CPU相關(guān)知識介紹

1、 HYPERLINK 中國最龐大的下載資料庫 (整理. 版權(quán)歸原作者所有) 如果您不是在 網(wǎng)站下載此資料的, 不要隨意相信. 請訪問3722, 加入必要時可將此文件解密CPU相關(guān)知識介紹一、決定CCPU性性能技術(shù)術(shù)指標 每個買買CPUU的消費費者，第第一時間間要過問問的就是是它的性性能，對對于一個個CPUU來說，性性能是否否強大是是它能否否在市場場上生存存下去的的第一要要素，那那么CPPU的性性能是由由哪些因因素決定定的咧？下面就就列出影影響CPPU性能能的主要要技術(shù)指指標： 1、主主頻，也也就是CCPU的的時鐘頻頻率，簡簡單地說說也就是是CPUU的工作作頻率。一一般說來來，一個個時鐘周周期完

2、成成的指令令數(shù)是固固定的，所所以主頻頻越高，CCPU的的速度也也就越快快了。不不過由于于各種CCPU的的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)也不不盡相同同，所以以并不能能完全用用主頻來來概括CCPU的的性能。至至于外頻頻就是系系統(tǒng)總線線的工作作頻率；而倍頻頻則是指指CPUU外頻與與主頻相相差的倍倍數(shù)。用用公式表表示就是是：主頻頻=外頻頻倍頻。 2、內(nèi)內(nèi)存總線線速度或或者叫系系統(tǒng)總線線速度，一一般等同同于CPPU的外外頻。內(nèi)內(nèi)存總線線的速度度對整個個系統(tǒng)性性能來說說很重要要，由于于內(nèi)存速速度的發(fā)發(fā)展滯后后于CPPU的發(fā)發(fā)展速度度，為了了緩解內(nèi)內(nèi)存帶來來的瓶頸頸，所以以出現(xiàn)了了二級緩緩存，來來協(xié)調(diào)兩兩者之間間的差異異，而內(nèi)

3、內(nèi)存總線線速度就就是指CCPU與與二級(L2)高速緩緩存和內(nèi)內(nèi)存之間間的工作作頻率。 3、LL1高速速緩存，也也就是我我們經(jīng)常常說的一一級高速速緩存。在在CPUU里面內(nèi)內(nèi)置了高高速緩存存可以提提高CPPU的運運行效率率。內(nèi)置置的L11高速緩緩存的容容量和結(jié)結(jié)構(gòu)對CCPU的的性能影影響較大大，不過過高速緩緩沖存儲儲器均由由靜態(tài)RRAM組組成，結(jié)結(jié)構(gòu)較復(fù)復(fù)雜，在在CPUU管芯面面積不能能太大的的情況下下，L11級高速速緩存的的容量不不可能做做得太大大。采用用回寫(Wriite Back)結(jié)構(gòu)的的高速緩緩存。它它對讀和和寫操作作均有可可提供緩緩存。而而采用寫寫通(WWritte-tthrooughh

4、)結(jié)構(gòu)構(gòu)的高速速緩存，僅僅對讀操操作有效效。在4486以以上的計計算機中中基本采采用了回回寫式高高速緩存存。在目目前流行行的處理理器中，奔奔騰和Ceelerron處處理器擁擁有322KB的的L1高高速緩存存，奔騰騰4為88KB，而而AMDD的Duuronn和Atthloon處理理器的LL1高速速緩存高高達1228KBB。 4、LL2高速速緩存，指指CPUU第二層層的高速速緩存，第第一個采采用L22高速緩緩存的是是奔騰 Pro處理理器，它它的L22高速緩緩存和CCPU運運行在相相同頻率率下的，但但成本昂昂貴，市市場生命命很短，所所以其后后奔騰 II的L22高速緩緩存運行行在相當當于CPPU頻率率

5、一半下下的。接接下來的的Celleroon處理理器又使使用了和和CPUU同速運運行的LL2高速速緩存，現(xiàn)現(xiàn)在流行行的CPPU,無無論是AAthllonXXP和奔奔騰4，其其L2高高速緩存存都是和和CPUU同速運運行的。除除了速度度以外，LL2高速速緩存容容量也會會影響CCPU的的性能，原原則是越越大越好好，現(xiàn)在在家庭用用CPUU容量最最大的是是5122KB，而而服務(wù)器器和工作作站上用用CPUU的L22高速緩緩存更高高達1MMB-33MB。 5、流流水線技技術(shù)、超超標量。流流水線(pippeliine)是 Intell首次在在4866芯片中中開始使使用的。流流水線的的工作方方式就象象工業(yè)生生產(chǎn)上

6、的的裝配流流水線。在在CPUU中由556個個不同功功能的電電路單元元組成一一條指令令處理流流水線，然然后將一一條X886指令令分成556步步后再由由這些電電路單元元分別執(zhí)執(zhí)行，這這樣就能能實現(xiàn)在在一個CCPU時時鐘周期期完成一一條指令令，因此此提高了了CPUU的運算算速度。超超流水線線是指某某型 CPU內(nèi)部部的流水水線超過過通常的的566步以上上，例如如奔騰 4的流水線線就長達達20步步。將流流水線設(shè)設(shè)計的步步(級)數(shù)越多多，其完完成一條條指令的的速度越越快，因因此才能能適應(yīng)工工作主頻頻更高的的CPUU。超標標量是指指在一個個時鐘周周期內(nèi)CCPU可可以執(zhí)行行一條以以上的指指令。這這在4886或

7、者者以前的的CPUU上是很很難想象象的，只只有奔騰騰級以上上CPUU才具有有這種超超標量結(jié)結(jié)構(gòu)；這這是因為為現(xiàn)代的的CPUU越來越越多的采采用了RRISCC技術(shù)，所所以才會會有超標標量的CCPU。 6、協(xié)處理理器或者者叫數(shù)學(xué)學(xué)協(xié)處理理器。在在4866以前的的CPUU里面，是是沒有內(nèi)內(nèi)置協(xié)處處理器的的。由于于協(xié)處理理器主要要的功能能就是負負責浮點點運算，因因此3886、2286、880888等等微微機CPPU的浮浮點運算算性能都都相當落落后，自自從4886以后后，CPPU一般般都內(nèi)置置了協(xié)處處理器，協(xié)協(xié)處理器器的功能能也不再再局限于于增強浮浮點運算算?，F(xiàn)在在CPUU的浮點點單元（協(xié)協(xié)處理器器）往

8、往往對多媒媒體指令令進行了了優(yōu)化。比比如Inntell的MMMX技術(shù)術(shù)，MMMX是“多媒體體擴展指指令集”的縮寫寫。MMMX是IInteel公司司在19996年年為增強強奔騰 CPU在音音像、圖圖形和通通信應(yīng)用用方面而而采取的的新技術(shù)術(shù)。為CCPU新新增加557條MMMX指指令，把把處理多多媒體的的能力提提高了660左左右?，F(xiàn)現(xiàn)在的CCPU已已經(jīng)普遍遍內(nèi)置了了這些多多媒體指指令集，例例如現(xiàn)在在奔騰44內(nèi)置了了SSEE2指令令集，而而AthhlonnXP則則內(nèi)置增增強型的的3DNNow!指令集集。 7、工工作電壓壓。工作作電壓指指的也就就是CPPU正常常工作所所需的電電壓。早早期CPPU（338

9、6、4486）由由于工藝藝落后，它它們的工工作電壓壓一般為為5V（奔奔騰等是是3.55V/33.3VV/2.8V等等），隨隨著CPPU的制制造工藝藝與主頻頻的提高高，CPPU的工工作電壓壓有逐步步下降的的趨勢，IInteel最新新出品的的Tuaalattin核核心Ceelerron已已經(jīng)采用用1.4475VV的工作作電壓了了。低電電壓能解解決耗電電過大和和發(fā)熱過過高的問問題。這這對于筆筆記本電電腦尤其其重要。 8、亂亂序執(zhí)行行和分枝枝預(yù)測，亂亂序執(zhí)行行是指CCPU采采用了允允許將多多條指令令不按程程序規(guī)定定的順序序分開發(fā)發(fā)送給各各相應(yīng)電電路單元元處理的的技術(shù)。分分枝是指指程序運運行時需需要改變

10、變的節(jié)點點。分枝枝有無條條件分枝枝和有條條件分枝枝，其中中無條件件分枝只只需要CCPU按按指令順順序執(zhí)行行，而條條件分枝枝則必須須根據(jù)處處理結(jié)果果再決定定程序運運行方向向是否改改變，因因此需要要“分枝預(yù)預(yù)測”技術(shù)處處理的是是條件分分枝。 9、制制造工藝藝，制造造工藝雖雖然不會會直接影影響CPPU的性性能，但但它可以以可以極極大地影影響CPPU的集集成度和和工作頻頻率，制制造工藝藝越精細細，CPPU可以以達到的的頻率越越高，集集成的晶晶體管就就可以更更多。第第一代奔奔騰 CPU的制制造工藝藝是0.35微微米， 最高達到2266MMhz的的頻率，PPII和和賽揚是是0.225微米米，頻率率最高達達

11、到4550Mhhz。銅銅礦核心心的奔騰騰制造工工藝縮小小到了00.188微米，最最高頻率率達到11.133Ghzz。最新新Norrthwwoodd核心的的奔騰44 CPU制造造工藝達達到0.13微微米，目目前頻率率已經(jīng)達達到2.4Ghhz，估估計達到到3Ghhz也沒沒有問題題。在明明年，IInteel CPU的制制造工藝藝會達到到0.009毫米米。 二、CCPU技技術(shù)術(shù)語語不完全全手冊 為了使使讀者在在日常購購買操作作電腦時時方便查查詢，特特在本節(jié)節(jié)最后列列出和CCPU有有關(guān)的技技術(shù)術(shù)語語，安第第一個字字母的順順序排列列： 3DNoww!(33D nno wwaittingg) AMD公司司開

12、發(fā)的的SIMMD指令令集，可可以增強強浮點和和多媒體體運算的的速度，它它的指令令數(shù)為221條。 ALU(AAritthmeeticc Loogicc Unnit，算算術(shù)邏輯輯單元) 在處理器之之中用于于計算的的那一部部分，與與其同級級的有數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸單元和和分支單單元。 BGA(BBalll Grrid Arrray，球球狀矩陣陣排列) 一種芯片封封裝形式式，例：824443BBX。 BHT(bbrannch preedicctioon ttablle，分分支預(yù)測測表) 處理器用于于決定分分支行動動方向的的數(shù)值表表。 BPU(BBrannch Proocesssinng UUnitt，分支支處

13、理單單元) CPU中用用來做分分支處理理的那一一個區(qū)域域。 Brachh Peedicctioon（分分支預(yù)測測） 從P5時代代開始的的一種先先進的數(shù)數(shù)據(jù)處理理方法，由由CPUU來判斷斷程序分分支的進進行方向向，能夠夠更快運運算速度度。 CMOS（CCompplemmenttaryy Meetall Oxxidee Seemiccondducttor，互互補金屬屬氧化物物半導(dǎo)體體） 它是一類特特殊的芯芯片，最最常見的的用途是是主板的的BIOOS（BBasiic IInpuut/OOutpput Sysstemm，基本本輸入/輸出系系統(tǒng)）。 CISC(Commpleex IInsttruccti

14、oon SSet Commputtingg，復(fù)雜雜指令集集計算機機) 相對于RIISC而而言，它它的指令令位數(shù)較較長，所所以稱為為復(fù)雜指指令。如如：x886指令令長度為為87位位。 COB(CCachhe oon bboarrd，板板上集成成緩存) 在處理器卡卡上集成成的緩存存，通常常指的是是二級緩緩存，例例：奔騰騰II COD(CCachhe oon DDie，芯芯片內(nèi)集集成緩存存) 在處理器芯芯片內(nèi)部部集成的的緩存，通通常指的的是二級級緩存，例例：PGGA賽揚揚3700 CPGA(Cerramiic PPin Griid AArraay，陶陶瓷針型型柵格陣陣列) 一種芯片封封裝形式式。 C

15、PU(CCentter Proocesssinng UUnitt，中央央處理器器) 計算機系統(tǒng)統(tǒng)的大腦腦，用于于控制和和管理整整個機器器的運作作，并執(zhí)執(zhí)行計算算任務(wù)。 Data Forrwarrdinng（數(shù)數(shù)據(jù)前送送） CPU在一一個時鐘鐘周期內(nèi)內(nèi)，把一一個單元元的輸出出值內(nèi)容容拷貝到到另一個個單元的的輸入值值中。 Decodde（指指令解碼碼） 由于X866指令的的長度不不一致，必必須用一一個單元元進行“翻譯”，真正正的內(nèi)核核按翻譯譯后要求求來工作作。 EC(Emmbedddedd Coontrrolller，嵌嵌入式控控制器) 在一組特定定系統(tǒng)中中，新增增到固定定位置，完完成一定定任務(wù)的

16、的控制裝裝置就稱稱為嵌入入式控制制器。 Embedddedd Chhipss(嵌入入式) 一種特殊用用途的CCPU，通通常放在在非計算算機系統(tǒng)統(tǒng)，如：家用電電器。 EPIC(exppliccitlly pparaalleel iinsttrucctioon ccodee，并行行指令代代碼) 英特爾的664位芯芯片架構(gòu)構(gòu)，本身身不能執(zhí)執(zhí)行x886指令令，但能能通過譯譯碼器來來兼容舊舊有的xx86指指令，只只是運算算速度比比真正的的32位位芯片有有所下降降。 FADD（FFloaatioong Poiint Addditiion，浮浮點加） FCPGAA(Fllip Chiip PPin Grii

17、d AArraay，反反轉(zhuǎn)芯片片針腳柵柵格陣列列) 一種芯片封封裝形式式，例：奔騰IIII 3700。 FDIV（FFloaatioong Poiint Divvidee，浮點點除） FEMMSS（Faast Enttry/Exiit MMulttimeediaa Sttatee，快速速進入/退出多多媒體狀狀態(tài)） 在多能奔騰騰之中，MMMX和和浮點單單元是不不能同時時運行的的。新的的芯片加加快了兩兩者之間間的切換換，這就就是FEEMMSS。 FFT（ffastt Foouriier traansfformm，快速速熱歐姆姆轉(zhuǎn)換） 一種復(fù)雜的的算法，可可以測試試CPUU的浮點點能力。 FID(F

18、FID：Freequeencyy iddenttifyy，頻率率鑒別號號碼) 奔騰IIII通過IID號來來檢查CCPU頻頻率的方方法，能能夠有效效防止RRemaark。 FIFO(Firrst Inpput Firrst Outtputt，先入入先出隊隊列) 這是一種傳傳統(tǒng)的按按序執(zhí)行行方法，先先進入的的指令先先完成并并引退，跟跟著才執(zhí)執(zhí)行第二二條指令令。 FLOP(Flooatiing Poiint Opeerattionns PPer Seccondd，浮點點操作/秒) 計算CPUU浮點能能力的一一個單位位。 FMUL(Flooatiiongg Poointt Muultiipliicat

19、tionn，浮點點乘) FPU(FFloaat PPoinnt UUnitt，浮點點運算單單元) FPU是專專用于浮浮點運算算的處理理器，以以前的FFPU是是一種單單獨芯片片，在4486之之后，英英特爾把把FPUU與集成成在CPPU之內(nèi)內(nèi)。 FSUB(Flooatiiongg Poointt Suubtrracttionn，浮點點減) HL-PBBGA（表表面黏著著、高耐耐熱、輕輕薄型塑塑膠球狀狀矩陣封封裝） 一種芯片封封裝形式式。 IA(Inntell Arrchiiteccturre，英英特爾架架構(gòu)) 英特爾公司司開發(fā)的的x866芯片結(jié)結(jié)構(gòu)。 ID（iddenttifyy，鑒別別號碼） 用

20、于判斷不不同芯片片的識別別代碼。 IMM（IInteel MMobiile Moddulee, 英英特爾移移動模塊塊） 英特爾開發(fā)發(fā)用于筆筆記本電電腦的處處理器模模塊，集集成了CCPU和和其它控控制設(shè)備備。 Instrructtionns CCachhe（指指令緩存存） 由于系統(tǒng)主主內(nèi)存的的速度較較慢，當當CPUU讀取指指令的時時候，會會導(dǎo)致CCPU停停下來等等待內(nèi)存存?zhèn)鬏數(shù)牡那闆r。指指令緩存存就是在在主內(nèi)存存與CPPU之間間增加一一個快速速的存儲儲區(qū)域，即即使CPPU未要要求到指指令，主主內(nèi)存也也會自動動把指令令預(yù)先送送到指令令緩存，當當CPUU要求到到指令時時，可以以直接從從指令緩緩存中讀

21、讀出，無無須再存存取主內(nèi)內(nèi)存，減減少了CCPU的的等待時時間。 Instrructtionn Coolorringg（指令令分類） 一種制造預(yù)預(yù)測執(zhí)行行指令的的技術(shù)，一一旦預(yù)測測判斷被被相應(yīng)的的指令決決定以后后，處理理器就會會相同的的指令處處理同類類的判斷斷。 Instrructtionn Isssuee（指令令發(fā)送） 它是第一個個CPUU管道，用用于接收收內(nèi)存送送到的指指令，并并把它發(fā)發(fā)到執(zhí)行行單元。 IPC（IInsttrucctioons Perr Cllockk Cyyclee，指令令/時鐘鐘周期） 表示在一個個時鐘周周期用可可以完成成的指令令數(shù)目。 KNI(KKatmmai Neww

22、 Innstrructtionns，KKatmmai新新指令集集，即SSSE) Latenncy（潛潛伏期） 從字面上了了解其含含義是比比較困難難的，實實際上，它它表示完完全執(zhí)行行一個指指令所需需的時鐘鐘周期，潛潛伏期越越少越好好。嚴格格來說，潛潛伏期包包括一個個指令從從接收到到發(fā)送的的全過程程?，F(xiàn)今今的大多多數(shù)x886指令令都需要要約5個個時鐘周周期，但但這些周周期之中中有部分分是與其其它指令令交迭在在一起的的（并行行處理），因因此CPPU制造造商宣傳傳的潛伏伏期要比比實際的的時間長長。 LDT(LLighhtniing Datta TTrannspoort，閃閃電數(shù)據(jù)據(jù)傳輸總總線) K8采

23、用的的新型數(shù)數(shù)據(jù)總線線，外頻頻在2000MHHz以上上。 MMX（MMulttiMeediaa Exxtennsioons，多多媒體擴擴展指令令集） 英特爾開發(fā)發(fā)的最早早期SIIMD指指令集，可可以增強強浮點和和多媒體體運算的的速度。 MFLOPPS(MMilllionn Flloattionng PPoinnt/SSecoond，每每秒百萬萬個浮點點操作) 計算CPUU浮點能能力的一一個單位位，以百百萬條指指令為基基準。 NI（NoonIInteel，非非英特爾爾架構(gòu)） 除了英特爾爾之外，還還有許多多其它生生產(chǎn)兼容容x866體系的的廠商，由由于專利利權(quán)的問問題，它它們的產(chǎn)產(chǎn)品和英英特爾系系不

24、一樣樣，但仍仍然能運運行x886指令令。 OLGA(Orgganiic LLandd Grrid Arrray，基基板柵格格陣列) 一種芯片封封裝形式式。 OoO(OOut of Ordder，亂亂序執(zhí)行行) Post-RISSC芯片片的特性性之一，能能夠不按按照程序序提供的的順序完完成計算算任務(wù)，是是一種加加快處理理器運算算速度的的架構(gòu)。 PGA（PPin-Griid AArraay，引引腳網(wǎng)格格陣列） 一種芯片封封裝形式式，缺點點是耗電電量大。 Post-RISSC 一種新型的的處理器器架構(gòu)，它它的內(nèi)核核是RIISC，而而外圍是是CISSC，結(jié)結(jié)合了兩兩種架構(gòu)構(gòu)的優(yōu)點點，擁有有預(yù)測執(zhí)執(zhí)行、

25、處處理器重重命名等等先進特特性，如如：Atthloon。 PSN(PProccesssor Serriall nuumbeers，處處理器序序列號) 標識處理器器特性的的一組號號碼，包包括主頻頻、生產(chǎn)產(chǎn)日期、生生產(chǎn)編號號等。 PIB（PProccesssor In a BBox，盒盒裝處理理器） CPU廠商商正式在在市面上上發(fā)售的的產(chǎn)品，通通常要比比OEMM（Orrigiinall Eqquippmennt Manuffacttureer，原原始設(shè)備備制造商商）廠商商流通到到市場的的散裝芯芯片貴，但但只有PPIB擁擁有廠商商正式的的保修權(quán)權(quán)利。 PPGA(Plaastiic PPin Grii

26、d AArraay，塑塑膠針狀狀矩陣封封裝) 一種芯片封封裝形式式，缺點點是耗電電量大。 PQFP(Plaastiic QQuadd Fllat Pacckagge，塑塑料方塊塊平面封封裝) 一種芯片封封裝形式式。 RAW(RReadd affterr Wrritee，寫后后讀) 這是CPUU亂序執(zhí)執(zhí)行造成成的錯誤誤，即在在必要條條件未成成立之前前，已經(jīng)經(jīng)先寫下下結(jié)論，導(dǎo)導(dǎo)致最終終結(jié)果出出錯。 Regissterr Coonteentiion（搶搶占寄存存器） 當寄存器的的上一個個寫回任任務(wù)未完完成時，另另一個指指令征用用此寄存存器時出出現(xiàn)的沖沖突。 Regissterr Prresssure

27、e（寄存存器不足足） 軟件算法執(zhí)執(zhí)行時所所需的寄寄存器數(shù)數(shù)目受到到限制。對對于X886處理理器來說說，寄存存器不足足已經(jīng)成成為了它它的最大大特點，因因此AMMD才想想在下一一代芯片片K8之之中，增增加寄存存器的數(shù)數(shù)量。 Regissterr Reenammingg（寄存存器重命命名） 把一個指令令的輸出出值重新新定位到到一個任任意的內(nèi)內(nèi)部寄存存器。在在x866架構(gòu)中中，這類類情況是是常常出出現(xiàn)的，如如：一個個fldd或fxxch或或movv指令需需要同一一個目標標寄存器器時，就就要動用用到寄存存器重命命名。 Remarrk（芯芯片頻率率重標識識） 芯片制造商商為了方方便自己己的產(chǎn)品品定級，把把

28、大部分分CPUU都設(shè)置置為可以以自由調(diào)調(diào)節(jié)倍頻頻和外頻頻，它在在同一批批CPUU中選出出好的定定為較高高的一級級，性能能不足的的定位較較低的一一級，這這些都在在工廠內(nèi)內(nèi)部完成成，是合合法的頻頻率定位位方法。但但出廠以以后，經(jīng)經(jīng)銷商把把低檔的的CPUU超頻后后，貼上上新的標標簽，當當成高檔檔CPUU賣的非非法頻率率定位則則稱為RRemaark。因因為生產(chǎn)產(chǎn)商有權(quán)權(quán)力改變變自己的的產(chǎn)品，而而經(jīng)銷商商這樣做做就是侵侵犯版權(quán)權(quán)，不要要以為只只有軟件件才有版版權(quán)，硬硬件也有有版權(quán)呢呢。 Resouurcee coonteentiion（資資源沖突突） 當一個指令令需要寄寄存器或或管道時時，它們們被其它它

29、指令所所用，處處理器不不能即時時作出回回應(yīng)，這這就是資資源沖突突。 Retirremeent（指指令引退退） 當處理器執(zhí)執(zhí)行過一一條指令令后，自自動把它它從調(diào)度度進程中中去掉。如如果僅是是指令完完成，但但仍留在在調(diào)度進進程中，亦亦不算是是指令引引退。 RISC(Redduceed IInsttrucctioon SSet Commputtingg，精簡簡指令集集計算機機) 一種指令長長度較短短的計算算機，其其運行速速度比CCISCC要快。 SEC（SSinggle Edgge CConnnecttor，單單邊連接接器） 一種處理器器的模塊塊，如：奔騰III。 SIMD(Sinnglee Innstrructtionn Muultiiplee Daata，單單指令多多數(shù)據(jù)流流) 能夠復(fù)制多多個操作作，并把把它們打打包在大大型寄存存器的一一組指令令集，例例：3DDNoww!、SSSE。 SiO2FF(Flluorrideed SSiliiconn Oxxidee，二氧氧氟化硅硅) 制造電子元元件才需需要用到到的材料料。 SOI（SSiliiconn onn innsullatoor，絕絕緣體硅硅片） SONC(Sysstemm onn a chiip,系系統(tǒng)集成成芯片) 在一個處理理器中集集成多種種功能，如如：Cyyrixx MeediaaGX。