清华大学出版社：《计算机硬件技术基础》课程电子教案（PPT教学课件）第2章 硬件组成

第2章 微型计算机系统的硬 件组成 上一页

目 录 2.1 CPU 2.2 主板 2.3 内存储器 本章小结 上一页

上一页 2.1 CPU 2.1.1 CPU的性能指标 2.1.2 CPU的一般结构 2.1.3 Intel 8088微处理器 2.1.4 Intel CPU的发展历程 2.1.5 当前微机使用的CPU 2.1.6 64位CPU简介 2.1.7 CPU的降温

CPU的主要性能指标是字长（即数据总线宽度） 和主频，其他还有外频、地址总线宽度、高速缓 存、工作电压等。 ⒈字长：字长就是数据总线宽度，它是数据总 线的数量，它决定了CPU与二级高速缓存、内存 以及输入输出设备之间一次数据传输的信息量。 字长越长，计算精度和计算能力越高，速度也越 快。 2.1.1 CPU的性能指标 上一页

⒉主频：即CPU的时钟频率（CPU Clock Speed）。 主频越高，CPU的速度越快。现在的CPU的主频 一般都在1GHz以上，最好的CPU的主频已经超 过了3GHz。 ⒊外频：就是CPU的总线频率，是由主板为CPU 提供的基准时钟频率。现在，外频一般在133 MHz以上。 ⒋地址总线宽度：地址总线宽度是地址总线的数量， 它决定了CPU可以访问的存储器物理地址空间。 2.1.1 CPU的性能指标 (续1) 上一页

2.1.1 CPU的性能指标 (续2) ⒌高速缓存：是为了提高数据的处理速度而设置的。高速 缓存一般有两级。 一级高速缓存（L1 Cache）一般集成在CPU内，以提 高CPU的运行效率。其容量一般在32KB～64KB之间， 少数可以达到128KB。 二级高速缓存（L2 Cache）的容量一般相当于L1 Cache容量的4～8倍，目前一般在128KB～512KB之间， 高的可达1MB以上。时钟频率为CPU时钟频率的一半或 者全速。L2 Cache的容量。 上一页

2.1.1 CPU的性能指标 (续3) ⒍内存总线速度（Memory-Bus Speed）：是指CPU或二级 高速缓存（L2 Cache）和内存之间的通信速度，有时也 称“前端总线频率” ， “前端总线”即CPU总线。 ⒎扩展总线速度（Expansion-Bus Speed） ：是指扩展总线 （如局部总线PCI和VESA总线）的速度，一般为 33.33MHz。 ⒏生产工艺：是制造CPU的技术先进程度，如“0.18微米 制造工艺” 、 “0.13微米制造工艺”等。 ⒐工作电压：是指CPU正常工作时所需要的电压。 ⒑插槽类型：是CPU和主板的接口，目前主要的插槽类型 有Socket 370、Socket 423、Socket 478、Slot A等等。 上一页

CPU的主要功能是控制和协调微机系统的工作，有以下几项： ① 进行算术运算和逻辑运算； ② 能对指令进行译码、寄存，并执行指令所规定的操作； ③ 具有与存储器和I/O接口进行数据通信的能力； ④ 具有少量数据的暂存功能； ⑤ 能够提供微机系统所需要的定时和控制信号； ⑥ 能够响应输入/输出设备发出的中断请求。 为完成以上基本功能，CPU必须具有3个功能部件-运算器、 控制器和寄存器组。寄存器组又可看作是运算器部件中的一 部分，这样，CPU主要就由运算器部件和控制器部件组成。 上一页 2.1.2 CPU的一般结构

⒈运算器 运算器是计算机对数据进行加工处理的中心，它主要 由算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、通 用寄存器组、状态寄存器、数据多路选择器MUX和 内部总线等组成。下图是CPU组成的原理简图，该 图的右半部分为运算器，左半部分为控制器。 上一页 2.1.2 CPU的一般结构 (续1)