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cpu-第章

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处理器和奔腾III处理器(242触点)。
   S。E。P。封装
    “S。E。P。”是“SingleEdgeProcessor”的缩写,是单边处理器的缩写。“S。E。P。”封装类似于“S。E。C。C。”或者“S。E。C。C。2”封装,也是采用单边插入到Slot插槽中,以金手指与插槽接触,但是它没有全包装外壳,底板电路从处理器底部是可见的。“S。E。P。”封装应用于早期的242根金手指的IntelCeleron处理器。
   PLGA封装
   PLGA是PlasticLandGridArray的缩写,即塑料焊盘栅格阵列封装。由于没有使用针脚,而是使用了细小的点式接口,所以PLGA封装明显比以前的FC…PGA2等封装具有更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本,可以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。目前Intel公司Socket775接口的CPU采用了此封装。
   CuPGA封装
   CuPGA是LiddedCeramicPackageGridArray的缩写,即有盖陶瓷栅格阵列封装。其与普通陶瓷封装最大的区别是增加了一个顶盖,能提供更好的散热性能以及能保护CPU核心免受损坏。目前AMD64系列CPU采用了此封装。
   超线程技术HT
     CPU生产商为了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快,如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。
     尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction…LevelParallelism,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此,Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能,让CPU可以同时执行多重线程,就能够让CPU发挥更大效率,即所谓“超线程(Hyper…Threading,简称“HT”)”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高的CPU的运行效率。
     采用超线程及时可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。
     超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源,理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程,P4处理器需要多加入一个LogicalCPUPointer(逻辑处理单元)。因此新一代的P4HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU(整数运算单元)、FPU(浮点运算单元)、L2Cache(二级缓存)则保持不变,这些部分是被分享的。
     虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,每各CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。
     英特尔P4超线程有两个运行模式,SingleTaskMode(单任务模式)及MultiTaskMode(多任务模式),当程序不支持Multi…Processing(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑CPU的运行,把资源集中于单个逻辑CPU中,让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作,占用一定的资源,因此Hyper…ThreadingCPU运行SingleTaskMode程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
     需要注意的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。目前支持超线程技术的芯片组包括如:英特尔i845GE、PE及矽统iSR658RDRAM、SiS645DX、SiS651可直接支持超线程;英特尔i845E、i850E通过升级BIOS后可支持;威盛P4X400、P4X400A可支持,但未获得正式授权。操作系统如:MicrosoftWindowsXP、MicrosoftWindows2003,Linuxkernel2。4。x以后的版本也支持超线程技术。
   系列型号
   CPU厂商会根据CPU产品的市场定位来给属于同一系列的CPU产品确定一个系列型号以便于分类和管理,一般而言系列型号可以说是用于区分CPU性能的重要标识。
   早期的CPU系列型号并没有明显的高低端之分,例如Intel的面向主流桌面市场的Pentium和PentiumMMX以及面向高端服务器生产的PentiumPro;AMD的面向主流桌面市场的K5、K6、K6…2和K6…III以及面向移动市场的K6…2+和K6…III+等等。
   随着CPU技术和IT市场的发展,Intel和AMD两大CPU生产厂商出于细分市场的目的,都不约而同的将自己旗下的CPU产品细分为高低端,从而以性能高低来细分市场。而高低端CPU系列型号之间的区别无非就是二级缓存容量(一般都只具有高端产品的四分之一)、外频、前端总线频率、支持的指令集以及支持的特殊技术等几个重要方面,基本上可以认为低端CPU产品就是高端CPU产品的缩水版。例如Intel方面的Celeron系列除了最初的产品没有二级缓存之外,就始终只具有128KB的二级缓存和66MHz以及100MHz的外频,比同时代的PentiumII/III/4系列都要差得多,而AMD方面的Duron也始终只具有64KB的二级缓存,外频也始终要比同时代的Athlon和AthlonXP要低一个数量级。
   CPU系列划分为高低端之后,两大CPU厂商分别都推出了自己的一系列产品。在桌面平台方面,有Intel面向主流桌面市场的PentiumII、PentiumIII和Pentium4以及面向低端桌面市场的Celeron系列(包括俗称的I/II/III/IV代);而AMD方面则有面向主流桌面市场Athlon、AthlonXP以及面向低端桌面市场的Duron和Sempron等等。在移动平台方面,Intel则有面向高端移动市场的MobilePentiumII、MobilePentiumIII、MobilePentium4…M、MobilePentium4和PentiumM以及面向低端移动市场的MobileCeleron和CeleronM;AMD方面也有面向高端移动市场的MobileAthlon4、MobileAthlonXP…M和MobileAthlon64以及面向低端移动市场的MobileDuron和MobileSempron等等。
   目前,CPU的系列型号更是被进一步细分为高中低三种类型。就以台式机CPU而言,Intel方面,高端的是双核心的PentiumEE以及单核心的Pentium4EE,中端的是双核心的PentiumD和单核心的Pentium4,低端的则是CeleronD以及已经被淘汰掉的Celeron(即俗称的CeleronIV);而AMD方面,高端的是Athlon64FX(包括单核心和双核心),中端的则是双核心的Athlon64X2和单核心的Athlon64,低端就是Sempron。以笔记本CPU而言,Intel方面高端的是CoreDuo,中端的是CoreSolo和即将被淘汰的PentiumM,低端的则是CeleronM;而AMD方面,高端的则是Turion64,中端的是MobileAthlon64,低端的则是MobileSempron。
   但在购买CPU产品时需要注意的是,以系列型号来区分CPU性能的高低也只对同时期的产品才有效,任何事物都是相对的,今天的高端就是明天的中端、后天的低端,例如昔日的高端产品Pentium4和PentiumM现在已经降为了中端产品,AMD的Turion64在Turion64X2发布之后也将降为中端产品。另外某些系列型号的时间跨度非常大,例如Intel的Pentium4系列从2000年11月发布至今已经过了6个年头,而当时属于高端的早期的Pentium4其性能还远远不及现在属于低端的CeleronD。而且低端CPU产品中也出现过不少以超频性能著称或者能修改的精品,例如Intel方面早期的Celeron300A,中期的图拉丁核心的CeleronIII系列,以及现在的CeleronD系列等等;AMD方面也有早期的Duron由于可以依靠连接金桥而修改为Athlon和Athlo
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