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CPU由哪些部件組成?表征CPU性能的特征是什麽?CPU的運行速度由什麽來決定?

簡 介

中央處理器(Central Processing Unit,CPU),是電子計算機的主要設備之壹。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。所謂的計算機的可編程性主要是指對CPU的編程。 CPU

CPU是計算機中的核心配件,只有火柴盒那麽大,幾十張紙那麽厚,但它卻是壹臺計算機的運算核心和控制核心。計算機中所有操作都由CPU負責讀取指令,對指令譯碼並執行指令的核心部件。 CPU、內部存儲器和輸入/輸出設備是電子計算機的三大核心部件。 同時,中國藥科大學的英語簡稱也是CPU(China Pharmaceutical University )

編輯本段工作原理

基本原理

CPU的主要運作原理,不論其外觀,都是執行儲存於被稱為程式裏的壹系列指令。在此討論的是遵循普遍的架構設計的裝置。程式以壹系列數字儲存在電腦記憶體中。差不多所有的CPU的運作原理可分為四個階段:提取(Fetch)、解碼(Decode)、執行(Execute)和寫回(Writeback)。 Intel公司生產的Core牌CPU

第壹階段,提取,從程式記憶體中檢索指令(為數值或壹系列數值)。由程式計數器(Program Counter)指定程式記憶體的位置,程式計數器保存供識別目前程式位置的數值。換言之,程式計數器記錄了CPU在目前程式裏的蹤跡。 提取指令之後,程式計數器根據指令式長度增加記憶體單元。指令的提取常常必須從相對較慢的記憶體尋找,導致CPU等候指令的送入。這個問題主要被論及在現代處理器的快取和管線化架構(見下)。 CPU根據從記憶體提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段,指令被拆解為有意義的片斷。根據CPU的指令集架構(ISA)定義將數值解譯為指令。 壹部分的指令數值為運算碼(Opcode),其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的資訊,諸如壹個加法(Addition)運算的運算目標。這樣的運算目標也許提供壹個常數值(即立即值),或是壹個空間的定址值:暫存器或記憶體位址,以定址模式決定。 在舊的設計中,CPU裏的指令解碼部分是無法改變的硬體裝置。不過在眾多抽象且復雜的CPU和指令集架構中,壹個微程式時常用來幫助轉換指令為各種形態的訊號。這些微程式在已成品的CPU中往往可以重寫,方便變更解碼指令。 在提取和解碼階段之後,接著進入執行階段。該階段中,連接到各種能夠進行所需運算的CPU部件。 例如,要求壹個加法運算,算數邏輯單元(ALU,Arithmetic Logic Unit)將會連接到壹組輸入和壹組輸出。輸入提供了要相加的數值,而且在輸出將含有總和結果。ALU內含電路系統,以於輸出端完成簡單的普通運算和邏輯運算(比如加法和位元運算)。如果加法運算產生壹個對該CPU處理而言過大的結果,在標誌暫存器裏,運算溢出(Arithmetic Overflow)標誌可能會被設置(參見以下的數值精度探討)。 最終階段,寫回,以壹定格式將執行階段的結果簡單的寫回。運算結果極常被寫進CPU內部的暫存器,以供隨後指令快速存取。在其它案例中,運算結果可能寫進速度較慢,但容量較大且較便宜的主記憶體。某些類型的指令會操作程式計數器,而不直接產生結果資料。這些壹般稱作“跳轉”(Jumps)並在程式中帶來循環行為、條件性執行(透過條件跳轉)和函式。 許多指令也會改變標誌暫存器的狀態位元。這些標誌可用來影響程式行為,緣由於它們時常顯出各種運算結果。 例如,以壹個“比較”指令判斷兩個值的大小,根據比較結果在標誌暫存器上設置壹個數值。這個標誌可藉由隨後的跳轉指令來決定程式動向。 在執行指令並寫回結果資料之後,程式計數器的值會遞增,反覆整個過程,下壹個指令周期正常的提取下壹個順序指令。如果完成的是跳轉指令,程式計數器將會修改成跳轉到的指令位址,且程式繼續正常執行。許多復雜的CPU可以壹次提取多個指令、解碼,並且同時執行。這個部分壹般涉及“經典RISC管線”,那些實際上是在眾多使用簡單CPU的電子裝置中快速普及(常稱為微控制(Microcontrollers))。

基本結構

CPU包括運算邏輯部件、寄存器部件和控制部件。CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令,放入指令寄存器,並對指令譯碼。它把指令分解成壹系列的微操作,然後發出各種控制命令,執行微操作系列,從而完成壹條指令的執行。 指令是計算機規定執行操作的類型和操作數的基本命令。指令是由壹個字節或者多個字節組成,其中包括操作碼字段、壹個或多個有關操作數地址的字段以及壹些表征機器狀態的狀態字和特征碼。有的指令中也直接包含操作數本身。 運算邏輯部件 運算邏輯部件,可以執行定點或浮點的算術運算操作、移位操作以及邏輯操作,也可執行地址的運算和轉換。 寄存器部件 寄存器部件,包括通用寄存器、專用寄存器和控制寄存器。 32位CPU的寄存器

通用寄存器又可分定點數和浮點數兩類,它們用來保存指令中的寄存器操作數和操作結果。 通用寄存器是中央處理器的重要組成部分,大多數指令都要訪問到通用寄存器。通用寄存器的寬度決定計算機內部的數據通路寬度,其端口數目往往可影響內部操作的並行性。 專用寄存器是為了執行壹些特殊操作所需用的寄存器。 控制寄存器通常用來指示機器執行的狀態,或者保持某些指針,有處理狀態寄存器、地址轉換目錄的基地址寄存器、特權狀態寄存器、條件碼寄存器、處理異常事故寄存器以及檢錯寄存器等。 有的時候,中央處理器中還有壹些緩存,用來暫時存放壹些數據指令,緩存越大,說明CPU的運算速度越快,目前市場上的中高端中央處理器都有2M左右的二級緩存。 控制部件 控制部件,主要負責對指令譯碼,並且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制信號。 其結構有兩種:壹種是以微存儲為核心的微程序控制方式;壹種是以邏輯硬布線結構為主的控制方式。 微存儲中保持微碼,每壹個微碼對應於壹個最基本的微操作,又稱微指令;各條指令是由不同序列的微碼組成,這種微碼序列構成微程序。中央處理器在對指令譯碼以後,即發出壹定時序的控制信號,按給定序列的順序以微周期為節拍執行由這些微碼確定的若幹個微操作,即可完成某條指令的執行。 簡單指令是由(3~5)個微操作組成,復雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。 邏輯硬布線控制器則完全是由隨機邏輯組成。指令譯碼後,控制器通過不同的邏輯門的組合,發出不同序列的控制時序信號,直接去執行壹條指令中的各個操作。 其 他 應用大型、小型和微型計算機的中央處理器的規模和實現方式很不相同,工作速度也變化較大。中央處理器可以由幾塊電路塊甚至由整個機架組成。如果中央處理器的電路集成在壹片或少數幾片大規模集成電路芯片上,則稱為微處理器(見微型機)。 中央處理器

現 狀 中央處理器的工作速度與工作主頻和體系結構都有關系。中央處理器的速度壹般都在幾個MIPS(每秒執行100萬條指令)以上。有的已經達到幾百MIPS 。 速度最快的中央處理器的電路已采用砷[shēn]化鎵[jiā]工藝。在提高速度方面,流水線結構是幾乎所有現代中央處理器設計中都已采用的重要措施。未來,中央處理器工作頻率的提高已逐漸受到物理上的限制,而內部執行性(指利用中央處理器內部的硬件資源)的進壹步改進是提高中央處理器工作速度而維持軟件兼容的壹個重要方向。

編輯本段發展過程

CPU這個名稱,早期是對壹系列可以執行復雜的計算機程序或電腦程式的邏輯機器的描述。這個空泛的定義很容易在“CPU”這個名稱被普遍使用之前將計算機本身也包括在內。

誕 生

中央處理器

但從20世紀70年代開始,由於集成電路的大規模使用,把本來需要由數個獨立單元構成的CPU集成為壹塊微小但功能空前強大的微處理器時。這個名稱及其縮寫才真正在電子計算機產業中得到廣泛應用。盡管與早期相比,CPU在物理形態、設計制造和具體任務的執行上都有了戲劇性的發展,但是其基本的操作原理壹直沒有改變。 1971年,當時還處在發展階段的Intel公司推出了世界上第壹臺真正的微處理器--4004。這不但是第壹個用於計算器的4位微處理器,也是第壹款個人有能力買得起的電腦處理器! 4004含有2300個晶體管,功能相當有限,而且速度還很慢,被當時的藍色巨人IBM以及大部分商業用戶不屑壹顧,但是它畢竟是劃時代的產品,從此以後,Intel公司便與微處理器結下了不解之緣。可以這麽說,CPU的歷史發展歷程其實也就是Intel公司X86系列CPU的發展歷程,就通過它來展開的“CPU歷史之旅”。

起步的角逐

中央處理器

1978年,Intel公司再次領導潮流,首次生產出16位的微處理器,並命名為i8086,同時還生產出與之相配合的數學協處理器i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集,但在i8087指令集中增加了壹些專門用於對數、指數和三角函數等數學計算的指令。由於這些指令集應用於i8086和i8087,所以人們也把這些指令集中統壹稱之為X86指令集。 雖然以後Intel公司又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU,但都仍然兼容原來的X86指令,而且Intel公司在後續CPU的命名上沿用了原先的X86序列,直到後來因商標註冊問題,才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。至於在後來發展壯大的其他公司,例如AMD和Cyrix等,在486以前(包括486)的CPU都是按Intel的命名方式為自己的X86系列CPU命名,但到了586時代,市場競爭越來越厲害了,由於商標註冊問題,它們已經無法繼續使用與Intel的X86系列相同或相似的命名,只好另外為自己的586、686兼容CPU命名了。 1979年,Intel公司推出了8088芯片,它仍舊是屬於16位微處理器,內含29000個晶體管,時鐘頻率為4.77MHz,地址總線為20位,可使用1MB內存。8088內部數據總線都是16位,外部數據總線是8位,而它的兄弟8086是16位。

微機時代的來臨

中央處理器

1981年,8088芯片首次用於IBM的PC(個人電腦Personal Computer)機中,開創了全新的微機時代。也正是從8088開始,PC的概念開始在全世界範圍內發展起來。 早期的CPU通常是為大型及特定應用的計算機而訂制。但是,這種昂貴為特定應用定制CPU的方法很大程度上已經讓位於開發便宜、標準化、適用於壹個或多個目的的處理器類。 這個標準化趨勢始於由單個晶體管組成的大型機和微機年代,隨著集成電路的出現而加速。集成電路使得更為復雜的CPU可以在很小的空間中設計和制造出來(在微米的量級)。 1982年,許多年輕的讀者尚在繈褓之中的時候,Intel公司已經推出了劃時代的最新產品棗80286芯片,該芯片比8086和8088都有了飛躍的發展,雖然它仍舊是16位結構,但是在CPU的內部含有13.4萬個晶體管,時鐘頻率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其內部和外部數據總線皆為16位,地址總線24位,可尋址16MB內存。從80286開始,CPU的工作方式也演變出兩種來:實模式和保護模式。 中央處理器

1985年,Intel公司推出了80386芯片,它是80X86系列中的第壹種32位微處理器,而且制造工藝也有了很大的進步,與80286相比,80386內部內含27.5萬個晶體管,時鐘頻率為12.5MHz,後提高到20MHz、25MHz、33MHz。80386的內部和外部數據總線都是32位,地址總線也是32位,可尋址高達4GB內存。它除具有實模式和保護模式外,還增加了壹種叫虛擬86的工作方式,可以通過同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。 除了標準的80386芯片,也就是經常說的80386DX外,出於不同的市場和應用考慮,Intel又陸續推出了壹些其它類型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。 1988年,Intel推出的80386SX是市場定位在80286和80386DX之間的壹種芯片,其與80386DX的不同在於外部數據總線和地址總線皆與80286相同,分別是16位和24位(即尋址能力為16MB)。

高速CPU時代的騰飛

1990年,Intel公司推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、節能型芯片,主要用於便攜機和節能型臺式機。80386 SL與80386 DL的不同在於前者是基於80386SX的,後者是基於80386DX的,但兩者皆增加了壹種新的工作方式:系統管理方式。當進入系統管理方式後,CPU 就自動降低運行速度、控制顯示屏和硬盤等其它部件暫停工作,甚至停止運行,進入“休眠”狀態,以達到節能目的。 1989年,大家耳熟能詳的80486 芯片由Intel公司推出,這種芯片的偉大之處就在於它實破了100萬個晶體管的界限,集成了120萬個晶體管。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提高到了33MHz、50MHz。80486是將80386和數學協處理器80387以及壹個8KB的高速緩存集成在壹個芯片內,並且在80X86系列中首次采用 了RISC(精簡指令集)技術,可以在壹個時鐘周期內執行壹條指令。它還采用了突發總線方式,大大提高了與內存的數據交換速度。 由於這些改進,80486 的性能比帶有80387數學協處理器的80386DX提高了4倍。80486和80386壹樣,也陸續出現了幾種類型。上面介紹的最初類型是80486DX。 1990年,Intel公司推出了80486 SX,它是486類型中的壹種低價格機型,其與80486DX的區別在於它沒有數學協處理器。80486 DX2由於用了時鐘倍頻技術,也就是說芯片內部的運行速度是外部總線運行速度的兩倍,即芯片內部以2倍於系統時鐘的速度運行,但仍以原有時鐘速度與外界通訊。80486 DX2的內部時鐘頻率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了時鐘倍頻技術的芯片,它允許其內部單元以2倍或3倍於外部總線的速度運行。為了支持這種提高了的內部工作頻率,它的片內高速緩存擴大到 16KB。80486 DX4的時鐘頻率為100MHz,其運行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增強類型,其具有系統管理方式,用於便攜機或節能型臺式機。 CPU的標準化和小型化都使得這壹類數字設備(香港譯為“電子零件”)在現代生活中 中央處理器

的出現頻率遠遠超過有限應用專用的計算機。現代微處理器出現在包括從汽車到手機到兒童玩具在內的各種物品中。 奔騰時代 Pentium(奔騰)微處理器於1993年三月推出,它集成了310萬個晶體管。它使用多項技術來提高cpu性能,主要包括采用超標量結構,內置應用超級流水線技術的浮點運算器,增大片上的cache容量,采用內部奇偶效驗壹邊檢驗內部處理錯誤等。

編輯本段性能指標

主頻

主頻也叫時鐘頻率,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運算、處理數據的速度。 CPU的主頻=外頻×倍頻系數。很多人認為主頻就決定著CPU的運行速度,這不僅是片面的,而且對於服務器來講,這個認識也出現了偏差。至今,沒有壹條確定的公式能夠實現主頻和實際的運算速度兩者之間的數值關系,即使是兩大處理器廠家Intel(英特爾)和AMD,在這點上也存在著很大的爭議,從Intel的產品的發展趨勢,可以看出Intel很註重加強自身主頻的發展。像其他的處理器廠家,有人曾經拿過壹塊1GHz的全美達處理器來做比較,它的運行效率相當於2GHz的Intel處理器。 中央處理器

主頻和實際的運算速度存在壹定的關系,但並不是壹個簡單的線性關系. 所以,CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的,主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產品中,也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium芯片能夠表現得差不多跟2.66 GHz至強(Xeon)/Opteron壹樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron壹樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、總線等等各方面的性能指標。 主頻和實際的運算速度是有關的,只能說主頻僅僅是CPU性能表現的壹個方面,而不代表CPU的整體性能。

外頻

外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。通俗地說,在臺式機中,所說的超頻,都是超CPU的外頻(當然壹般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對於服務器CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度,兩者是同步運行的,如果把服務器CPU超頻了,改變了外頻,會產生異步運行,(臺式機很多主板都支持異步運行)這樣會造成整個服務器系統的不穩定。 目前的絕大部分電腦系統中外頻與主板前端總線不是同步速度的,而外頻與前端總線(FSB)頻率又很容易被混為壹談,下面的前端總線介紹談談兩者的區別。

前端總線(FSB)頻率

前端總線(FSB)頻率(即總線頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。有壹條公式可以計算,即數據帶寬=(總線頻率×數據位寬)/8,數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方,現在的支持64位的至強Nocona,前端總線是800MHz,按照公式,它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。 中央處理器

外頻與前端總線(FSB)頻率的區別:前端總線的速度指的是數據傳輸的速度,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩壹億次;而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。 其實現在“HyperTransport”構架的出現,讓這種實際意義上的前端總線(FSB)頻率發生了變化。IA-32架構必須有三大重要的構件:內存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的芯片組 Intel 7501、Intel7505芯片組,為雙至強處理器量身定做的,它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線,配合DDR內存,前端總線帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著處理器性能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而“HyperTransport”構架不但解決了問題,而且更有效地提高了總線帶寬,比方AMD Opteron處理器,靈活的HyperTransport I/O總線體系結構讓它整合了內存控制器,使處理器不通過系統總線傳給芯片組而直接和內存交換數據。這樣的話,前端總線(FSB)頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何談起了。

CPU的位和字長

中央處理器

位:在數字電路和電腦技術中采用二進制,代碼只有“0”和“1”,其中無論是 “0”或是“1”在CPU中都是 壹“位”。 字長:電腦技術中對CPU在單位時間內(同壹時間)能壹次處理的二進制數的位數叫字長。所以能處理字長為8位數據的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在單位時間內處理字長為32位的二進制數據。字節和字長的區別:由於常用的英文字符用8位二進制就可以表示,所以通常就將8位稱為壹個字節。字長的長度是不固定的,對於不同的CPU、字長的長度也不壹樣。8位的CPU壹次只能處理壹個字節,而32位的CPU壹次就能處理4個字節,同理字長為64位的CPU壹次可以處理8個字節。

倍頻系數

倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。在相同的外頻下,倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間數據傳輸速度是有限的,壹味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的“瓶頸”效應-CPU從系統中得到數據的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。壹般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的,少量的如Inter 酷睿2 核心的奔騰雙核E6500K和壹些至尊版的CPU不鎖倍頻,而AMD之前都沒有鎖,現在AMD推出了黑盒版CPU(即不鎖倍頻版本,用戶可以自由調節倍頻,調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多)。

緩存

緩存大小也是CPU的重要指標之壹,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,壹般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬盤。實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬盤上尋找,以此提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。 L1 Cache(壹級緩存)是CPU第壹層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成,結構較復雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級高速緩存的容量不可能做得太大。壹般服務器CPU的L1緩存的容量通常在32-256KB。 L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種芯片。內部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的壹半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,以前家庭用CPU容量最大的是512KB,現在筆記本電腦中也可以達到2M,而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高,可以達到8M以上。 L3 Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,現在的都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進壹步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對遊戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。 其實最早的L3緩存被應用在AMD發布的K6-III處理器上,當時的L3緩存受限於制造工藝,並沒有被集成進芯片內部,而是集成在主板上。在只能夠和系統總線頻率同步的L3緩存同主內存其實差不了多少。後來使用L3緩存的是英特爾為服務器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出壹款9MB L3緩存的Itanium2處理器,和以後24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。 但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要,比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手,由此可見前端總線的增加,要比緩存增加帶來更有效的性能提升。

CPU擴展指令集

CPU依靠指令來自計算和控制系統,每款CPU在設計時就規定了壹系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標,指令集是提高微處理器效率的最有效工具之壹。從現階段的主流體系結構講,指令集可分為復雜指令集和精簡指令集兩部分(指令集***有四個種類),而從具體運用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended,此為AMD猜測的全稱,Intel並沒有說明詞源)、SSE、 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SSE3、SSE4系列和AMD的3DNow!等都是CPU的擴展指令集,分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。通常會把CPU的擴展指令集稱為”CPU的指令集”。SSE3指令集也是目前規模最小的指令集,此前MMX包含有57條命令,SSE包含有50條命令,SSE2包含有144條命令,SSE3包含有13條命令。目前SSE4也是最先進的指令集,英特爾酷睿系列處理器已經支持SSE4指令集,AMD會在未來雙核心處理器當中加入對SSE4指令集的支持,全美達的處理器也將支持這壹指令集。

CPU內核和I/O工作電壓

從586CPU開始,CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓兩種,通常CPU的核心電壓小於等於I/O電壓。其中內核電壓的大小是根據CPU的生產工藝而定,壹般制作工藝越小,內核工作電壓越低;I/O電壓壹般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題。

制造工藝

制造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。密度愈高的IC電路設計,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。現在主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45納米。最近inter已經有32納米的制造工藝的酷睿i3/i5系列了。 而AMD則表示、自己的產品將會直接跳過32nm工藝(2010年第三季度生產少許32nm產品、如Orochi、Llano)於2011年中期初發布28nm的產品(名稱未定)

指令集

(1)CISC指令集 CISC指令集,也稱為復雜指令集,英文名是CISC,(Complex Instruction Set Computer的縮寫)。在CISC微處理器中,程序的各條指令是按順序串行執行的,每條指令中的各個操作也是按順序串行執行的。順序執行的優點是控制簡單,但計算機各部分的利用率不高,執行速度慢。其實它是英特爾生產的x86系列(也就是IA-32架構)CPU及其兼容CPU,如AMD、VIA的。即使是現在新起的X86-64(也被成AMD64)都是屬於CISC的範疇。 要知道什麽是指令集還要從當今的X86架構的CPU說起。X86指令集是Intel為其第壹塊16位CPU(i8086)專門開發的,IBM1981年推出的世界第壹臺PC機中的CPU-i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令,同時電腦中為提高浮點數據處理能力而增加了X87芯片,以後就將X86指令集和X87指令集統稱為X86指令集。 雖然隨著CPU技術的不斷發展,Intel陸續研制出更新型的i80386、i80486直到過去的PII至強、PIII至強、Pentium 3,Pentium 4系列,最後到今天的酷睿2系列、至強(不包括至強Nocona),但為了保證電腦能繼續運行以往1990年隨RISC System/6000壹起被介紹的IBM POWER架構。該設計是從早期的RISC架構(

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