中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)是计算机硬件系统的核心。CPU是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
它主要由运算器(ALU)和控制器(CU)两大部件组成,还包括若干个寄存器和高端缓冲存储器,它们通过内部总线连接。
运算器是对数据进行加工处理的部件。它不仅可以实现基本的算术运算,还可以进行基本的逻辑运算,实现逻辑判断的比较及数据传递、移位等操作。
控制器是负责从存储器中取出指令,确定指令类型,并译码,按时间的先后顺序,向其他部件发出控制信号,统一指挥和协调计算机各器件进行工作的部件。它是计算机的“神经中枢”。
高速缓冲存储器(简称缓存)是为了解决CPU与系统内存(RAM)数据交换速度不匹配而设计的,早期的一般在几十KB到几百KB之间,存取速度为15—35ns。现在的CPU技术又将其分为L1 Cache(一级缓存)与L2 Cache(二级缓存)。CPU缓存的运行频率极高,一般是和CPU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。
CPU是计算机的心脏,其性能的高低直接决定了整个计算机软硬件系统的能力水平。能够处理的数据位数是CPU的一个最重要的能力标志。人们通常所说的16位机、32位机、64位机即指CPU可同时处理16位、32位和64位的二进制数据。我们童年曾经的最爱红白机大概是8位机的水平。IBM Pc/AT及286机均是16位机,386、486、奔腾系列机器均是32位机。目前我们使用的I5、I7也不是真正的64位机。(这里的64位技术是相对于32位而言的,这个位数指的是CPU GPRs(General-Purpose Registers,通用寄存器)的数据宽度为64位,64位指令集就是运行64位数据的指令,也就是说处理器一次可以运行64bit数据。真正的64位技术都只是运用在高端服务器领域,需要专业的软硬件做支撑。在很长的时间内与普通用户无缘。)不过我们的操作系统已经从16位的DOS经过32位的WIN95、WIN98过渡到64位的WIN7与WIN10。
介绍一下,左面那块就是上个世纪90年代IBM生产的CPU、中间那块是本世纪初INTER公司的赛扬CPU,最右边的是2011年左右AMD公司的Athlon 2代CPU。这几款CPU正好反映了CPU产业从初级产品到高频单核心再到多核心多线程的发展历程。
这是它们的反面,不断缩小的核心面积和电子元件与越来越多的针脚形成了鲜明的对比。CPU的制造工艺经历了180nm、130nm、90nm、65nm、45 nm 、22nm等几个阶段,intel于2010年发布32纳米的制造工艺的酷睿i3/酷睿i5/酷睿i7系列并于2012年4月发布了22纳米酷睿i3/i5/i7系列。而新的14 nm和12nm工艺已经在显卡领域投入使用,相信不远的将来也会运用到CPU制造过程中。
这就是CPU的正面,上面标注了生产厂家、产品型号、工作主频、高速缓存、总线以及生产地点和生产日期。
下面就让我们看一看CPU是怎样安装在我们的系统上的吧。
这是一块安装完好的主板,CPU风扇的电源插座和卡扣都安装完好。
卡扣和电源插头已经取下。
轻轻取下散热片和风扇,CPU已经出现。
轻轻抬起插座的压杆。图中白色的插座就是CPU插座,周围黑色的塑料件作用就是安装散热器并同时保护CPU的。这时的CPU还涂着导热硅脂。
好了CPU已经取下。
不同类型的CPU对应的主板结构是不同的,应注意区别。
同样两块主板的背面。
散热器是CPU的重要配件。一般购买CPU时都会附送左面那种标配散热器与风扇。不过用户也可根据自身需要选择更好的,这对改善计算机工作环境,减小噪音都很有帮助。同时要注意风扇的接口。新产品的针脚要多些,能够根据计算机的工作温度自动调节转速。
这三款的优劣不言则明。