2024年1月19日发(作者：段文茵)

电脑的大脑CPU（中央处理器）

CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写，它可以被简称做微处理器（Microprocessor)，不过经常被人们直接称为 处理器 (processor)。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是电脑的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的电脑。

CPU的基本结构、功能及参数CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由运算器完成指令所规定的运算及操作。

CPU主要的性能指标有：

1.主频

主频也叫时钟频率，单位是MHz（或GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度，这不仅是个片面的，而且对于服务器来讲，这个认识也出现了偏差。至今，没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系，即使是两大处理器厂家Intel和AMD，在这点上也存在着很大的争议，我们从Intel的产品的发展趋势，可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家，有人曾经拿过一块1G的全美达处理器来做比较，它的运行效率相当于2 G的Intel处理器。

所以，CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中，我们也可以看到这样的例子：1 GHz

Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一样快，或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。

当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

2.外频 外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，我们所说的超频，都是超CPU的外频（当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。

目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。

3.前端总线(FSB)频率 前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽＝(总线频率×数据位宽)/8，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。比方，现在的支持64位的至强Nocona，前端总线是800MHz，按照公式，它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。

外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一亿次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

其实现在“HyperTransport”构架的出现，让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发生了变化。之前我们知道IA-32架构必须有三大重要的构件：内存控制器Hub (MCH) ,I/O控制

器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片组 Intel 7501、Intel7505芯片组，为双至强处理器量身定做的，它们所包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线，配合DDR内存，前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题，而且更有效地提高了总线带宽，比方AMD

Opteron处理器，灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器，使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话，前端总线(FSB)频率在AMD

Opteron处理器就不知道从何谈起了。

4、CPU的位和字长

位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。

字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。

5.倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应—CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。一般除了工程样版的Intel的CPU都是锁了倍频的，而AMD之前都没有锁，现在AMD推出了黑盒版CPU（即不锁倍频版本，用户可以自由调节倍频，调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多。）

6.缓存

缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。

L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。

但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon

MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。

内核和I/O工作电压

从586CPU开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45nm。最近官方已经表示有32nm的制造工艺了。

目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。

8、多线程

同时多线程Simultaneous multithreading，简称SMT。SMT可通过复制处理器上的结构状态，让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源，可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理，提高处理器运算部件的利用率，缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时。当没有多个线程可用时，SMT处理器几乎和传统的宽发射超标量处理器一样。SMT最具吸引力的是只需小规模改变处理器核心的设计，几乎不用增加额外的成本就可以显著地提升效能。多线程技术则可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据，减少运算核心的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。Intel从3.06GHz Pentium 4开始，所有处理器都将支持SMT技术。

9、多核心

多核心，也指单芯片多处理器（Chip multiprocessors，简称CMP）。CMP是由美国斯坦福大学提出的，其思想是将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较， SMT处理器结构的灵活性比较突

出。但是，当半导体工艺进入0.18微米以后，线延时已经超过了门延迟，要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下，由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。

2005年下半年，Intel和AMD的新型处理器也将融入CMP结构。新安腾处理器开发代码为Montecito，采用双核心设计，拥有最少18MB片内缓存，采取90nm工艺制造，它的设计绝对称得上是对当今芯片业的挑战。它的每个单独的核心都拥有独立的L1，L2和L3 cache，包含大约10亿支晶体管。

10 制造工艺：现在CPU的制造工艺是0.35微米，最新的PII可以达到0.28微米，在将来的CPU制造工艺可以达到0.18微米。

CPU的厂商

公司

Intel是生产CPU的老大哥，它占有80%多的市场份额，Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。最新的酷睿２成为CPU的首选。

公司

目前使用的CPU有好几家公司的产品，除了Intel公司外，最有力的挑战的就是AMD公司，最新的Athlon64ｘ２和闪龙具有很好性价比，尤其采用了3DNOW+技术，使其在3D上有很好的表现。

和Cyrix

美国国家半导体公司IBM和Cyrix公司合并后，使其终于拥有了自己的芯片生产线，其成品将会日益完善和完备。现在的MII性能也不错，尤其是它的价格很低。

公司

IDT是处理器厂商的后起之秀，但现在还不太成熟。

威盛公司

VIA威盛是台湾一家主板芯片组厂商,收购了前述的 Cyrix和IDT的cpu部门,推出了自己的CPU

6.国产龙芯

GodSon 小名狗剩,是国有自主知识产权的通用处理器,目前已经有2代产品,已经能达到现在市场上INTEL和AMD的低端CPU的水平,

在路由器中，无论在中低端路由器还是在高端路由器中，CPU都是路由器的心脏。通常在中低端路由器中，CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。在上述路由器中，CPU的能力直接影响路由器的吞吐量（路由表查找时间）和路由计算能力（影响网络路由收敛时间）。在高端路由器中，通常包转发和查表由ASIC芯片完成，CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由表。由于技术的发展，路由器中许多工作都可以由硬件实现（专用芯片）。CPU性能并不完全反映路由器性能。路由器性能由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现

如何保护CPU

随着技术的发展，市场中主流CPU产品主频已攀升到了1.5GHz左右，但随着CPU主频的不断提高，用户需要注意的问题也越来越多。然而很多用户在选购和使用电脑过程中，常常存在一些误区。例如当CPU主频超过1GHz时，散热问题也就越发显得重要，如果用户不给予足够的重视，常常会导致电脑CPU产生由于温度过高引起的硬件故障，严重的甚至会烧毁。那么，要如何应对此类问题，避免在使用电脑过程中发生类似的情况？下面本文针对兼容机的特点，从风扇、主板、机箱等几个方面介绍保护CPU应该注意的事项。

风扇不可省钱

首先，从散热主力风扇谈起。在Intel与AMD这对老对手不停你争我夺的快速发展中，1.5GHz左右的CPU产品已经成为现在电脑的主流配置。有一部分消费者虽然选用了高主频的CPU，但由于利益心理的影响，在小小的风扇上却减少了投入，认为它不是很重要的配件，价格又不贵，用坏了就再换一个。可恰恰因为这样，用户不够重视散热问题在风扇上节省了一点，就为自己的电脑在以后使用过程中留下了很大隐患。

那么应该如何选择CPU散热风扇呢？首先，要考虑选择CPU原装风扇或通过认证的风扇，如比较有名气的九洲风神系列产品或是富士康系列产品等，它们都有专用的P4系列与AMD系列产品。通常，在风扇的外包装上会标明其适用的CPU型号、频率范围等一些重要数据，用户不可忽视。一般性能比较好的产品价格都在五六十元至一百多元。可能一些用户会认为，太好的风扇都是给那些需要超频的人来用的，这绝对是一个误区。不仅是超频用户的CPU需要非常好的散热风扇，只要使用比较高主频CPU的用户，都需要使用散热效果比较好的风扇，因为就算用户不超频，也会出现温度过高而引发的种种问题。所以为了CPU的正常工作，建议用户还是不要贪图小便宜而吃了大亏。

主板功能要全

除了风扇的选择外，其他部件的选择也需要用户有一些了解，如何选择主板就是其中很重要的一项。现在的大多数主板都内置有温度监控探头，当CPU温度超过了预设范围，主板会及时报警或关机、重启。因此，用户在选择主板时最好还是选择有内置温度监控设备的产品，在安装时也要注意将测温探头贴紧CPU底部，这样才能准确地监测CPU的温度变化。

还有在主板的BIOS里，一般能看到CPU的当前温度和风扇转速的信息，通过它可以判断系统的运行情况。不同的CPU所能承受的温度范围也有差别，比如时下流行的P4系列产品，通常在50度左右就会出现“错误信息”或“非法操作”的提示，而AMD系列产品因为本身运行温度较高，所以在较高的温度条件下也可以正常工作。当然，这并不是说可以忽视散热，而是在做好散热的情况下，CPU完全可以在允许的温度范围内正常工作，如果不加控制，那么温度逐渐升高，出现问题也就在所难免了。

机箱电源不能忽视

机箱和电源的选择也是不可忽视的事项，在用户选择机箱时，应该尽量选择体积稍大、内部空间宽敞的机箱，这样可以为CPU、显卡、硬盘等发热部件提供良好的通风环境。由于高频率CPU对电源供电提出了更高的要求，因此一块能提供稳定的电压输入的300W电源是必不可少的，市面上主要有金河田、大水牛等通过认证的电源，还有一些P4专用电源，都是用户选购电脑时的可选择产品。同样，在选购品牌电脑时，一般品牌电脑在CPU风扇、机箱、电源上用料和做工都比较讲究，如果仍不放心，可以向商家问清楚。

养成良好习惯

当然，在使用电脑的过程中也需要用户自己养成良好的使用习惯。电脑整机或部件，正常情况下一般都可以享受到一年或三年的保修（或保换），但是这并不等于说可以随意使用，因为无论修理还是更换配件所耽误的时间和精力总是自己的，所以，养成良好的使用电脑习惯，是非常重要的。首先用户需要时常关注电脑配件的运行状况，例如是否有异常的声响、频繁死机等。出现这些情况时要及时关掉电源，用户可以自己打开机箱，看看风扇、内存等部件是否有松动现象。如果用户自己完全不了解这方面的知识，最好打电话让厂商的维修人员或者对这方面比较了解的朋友来帮忙解决。

由于CPU散热风扇接触不良、松动而造成诸如电脑反复重启而不能正常进入系统，或者开机后不久即发生键盘锁死、系统停止响应等现象时，用户不要强行开机或在死机状态下仍然让电脑长时间保持通电，这样很容易烧坏CPU等硬件。

此外，在搬运电脑过程中，也不要猛烈震动或颠簸，以防止CPU、显卡风扇脱落，并且强烈晃动也有可能损伤到硬盘盘片。另外，在电脑正处于运行状态时也尽量不要突然移动

或摇晃，这样极易损伤硬盘、光驱、风扇等部件。还有就是用户一定要定期打开机箱清理各种配件的灰尘，这是电脑维护必不可少的步骤。

山西师范大学现代文理学院

学生会社联电脑爱好者协会

二〇一一年一月二十一日

2024年1月19日发(作者：段文茵)

电脑的大脑CPU（中央处理器）

CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写，它可以被简称做微处理器（Microprocessor)，不过经常被人们直接称为 处理器 (processor)。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是电脑的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的电脑。

CPU的基本结构、功能及参数CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由运算器完成指令所规定的运算及操作。

CPU主要的性能指标有：

1.主频

主频也叫时钟频率，单位是MHz（或GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度，这不仅是个片面的，而且对于服务器来讲，这个认识也出现了偏差。至今，没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系，即使是两大处理器厂家Intel和AMD，在这点上也存在着很大的争议，我们从Intel的产品的发展趋势，可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家，有人曾经拿过一块1G的全美达处理器来做比较，它的运行效率相当于2 G的Intel处理器。

所以，CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中，我们也可以看到这样的例子：1 GHz

Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一样快，或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。

当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

2.外频 外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，我们所说的超频，都是超CPU的外频（当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。

目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。

3.前端总线(FSB)频率 前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽＝(总线频率×数据位宽)/8，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。比方，现在的支持64位的至强Nocona，前端总线是800MHz，按照公式，它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。

外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一亿次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

其实现在“HyperTransport”构架的出现，让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发生了变化。之前我们知道IA-32架构必须有三大重要的构件：内存控制器Hub (MCH) ,I/O控制

器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片组 Intel 7501、Intel7505芯片组，为双至强处理器量身定做的，它们所包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线，配合DDR内存，前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题，而且更有效地提高了总线带宽，比方AMD

Opteron处理器，灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器，使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话，前端总线(FSB)频率在AMD

Opteron处理器就不知道从何谈起了。

4、CPU的位和字长

位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。

字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。

5.倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应—CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。一般除了工程样版的Intel的CPU都是锁了倍频的，而AMD之前都没有锁，现在AMD推出了黑盒版CPU（即不锁倍频版本，用户可以自由调节倍频，调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多。）

6.缓存

缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。

L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。

但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon

MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。

内核和I/O工作电压

从586CPU开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45nm。最近官方已经表示有32nm的制造工艺了。

目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。

8、多线程

同时多线程Simultaneous multithreading，简称SMT。SMT可通过复制处理器上的结构状态，让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源，可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理，提高处理器运算部件的利用率，缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时。当没有多个线程可用时，SMT处理器几乎和传统的宽发射超标量处理器一样。SMT最具吸引力的是只需小规模改变处理器核心的设计，几乎不用增加额外的成本就可以显著地提升效能。多线程技术则可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据，减少运算核心的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。Intel从3.06GHz Pentium 4开始，所有处理器都将支持SMT技术。

9、多核心

多核心，也指单芯片多处理器（Chip multiprocessors，简称CMP）。CMP是由美国斯坦福大学提出的，其思想是将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较， SMT处理器结构的灵活性比较突

出。但是，当半导体工艺进入0.18微米以后，线延时已经超过了门延迟，要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下，由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的 MAJC5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。

2005年下半年，Intel和AMD的新型处理器也将融入CMP结构。新安腾处理器开发代码为Montecito，采用双核心设计，拥有最少18MB片内缓存，采取90nm工艺制造，它的设计绝对称得上是对当今芯片业的挑战。它的每个单独的核心都拥有独立的L1，L2和L3 cache，包含大约10亿支晶体管。

10 制造工艺：现在CPU的制造工艺是0.35微米，最新的PII可以达到0.28微米，在将来的CPU制造工艺可以达到0.18微米。

CPU的厂商

公司

Intel是生产CPU的老大哥，它占有80%多的市场份额，Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和标准。最新的酷睿２成为CPU的首选。

公司

目前使用的CPU有好几家公司的产品，除了Intel公司外，最有力的挑战的就是AMD公司，最新的Athlon64ｘ２和闪龙具有很好性价比，尤其采用了3DNOW+技术，使其在3D上有很好的表现。

和Cyrix

美国国家半导体公司IBM和Cyrix公司合并后，使其终于拥有了自己的芯片生产线，其成品将会日益完善和完备。现在的MII性能也不错，尤其是它的价格很低。

公司

IDT是处理器厂商的后起之秀，但现在还不太成熟。

威盛公司

VIA威盛是台湾一家主板芯片组厂商,收购了前述的 Cyrix和IDT的cpu部门,推出了自己的CPU

6.国产龙芯

GodSon 小名狗剩,是国有自主知识产权的通用处理器,目前已经有2代产品,已经能达到现在市场上INTEL和AMD的低端CPU的水平,

在路由器中，无论在中低端路由器还是在高端路由器中，CPU都是路由器的心脏。通常在中低端路由器中，CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。在上述路由器中，CPU的能力直接影响路由器的吞吐量（路由表查找时间）和路由计算能力（影响网络路由收敛时间）。在高端路由器中，通常包转发和查表由ASIC芯片完成，CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由表。由于技术的发展，路由器中许多工作都可以由硬件实现（专用芯片）。CPU性能并不完全反映路由器性能。路由器性能由路由器吞吐量、时延和路由计算能力等指标体现

如何保护CPU

随着技术的发展，市场中主流CPU产品主频已攀升到了1.5GHz左右，但随着CPU主频的不断提高，用户需要注意的问题也越来越多。然而很多用户在选购和使用电脑过程中，常常存在一些误区。例如当CPU主频超过1GHz时，散热问题也就越发显得重要，如果用户不给予足够的重视，常常会导致电脑CPU产生由于温度过高引起的硬件故障，严重的甚至会烧毁。那么，要如何应对此类问题，避免在使用电脑过程中发生类似的情况？下面本文针对兼容机的特点，从风扇、主板、机箱等几个方面介绍保护CPU应该注意的事项。

风扇不可省钱

首先，从散热主力风扇谈起。在Intel与AMD这对老对手不停你争我夺的快速发展中，1.5GHz左右的CPU产品已经成为现在电脑的主流配置。有一部分消费者虽然选用了高主频的CPU，但由于利益心理的影响，在小小的风扇上却减少了投入，认为它不是很重要的配件，价格又不贵，用坏了就再换一个。可恰恰因为这样，用户不够重视散热问题在风扇上节省了一点，就为自己的电脑在以后使用过程中留下了很大隐患。

那么应该如何选择CPU散热风扇呢？首先，要考虑选择CPU原装风扇或通过认证的风扇，如比较有名气的九洲风神系列产品或是富士康系列产品等，它们都有专用的P4系列与AMD系列产品。通常，在风扇的外包装上会标明其适用的CPU型号、频率范围等一些重要数据，用户不可忽视。一般性能比较好的产品价格都在五六十元至一百多元。可能一些用户会认为，太好的风扇都是给那些需要超频的人来用的，这绝对是一个误区。不仅是超频用户的CPU需要非常好的散热风扇，只要使用比较高主频CPU的用户，都需要使用散热效果比较好的风扇，因为就算用户不超频，也会出现温度过高而引发的种种问题。所以为了CPU的正常工作，建议用户还是不要贪图小便宜而吃了大亏。

主板功能要全

除了风扇的选择外，其他部件的选择也需要用户有一些了解，如何选择主板就是其中很重要的一项。现在的大多数主板都内置有温度监控探头，当CPU温度超过了预设范围，主板会及时报警或关机、重启。因此，用户在选择主板时最好还是选择有内置温度监控设备的产品，在安装时也要注意将测温探头贴紧CPU底部，这样才能准确地监测CPU的温度变化。

还有在主板的BIOS里，一般能看到CPU的当前温度和风扇转速的信息，通过它可以判断系统的运行情况。不同的CPU所能承受的温度范围也有差别，比如时下流行的P4系列产品，通常在50度左右就会出现“错误信息”或“非法操作”的提示，而AMD系列产品因为本身运行温度较高，所以在较高的温度条件下也可以正常工作。当然，这并不是说可以忽视散热，而是在做好散热的情况下，CPU完全可以在允许的温度范围内正常工作，如果不加控制，那么温度逐渐升高，出现问题也就在所难免了。

机箱电源不能忽视

机箱和电源的选择也是不可忽视的事项，在用户选择机箱时，应该尽量选择体积稍大、内部空间宽敞的机箱，这样可以为CPU、显卡、硬盘等发热部件提供良好的通风环境。由于高频率CPU对电源供电提出了更高的要求，因此一块能提供稳定的电压输入的300W电源是必不可少的，市面上主要有金河田、大水牛等通过认证的电源，还有一些P4专用电源，都是用户选购电脑时的可选择产品。同样，在选购品牌电脑时，一般品牌电脑在CPU风扇、机箱、电源上用料和做工都比较讲究，如果仍不放心，可以向商家问清楚。

养成良好习惯

当然，在使用电脑的过程中也需要用户自己养成良好的使用习惯。电脑整机或部件，正常情况下一般都可以享受到一年或三年的保修（或保换），但是这并不等于说可以随意使用，因为无论修理还是更换配件所耽误的时间和精力总是自己的，所以，养成良好的使用电脑习惯，是非常重要的。首先用户需要时常关注电脑配件的运行状况，例如是否有异常的声响、频繁死机等。出现这些情况时要及时关掉电源，用户可以自己打开机箱，看看风扇、内存等部件是否有松动现象。如果用户自己完全不了解这方面的知识，最好打电话让厂商的维修人员或者对这方面比较了解的朋友来帮忙解决。

由于CPU散热风扇接触不良、松动而造成诸如电脑反复重启而不能正常进入系统，或者开机后不久即发生键盘锁死、系统停止响应等现象时，用户不要强行开机或在死机状态下仍然让电脑长时间保持通电，这样很容易烧坏CPU等硬件。

此外，在搬运电脑过程中，也不要猛烈震动或颠簸，以防止CPU、显卡风扇脱落，并且强烈晃动也有可能损伤到硬盘盘片。另外，在电脑正处于运行状态时也尽量不要突然移动

或摇晃，这样极易损伤硬盘、光驱、风扇等部件。还有就是用户一定要定期打开机箱清理各种配件的灰尘，这是电脑维护必不可少的步骤。

山西师范大学现代文理学院

学生会社联电脑爱好者协会

二〇一一年一月二十一日