计算机组装维修与维护 第3章 中央处理器.ppt

第第3 3章章 中央处理器中央处理器 本章较详细地介绍了本章较详细地介绍了PCPC兼容机使用的兼容机使用的IntelIntel、AMDAMD和和CyrixCyrix系列的系列的3232位微处理器（位微处理器（CPUCPU）的性能和特点。的性能和特点。3.1 3.1 CPUCPU的技术指标和封装的技术指标和封装 3.2 3.2 过去的过去的3232位位IntelIntel处理器处理器 3.3 3.3 目前的目前的IntelIntel处理器处理器 3.4 3.4 AMDAMD和和CyrixCyrix处理器处理器退出退出3.1 3.1 CPUCPU的技术指标和封装的技术指标和封装 3.1.1 3.1.1CPUCPU的技术指标的技术指标 3.1.1.1 3.1.1.1 3.1.1.1 3.1.1.1 CPUCPUCPUCPU的基本构成和性能的基本构成和性能的基本构成和性能的基本构成和性能 中央处理器中央处理器CPU(Central Processing Unit)CPU(Central Processing Unit)是是一块超大规模集成电路芯片，它的内部是由几十万个一块超大规模集成电路芯片，它的内部是由几十万个（Intel 80386Intel 80386）到几千万个（到几千万个（Intel Pentium 4Intel Pentium 4）晶晶体管元件组成的十分复杂的电路，其中包括运算器、体管元件组成的十分复杂的电路，其中包括运算器、寄存器、控制器和总线（数据、控制、地址总线）等。寄存器、控制器和总线（数据、控制、地址总线）等。它通过执行指令来进行运算和控制系统，它是整个微它通过执行指令来进行运算和控制系统，它是整个微机系统的核心。以机系统的核心。以Pentium Pentium 为例，为例，CPUCPU的内部构成如的内部构成如图图3-13-1所示。所示。图3-1 奔腾二的内部结构 PCPC兼容机使用最多的兼容机使用最多的CPUCPU是是IntelIntel、AMDAMD（Advanced Advanced Micro Devices,Inc.Micro Devices,Inc.）和和CyrixCyrix公司的产品。从公司的产品。从Intel 80386Intel 80386开始，都是高性能、高速度、开始，都是高性能、高速度、3232位数据处位数据处理的所谓理的所谓“第四代第四代”CPUCPU，前三代分别为前三代分别为4 4位、位、8 8位和位和1616位处理器。位处理器。PentiumPentium是是“第五代第五代”CPUCPU，Pentium Pentium、是是“第六代第六代”CPUCPU，Pentium 4Pentium 4是是“第七代第七代”CPUCPU。图图3-23-2是将是将Pentium Pentium 处理器的电路、外壳、散热片和风处理器的电路、外壳、散热片和风扇等各部分分解开来的照片。扇等各部分分解开来的照片。图3-2 Pentium 处理器 3.1.1.2 3.1.1.2 3.1.1.2 3.1.1.2 CPUCPUCPUCPU的主要技术指标和特点的主要技术指标和特点的主要技术指标和特点的主要技术指标和特点 1 1 1 1字长字长字长字长 CPUCPU的字长通常是指其数据总线宽度，单位是二进的字长通常是指其数据总线宽度，单位是二进制的位（制的位（bitbit）。）。它是它是CPUCPU数据处理能力的重要指标，数据处理能力的重要指标，反映了反映了CPUCPU能够处理的数据宽度、精度和速度等，因此能够处理的数据宽度、精度和速度等，因此常常以字长位数来称呼常常以字长位数来称呼CPUCPU。2 2 2 2CPUCPUCPUCPU的外部总线的外部总线的外部总线的外部总线 CPUCPU的总线是指的总线是指CPUCPU芯片与外部连接的总线，由其芯片与外部连接的总线，由其引脚引出，包括数据线（引脚引出，包括数据线（Data BusData Bus）、）、地址线地址线（Address BusAddress Bus）和控制线（和控制线（Control BusControl Bus）三组。三组。3 3主频率主频率 CPUCPU的主频是指的主频是指CPUCPU的工作时钟频率，单位是的工作时钟频率，单位是MHzMHz，目前已晋升为目前已晋升为GHzGHz（1GHz=1000MHz1GHz=1000MHz），），它是它是CPUCPU速度速度的重要指标，通常标注在的重要指标，通常标注在CPUCPU表面的型号中。为了将高表面的型号中。为了将高主频的主频的CPUCPU与较低时钟频率的主板相匹配，与较低时钟频率的主板相匹配，CPUCPU主频采主频采用了较低的输入时钟频率和在内部倍频到主时钟频率用了较低的输入时钟频率和在内部倍频到主时钟频率的方法。的方法。CPUCPU输入时钟称为外频，常取为主板系统总线输入时钟称为外频，常取为主板系统总线的频率。的频率。4 4运算速度运算速度 CPUCPU的运算速度是指其每秒钟能够处理的指令数，的运算速度是指其每秒钟能够处理的指令数，单位为单位为MIPSMIPS（百万指令每秒）。这个指标是百万指令每秒）。这个指标是CPUCPU速度的速度的本质指标，它不光取决于主频，更主要地取决于本质指标，它不光取决于主频，更主要地取决于CPUCPU处处理指令的逻辑结构。即使在同样主频下，不同档次的理指令的逻辑结构。即使在同样主频下，不同档次的CPUCPU其运算速度也有成倍的差别。其运算速度也有成倍的差别。5 5内部内部FPUFPU 以前的以前的286286或或386386系统，在用于数学和图形处理时，系统，在用于数学和图形处理时，为了加快复杂运算速度和减少为了加快复杂运算速度和减少CPUCPU的负担，可以在主板的负担，可以在主板上另行安装一个叫做上另行安装一个叫做8028780287或或8038780387的数学浮点协处理的数学浮点协处理器。在器。在486486以上的以上的CPUCPU，则把这个协处理器集成到则把这个协处理器集成到CPUCPU芯芯片内部，叫做内部浮点处理器（片内部，叫做内部浮点处理器（Floating Point UnitFloating Point Unit，FPUFPU），），因而大大提高了因而大大提高了CPUCPU的运算速度。的运算速度。6 6内部内部CacheCache 以前的系统，为了解决主机中低速内存与高速以前的系统，为了解决主机中低速内存与高速CPUCPU的不匹配，加快的不匹配，加快CPUCPU对内存的访问速度，采用了在对内存的访问速度，采用了在CPUCPU和内存间插入高速缓冲存储器（和内存间插入高速缓冲存储器（CacheCache）的方法，的方法，CacheCache存储器安装在主板上，称为外部存储器安装在主板上，称为外部CacheCache（External CacheExternal Cache）。）。从从486486CPUCPU开始，处理器内开始，处理器内部也包含了部也包含了CacheCache，486486是是8 8KBKB，pentiumpentium是是1616KBKB。加上加上主板上的主板上的CacheCache，便构成二级便构成二级CacheCache结构，结构，CPUCPU内的称为内的称为L1 CacheL1 Cache，CPUCPU外主板上的称为外主板上的称为L2 CacheL2 Cache。从从Pentium Pentium 开始，开始，CPUCPU除了包含核心芯片内的除了包含核心芯片内的3232KBKB的的L1 CacheL1 Cache，还包括还包括CPUCPU板上分立的板上分立的512512KBKB的的L2 CacheL2 Cache。再加上主板再加上主板上上512512KBKB的的L2 CacheL2 Cache，便构成三级便构成三级CacheCache结构。结构。7 7指令系统指令系统 CPUCPU是靠执行指令来计算和控制系统的。每种是靠执行指令来计算和控制系统的。每种CPUCPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统，包括几十或几百条指令。指令系统功能的强弱系统，包括几十或几百条指令。指令系统功能的强弱是是CPUCPU的重要指标。的重要指标。IntelIntel的的MMX(Multi Media MMX(Multi Media Extended)Extended)、AMDAMD的的3 3DNowDNow!和和IntelIntel的的SSE(Streaming-SSE(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions)Single instruction multiple data-Extensions)等等都是新增的特殊指令集，分别增强了都是新增的特殊指令集，分别增强了CPUCPU的多媒体、图的多媒体、图形图像和形图像和InternetInternet等处理能力。等处理能力。8 8CPUCPU电源的双电压电源的双电压 早期的早期的CPUCPU仅以仅以5 5V V或或3.33.3V V供电，称为单电压供电，称为单电压CPUCPU。而现在的而现在的CPUCPU一般都采用双电压供电，一般都采用双电压供电，CPUCPU核心用低电核心用低电压，它的压，它的I/OI/O电路则用较高的电压，既保证了电路的驱电路则用较高的电压，既保证了电路的驱动能力和可靠性，又减少了功耗。动能力和可靠性，又减少了功耗。CPUCPU的核心电压的核心电压（VcoreVcore）从从2.92.9V V到到1.81.8V V，甚至到甚至到0.80.8V V。CPUCPU的的I/OI/O电压电压（VioVio）从从3.33.3V V到到3.63.6V V。9 9超频超频 超频是指把主板的超频是指把主板的CPUCPU工作时钟调整为略高于工作时钟调整为略高于CPUCPU规定值，企图使之超高速工作。通常不提倡对规定值，企图使之超高速工作。通常不提倡对CPUCPU进行进行超频来提高系统性能，这会造成超频来提高系统性能，这会造成CPUCPU过热、减少寿命、过热、减少寿命、系统运行混乱甚至烧毁系统运行混乱甚至烧毁CPUCPU。但也有一些但也有一些CPUCPU，比如赛比如赛扬扬366366等，允许进行较大幅度（等，允许进行较大幅度（20%20%）的超频使用，以）的超频使用，以满足电脑发烧族的愿望。满足电脑发烧族的愿望。3.1.2 3.1.2CPUCPU的封装形式和插座的封装形式和插座 3.1.2.1 3.1.2.1 3.1.2.1 3.1.2.1 集成电路的封装集成电路的封装集成电路的封装集成电路的封装 CPUCPU和外围芯片都是集成电路（和外围芯片都是集成电路（Integrate Integrate CircuitCircuit，ICIC）器件。由于在有限面积的芯片里集成的器件。由于在有限面积的芯片里集成的晶体管数由几千个跃升到几千万个，集成度越来越高，晶体管数由几千个跃升到几千万个，集成度越来越高，半导体芯片由小规模集成电路（半导体芯片由小规模集成电路（SSICSSIC）、）、中规模集成中规模集成电路（电路（MSICMSIC）、）、大规模集成电路（大规模集成电路（LSICLSIC）、）、超大规模超大规模集成电路（集成电路（VLSICVLSIC）到特大规模集成电路（到特大规模集成电路（ULSICULSIC）。）。由于电路越来越复杂，集成电路与外部连接的引脚从由于电路越来越复杂，集成电路与外部连接的引脚从几十条增加到几百条，这就使得芯片封装形式也不断几十条增加到几百条，这就使得芯片封装形式也不断变化。变化。所谓所谓ICIC芯片的封装是指安放半导体芯片所用的外芯片的封装是指安放半导体芯片所用的外壳，芯片内部电路用非常精细的导线连接到封装外壳壳，芯片内部电路用非常精细的导线连接到封装外壳的导电引脚上，通过引脚与印刷电路板上的其它元器的导电引脚上，通过引脚与印刷电路板上的其它元器件连接。因此，封装对件连接。因此，封装对CPUCPU和其它集成电路都是非常重和其它集成电路都是非常重要的。新一代的要的。新一代的CPUCPU也往往采用新型的封装形式。也往往采用新型的封装形式。芯片的封装从芯片的封装从DIPDIP、QFPQFP、PGAPGA、BGABGA、CSPCSP到到MCMMCM等等经历了若干代的改进，使得封装面积与芯片面积越来经历了若干代的改进，使得封装面积与芯片面积越来越接近，适用频率越来越高，散热耐温性能越来越好，越接近，适用频率越来越高，散热耐温性能越来越好，引脚数越来越多而间距越来越小，可靠性越来越高，引脚数越来越多而间距越来越小，可靠性越来越高，安装越来越方便，等等。下面对各种不同的封装做一安装越来越方便，等等。下面对各种不同的封装做一简要介绍。简要介绍。1 1DIPDIP封装封装 DIPDIP（Dual In-line PackageDual In-line Package）即双列直插封装，即双列直插封装，是是7070年代流行的中小规模集成电路的封装形式，它们年代流行的中小规模集成电路的封装形式，它们的引脚直立在矩型集成电路的两个长边上，通常为的引脚直立在矩型集成电路的两个长边上，通常为8 8到到4040脚。脚。IntelIntel公司的公司的80888088、8028680286处理器都采用处理器都采用DIPDIP封装，封装，图图3-33-3就是就是DIPDIP封装的封装的Intel 8088Intel 8088处理器。处理器。图图3-3 3-3 DIPDIP封装的封装的Intel 8088Intel 8088 2 2PQFPPQFP封装封装 PQFPPQFP（Plastic Quad Flat PackagePlastic Quad Flat Package）塑料四方塑料四方扁平封装，是扁平封装，是8080年代的大规模集成电路的封装形式。年代的大规模集成电路的封装形式。引脚由方形集成电路的四个边上引出，通常为几十到引脚由方形集成电路的四个边上引出，通常为几十到上百脚。上百脚。IntelIntel公司的公司的8028680286和和8038680386处理器都有采用处理器都有采用PQFPPQFP封装的，如图封装的，如图3-43-4所示。所示。图图3-4 3-4 PQFPPQFP封装的封装的286286和和386386CPUCPU 3 3PPGAPPGA封装封装 PPGAPPGA（Plastic Pin Grid Array PackagePlastic Pin Grid Array Package）塑料塑料针栅阵列封装或针栅阵列封装或CPGACPGA陶瓷针栅阵列封装，是陶瓷针栅阵列封装，是9090年代超年代超大规模集成电路的封装形式。如图大规模集成电路的封装形式。如图3-53-5所示，针形引脚所示，针形引脚由集成电路的方形底面上直立引出，通常为二、三百由集成电路的方形底面上直立引出，通常为二、三百脚。这个时期的多种脚。这个时期的多种CPUCPU、外围芯片组等采用此种封装，外围芯片组等采用此种封装，如如8048680486、PentiumPentium等。等。图图3-5 3-5 PPGAPPGA封装的封装的486486CPUCPU 4 4BGABGA封装封装 BGABGA（Ball Grid Array PackageBall Grid Array Package）球栅阵列封装，球栅阵列封装，是是9090年代后期超大规模集成电路的另一种封装形式。年代后期超大规模集成电路的另一种封装形式。如图如图3-63-6所示，球形引脚由集成电路的方形底面上引出，所示，球形引脚由集成电路的方形底面上引出，通常为五、六百脚。目前大多数外围芯片和便携机专通常为五、六百脚。目前大多数外围芯片和便携机专用用CPUCPU采用此种封装，便于将高密度的引脚焊接到主板采用此种封装，便于将高密度的引脚焊接到主板上。上。图图3-6 3-6 BGABGA封装的封装的440440ZXZX芯片芯片 3.1.2.2 3.1.2.2 3.1.2.2 3.1.2.2 CPUCPUCPUCPU的插座的插座的插座的插座 主板上的主板上的CPUCPU插座是安装插座是安装CPUCPU的基座，它们的结构的基座，它们的结构形状、插孔数、各个插孔的功能定义都不尽相同，因形状、插孔数、各个插孔的功能定义都不尽相同，因此不同此不同CPUCPU必须使用不同的插座。必须使用不同的插座。IntelIntel推出的一种称为零插拔力推出的一种称为零插拔力ZIFZIF（Zero Zero Insert ForceInsert Force）的的CPUCPU插座，插座，CPUCPU可以轻松地取下或装可以轻松地取下或装上，避免了精密引脚的损伤。上，避免了精密引脚的损伤。SocketSocket插座属于零插拔插座属于零插拔力（力（ZIFZIF）插座，只要将锁紧杆扳到竖直位置，插拔插座，只要将锁紧杆扳到竖直位置，插拔CPUCPU就毫不费力。就毫不费力。SocketSocket插座如图插座如图3-73-7所示。所示。图3-7 Socket插座 各种常用的各种常用的CPUCPU采用的插座如下：采用的插座如下：1 1486486CPUCPU采用采用Socket 2Socket 2和和Socket 3Socket 3等。最早的等。最早的Pentium 60Pentium 60、6666、7575等单电压等单电压CPUCPU采用采用Socket 4Socket 4和和Socket 5Socket 5。2 2Pentium Pentium（P54CP54C）和和Pentium MMXPentium MMX（P55CP55C）单单/双电压双电压CPUCPU的插座型号是的插座型号是Socket 7Socket 7，是白色平板，近似是白色平板，近似于正方形，有于正方形，有297297个插孔，中间的方形空槽是芯片反面个插孔，中间的方形空槽是芯片反面核心硅片的散热空间，核心硅片的散热空间，CPUCPU管脚插孔排列在空槽的四周。管脚插孔排列在空槽的四周。3 3Pentium Pro CPUPentium Pro CPU的插座型号是的插座型号是Socket 8Socket 8，是是白色平板，长方形，有白色平板，长方形，有387387个插孔，中间的方形空槽是个插孔，中间的方形空槽是芯片反面核心硅片的散热空间，芯片反面核心硅片的散热空间，CPUCPU管脚插孔排列在空管脚插孔排列在空槽的四周。槽的四周。4 4Pentium Pentium 和和Pentium Pentium 的插座型号是的插座型号是Slot Slot 1 1型，是黑色条形插槽，有型，是黑色条形插槽，有242242个触点，是单边接触个触点，是单边接触（S.E.C.S.E.C.）直插式。早期的直插式。早期的CeleronCeleron 300A 300A、333333等也采等也采用此种插座。用此种插座。SlotSlot插座如图插座如图3-83-8所示。所示。图图3-8 3-8 SlotSlot插座插座 5 5AMD K6-2AMD K6-2、3 3的插座型号是的插座型号是Super 7Super 7，它是它是Socket 7Socket 7的改进版。的改进版。6 6CeleronCeleron的插座型号是的插座型号是Socket 370Socket 370，它也是它也是Socket 7Socket 7的改进版，插孔增加到的改进版，插孔增加到370370个。个。7 7IntelIntel Xeon Xeon（至强）至强）CPUCPU用于服务器，它的插用于服务器，它的插座型号是座型号是Slot 2Slot 2与与Slot 1Slot 1相似。相似。8 8AMDAMD Athlon Athlon的插座型号是的插座型号是Slot ASlot A，外形与外形与Slot Slot 1 1相似，但结构规格不同。相似，但结构规格不同。9 9Pentium 4Pentium 4采用采用了新型的了新型的423423个插孔的个插孔的Socket Socket 423423插座，或插座，或478478个插孔的个插孔的Socket 478Socket 478插座。插座。3.2 3.2 过去的过去的3232位位IntelIntel处理器处理器 IntelIntel的的3232位位CPUCPU是从是从8038680386开始，还有开始，还有8048680486、PentiumPentium和和Pentium Pentium 等，下面分别介绍它们的特点。等，下面分别介绍它们的特点。3.2.1 3.2.1Intel 80486Intel 80486处理器处理器 3.2.1.1 486 3.2.1.1 486 3.2.1.1 486 3.2.1.1 486CPUCPUCPUCPU的特点的特点的特点的特点 它主要有它主要有8048680486DXDX、80486SX80486SX、80486DX280486DX2、80486DX480486DX4和各种类型的超级驱动处理器和各种类型的超级驱动处理器ODP(Over ODP(Over Drive Processor)Drive Processor)。486CPU486CPU如图如图3-53-5所示。与所示。与386386相比，相比，486 486 CPUCPU具有如下特点：具有如下特点：8989年4月推出486 DX-25到92年8月推出486 DX2-66，长达3年多。1 1486486的数据线和地址线仍为的数据线和地址线仍为3232位，可直接寻址位，可直接寻址物理内存物理内存4 4GBGB，虚拟内存虚拟内存6464TBTB。2 2芯片内部集成了浮点处理单元（芯片内部集成了浮点处理单元（FPUFPU），），大大大大提高了对复杂数学运算的处理速度。它内部还集成了提高了对复杂数学运算的处理速度。它内部还集成了8 8KBKB的高速缓存，大大提高了系统内存的访问速度，同的高速缓存，大大提高了系统内存的访问速度，同时大大减少了对系统总线的占用，进一步提高了系统时大大减少了对系统总线的占用，进一步提高了系统速度。速度。3 3它采用了精简指令它采用了精简指令RISCRISC（Reduced Reduced Instruction Set ComputerInstruction Set Computer）技术，降低了执行指令技术，降低了执行指令的时钟数，达到每时钟执行的时钟数，达到每时钟执行1.21.2条指令。它采用猝发式条指令。它采用猝发式总线（总线（Burst BusBurst Bus）技术，即取得一个地址，与该地址技术，即取得一个地址，与该地址相关的一组数据都进入输入输出操作。相关的一组数据都进入输入输出操作。4 4它内部的它内部的CPUCPU、FPUFPU和和CacheCache之间都采用高速总之间都采用高速总线传输数据。在相同的工作频率下，其处理速度比线传输数据。在相同的工作频率下，其处理速度比386386提高了两倍以上。提高了两倍以上。5 5486486芯片采用芯片采用0.80.8微米微米CMOSCMOS，集成了大约集成了大约120120万万个晶体管。个晶体管。486 486 CPUCPU的种类非常多，各自的插座也互不的种类非常多，各自的插座也互不兼容，更换时要特别小心，不能插上就用。兼容，更换时要特别小心，不能插上就用。3.2.1.2 486 3.2.1.2 486 3.2.1.2 486 3.2.1.2 486CPUCPUCPUCPU的种类的种类的种类的种类 486 486有如下几种：有如下几种：1 1Intel 80486DXIntel 80486DX 486DX 486DX是非常优秀的是非常优秀的3232位处理器。它的数据线和位处理器。它的数据线和地址线均为地址线均为3232位，可直接寻址物理内存位，可直接寻址物理内存4 4GBGB，虚拟内存虚拟内存6464TBTB。486DX486DX有有2525、3333和和5050MHzMHz三种型号。它的内部包三种型号。它的内部包含了浮点处理单元（含了浮点处理单元（FPUFPU）和和8 8KBKB的高速缓存的高速缓存 （CacheCache），），大大提高了系统运行速度。大大提高了系统运行速度。CPUCPU外频等于外频等于内部工作频率。多数内部工作频率。多数486486DXDX芯片采用芯片采用168168条引脚的条引脚的PGAPGA封封装。装。2 2Intel 80486SXIntel 80486SX 486SX 486SX内部不包括内部不包括FPUFPU，是是IntelIntel公司为促进公司为促进386386DXDX换代而推出的廉价版的换代而推出的廉价版的486486处理器，有处理器，有1616、2020、2525和和3333MHzMHz四种型号。当需要加强四种型号。当需要加强486486SXSX系统的复杂运算能系统的复杂运算能力时，可以在其主板的专用插座上插入数值运算协处力时，可以在其主板的专用插座上插入数值运算协处理器理器MCPMCP（MathMath CoProcessor CoProcessor）80487SX80487SX。487SX487SX与与486486SXSX相对应也分为相对应也分为1616、2020、2525和和3333MHzMHz四种。四种。3 3Intel 80486DX2Intel 80486DX2 80486DX280486DX2与与486486DXDX不同，它的内部设有一个时钟倍频不同，它的内部设有一个时钟倍频器（器（ClockClock Doubler Doubler），），可将外部输入的时钟信号二倍可将外部输入的时钟信号二倍频后作为频后作为CPUCPU的实际工作频率。在相同的主板时钟下，的实际工作频率。在相同的主板时钟下，486486DX2 CPUDX2 CPU就能以更高的速度工作。就能以更高的速度工作。486486DX2DX2有有5050、6666和和8080MHzMHz三种型号，它们的外部时钟频率分别为三种型号，它们的外部时钟频率分别为2525、3333和和4040MHzMHz。486DX2486DX2系统板上一般应具有系统板上一般应具有128128KBKB以上的以上的CacheCache。4 4Intel 80486DX4Intel 80486DX4 80486DX4 CPU 80486DX4 CPU的芯片内部将外部时钟信号三倍频的芯片内部将外部时钟信号三倍频后作为后作为CPUCPU的实际工作时钟。的实际工作时钟。486486DX4DX4有有7575和和100100MHzMHz两种两种型号，它们要求外部输入时钟频率分别为型号，它们要求外部输入时钟频率分别为2525和和3333MHzMHz，工作特点与工作特点与486486DX2DX2类似。类似。3.2.2 3.2.2 Intel PentiumIntel Pentium处理器处理器 3.2.2.1 3.2.2.1 3.2.2.1 3.2.2.1 Pentium CPUPentium CPUPentium CPUPentium CPU的特点的特点的特点的特点 PentiumPentium音译为音译为“奔腾奔腾”，与，与486486相比，相比，PentiumPentium处理器有如下特点：处理器有如下特点：1 1PentiumPentium系列的处理器在设计上与系列的处理器在设计上与486486相比有相比有很大的改进，但仍与很大的改进，但仍与386386和和486486兼容，在相同的操作模兼容，在相同的操作模式上可执行所有的式上可执行所有的386386和和486486程序，可以以实模式引导，程序，可以以实模式引导，然后转到保护模式和虚拟然后转到保护模式和虚拟80868086模式。模式。2 2它的内部数据总线仍为它的内部数据总线仍为3232位，是位，是3232位处理器。位处理器。但其内部寄存器和外部数据线加倍为但其内部寄存器和外部数据线加倍为6464位，提高了与位，提高了与内存间数据交换的速度。地址线仍为内存间数据交换的速度。地址线仍为3232位，可直接寻位，可直接寻址物理内存址物理内存4 4GBGB，虚拟内存虚拟内存6464TBTB。3 3它的内部采用了超标量结构，处理器由两条并它的内部采用了超标量结构，处理器由两条并行的流水线构成，每条流水线都有自己的算数逻辑单行的流水线构成，每条流水线都有自己的算数逻辑单元（元（ALUALU）、）、高速缓存（高速缓存（CacheCache）接口和地址生成电路接口和地址生成电路等，可以在单个时钟周期内并行执行几条指令。等，可以在单个时钟周期内并行执行几条指令。4 4与与486486CPUCPU相比，它内部的高速缓存增加为相比，它内部的高速缓存增加为1616KBKB，并且结构也改进为采用两个彼此独立的并且结构也改进为采用两个彼此独立的8 8KBKB的的CacheCache，一个用于程序指令代码存储，一个用于数据存储，一个用于程序指令代码存储，一个用于数据存储，减少了减少了CacheCache争用，从而使其内部争用，从而使其内部CacheCache的效能比的效能比486486大大大提高了。大提高了。5 5PentiumPentium内部的浮点运算单元（内部的浮点运算单元（FPUFPU）也进行了也进行了彻底改进，使之大大优于彻底改进，使之大大优于486486，在相同的时钟下运行时，在相同的时钟下运行时，要快三、五倍，这种优越性在执行那些有复杂数学运要快三、五倍，这种优越性在执行那些有复杂数学运算的应用程序时尤为突出。算的应用程序时尤为突出。6 6奔腾处理器芯片采用奔腾处理器芯片采用0.60.6或或0.350.35微米微米BiCMOSBiCMOS工工艺制做，集成度更高，内含大约艺制做，集成度更高，内含大约330330万个晶体管。它们万个晶体管。它们的功耗都很大，的功耗都很大，Pentium 66Pentium 66在在5 5V V电压下功耗为电压下功耗为1515W W，所所以均需要自配专用的散热片和散热风扇。以均需要自配专用的散热片和散热风扇。3.2.2.2 3.2.2.2 3.2.2.2 3.2.2.2 Pentium CPUPentium CPUPentium CPUPentium CPU的种类的种类的种类的种类 PentiumPentium有如下几种：有如下几种：1 1PentiumPentium 第一代第一代Pentium CPUPentium CPU也称为也称为P54CP54C系列，按系列，按CPUCPU工作工作频率分为频率分为6060、6666、7575、9090、100100、120120、133133、150150、166166和和200200MHzMHz等多种型号，见图等多种型号，见图3-93-9。图图3-9 3-9 PentiumPentium处理器处理器 它的内部数据总线为它的内部数据总线为3232位，是位，是3232位处理器。但外位处理器。但外部数据线为部数据线为6464位，提高了与内存间数据交换的速度。位，提高了与内存间数据交换的速度。地址线为地址线为3232位，可直接寻址物理内存位，可直接寻址物理内存4 4GBGB，虚拟内存虚拟内存6464TBTB。它的内部高速缓存增加为它的内部高速缓存增加为1616KBKB，并且是两个彼并且是两个彼此独立的此独立的8 8KBKB的的CacheCache，一个用于程序指令代码存储，一个用于程序指令代码存储，一个用于数据存储。它的内部采用了超标量结构，有一个用于数据存储。它的内部采用了超标量结构，有两条并行的指令处理流水线，可以在单个时钟周期内两条并行的指令处理流水线，可以在单个时钟周期内并行执行几条指令。并行执行几条指令。PentiumPentium内部的内部的FPUFPU效能也很高。效能也很高。各种奔腾处理器均采用各种奔腾处理器均采用296296针的针的PGAPGA封装和统一的封装和统一的Socket 7Socket 7插座，便于插座，便于CPUCPU的升级。的升级。2 2Pentium ProPentium Pro Pentium Pro Pentium Pro是是P6P6级级CPUCPU，也称为高能奔腾也称为高能奔腾，9595年年1111月推出，有月推出，有150150、166166、180180和和200200MHzMHz四种型号。四种型号。它的地址线增加到它的地址线增加到3636线，可直接寻址线，可直接寻址6464GBGB的物理的物理内存，虚拟内存内存，虚拟内存6464TBTB。它有三条超标量流水线和五个它有三条超标量流水线和五个并行的执行部件。芯片内含的并行的执行部件。芯片内含的L1 CacheL1 Cache增加到增加到3232KBKB（指令指令1616KBKB，数据数据1616KBKB），），还设置了内部的还设置了内部的L2 CacheL2 Cache，有有256256、512512和和10241024KBKB三种。它的内部总线为三种。它的内部总线为6464位，位，处理器到处理器到CacheCache也为也为6464位。它的芯片集成度更高，采用位。它的芯片集成度更高，采用0.350.35微米微米CMOSCMOS，CPUCPU内核包括内核包括550550万个晶体管。万个晶体管。256256KBKB的的L2 CacheL2 Cache采用采用0.60.6微米微米CMOSCMOS，集成了集成了1515百万个晶体管。百万个晶体管。512512KBKB的的L2 CacheL2 Cache采用采用0.350.35微米微米CMOSCMOS，集成了集成了3131百万个百万个晶体管。均采用晶体管。均采用387387针的针的PGAPGA封装和封装和Socket 8Socket 8插座。插座。3 3Pentium MMXPentium MMX Pentium MMX Pentium MMX也称为也称为P55CP55C系列，或多能奔腾，系列，或多能奔腾，9797年年1 1月推出，有月推出，有166166、200200和和233233MHzMHz三种型号。外形如图三种型号。外形如图3-3-1010所示。所示。图图3-10 3-10 Pentium MMXPentium MMX处理器处理器 它基于它基于P54CP54C的架构，但采用了的架构，但采用了IntelIntel的多媒体扩展的多媒体扩展指令（指令（Multi MediaMulti Media eXtended eXtended，MMXMMX）技术，增加了技术，增加了5757条多媒体处理指令集。条多媒体处理指令集。MMXMMX针对音频、视频、图像和三针对音频、视频、图像和三维几何图形等多媒体计算，也针对调制解调器和综合维几何图形等多媒体计算，也针对调制解调器和综合业务数字网（业务数字网（ISDNISDN）等通讯方面的应用，它使得等通讯方面的应用，它使得CPUCPU对对游戏、影像播放及图像处理等与多媒体相关的综合处游戏、影像播放及图像处理等与多媒体相关的综合处理能力大大提高。理能力大大提高。采用采用0.350.35微米微米CMOSCMOS技术，芯片内集成了大约技术，芯片内集成了大约450450万万个晶体管。采用个晶体管。采用296296针的针的PGAPGA封装和封装和Socket 7Socket 7插座，可插座，可以直接对以直接对P54CP54C系统进行升级。系统进行升级。4 4Pentium Pentium Pentium Pentium 是是Pentium ProPentium Pro架构上的架构上的MMXMMX处理器，处理器，它也是它也是P6P6级级CPUCPU，因此称为二代奔腾。它于因此称为二代奔腾。它于9797年年5 5月推月推出出233233MHzMHz到到9898年年8 8月推出月推出450450MHzMHz，共有共有233233、266266、300300、333333、350350、400400和和450450MHzMHz七种型号。图七种型号。图3-11