的插槽，占据的空间较大，CPU安装起来有点费劲。Slot1可以支持采用SEC（单边接触）封装技术的PentiumⅡ、PentiumⅢ和Celeron处理器。Slot1插槽❖Slot1Slot1CPUSlot1架构的插槽Slot1架构的CPU插槽◼Slot2插槽采用该接口的CPU主

要是用于高端工作站和服务器的IntelXeon（至强）系列，在家用机和普通商用机中并不多见。◼SlotA插槽从外观上看，SlotA和Slot1很相似，其安装就像是把Slot1旋转180度，但两者的电器性能

并不兼容。SlotA适用于AMDAthlon处理器。三、CPU的性能指标1、主频2、外频3、一级缓存和二级缓存4、工作电压5、前端总线频率6、支持的指令集7、制造工艺8、超线程技术（Hyper-Therading）1、

主频主频指的是CPU内核运行时的时钟频率，单位为（MHz）兆赫兹。主频的高低直接影响到CPU的运算速度，频率越高，速度越快。如：Pentium43.4G(主频为3400MHz)Celeron2.0G(主频为2000MHz)2、外频外频是CPU与主

板之间同步运行的速度，单位也是MHz。外频越高，CPU就可以同时接收更多的来自外部设备的数据，从而使整个电脑速度更快。100MHz外频之下的Celeron800MHz比66MHz外频之下的Celeron800MHz运行速度快。

目前主流CPU的外频100MHz、133MHz、200MHz三种。◼倍频指CPU的主频和系统总线（外频）间相差的倍数，倍频越高，主频就越高。在286时代，还没有倍频的概念，CPU的主频和系统总线的速度一样。随着计算机技术的发展，内

存、主板和硬盘等硬件设备逐渐跟不上CPU速度的发展，而CPU的速度理论上可以通过倍频无限提升CPU主频=外频×倍频。◼超频在倍频一定的情况下，要提高CPU的运行速度只能通过提高CPU外频来实现；在外频一定的情况下，提高倍频也可以实现目的。所谓

的“超频”，就是通过提高外频或倍频实现的。目前的CPU倍频一般都已经在出厂前被锁定（除了部分工程样品），而外频则未上锁。部分CPU，如AMD的Duron和雷鸟能够通过特殊手段对其倍频进行解锁而实现超频，而Intel的CPU则不可。3、

前端总线（FSB）是CPU和北桥芯片之间的通道，负责CPU与北桥芯片之间的数据传输,也是数据传输率，即数据带宽（有时也称传输带宽）。前端总线的速度主要是用前端总线的频率来衡量，前端总线的频率有两个概念，一是总线的物理工作频率（外频），二是有效工作频率（是我们说的FSB频率）。数据带宽=（总线

频率×数据位宽）÷8如：100MHz前端总线数据带宽(100MHZ×64bit)÷8Byte/bit=800MB/s目前的系统总线有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种。◼前端总线频率FSB在AMD的雷鸟系列CPU发布以前，CPU的外频和前端总线保

持一致，因此人们通常把外频和前端总线都用外频表示。公司名称CPU名称外频前端总线IntelCeleron（赛扬），CeleronII66MHz，100MHz66MHz，100MHzPIICPU100MHz100MHzPIIICPU

100MHz，133MHz100MHz，133MHzP4100MHz，133MHz，200MHz400MHz，533MHz，800MHzAMDK6-2350以上（包括部分K6-2300）100MHz100M

HzK7(Athlon)，Duron，Thunderbird100MHz，133MHz200MHz，266MHzAthlonXP133MHz，200MHz266MHz，400MHzVIAMIII(CyrixIII)，C313

3MHz133MHz4、高速缓存高速缓存是一种速度比内存更快的存储设备，其功能是减少CPU因等待低速设备所导致的延迟进而改善系统性能。它一般集成于CPU芯片内部，用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据。高速缓存分为L1Cache（一级高速缓存）和L2Cache（二

级高速缓存）。L1和L2Cache的容量和工作速率对提高计算机速度起关键作用。一级缓存和二级缓存CPU读取数据的顺序缓存是可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，速度及快，又称为高速缓存

。一级缓存二级缓存内存硬盘CPU➢一级缓存（L1Cache，内部缓存）➢二级缓存（L2Catch，外部缓存）二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高5、工作电压CPU内核工作电压越低则表示CPU制造工艺越先进，也表示CP

U运行时耗电功率越小。在Intel的PentiumMMX之前，所有的CPU均采用单一的电压工作，自PentiumMMX开始，CPU运行时需要由主板分别提供I/O电压(Vi/o)和内核(Vcore)电压，直到目前为止所有Soket架构的CPU仍然

采用这种方式供电。Slot1架构的同样也有Vcore和Vcc二种工作电压，其中Vcc与Socket架构CPU的Vi/o相似。6、支持的指令集➢Intel公司的MMX(多媒体扩展指令集）和SSE（单指令多数据流扩展）➢AMD公司的“3DNow!”和“3D

Now!+指令集”指令集◼MMX技术是Intel公司开发的多媒体扩充指令集，共有57条指令，该技术一次能处理多个数据。通常用于动画再生、图像加工和声音合成等处理。◼SSE指令SSE（StreamingSIMDExtensions）指令集指Intel在PentiumⅢ处理器中添

加的70条新的指令,又称为“MMX2指令集”。它可以增强三维和浮点运算能力，并让原来支持MMX的软件运行得更快。SSE指令可以兼容以前的所有的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，因而在软件重复做某

项工作时可以发挥很大优势。◼SSE2指令SSE2指令集集成在Intel的Pentium4中，以加快3D、浮点以及多媒体程序代码的运算性能，该指令集内包括144条指令。3DNOW！技术是AMD公司在K6-2，K6-Ⅲ和K7处理器中采用的技术，也是为了处理多媒体而开发的。3DNOW！技术

实际上是指一组机器码级的扩展指令集（共21条指令）。这些指令仍然以SIMD（单指令多数据技术）的方式实现一些浮点运算、整数运算、数据预取等功能。而这些运算类型（尤其是浮点运算）是从成百上千种运算类型中精算出来的在3

D处理中最常用的。7、制造工艺制造工艺的关键是用来表示组成芯片的电子线路或元件的细致程度，采用的单位是μm（微米）。其值越小制造工艺越先进，集成的晶体管越多，CPU达到的频率也就越高。Pentium4、AthlonXP采用0.

13μmPentium4（ＨＴ）采用０.０９μm8、超线程技术超线程技术（Hyper-Threading,简称ＨＴ）是Intel公司一项较新的技术，主要是指在ＣＰＵ中加入了两个逻辑处理单元，可以使芯片同时进行多线程处理，使芯片性能得

到提升。使用这项技术，处理器的资源利用率平均可提升40%，大大增加了处理器的可用性能。CPU识别IntelCPU生产地代表66外频128K二级缓存CPU的主频533A工作电压是1.5V四主流CPU介绍主流CPUIntel公司◼PentiumIII处理器◼Celeron处理器◼P

entium4处理器◼Prescott和Tejas处理器AMD（超微）◼Duron处理器◼ThunderBird处理器◼AthlonXP处理器◼Athlon(速龙)、Semprom(闪龙)PentiumD、PentiumXE◼PentiumD和Pe

ntiumExtremeEdition（PentiumXE）均是双核处理器◼PentiumD处理器是两颗Pentium4的整合◼PentiumD处理器拥有2个家族：800家族和900家族◼PentiumXE处理器是PentiumD与HT超线程技术的结合核

心封装接口FSB(MHz)L2(KB)工艺(nm)PentiumDSmithfieldPLGALGA775533/8002x1M90PreslerPLGALGA7758002x2M65PentiumXESmithfieldPL

GALGA7758002x1M90PreslerPLGALGA77510662x2M652PentiumD、PentiumXEPLGA封装的PentiumXE（背面）处理器PLGA封装的PentiumD处理器Core2◼Core2（酷睿2）是英特尔推出的采用全新Core

微架构的处理器◼目前分为Duo（双核）、Extreme（至尊版）以及Quad（四核）三种型号◼不再单纯注重处理器频率的提升，在其他一些例如缓存内存效率、核心数量等方面作出优化◼处理器功耗低核心封装接口FSB(MHz

)L2(KB)工艺(nm)Core2DuoAllendalePLGALGA775800/10662M65ConroePLGALGA77510664M65Core2QuadKentsfieldPLGALGA77510662x4M

65Core2ExtremeConroePLGALGA77510664M65KentsfieldPLGALGA77510662x4M652Core2PLGA封装的Core2Duo处理器AMD-K6系列◼第六代内部设计，第五代外部接

口◼业界标准的MMX指令支持◼K6-2处理器中支持3DNow！，增加了21条图形和声音处理指令◼K6-3处理器中256KB片上全核心速L2高速缓存K6-3处理器K6-2处理器K6处理器Athlon系列◼AMD公司的K7微处理器被正式命名为Athlon◼支持3DNow!、Enchanced3Dn

ow!、3DNow!Professional多媒体扩展指令集◼支持MMX、SSE、SSE2多媒体扩展指令集◼采用EV6总线，数据时钟是真实时钟速度的两倍◼最新版本采用铜芯片互连技术◼从Palomino核心开始改名为Ath

lonXP并使用P速率来标记Athlon系列核心封装接口FSB(MHz)L2(KB)工艺(μm)AthlonK7CardmoduleSlotA2005120.25K75CardmoduleSlotA2005120.18Thu

nderbirdCardmoduleCPGASlotASocketA200/2662560.18AthlonXPPalominoOPGASocketA2662560.18ThoroughbredOPGASocketA266

/333256/5120.13ThortonOPGASocketA3332560.13BartonOPGASocketA333/4005120.13Athlon系列OPGA封装的AthlonXP处理器CPGA封装的Athlon处理器Cardmodule封装的Athlon处理器

Duron◼Duron带少量L2高速缓存，是Athlon的低价版本◼Duron采用实际频率来命名◼其他性能与同核心的Athlon处理器相同核心封装接口FSB(MHz)L2(KB)工艺(μm)SpitfireCPGASocketA200640.18MorganCPGASock

etA200640.18AppelbredOPGASocketA266640.18DuronCPGA封装的Duron处理器OPGA封装的Duron处理器Athlon64系列◼全球第一款桌面系统64位处理器正式发布◼64位计算能力◼超过4GB

的内存寻址能力◼处理器内部集成内存控制器◼采用HyperTransport总线◼ExecutionProtection防病毒技术◼Cool‘n’Quiet技术◼MMX、3DNow！、SSE、SSE2全面支持，部分支持SSE3◼Athl

on64X2系列支持双核技术◼Athlon64FX是Athlon64处理器系列中面向高端桌面的产品，可以提供更高的频率和更强的性能◼Athlon64系列处理器主要有四种接口Athlon64系列核心封装接口HT(MHz)L2(KB)工艺(nm)Athlon64ClawHammerOPG

ASocket754/939800512/1024130NewCastleOPGASocket754/939800/1000512130WinchesterOPGASocket939100051290VeniceOPGASocket939100

051290SanDiegoOPGASocket9391000100090OrleansOPGASocketAM2100051290Athlon64FXSledgehammerCPGASocket9408001024130ClawHammerOPGASocket

9398001024130SanDiegoOPGASocket9391000102490ToledoOPGASocket93910002x102490WindsorOPGASocketAM210002x102490Athlon64X2Manchester

OPGASocket93910002x51290ToledoOPGASocket93910002x102490WindsorOPGASocketAM210002x512/2x102490Athlon64系列CPGA封装的Ath

lon64FX51处理器OPGA封装的Athlon64系列处理器2.14.12Sempron◼Sempron用来取代Duron产品线◼Sempron与AthlonXP以及Athlon64系列处理器主要差异在于L2缓存的

大小◼其他性能与同核心的AthlonXP、Athlon64系列处理器相同核心封装接口FSB/HT(MHz)L2(KB)工艺(nm)ThoroughbredOPGASocketA333256130BartonOPGASocketA333512130ParisO

PGASocket754800256130OakvilleOPGASocket754800128/25690PalermoOPGASocket754800128/25690ManilaOPGASocketAM2100

0128/25690SempronOPGA封装的Sempron处理器主流CPU◼IntelE3300双核◼IntelE5400双核◼Inteli3530双核◼Inteli5760双核◼Inteli7930四核◼AMD2300双核◼AMD215双核◼AMD250双核

◼AMD635四核◼AMD1055T六核CPU的选购➢原则：只买对的，不选贵的➢推荐读者朋友先确定购买CPU的大致主频➢推荐超低功耗(35W)的AM2新闪龙➢推荐购买双核心配双显卡的配置➢从多媒体指令方面来

看，intel的CPU比AMD的CPU在多媒体指令方面稍胜一筹。➢考虑价格的因素。在性能上同档次的Intel的CPU整体来说可能比AMD的CPU略有优势，不过在价格方面，AMD的CPU绝对占优。五CPU散热器的选购◼散热工作按照散热方式可以分成主动式散热和被动式散热两种。目

前PC几乎都采用被动式散热方式。而按照散热介质来分，被动式散热可以分成风冷、水冷、半导体制冷、化学制冷4种散热方式。其中，最常用的是风冷散热方式。风冷即是利用风扇和散热片给CPU降温，因此可以从风扇和散热器两方面选择。◼风扇选择可以从下

面几方面考虑：功率、口径、转速、排风量、噪声、材质、散热片的形状。六、CPU的安装与拆卸方法◼拆：先将插座旁的手柄向外侧拔出一点，使手柄与手柄定位卡脱离，再向上推到垂直九十度，然后将CPU拿下来就可以了。◼装：也是先将

插座旁的手柄向外侧拔出一点，使手柄与手柄定位卡脱离，再向上推到垂直九十度，然后将CPU的缺角端对准插座的缺角端，将CPU插入插座，使每个接角插到相应的孔里，注意放到底，但不必用力给CPU施压。再压回手柄，卡入手柄定位卡即可。习题

选择题1、当前CPU市场上，知名的生产厂家是—和—。A.Intel公司B.IBM公司C.AMD公司D.VIA公司２、CPU在封装形式上可以分为——和——两种。A.Slot架构B.Socket架构C.Slot1架构D.Socket7架构4、CPU的内部结构可以分为——。A.控制单元B.逻

辑单元C.运算单元D.存储单元3、当前市场上，CPU的主流是——。A.Intel的奔腾ⅢB.AMD的AthlonXP系列C.Intel的赛扬ⅡD.Intel的奔腾4判断题1、Intel公司从586开始的CPU被称为奔

腾。（）3、主频、外频和倍频的关系是：主频=外频×倍频。（）2、Intel公司的奔腾4CPU在电气规格上采用的是Socket462微处理器插座。（）