CPU详解
CPU详解1,适用类型
“CPU 适用类型”是指该处理器所适用的应用类型,针对不同用户的不同需求、不同应用范围,CPU 被设计成各不相同的类型,即分为嵌入式和通用式、微控制式。嵌入式 CPU 主要用于运行面向特定领域的专用程序,配备轻量级操作系统,其应用极其广泛,像移动电话、DVD、机顶盒等都是使用嵌入式 CPU。微控制式 CPU 主要用于汽车空调、自动机械等自控设备领域。而通用式 CPU 追求高性能,主要用于高性能个人计算机系统(即 PC 台式机)、服务器(工作站)以及笔记本三种。
台式机的 CPU,就是平常大部分场合所提到的应用于 PC 的 CPU,平常所说 Intel 的奔腾4、赛扬、AMD 的 AthlonXP 等等,都属于此类 CPU。
应用于服务器和工作站上的 CPU,因其针对的应用范围,所以此类 CPU 在稳定性、处理速度、同时处理任务的数量等方面的要求都要高于单机 CPU。其中服务器(工作站)CPU 的高可靠性是普通 CPU 所无法比拟的,因为大多数的服务器都要满足每天 24 小时、每周 7 天的满负荷工作要求。由于服务器(工作站)数据处理量很大,需要采用多 CPU 并行处理结构,即一台服务器中安装 2、4、8 等多个 CPU,需要注意的是,并行结构需要的 CPU 必须为偶数个。对于服务器而言,多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用;而对于工作站,多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。另外,许多 CPU 的新技术,都是率先开发应用于服务器(工作站)CPU 中。
在最早期的 CPU 设计中,并没有单独的笔记本 CPU,均采用与台式机的 CPU。后来,随着笔记本电脑的散热和体积成为发展的瓶颈时,才逐渐生产出笔记本专用 CPU。受笔记本内部空间、散热和电池容量的限制,笔记本 CPU 在外观尺寸、功耗(耗电量)方面都有很高的要求。笔记本电池性能是十分重要的性能,CPU 的功耗大小,对电池使用时间有着最直接的影响。所以,为了降低功耗,笔记本处理器中都包含有一些节能技术。在无线网络将要获得更多应用的现在,笔记本 CPU 还增加了一些定制的针对无线通信的功能。
服务器 CPU 和笔记本 CPU,都包含有各自独特的专有技术,都是为了更好的在各自的工作条件下发挥出更好的性能。比如,服务器的多 CPU 并行处理,以及多核多线程技术;笔记本 CPU 的 SpeedStep(可自动调整工作频率及电压)节能技术。
封装方式,三者也有不同之处。笔记本 CPU 是三者中最小最薄的一种,因为笔记本处理器的体积需要更小,耐高温的性能要更佳,因此在制造工艺上要求也就更高。
三者在稳定性中,以服务器 CPU 最强,因为其设计时就要求有极低的错误率,部分产品甚至要求全年满负荷工作,故障时间不能超过 5 分钟。
台式机 CPU 工作电压和功耗都高于笔记本 CPU,通常台式机 CPU 的测试温度上限为 75 摄氏度,超过 75 摄氏度,工作就会不稳定,甚至出现问题;而笔记本 CPU 的测试温度上限为 100 摄氏度;服务器 CPU 需要长时间的稳定工作,在散热方面的要求就更高了。
在选购整机尤其是有特定功能的计算机(如笔记本、服务器等)时,需要注意 CPU 的适用类型,选用不适合的 CPU 类型,一方面会影响整机的系统性能,另一方面会加大计算机的维护成本。单独选购 CPU 时,也要注意 CPU 的适用类型,建议按照具体应用的需求来购买 CPU。
2、系列型号
CPU 厂商会给属于同一系列的 CPU 产品定一个系列型号,而系列型号是用于区分 CPU 性能的重要标示。
英特尔公司的主要 CPU 系列型号有:
Pentium
Pentium Pro
Pentium II
Pentium III
Pentium 4
Pentium 4EE
Pentium-m
Celeron
Celeron II
Celeron III
Celeron IV
Celeron D
Xeon 等等
而 AMD 公司的主要 CPU 系列型号有:
K5
K6
K6-2
Duron
Athlon XP
Sempron
Athlon 64
Opteron 等等 3、接口类型
我们知道,CPU 需要通过某个接口与主板连接,才能进行工作。CPU 经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前 CPU 的接口,都是针脚式接口,对应到主板上,就有相应的插槽类型。CPU 接口类型不同,在插孔数、体积、形状上都有变化,所以不能互相混用接插。
1) Socket 775
Socket 775 又称为 Socket T,是目前应用于 Intel LGA775 封装的 CPU 所对应的接口,目前采用此种接口的有 LGA775 封装的 Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D 等 CPU。与以前的 Socket 478 接口 CPU 不同,Socket 775 接口 CPU 的底部没有传统的针脚,而代之以 775 个触点,即并非针脚式而是触点式。通过与对应的 Socket 775 插槽内的 775 根触针接触,来传输信号。Socket 775 接口,不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率,同时也可以提高处理器生产的良品率,降低生产成本。随着 Socket 478 的逐渐淡出,Socket 775 将成为今后所有 Intel 桌面 CPU 的标准接口。
2) Socket 754
Socket 754 是2003年9月 AMD 64 位桌面平台最初发布时的 CPU 接口,目前采用此接口的,有低端的 Athlon 64 和高端的 Sempron,具有 754 根 CPU 针脚。随着 Socket 939 的普及,Socket 754 最终也会逐渐淡出。
3) Socket 939
Socket 939 是 AMD 公司2004年6月才推出的 64 位桌面平台接口标准,目前采用此接口的,有高端的 Athlon 64 以及 Athlon 64 FX,具有 939 根 CPU 针脚。Socket 939 处理器和与过去的 Socket 940 插槽是不能混插的,但是,Socket 939 仍然使用了相同的 CPU 风扇系统模式。因此,以前用于 Socket 940 和 Socket 754 的风扇,同样可以使用在 Socket 939 处理器。
4) Socket 940
Socket 940 是最早发布的 AMD 64 位接口标准,具有 940 根 CPU 针脚,目前采用此接口的,有服务器/工作站所使用的 Opteron 以及最初的 Athlon 64 FX。随着新出的 Athlon 64 FX 改用 Socket 939 接口,所以 Socket 940 将会成为 Opteron 的专用接口。
5) Socket 603
Socket 603 的用途比较专业,应用于 Intel 方面高端的服务器/工作站平台,采用此接口的 CPU 是 Xeon MP 和早期的 Xeon,具有 603 根 CPU 针脚。Socket 603 接口的 CPU,可以兼容于 Socket 604 插槽。
6) Socket 604
与 Socket 603 相仿,Socket 604 仍然是应用于 Intel 方面高端的服务器/工作站平台,采用此接口的 CPU 是 533MHz 和 800MHz FSB 的 Xeon。Socket 604 接口的 CPU 不能兼容于 Socket 603 插槽。
7) Socket 478
Socket 478 接口是目前 Pentium 4 系列处理器所采用的接口类型,针脚数为 478 针。Socket 478 的 Pentium 4 处理器面积很小,其针脚排列极为紧密。英特尔公司的 Pentium 4 系列和 P4 赛扬系列都采用此接口。
8) Socket A
Socket A 接口,也叫 Socket 462,是目前 AMD 公司 Athlon XP 和 Duron 处理器的插座接口。Socket A 接口具有 462 插脚,可以支持 133MHz 外频。
9) Socket 423
Socket 423 插槽是最初 Pentium 4 处理器的标准接口,Socket 423 的外形和前几种 Socket 类的插槽类似,对应的 CPU 针脚数为 423。Socket 423 插槽多是基于 Intel 850 芯片组主板,支持 1.3GHz~1.8GHz 的 Pentium 4 处理器。不过随着 DDR 内存的流行,英特尔又开发了支持 SDRAM 及 DDR 内存的 i845 芯片组,CPU 插槽也改成了 Socket 478,Socket 423 接口也就销声匿迹了。
10) Socket 370
Socket 370 架构是英特尔开发出来代替 SLOT 架构,外观上与 Socket 7 非常像,也采用零插拔力插槽,对应的 CPU 是 370 针脚。英特尔公司著名的“铜矿”和”图拉丁”系列 CPU,就是采用此种接口。
11) SLOT 1
SLOT 1 是英特尔公司为取代 Socket 7 而开发的 CPU 接口,并申请的专利。这样,其它厂商就无法生产 SLOT 1 接口的产品。SLOT1 接口的 CPU 不再是大家熟悉的方方正正的样子,而是变成了扁平的长方体,而且接口也变成了金手指,不再是插针形式。
SLOT 1 是英特尔公司为 Pentium Ⅱ 系列 CPU 设计的插槽,其将 Pentium Ⅱ CPU 及其相关控制电路、二级缓存都做在一块子卡上,多数 Slot 1 主板使用 100MHz 外频。SLOT 1 的技术结构比较先进,能提供更大的内部传输带宽和 CPU 性能。此种接口已经被淘汰,市面上已无此类接口的产品。
12) SLOT 2
SLOT 2 用途比较专业,都采用于高端服务器及图形工作站的系统。所用的 CPU 也是很昂贵的 Xeon(至强)系列。Slot 2 与 Slot 1 相比,有许多不同。首先,Slot 2 插槽更长,CPU 本身也要大一些。其次,Slot 2 能够胜任更高要求的多用途计算处理,这是进入高端企业计算市场的关键所在。在当时标准服务器设计中,一般厂商只能同时在系统中采用两个 Pentium Ⅱ 处理器,而有了 Slot 2 设计后,可以在一台服务器中同时采用 8 个处理器。而且采用 Slot 2 接口的 Pentium Ⅱ CPU,都采用了当时最先进的 0.25 微米制造工艺。支持 SLOT 2 接口的主板芯片组有 440GX 和 450NX。
13) SLOT A
SLOT A 接口类似于英特尔公司的 SLOT 1 接口,供 AMD 公司的 K7 Athlon 使用。在技术和性能上,SLOT A 主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。它使用的并不是 Intel 的 P6 GTL+总线协议,而是 Digital 公司的 Alpha 总线协议 EV6。EV6 架构是较先进的架构,它采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持 200MHz 的总线频率。
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