CPU、内存、主板等超超详细知识大全!!.doc

1、CPU、内存、主板等超超详细知识大全！这是来自太平洋论坛的强贴，不知道有没有人看过？原文地址：http:/ 的主要功能参数详解=华丽的分割线一，CPU 主频：这是一个最受新手关注的指标，指的就是 CPU 内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。通常所说的某款 CPU 是多少兆赫兹的，而这个多少兆赫兹就是“CPU 的主频”。在学校经常听见一些人问，XXX 网吧的CPU2.66G！XXX 网吧的才 2G，有人用 2.66G 的赛扬与 2.0G-2.66G 的 P4 比，这是无知的表现，和他们争是无意义的：）。主频虽与 CPU 速度有关系，但确对不是绝对的正比关系，因为 CPU 的运算

2、速度还要看CPU 流水线（流水线下面介绍）的各方面性能指标（缓存、指令集，CPU 位数等）。因此主频不代表CPU 的整体性能，但提高主频对于提高 CPU 运算速度却是至关重要的。主频的计算公式为：主频外频*倍频。=换行的分割线二：外频：外频是 CPU 乃至整个计算机系统的基准频率，单位是 MHz（兆赫兹）。在早期的电脑中，内存与主板之间的同步运行的速度等于外频，在这种方式下，可以理解为 CPU 外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。对于目前的计算机系统来说，两者完全可以不相同，但是外频的意义仍然存在，计算机系统中大多数的频率都是在外频的基础上，乘以一定的倍数来实现，这个倍数可以是大于

3、 1 的，也可以是小于 1 的。=换行的分割线三：倍频咯：倍频CPU 的倍频，全称是倍频系数。CPU 的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上倍频是从 1.5 一直到无限的，但需要注意的是，倍频是以以 0.5 为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频，所以其中任何一项提高都可以使 CPU 的主频上升。 原先并没有倍频概念，CPU 的主频和系统总线的速度是一样的，但 CPU 的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而 CPU 速度可以通过倍频来无限提升。那么 CPU 主频的计算方式变为：主频 = 外频 x 倍频。也就是倍

4、频是指 CPU 和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU 主频也就越高。=换行的分割线=个人言语的分割线主频因素说完了，现在让我们来看看别的影响 CPU 速度的“东西”请允许我称他为东西，说功能现行=换行的分割线四：流水线：这东西学地理的应该懂，高一下册地理书有说，他相当于一个公程的一部分一部分，我自己打个比喻！比如：就拿跑步和走路来说，就分为 2 级流水线，即左脚，再右脚，再一直循环下去，一级的话就可以说成是双脚一起跳，这样效率当然低，对吧。这就是生活的流水线，当你左脚走出去之后，如果发现前面有一堆大便，只好重来了（设一次一定走 2 步）这就是流水线级别上去之后跟随的错误一出

5、来 CPU就要重新计算。也许我说得不太明白，下面引用别人的话来说，转自网友“毛笔小新”=引用的发割线在制造 CPU 的过程中,除了硬件设计之外 ,还有逻辑设计,流水线设计就属于逻辑设计范畴,举个例子来讲, 比如说一家汽车工厂,在生产汽车的过程中采用了四个大组分别来完成四个生产步骤:1 组生产汽车底盘,二组给底盘上装引擎,三组给汽车装外壳及轮胎,四组做喷漆, 装玻璃及其他 ,这就叫做一条四级的流水线.( 现在的大型汽车生产厂也的确是按照类似流水线来提高生产效率的). 假设每个步骤需要 1 小时, 那么如果我们让1 大组在做完 1 辆车的底盘后马上开始生产下一辆的底盘,二大组在做完一辆车的引擎后立

6、刻投入下一辆车引擎的组装 ,以次类推三, 四组的工作也如此, 这样一来,每一小时就会有一辆奔驰或宝马被生产出来,这就相当于是 CPU 的指令排序执行. 但如果我们还想提升工厂的生产效率, 又该怎么办呢?那么我们就可以将上述的每个大组在分成 2 个小组, 形成一条 8 级的生产流水线, 这样就形成每个小组 (注意是“小组“)只需要半小时就可以完成自己的工作,那么相应的每半小时就会有一辆汽车走下生产线,这样就提高了效率( 这里不太好理解,请大家仔细想想就会明白). 根据这个道理,CPU 的流水线也就不难理解了 ,只不过是把生产汽车变成了执行程序指令而已,原理上是相通的。=接上的分割线那么这里可以想

7、到, 如果再把流水线加长, 是不是效率还可以提高呢? 当人们把这个想法运用到 CPU 设计中时才发现,由于采用流水线来安排指令, 所以非常不灵活,一旦某一级的指令执行出错的话,整条流水线就会停止下来, 再一极一级地去找出错误,然后把整条流水线清空, 重新载入指令,这样一来,会浪费很多时间,执行效率反而十分低下, 为了解决这个问题, 科学家们又采用了各种预测技术来提高指令执行的正确率,希望在保持长流水线的同时尽量避免发生清空流水线的悲剧, 这就是经常看到的 Intel 的广告“该处理器采用了先进的分支预测技术.“,当你明白了上面我所讲的后,你就知道了吹得那么玄乎,其实也就不过如此. 还有不得不说

8、的就是:长流水线会让 CPU 轻易达到很高的运行频率 ,但在这 2G,3G 的频率中又有多少是真正有效的工作频率呢? 而且级数越多,所累计出来的延迟越长, 因为工作小组在交接工作时是会产生信号延迟的,虽然每个延迟很短,但 20 甚至 30 级的流水线所累计出来的延迟是不可忽视的, 这样就形成了一个很好笑的局面,流水线技术为处理器提升了频率, 但又因为自身的缺陷产生了很大的效率空白,将优势抵消掉,高频率的 CPU 还会带来高功耗和高发热量,所以说流水线并非越长越好=接上的分割线近年来 Intel 的奔四处理器经过了三个阶段的发展,最早的奔四采用的是 (威廉)核心,该核心只有 13 级的流水线,普

9、遍频率未上 2G,速度一般, 第二代的奔四采用的(northwoog 北木)核心,这个核心有 20 级流水线,由于流水线级数比较合适, 所以大副提升了奔四的速度,但又未影响执行效率,当时的奔四 2.4A 是一款经典产品,将 AMD 的速龙 XP 系列一直压制住 ,Intel 因此尝到了甜头,很快就推出了 Prescott(波塞冬)核心, 这个长达 31 级流水线的新核心将奔四带入了近 3G 的速度, 这个数字是 AMD 可望而不可及的,但人们很快发现新奔四的实际运行效率还不如老核心奔四,然尔频率却那么高, 发热和功耗那么大,Intel 凭借这块新核心“光荣“地获得了“高频低能“的美名,这个时候

10、 AMD 适时推出了“速龙 64“系列,全新的架构,20 级的流水线,不高的发热与功耗,最重要的是低频高效,一举击败了新奔四,获得了很高的评价,Intel 也吞下了自己造的苦果:被迫停止了 4G 奔四的开发, 失去了不少的市场份额, 连总裁贝瑞特也在 IDF05 上给大众下跪以求原谅.=换行的分割线CPU 缓存：CPU 缓存（Cache Memory）位于 CPU 与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内 CPU 即将访问的，当 CPU 调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在 CPU 中

11、加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对 CPU 的性能影响很大，主要是因为 CPU 的数据交换顺序和 CPU 与缓存间的带宽引起的。 缓存的工作原理是当 CPU 要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给 CPU 处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给 CPU 处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使 CPU 读取缓存的命中率非常高（大多数 CPU 可达 90%左右），也就是说 CPU 下一次

12、要读取的数据 90%都在缓存中，只有大约 10%需要从内存读取。这大大节省了 CPU 直接读取内存的时间，也使 CPU 读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU 读取数据的顺序是先缓存后内存。 最早先的 CPU 缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从 Pentium 时代开始把缓存进行了分类。当时集成在 CPU 内核中的缓存已不足以满足 CPU 的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与 CPU 同一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU 内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存（Data Cache，D-Cache ）和指

13、令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU 访问，减少了争用 Cache 所造成的冲突，提高了处理器效能。英特尔公司在推出 Pentium 4 处理器时，用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存，容量为 12KOps，表示能存储 12K 条微指令。 随着 CPU 制造工艺的发展，二级缓存也能轻易的集成在 CPU 内核中，容量也在逐年提升。现在再用集成在 CPU 内部与否来定义一、二级缓存，已不确切。而且随着二级缓存被集成入 CPU 内核中，以往二级缓存与 CPU 大差距分频的情况也被改变，此时其以相同于主频的速度

14、工作，可以为 CPU 提供更高的传输速度。 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。而同一核心的 CPU 高低端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于 CPU 的重要性。 CPU 在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有 CPU 所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的 CPU 中，读取一级缓存的命中率为 80%。也就是说CPU 一级缓存中找到的有用数据占数据总量的 80%，剩下的 20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在 8

15、0%左右（从二级缓存读到有用的数据占总数据的 16%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的 CPU 中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的种缓存，在拥有三级缓存的 CPU 中，只有约 5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了 CPU 的效率。 为了保证 CPU 访问时有较高的命中率，缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU 算法），它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU 算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加 1。当需要替换时淘汰行计数器

16、计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。 CPU 产品中，一级缓存的容量基本在 4KB 到 64KB 之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB 等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU 性能的关键。二级缓存容量的提升是由 CPU 制造工艺所决定的，容量增大必然导致 CPU 内部晶体管数的增加，要在有限的 CPU 面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高=换行的分割线前端总线：前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道，其频

17、率高低直接影响 CPU 访问内存的速度；BIOS 可看作是一个记忆电脑相关设定的软件，可以通过它调整相关设定。BIOS 存储于板卡上一块芯片中，这块芯片的名字叫 COMS RAM。但就像 ATA 与 IDE 一样，大多人都将它们混为一谈。 因为主板直接影响到整个系统的性能、稳定、功能与扩展性，其重要性不言而喻。主板的选购看似简单，其实要注意的东西很多。选购时当留意产品的芯片组、做工用料、功能接口甚至使用简便性，这就要求对主板具备透彻的认识，才能选择到满意的产品。 总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。

18、人们常常以 MHz 表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多，前端总线的英文名字是 Front Side Bus，通常用 FSB 表示，是将 CPU 连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由 CPU 和北桥芯片共同决定的。 CPU 就是通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU 和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的 CPU 也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽（总线频率 数据位宽）8。目前 PC 机上所能

19、达到的前端总线频率有 266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz 几种，前端总线频率越大，代表着 CPU 与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出 CPU 的功能。现在的 CPU 技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给 CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了 CPU 性能得发挥，成为系统瓶颈。 CPU 和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了 CPU 和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz 外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的

20、影响了 PIC 及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在 Pentium 4 出现之前和刚出现 Pentium 4 时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了 QDR（Quad Date Rate）技术，或者其他类似的技术实现这个目前。这些技术的原理类似于 AGP 的 2X 或者 4X，它们使得前端总线的频率成为外频的 2 倍、4 倍甚至更高，从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。=分割线！再说说 CPU 的核心类

21、型Athlon XP 的核心类型 Athlon XP 有 4 种不同的核心类型，但都有共同之处：都采用 Socket A 接口而且都采用 PR 标称值标注。Palomino 这是最早的 Athlon XP 的核心，采用 0.18um 制造工艺，核心电压为 1.75V 左右，二级缓存为 256KB，封装方式采用 OPGA，前端总线频率为 266MHz。 Thoroughbred 这是第一种采用 0.13um 制造工艺的 Athlon XP 核心，又分为 Thoroughbred-A 和 Thoroughbred-B 两种版本，核心电压 1.65V-1.75V 左右，二级缓存为 256KB，封装方

22、式采用 OPGA，前端总线频率为 266MHz 和333MHz。 Thorton 采用 0.13um 制造工艺，核心电压 1.65V 左右，二级缓存为 256KB，封装方式采用 OPGA，前端总线频率为 333MHz。可以看作是屏蔽了一半二级缓存的 Barton。 Barton 采用 0.13um 制造工艺，核心电压 1.65V 左右，二级缓存为 512KB，封装方式采用 OPGA，前端总线频率为 333MHz 和 400MHz。 新 Duron 的核心类型 AppleBred 采用 0.13um 制造工艺，核心电压 1.5V 左右，二级缓存为 64KB，封装方式采用 OPGA，前端总线频率为

23、266MHz。没有采用 PR 标称值标注而以实际频率标注，有 1.4GHz、1.6GHz 和 1.8GHz 三种。 Athlon 64 系列 CPU 的核心类型 Clawhammer 采用 0.13um 制造工艺，核心电压 1.5V 左右，二级缓存为 1MB，封装方式采用 mPGA，采用 Hyper Transport 总线，内置 1 个 128bit 的内存控制器。采用 Socket 754、Socket 940 和 Socket 939 接口。 Newcastle 其与 Clawhammer 的最主要区别就是二级缓存降为 512KB（这也是 AMD 为了市场需要和加快推广 64 位CPU

24、而采取的相对低价政策的结果），其它性能基本相同。 AMD 双核心处理器 AMD 推出的双核心处理器 分别是双核心的 Opteron 系列和全新的 Athlon 64 X2 系列处理器。其中 Athlon 64 X2 是用以抗衡Pentium D 和 Pentium Extreme Edition 的桌面双核心处理器系列。 AMD 推出的 Athlon 64 X2 是由两个 Athlon 64 处理器上采用的 Venice 核心组合而成，每个核心拥有独立的 512KB(1MB) L2 缓存及执行单元。除了多出一个核芯之外，从架构上相对于目前 Athlon 64 在架构上并没有任何重大的改变。 双

25、核心 Athlon 64 X2 的大部分规格、功能与我们熟悉的 Athlon 64 架构没有任何区别，也就是说新推出的Athlon 64 X2 双核心处理器仍然支持 1GHz 规格的 HyperTransport 总线，并且内建了支持双通道设置的DDR 内存控制器。 与 Intel 双核心处理器不同的是，Athlon 64 X2 的两个内核并不需要经过 MCH 进行相互之间的协调。AMD在 Athlon 64 X2 双核心处理器的内部提供了一个称为 System Request Queue(系统请求队列)的技术，在工作的时候每一个核心都将其请求放在 SRQ 中，当获得资源之后请求将会被送往相应

26、的执行核心，也就是说所有的处理过程都在 CPU 核心范围之内完成，并不需要借助外部设备。 对于双核心架构，AMD 的做法是将两个核心整合在同一片硅晶内核之中，而 Intel 的双核心处理方式则更像是简单的将两个核心做到一起而已。与 Intel 的双核心架构相比，AMD 双核心处理器系统不会在两个核心之间存在传输瓶颈的问题。因此从这个方面来说，Athlon 64 X2 的架构要明显优于 Pentium D 架构。 虽然与 Intel 相比，AMD 并不用担心 Prescott 核心这样的功耗和发热大户，但是同样需要为双核心处理器考虑降低功耗的方式。为此 AMD 并没有采用降低主频的办法，而是在其

27、使用 90nm 工艺生产的 Athlon 64 X2 处理器中采用了所谓的 Dual Stress Liner 应变硅技术，与 SOI 技术配合使用，能够生产出性能更高、耗电更低的晶体管。 AMD 推出的 Athlon 64 X2 处理器给用户带来最实惠的好处就是，不需要更换平台就能使用新推出的双核心处理器，只要对老主板升级一下 BIOS 就可以了，这与 Intel 双核心处理器必须更换新平台才能支持的做法相比，升级双核心系统会节省不少费用。 英特尔 CPU 核心 Tualatin 这也就是大名鼎鼎的“图拉丁”核心，是 Intel 在 Socket 370 架构上的最后一种 CPU 核心，采用

28、 0.13um 制造工艺，封装方式采用 FC-PGA2 和 PPGA，核心电压也降低到了 1.5V 左右，主频范围从 1GHz 到1.4GHz，外频分别为 100MHz（赛扬）和 133MHz（Pentium III），二级缓存分别为 512KB（Pentium III-S）和 256KB（Pentium III 和赛扬），这是最强的 Socket 370 核心，其性能甚至超过了早期低频的Pentium 4 系列 CPU。 Willamette 这是早期的 Pentium 4 和 P4 赛扬采用的核心，最初采用 Socket 423 接口，后来改用 Socket 478 接口（赛扬只有 1.7

29、GHz 和 1.8GHz 两种，都是 Socket 478 接口），采用 0.18um 制造工艺，前端总线频率为400MHz， 主频范围从 1.3GHz 到 2.0GHz（Socket 423）和 1.6GHz 到 2.0GHz（Socket 478），二级缓存分别为 256KB（ Pentium 4）和 128KB（赛扬），注意，另外还有些型号的 Socket 423 接口的 Pentium 4居然没有二级缓存！核心电压 1.75V 左右，封装方式采用 Socket 423 的 PPGA INT2，PPGA INT3，OOI 423-pin，PPGA FC-PGA2 和 Socket 478

30、 的 PPGA FC-PGA2 以及赛扬采用的 PPGA 等等。Willamette 核心制造工艺落后，发热量大，性能低下，已经被淘汰掉，而被 Northwood 核心所取代。 Northwood 这是目前主流的 Pentium 4 和赛扬所采用的核心，其与 Willamette 核心最大的改进是采用了 0.13um 制造工艺，并都采用 Socket 478 接口，核心电压 1.5V 左右，二级缓存分别为 128KB（赛扬）和512KB（ Pentium 4），前端总线频率分别为 400/533/800MHz（赛扬都只有 400MHz），主频范围分别为2.0GHz 到 2.8GHz（赛扬），1

31、.6GHz 到 2.6GHz（400MHz FSB Pentium 4），2.26GHz 到3.06GHz（533MHz FSB Pentium 4）和 2.4GHz 到 3.4GHz（800MHz FSB Pentium 4），并且 3.06GHz Pentium 4 和所有的 800MHz Pentium 4 都支持超线程技术（Hyper-Threading Technology），封装方式采用 PPGA FC-PGA2 和 PPGA。按照 Intel 的规划，Northwood 核心会很快被 Prescott 核心所取代。 Prescott 这是 Intel 最新的 CPU 核心，目前

32、Pentium 4 XXX（如 Pentium 4 530）和 Celeron D 采用该核心，还有少量主频在 2.8GHz 以上的 CPU 采用该核心。其与 Northwood 最大的区别是采用了 0.09um 制造工艺和更多的流水线结构，初期采用 Socket 478 接口，目前生产的全部转到 LGA 775 接口，核心电压 1.25-1.525V，前端总线频率为 533MHz（不支持超线程技术）和 800MHz（支持超线程技术），最高有1066MHz 的 Pentium 4 至尊版。其与 Northwood 相比，其 L1 数据缓存从 8KB 增加到 16KB，而 L2 缓存则从 512

33、KB 增加到 1MB 或 2MB，封装方式采用 PPGA，Prescott 核心已经取代 Northwood 核心成为市场的主流产品。 Intel 双核心处理器 目前 Intel 推出的双核心处理器有 Pentium D 和 Pentium Extreme Edition，同时推出 945/955 芯片组来支持新推出的双核心处理器，采用 90nm 工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的 LGA 775 接口，但处理器底部的贴片电容数目有所增加，排列方式也有所不同。 桌面平台的核心代号 Smithfield 的处理器，正式命名为 Pentium D 处理器，除了摆脱阿拉伯数字改用英

34、文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外，D 的字母也更容易让人联想起 Dual-Core 双核心的涵义。 ntel 的双核心构架更像是一个双 CPU 平台，Pentium D 处理器继续沿用 Prescott 架构及 90nm 生产技术生产。Pentium D 内核实际上由于两个独立的 2 独立的 Prescott 核心组成，每个核心拥有独立的 1MB L2 缓存及执行单元，两个核心加起来一共拥有 2MB，但由于处理器中的两个核心都拥有独立的缓存，因此必须保正每个二级缓存当中的信息完全一致，否则就会出现运算错误。 为了解决这一问题，Intel 将两个核心之间的协调工作交给了外部的 MCH（北桥）芯片，虽然缓存之间的数据传输与存储并不巨大，但由于需要通过外部的 MCH 芯片进行协调处理，毫无疑问的会对整个的处理速度带来一定的延迟，从而影响到处理器整体性能的发挥。 由于采用 Prescott 内核，因此 Pentium D 也支持 EM64T 技术、XD bit 安全技术。值得一提的是，Pentium D 处理器将不支持 Hyper-Threading 技术。原因很明显：在多个物理处理器及多个逻辑处理器之