컴퓨터 기본 사항-CPU (1)
컴퓨터 기본 사항-CPU (1)
CPU 의 영어 전체 이름은 중앙 처리 장치 또는 중앙 프로세서입니다. CPU 는 다양한 프로그램, 데이터 및 명령을 전송하도록 설계되었습니다. 한 명령을 처리하는 데 필요한 데이터를 현재 사용할 수 없을 때, 프로세서는 다른 프로그램 명령을 계속 실행하면서 해당 명령을 임시로 한쪽으로 치우고 해당 처리 데이터를 기다립니다. 따라서 CPU 의 속도는 전체 데이터의 처리량에 따라 결정됩니다. 물론 클럭 속도, 멀티플라이어, 외부 주파수, 버스 속도 등 많은 기술적 문제가 있습니다. 초심자 친구가 머리가 아픕니까? 걱정하지 마세요. 명확하게 볼 수 있도록 CPU 의 모든 측면부터 시작하겠습니다. 문장 자세히 읽어 주세요.
CPU 란 무엇입니까?
CPU 는 영어 "중앙 처리 장치/중앙 처리 장치" 의 약어입니다. 일반적으로 CPU 는 논리 연산 장치, 제어 장치 및 스토리지 장치로 구성됩니다. 논리 작업 및 제어 장치에는 CPU 에서 데이터를 처리하는 동안 데이터를 임시로 저장하는 레지스터가 포함되어 있습니다.
CPU 의 주요 성능 지표는 다음과 같습니다.
클럭 속도
우리가 가장 염려하는 CPU 클럭 속도, 즉 233, 300 등이다. 일반적으로 클럭 속도가 높을수록 CPU 속도가 빨라지고 전체 장치가 높아집니다.
클럭 주파수
즉, CPU 의 외부 클럭 주파수는 컴퓨터 보드에 의해 제공되었으며, 이전에는 66MHz 였고, 일부 마더보드는 각각 75 MHz 와 83MHz 를 지원합니다. 현재 Intel 의 최신 칩셋 BX 는 100MHz 클럭 주파수를 사용하고 있습니다. 또한 MVP3 및 MVP4 와 같은 일부 비 인텔 칩셋도 100MHz 의 외부 주파수를 지원하기 시작했습니다. 엘리트의 BX 보드는 심지어 133MHz 의 외부 주파수를 지원할 수 있어 오버클러킹자를 위한 첫 번째 선택입니다.
내부 캐시 (L 1 캐시)
CPU 칩에 캡슐화된 캐시는 CPU 실행 중 일부 명령과 데이터를 임시로 저장하는 데 사용됩니다. 액세스 속도는 CPU 클럭 속도와 일치하며 L 1 캐시 용량 단위는 일반적으로 KB 입니다. L 1 캐시가 클수록 CPU 가 L2 캐시 및 액세스 속도가 느린 메모리와 데이터를 교환하는 횟수가 적어지고 PC 에 비해 실행 속도가 향상됩니다.
외부 캐시 (L2 캐시)
CPU 의 외부 캐시, 펜티엄 프로 프로세서의 L2 와 CPU 는 같은 주파수로 작동하지만 비용이 많이 들기 때문에 펜티엄 II 는 CPU 주파수의 절반, 용량은 5 12K 입니다. 비용 절감을 위해 Inter 는 셀러론 (Celeron) 이라는 L2 CPU 를 제작했는데, 성능이 좋아서 오버클럭킹에 적합하다. 현재 CPU 는 모두 내장되어 있으며 전속력으로 CPU 주파수와 같습니다. 구리 광산과 셀러론 3 의 L2 캐시는 CPU 와 같은 주파수입니다.
멀티미디어 확장 기술
멀티미디어 확장 명령어 세트' 의 약자입니다. MMX 는 1996 에서 인텔이 채택한 새로운 기술로 오디오, 비디오, 그래픽 및 통신에 펜티엄 CPU 를 적용하는 데 사용됩니다. CPU 에 57 개의 MMX 명령을 추가합니다. CPU 칩에 있는 L 1 캐시는 명령 세트에 MMX 명령을 추가하는 것 외에 원래 16KB 에서 32KB( 16K 명령+/kb 로 증가합니다 현재 CPU 에는 기본적으로 MMX 기술이 있는데, P55C 와 펜티엄 II CPU 외에도 K6, K6 3D, MII 등이 있습니다.
제조 공정
현재 CPU 의 제조 공정은 0. 18 미크론이며 향후 CPU 제조 공정은 0. 15 미크론 이하에 이를 수 있습니다.
CPU 용어 개요
많은 사람들이 컴퓨터 문장 중 일부 영어 명사에 어려움을 겪기 때문에, 나는 특별히 여러분을 위해 CPU 에 관한 명사를 정리했습니다.
볼 그리드 배열, 구형 행렬 배열
상보성 금속 산화물 반도체.
CISC: 복잡한 스크립트 계산.
COB: 보드 캐시, 보드 캐시
대구: 온칩 캐시, 온칩 통합 캐시
CPGA: 세라믹 니들 그리드 어레이, 세라믹 니들 그리드 어레이
중앙처리장치.
Ec: 내장형 컨트롤러, 마이크로컨트롤러
Femms: 멀티미디어 상태를 빠르게 입력/종료하고 멀티미디어 상태를 빠르게 입력/종료합니다.
선입 선출: 선입 선출 대기열.
FPU: 부동 소수점 단위, 부동 소수점 연산 단위.
HL-PBGA: 표면 접착, 내열성, 경량 플라스틱 구형 매트릭스 패키지
Ia: 인텔 아키텍처
Id: 식별자, 식별 번호
IMM: 인텔 모바일 모듈, 인텔 모바일 모듈
KNI: 카터마이의 새로운 지침, 카터마이의 새로운 명령어 세트, 즉 MMX2 입니다.
MMX: 멀티미디어 확장, 멀티미디어 확장 명령어 세트
니켈: 비 인텔, 비 인텔
PGA: 니들 게이트 어레이: 니들 게이트 어레이, 많은 전력 소비.
PSN: 프로세서 일련 번호, 프로세서 일련 번호입니다.
PIB: 박스형 프로세서: 박스형 프로세서
PPGA: 플라스틱 니들 그리드 어레이, 플라스틱 니들 매트릭스 패키지.
PQFP: 플라스틱 사각 플랫 패키지
명령 집합 계산, 명령 집합 컴퓨터 축소
초: 단일 에지 커넥터
SIMD: 단일 명령 다중 데이터, 단일 명령 다중 데이터
SiO2F: 불화 실리카, 실리카 불화물.
SOI: 절연체상의 실리콘
SSE: 스트리밍 SIMD 확장, 단일 명령 다중 스트림 확장.
TCP: 캐리어 패키지: 필름 패키지, 낮은 발열.
번역 관찰측 버퍼.
긴 지시자.
마이크로소프트 윈도우 하드웨어 품질 연구소.
중앙 처리 장치의 기본 약관
첫째, CPU 범주 개요
1978 년 미국 인텔사는 처음으로 16 비트 마이크로프로세서를 생산해 Intel 이라는 이름을 붙였다. 이 제품에 사용되는 스크립트를 x86 스크립트라고 합니다. 이후 인텔은' x86 시리즈 CPU' 라는 기존 x86 명령어 세트와 호환되는 더욱 발전되고 빠른 새로운 CPU 를 생산했습니다. 1978 년 인텔에서 제조한 첫 번째 i8086 부터 20 년 만에 인텔 CPU 가 6 세대 펜티엄 III 프로세서로 발전하여 64 비트 7 세대 프로세서가 곧 출시될 예정입니다.
현재 주류 CPU 는 패키지 형태에서 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 하나는 기존의 핀 소켓이고, 하나는 슬롯입니다. 그들 사이의 차이점을 살펴 보겠습니다.
1, 콘센트 7
386 부터 PC 는 일반적으로 소켓 소켓을 사용하여 CPU 를 설치합니다. 소켓 4, 소켓 5 에서 소켓 7 까지 가장 많이 사용되고 있습니다.
7 번 소켓은 사각 멀티 핀 ZIF (제로 삽입력) 소켓으로, 소켓에 레버가 있습니다. CPU 를 설치 및 교체할 때 레버를 위로 당겨 CPU 칩을 쉽게 삽입 또는 제거할 수 있습니다. 소켓 7 소켓은 인텔의 펜티엄, 펜티엄 MMX 뿐만 아니라 AMD 의 K5, K6, K6-2 도 설치할 수 있습니다. Cyrix 의 6x86, 6x86MX, M ⅱ IDT 의 Winchip 은 매우 널리 사용되고 있습니다. 소켓 7 은 CPU 가 펜티엄 시대로 들어선 이후 가장 일반적인 마더보드 아키텍처이기도 하며, 일반적으로 인텔의 HX, TX 등의 칩셋을 사용합니다. 주요 특징은 66MHz (최대 83MHz) 의 표준 외부 주파수로, 일반적으로 이중 전압 전원 공급 장치 메커니즘, 여러 PCI 및 ISA 슬롯, PCI 및 ISA 인터페이스 장치 지원, VX, TX 등의 칩셋은 168 선 SDRAM 도 지원합니다. 소켓 7 시리즈의 대표적인 CPU 제품은 다음과 같습니다.
2, 속도 7
이것은 소켓 7 시리즈의 업그레이드 버전이어야 합니다. 일반적으로 MVP3, 알라딘 ⅴ 등 비 인텔 칩셋을 사용합니다. 소켓 7 에 비해 크게 두 가지 개선 사항이 있습니다. 버스 주파수가 100MHz 이상 (최대 133MHz) 으로 올라가고 AGP 그래픽을 사용할 수 있는 AGP 슬롯이 제공됩니다. 소켓 7 이 지원하는 모든 CPU 와 호환됩니다. 현재 주로 AMD K6-2, K6-3 과 협력하여 저렴한 가격 대비 성능의 PC 를 구성하고 있습니다. K6-2 는 여전히 소켓 7 에 캡슐화되어 있지만 100MHz 의 외부 주파수를 지원합니다. 최신 K6-3 도 속도 7 아키텍처의 마더보드에서 실행됩니다.
3, 슬롯 1
소켓 7 에 비해 1 슬롯은 완전히 다른 CPU 슬롯입니다. 슬롯 1 은 SEC (단면 접촉) 패키징 기술로 제조된 펜티엄 II 프로세서와 밀접하게 일치하는 242 개의 핀이 있는 좁은 슬롯입니다. 슬롯1아키텍처의 주요 기능은 Super 7 과 매우 비슷하지만 CPU 슬롯은 매우 다릅니다. 인텔 440BX 칩셋은 100MHz 이상의 외부 주파수를 지원하도록 설계되어 AGP 기술을 완벽하게 지원합니다. 슬롯 1 은 Intel Pentium II, Pentium III, Celeron, Celeron a 시리즈 CPU 에 적합한 CPU 를 갖춘 현재 마더보드의 주요 아키텍처입니다.
Slot 2 는 기본적으로 Slot 1 과 유사하며 하이엔드 서버에 적용되는 인터페이스입니다. 인텔 440GX 또는 440NX 칩셋과 인텔 프리미엄 제품 제온 프로세서를 함께 사용합니다.
4, 슬롯 a
AMD K7 이 사용하는 슬롯 인터페이스를 "슬롯 A" 라고 합니다. 외관상으로는 Slot A 인터페이스가 Intel 의 Slot 1 인터페이스와 동일하지만 전기 성능에서는 완전히 호환되지 않습니다. K7 용으로 설계된 칩셋 또는 마더보드는 인텔의 CPU 를 사용할 수 없습니다. AMD 에 따르면 이 설계에 따라 제조업체는 기존 시장에서 필요한 모든 원자재와 구성 요소를 계속 사용할 수 있습니다.
5. 소켓 370 시리즈
이것은 인텔이 저가의 컴퓨터 트렌드의 압력으로' 퇴초' 하는 것이다. 인텔은 한때 자신의 특허 Slot 1 아키텍처가 AMD 와 Cyrix 간의 격차를 해소하여 CPU 시장을 독점할 수 있기를 바랐지만 실제로는 상대에게 생존공간을 만들어 주었다. 새로운 셀러론 프로세서는 370 핀 리드를 가지고 있으며 296 핀 소켓 7 소켓과 호환되지 않습니다. 언뜻 보면 인텔의 MMX' 흑금강' 처럼 보이지만 똑같지는 않습니다. 소켓 370 의 셀러론 프로세서는 L2 캐시가 통합되어 있기 때문에 더 큽니다. 소켓 370 CPU 는 변환 카드를 통해 1 슬롯의 마더보드에도 설치할 수 있습니다.
둘째, CPU 기술 개요
1, 스크립트 분쟁
최근 몇 년 동안 CPU 신기술 발전 중 가장 눈에 띄는 것은 명령어 세트의 끊임없는 혁신이다. 멀티미디어 및 3D 이미지에 대한 컴퓨터 응용 능력을 향상시키기 위해 MMX 와 3DNow 가 등장했습니다! , SSE 등의 새로운 명령어 세트.
멀티미디어 확장 기술
첫째, MMX 기술은 한 번에 여러 데이터를 처리할 수 있습니다. 컴퓨터 멀티미디어 처리는 일반적으로 애니메이션 재현, 이미지 처리 및 사운드 합성을 나타냅니다. 멀티미디어 처리에서는 연속 데이터를 반복적으로 처리해야 합니다. 전통적인 명령어로 데이터가 아무리 작아도 한 번에 하나의 데이터만 처리할 수 있기 때문에 시간이 오래 걸린다. 이 문제를 해결하기 위해 MMX 는 SIMD (Single Instruction Multiple Data Technology) 를 사용하여 한 명령에 대한 여러 데이터를 동시에 처리하고 64 비트의 임의 구분 데이터를 한 번에 처리할 수 있습니다. 둘째, 데이터는 최대값에 따라 반올림할 수 있습니다. MMX 의 또 다른 특징은 계산 결과가 실제 처리 능력을 초과할 때 정상적으로 처리된다는 것입니다. 기존 x86 명령을 사용하면 계산 결과가 CPU 처리 데이터의 한계를 초과하면 데이터가 잘려 더 작은 숫자로 바뀝니다. MMX 는 소위 "포화" 함수를 사용하여 이 문제를 성공적으로 해결했습니다. 계산 결과가 데이터 크기 제한을 초과하면 관리 가능한 범위 내의 최대값으로 자동 변환됩니다.
3DNow! 기술
AMD 는 K6-2: 3DNow 에서 한방에 빨간색입니다! 기술은 실제로 기계 코드 수준의 확장 명령어 세트 (***2 1 개 명령) 를 의미합니다. 이러한 명령은 여전히 SIMD (단일 명령 다중 데이터) 로 부동 소수점 연산, 정수 연산, 데이터 프리페치 등의 기능을 구현합니다. 이러한 연산 유형, 특히 부동 소수점 연산은 수백 가지 연산 유형 중에서 선택되며 3D 처리에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 3DNow! MMX 와 똑같아 보이지만 그 용도는 정확히 동일하지 않습니다. MMX 는 정수 연산에 중점을 두므로 주로 그래픽 설명, 데이터 압축 압축 해제, 오디오 처리 및 기타 응용 프로그램, 3DNow! 부동 소수점 연산이 주를 이루므로 주로 3D 모델링, 좌표 변환, 효과 렌더링 등의 3D 응용 프로그램에 사용됩니다. 3DNow! 이 명령은 SIMD 모드뿐만 아니라 한 클럭 주기 동안 두 레지스터의 실행 채널에서 두 개의 3DNow 를 동시에 실행할 수 있습니다! 명령 모드, 즉 클록 사이클당 4 개의 부동 소수점 연산을 수행할 수 있는 것이 AMD K6-2 가 3D 처리 성능을 크게 향상시킬 수 있는 이유입니다.
설명을 참조하십시오
AMD 3DNow 를 만나보세요! 기술적 난관에 따라 인텔은 3d 및 부동 소수점 컴퓨팅 기능을 향상시키고 MMX 를 지원하는 원시 소프트웨어를 더 빠르게 실행할 수 있도록 최신 펜티엄 III 프로세서에 70 개의 새로운 SSE(KNI) 명령을 추가했습니다. SSE 명령은 이전의 모든 MMX 지시문과 호환되며 부동 소수점 데이터 유형의 SIMD 도 포함합니다. CPU 는 명령을 병렬로 처리하므로 소프트웨어가 작업을 반복 할 때 큰 이점을 얻을 수 있습니다.
반면 MMX 에서 제공하는 SIMD 는 정수 유형에만 유효합니다. 아시다시피 3D 응용 프로그램은 부동 소수점 연산과 밀접한 관계가 있습니다. 부동 소수점 연산은 3D 처리 속도를 높이기 위한 것입니다. 3D 좌표를 변환할 때, 특히 동시에 몇 개 변환하는 경우 SIMD 는 1 초 이내에 더 많은 연산을 수행하므로 SIMD 부동 소수점 명령을 사용하면 렌더링, 실시간 그림자 효과 및 장면 반사가 더욱 향상됩니다. 사용자에게 이것은 3D 물체가 더 사실적이고, 표면이 더 매끄럽고, "가상 현실" 이 더 "현실적" 임을 의미합니다.
SSE 명령은 Intel MMX 와 AMD 3DNow 라고 할 수 있습니다! 기술 결합의 산물, 3DNow 감사합니다! 부동 등록을 사용했기 때문에 일반적인 부동 작업은 잘 동기화되지 않았습니다. SSE 는 별도의 명령 레지스터를 사용하므로 최고 속도로 실행할 수 있으며 부동 소수점 연산과의 병렬성을 보장합니다. 특히 둘 다 사용하는 레지스터는 매우 다릅니다-3dnow! 64 비트이고 SSE 는 128 비트입니다.
또한 Katmai 프로세서에는 3DNow 와 유사한 "메모리 스트림" 이라는 새로운 기능이 있습니다! 프리페치 명령은 사용하기 전에 레벨 1 캐시에 데이터를 업로드하는 데 사용되는 매우 유사합니다. 차이점은 Katmai 가 L2 캐시뿐만 아니라 모든 캐시에서 캐시된 데이터를 가져오도록 선택할 수 있기 때문에 SSE 가 3DNow 보다 낫다는 것입니다! 더 빨라요.
3DNow! SSE 와 상호 호환되지 않지만 매우 유사합니다. 본질적으로, 그들은 모두 SIMD 기술을 통해 CPU 의 부동 소수점 연산 능력을 높이려고 시도했다. 둘 다 하나의 클럭 주기 동안 여러 부동 소수점 데이터를 동시에 처리할 수 있도록 지원합니다. 일부 멀티미디어 명령어는 MPEG 디코딩과 같은 특수 작업을 지원합니다.
2. 캐싱 기술 개발.
캐싱이란 이름에서 알 수 있듯이 데이터에 빠르게 액세스할 수 있는 메모리로 CPU 와 데이터를 더 빠르게 교환할 수 있어 주 메모리보다 속도가 우수합니다. 프로세서는 먼저 L 1 캐시라는 칩 내 캐시에서 데이터를 찾습니다. L 1 캐시에서 찾을 수 없는 경우 프로세서는 시스템의 운영 스토리지에서 찾습니다. L2 캐시가 있다고 가정하면 프로세서는 주 메모리에서 직접 검색하는 대신 L2 캐시에서 검색할 수 있습니다. 따라서 이론적으로 시스템의 L2 캐시가 많을수록 프로세서가 느린 주 메모리에 직접 액세스할 가능성이 줄어듭니다.
AMD 의 최신 K6-3 프로세서는 L3 캐시 기술을 사용하여 전체 장치 성능을 크게 향상시킵니다. K6-3 에는 256KB L2 캐시가 내장되어 있습니다. 오랫동안 개인용 컴퓨터는 2 단계 캐시 구조를 채택했습니다. 칩 내부 캐시는 L 1 캐시라고 하며 L2 캐시는 마더보드 외부에 두거나 프로세서 칩 (예: P II 및 셀러론 300A) 에 내장할 수 있습니다. 이전 K6-2 클럭 속도는 300MHz 에서 450MHz 로 높일 수 있지만 P II 에 비해 L2 캐시는 100MHz 에서만 작동하므로 성능이 크게 향상되지 않습니다. K6-3 내장 L2 캐시는 코어 주파수에서 작동하며 외부 버스와는 완전히 독립적입니다.
K6-3 에 사용된 L3 캐시에는 전속 64KB L 1 캐시 1 개, 내부 전속 256KB L2 캐시 1 개, Super7 마더보드에 위치한 외부 L3 캐시 1 개 (옵션) 가 포함되며 100MHz 외부 버스에서 실행됩니다. 이렇게 하면 같은 주파수의 인텔 펜티엄 II 보다 한 단계 빠른 처리 속도로 캐시 용량과 더 높은 대역폭을 제공합니다. 이전 100MHz 대역외 캐시는 800Mbps 의 대역폭을 지원하고 450MHz 에서 실행되는 내장형 L2 캐시는 3600Mbps 의 대역폭을 지원합니다. 동시에 읽고 쓸 수 있는 듀얼 포트가 구축되어 총 대역폭이 7200Mbps 로 높아져 100MHz 의 외부 캐시보다 9 배 향상되었습니다. 원래 속도 7 마더보드의 L2 캐시는 자연스럽게 5 12kB 에서 2mB 까지, 100MHz 에서 실행되는 대역외, L 1 L2 와의 강력한 결합으로 프로세서 성능을 한 단계 끌어올렸다
3. 더욱 선진적인 제조 기술
다음 세기에 인텔과 마이크로프로세서 시장을 놓고 경쟁하기 위해 AMD 와 모토로라는 7 년간의 기술 협력 협정을 체결했습니다. 모토로라는 AMD 에 최신 구리 상호 연결 기술을 승인할 것이다. AMD 는 2000 년 안에 최고 1000MHz( 1GHz) 의 클럭 속도를 가진 K7 마이크로프로세서를 제조할 계획입니다.
CPU 는 더 빠른 64 비트 구조로 발전할 것이다. CPU 의 제조 공정은 더욱 정교해져서 현재의 0.25 미크론에서 0. 18 미크론으로 전환됩니다. 2000 년까지 대부분의 CPU 제조업체는 0. 18 미크론 공정을 사용하여 프로세서를 제조합니다. 200 1 이후 많은 업체들이 0. 13 미크론 구리 제조 공정으로 전환된다. 제조 공정이 향상됨에 따라 향료의 부피가 더 작고, 통합도가 높으며, 전력 소비량이 적다.
구리 공정의 장점은 매우 뚜렷하며, 주로 구리의 전도성이 현재 널리 사용되고 있는 알루미늄보다 좋고, 구리의 저항과 발열량이 적기 때문에 프로세서가 더 넓은 범위에서 신뢰성을 보장한다는 점에서 주로 나타난다. 0. 13 미크론 이하의 칩 제조 기술 및 구리 공정을 사용하여 프로세서 작동 주파수를 효과적으로 높일 수 있습니다. 기존 파이프 코어의 체적을 줄일 수 있습니다. 구리 공정은 기존의 알루미늄 공정에 비해 프로세서 속도를 효과적으로 높이고 프로세서 면적을 줄입니다. 발전의 관점에서 볼 때, 구리 기술은 결국 알루미늄 기술을 대체할 것이다.