DIY阶梯教室-cpu

DIY阶梯教室——CPU篇（上）CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写，翻译成中文就是“中央处理器”，通常简称为“处理器”。

在某些技术类文章中，有时也称它为“微处理器”。

---认识Intel与AMD由于CPU的技术含量很高，因此有能力生产CPU的公司并不多，目前主要有美国的Intel、AMD、Transmeta和中国台湾的VIA等四家公司。

市场上绝大多数的产品是前两家生产的。

Intel的中文名称是“英特尔”，其产品的商标就是“Intel”，我们经常看到的“Pentium（奔腾）”、“Celeron（赛扬）”处理器就是该公司的产品（图1）。

其中“Pentium（奔腾）”系列面向中高端市场，目前的主打产品是“Pentium 4”系列；“Celeron（赛扬）”系列面向中低端市场，产品的售价相对Pentium4系列要低，目前的主打产品是“Celeron D”系列。

AMD的中文名称为“超微”，但一般情况下都直接称呼该公司为“AMD”。

AMD目前面向民用台式机的处理器主要有定位中高端市场的“Athlon（速龙）64”系列，面向中低端市场的“Sempron（闪龙）”系列（图2）。

--->主流Pentium 4处理器目前市场上的Pentium 4处理器大致分为两类，一类采用的是Socket 478接口，另一类（包括最新的产品）采用LGA775接口。

---1.LGA775接口Pentium 4处理器从外观上来看，LGA775接口的Pentium 4处理器正面覆盖了一个金属盖（图3），体形比较小巧，背面有很多金黄色的金属触点（图4）。

在CPU正面那金属盖的下面，隐藏着一块很小的晶体片，这块晶体片是一片指甲大小的、薄薄的硅晶片，它才是真正的“处理器”，一般称它为CPU核心，英文称之为“Die”。

在这块小小的硅晶片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合，完成着各种复杂的运算和操作（图5）。

由于CPU核心是硅晶片，因此很脆弱。

为了保护它的安全，同时为了帮助核心散热，现在的CPU在核心上都加装了一个金属盖，此金属盖不仅可以避免核心受到意外损坏，同时也增加了核心的散热面积。

金属封装壳周围是CPU基板，它将CPU内部的信号引接到基板上，基板的背面有许多密密麻麻的镀金触点，它是CPU与外部电路连接的通道（图6）。

LGA775 Pentium 4处理器最大的外观特点就是底部采用了金属触点设计，取消了以往的针脚，只有一个个整齐排列的金属圆点。

所以安装LGA775接口的CPU时需要一个安装扣架进行固定，以便CPU能准确压在主板CPU插座露出来的弹性触针上（图7）。

2. Socket 478接口Pentium 4处理器除了LGA775这种新型接口的Pentium 4处理器之外，目前市场上常见的Pentium 4处理器采用的都是Socket 478接口的产品，其外观与LGA775的Pentium 4类似，正面也有一个金属盖（图8）。

在基板的背面，Socket 478接口的Pentium 4处理器拥有镀金的金属引脚，而LGA775接口的Pentium 4却没有引脚，只有触点（图9）。

解读Pentium 4处理器的型号如果你购买的是盒装Pentium 4处理器，则在包装盒上会看到该产品的型号标签（图10）。

该标签上的“Intel Pentium 4 Processor 530”是什么意思呢？1.型号标签上的“Intel Pentium 4 Processor 530”，它标注的是该处理器的型号：其中“Intel Pentium 4 Processor 530”是“型号”；“Intel Pentium 4 Processor”是产品的“家族”型号，说明该处理器是“Pentium”家族的“Pentium 4”处理器；最后面的“530”则是该产品的具体编号。

目前Intel开始对LGA775接口的处理器采用新的命名方式，改变了以往的频率命名方式，取而代之的是使用数字编号来命名。

“7XX”表示Dothan核心的Pentium M处理器（笔记本电脑用），“5XX”表示Prescott核心的Pentium 4处理器，“3××”表示90nm工艺制造的Celeron D（包括Socket478和LGA775两种接口）处理器，其中5XX系列包括：Pentium 4 520（2.8GHz）、530（3.0GHz）、540（3.2GHz）、550（3.4GHz）、560（3.6GHz）、570（3.8GHz）等。

2.主频标签上的“3GHz”标注的是该处理器的主频。

主频就是CPU运算时的工作频率，单位是Hz。

随着技术的发展，CPU的主频已由MHz发展到GHz（1GHz=1024MHz）。

与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个参数，“外频”是系统总线的工作频率，而“倍频”则是主频与外频之比的倍数，主频＝外频×倍频。

3.FSB标签上的“800MHz FSB”指的是该CPU的FSB频率是800MHz。

那么什么是FSB呢？FSB的中文意思是“前端总线”。

它是CPU与主板北桥芯片或内存之间的数据通道，其频率直接影响CPU访问内存的速度。

如果将CPU看作是一台安装在房间中的大型机器的话，那么“外频”也就是单条生产线的生产速度，“倍频”就是生产线的条数，“主频”自然就是整个机器的总生产速度了。

至于“前端总线”，就是这个房间的“大门”——机器的生产能力再强，如果“大门”很窄或者物体流通速度比较慢的话，CPU就不得不处于一种“吃不饱”的状态（图11）。

4.L1/L2 Cache标签上标注的“1MB L2 Cache”是说该CPU的二级缓存容量为1MB。

那么什么是L2（二级缓存）呢？随着CPU主频的不断提高，它的处理速度也越来越快，而由于其他设备的发展速度并没有CPU这么快，结果CPU的处理速度虽然提高了，但是却没有“原料”进行加工——其他设备根本赶不上CPU的速度，没办法及时将需要处理的数据交给CPU。

于是，高速缓存便出现在CPU中——高速缓存是一种速度非常快的存储介质，当CPU在处理数据时，高速缓存就用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当CPU需要这些数据或指令的时候直接从高速缓存中读取，而不要再到内存甚至硬盘中去读取，如此一来可以大幅度提升CPU的工作效率。

为了降低成本，同时也为了提高高速缓存的利用率，如今的CPU都对缓存采取“分级设计”，也就是将高速缓存通常分成L1 Cache和L2 Cache两个级别：L1 Cache采用与CPU相同的半导体工艺，与CPU 同频运行，无须通过外部总线来交换数据，所以大大节省了存取时间。

由于生产工艺水平和成本的限制，容量不能很大。

与L1 Cache不同，在L2 Cache中，指令和数据是存放在一起的，由于容量较大，数据与指令相互争用的情况一般不太严重。

L2 Cache的容量十分灵活，可由厂家自行决定，从128KB到几MB不等.除了在包装盒上标注上述关键信息外，在CPU金属盖上面也会标注以上信息，只不过信息非常简洁明了：“Intel Pentium 4”说明该CPU是Pentium 4处理器；“3.00GHz”是指该CPU的主频为3GHz；“1M”是指该CPU的L2 Cache是1MB：“800”是指该CPU的FSB为800MHz（图12）。

DIY阶梯教室——CPU篇（中）-----赛扬（Celeron）系列处理器是Intel占领中低端市场产品-认识Celeron D处理器在和AMD争夺低端市场的战斗中，2004年6月，Intel推出了低端“悍将”——Celeron D（图1）。

1.Socket 478 接口的Celeron D目前市场上的Celeron D处理器大多采用Socket 478接口，它是Northwood核心Celeron处理器的替代产品，采用了90纳米制造工艺和全新的Prescott核心，内部具有与Prescott Pentium 4相同的1.25亿个晶体管，但核心面积仅有112平方毫米。

L1 Data Cache（一级数据缓存）由8KB增至16KB，L2 Cache（二级缓存）同样增大了一倍，达到了256KB（图2）。

1024KB=1MB另外，Celeron D的前端总线频率也由Northwood核心Celeron处理器的400MHz提升至533MHz，并且在多媒体指令集方面增加了13条SEE3指令。

Celeron D的工作电压在1.4V左右。

与Prescott核心的LGA 775 Pentium 4处理器一样，Celeron D也采用了全新的“处理器编号”命名方式，正式名次为Celeron D 3XX。

其中“Celeron D 320”的频率为2.4GHz，“Celeron D 325”的频率为2.53GHz，“Celeron D 330”的频率为2.66GHz，“Celeron D 335”的频率为2.8GHz，“Celeron D 340”的频率为2.93GHz，“Celeron D 345”的频率为3.06GHz，“Celeron D 350”的频率为3.20GHz。

-----Celeron D的步进版本信息从外观来看，Celeron D和Northwood Celeron的区别很小：相同的mPGA封装、Socket478接口以及同样的银色IHS（Integrated Heat Spreader，整合式散热设计）和绿色基板。

不过，Celeron D二级缓存容量是后者的两倍，同时它背面的电容数差不多也是后者的两倍（图4）。

图4 Celeron D(左边)背面的电容数约为Northwood Celeron的两倍2.LGA 775接口的Celeron D为了加快i915/925平台的推广速度，争取早日实现Socket 478架构向LGA 775架构的转变，Celeron D处理器也开始采用LGA 775接口（图5）。

除了接口有所变化之外，LGA 775 Celeron D处理器在技术方面也与Socket 478 Celeron D有所不同——采用了Prescott核心。

与最初的Prescott核心相比，新制程的LGA 775 Celeron D增加了Intels Execute Disable Bit（硬件防病毒功能）及Thermal Monitor 2（第二代温控功能）。

除了增加两项新功能外，LGA 775接口的Celeron D处理器与Socket 478 Celeron D的技术规格是一样的，都是533MHz前端总线、256KB二级缓存，最大工作电压1.4V。

为了在编号上区分LGA 775接口与Socket 478接口的Celeron D，Intel在LGA 775接口Celeron D的编号后加了一个字母“J”（图6）。