第2章 第1节 认识CPU和CPU风扇（课件）-《计算机组装与维护》（高教版第二版）同步精品课堂

2.1 认识CPU和CPU风扇 计算机组装与维护 同步精品课堂 高等教育出版社（第二版） 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 认识CPU和CPU风扇的外观 掌握CPU的性能参数 掌握CPU风扇的性能参数 学习查询CPU技术参数的方法 教学重难点 二 教学重点 CPU的主要技术指标 教学难点 主频、外频、倍频三者之间的关系 导入新课 三 计算机机箱内部主板上的各部件中，哪个是大脑？ 导入新课 三 中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心，负责执行计算机程序中的指令并处理数据，它相当于计算机的大脑，所有程序运行时，它们的指令都需要通过CPU来执行。所以CPU的性能基本代表了计算机的性能，了解CPU的各种技术参数，对于配置、组装计算机非常重要。 新知讲授 四 CPU指的是中央处理器，是一块超大规模的集成电路芯片，主要包括运算器和控制器。CPU是计算机的核心，负责数据运算和系统控制，它对计算机的重要性相当于人的大脑对人的重要性。CPU的一面是触片，与主板电路接触，中心是CPU的核心，另一面是封装外壳，上面标注了厂商、型号、主频等信息。 知识点1：认识CPU外观 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU Intel公司： Intel公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成立于1968年，具有44年产品创新和市场领导的历史，1971年，Intel推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界，它拥有将近80%的市场占有率。 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU Intel——低端产品 Intel 奔腾双核 E6500 主频：2.93GHz 外频：266MHz 倍频：11 总线频率：1066MHz 一级缓存：128KB 二级缓存：2MB 插槽类型：LGA 775 核心代号：Wolfdale 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU Intel——中端产品 Intel 酷睿i3 3220（盒） 主频：3.3GHz 总线频率：5.0GT/s 外频：100MHz 二级缓存：2×256KB 三级缓存：3MB 插槽类型：LGA 1155 核心数量：双核心 四线程 核心代号：Ivy Bridge 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU Intel——高端产品 Intel 酷睿i7 3770（盒） 主频：3.4GHz 总线频率：5.0GT/s 三级缓存：8MBB 插槽类型：LGA 1155 核心数量：四核心 八线程 核心代号：Ivy Bridge 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU AMD公司： AMD公司专门为计算机、通信和消费电子行业提供各种创新的微处理器（CPU、GPU、APU、主板芯片组、电视卡芯片等)、闪存和低功率处理器解决方案， AMD是目前业内唯一一个可以提供高性能CPU、高性能独立显卡GPU、主板芯片组三大组件的半导体公司。它他成立于1969年，其生产的CPU市场占有率勉强超过20%。 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU AMD——低端产品 AMD 速龙II X4 640（盒） 主频：3GHz 总线频率：2000MHz 外频：200MHz 二级缓存：4*512KB 插槽类型：Socket AM3 核心数量：四核心 四线程 核心代号：Propus 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU AMD——中端产品 AMD A10-5700 主频：3.4GHz 外频：100MHz 二级缓存：4MB 插槽类型：Socket FM2 核心数量：四核心 四线程 新知讲授 四 知识点2：认识市场上的CPU AMD——高端产品 AMD FX-8150： 主频：3.6GHz 总线频率：3.2GT/s 二级缓存：8MB 三级缓存：8MB 插槽类型：Socket AM3+ 核心代号：Bulldozer 新知讲授 四 （1）字长 字长反映了CPU一次能处理多少个二进制位。目前市场上常见的CPU字长为32位或64位。一般64位的CPU指令集内有“EM64T”字样。64位CPU一次能处理64位二进制位，即8个字节的数据，与32位CPU相比较而言，处理的数据多了一倍，因此，64位处理器可以彻底打破32位CPU处理器内存寻址4GB的空间限制。可见，理论上来说CPU的字长越大越好。 注意：1GHz=1000MHz=1000000KHz。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （2）主频、倍频和外频 主频：又称为“时钟频率”，单位是兆赫兹（MHZ）或者千兆赫兹（GHZ），用来表示CPU运算、处理数据的速度。理论上来说，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。 外频：外频是CPU工作的基准频率，也称为总线频率。CPU的外频须和主板总线频率一致。 倍频，全称是倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，即主频 = 外频 x 倍频。 知识点3：认识CPU的性能参数 思考：某主板的总线频率是500MHZ，而倍频设置为10，那么CPU的主频是？ 新知讲授 四 （3）核心类型及数量 核心（Die）：又称为内核，是CPU最重要的组成部分，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU所有的计算、接受、存储命令、处理数据都由核心执行。 CPU制造商为了便于CPU设计、生产、销售的管理， 会给各种CPU核心与之相对应的代号，即CPU核心类型。一般来说，新类型与较旧类型的核心相比较会具有更高的性能，现在主流CPU至少都是双核心的，有些达到了四核、六核、高端的已经可达到八核了，而同一个CPU中核心数量越多，CPU的性能就越好。 Intel的CPU核心代号有：Core系列、Pentium系列、Celeron系列、Xeon系列等。 AMD的CPU核心代号有：Rezen系列、Athlon系列、Threadripper系列、EPYC系列。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （4）CPU缓存（Cache Memory） CPU缓存（Cache）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多，但是交换速度却比内存要快得多。 CPU在调用内存数据时，采用特殊的算法，将使用频率较高的数据，临时存储在CPU缓存中，需要时，CPU就可以直接从缓存中调用，从而加快读取速度。 知识点3：认识CPU的性能参数 思考：什么是一级缓存、二级缓存、三级缓存？ 新知讲授 四 （4）CPU缓存（一级、二级、三级） 一级缓存（ L1 Cache）：位于CPU内核的旁边，是与CPU结合最为紧密的CPU缓存，也是历史上最早出现的CPU缓存。 二级缓存（L2 Cache）：它是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量原则是越大越好。 三级缓存（L3 Cache）：是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。 目前的CPU有的有1、2级缓存，有的已具有了3级缓存。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （5）封装形式（Packaging） 封装，是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。运用封装技术，可使CPU芯片固化在陶瓷或塑料的基体中，防止因空气中的杂质降低内部电路的电气性能。通过封闭技术，还使CPU芯片上的接点用导线连接到基体外壳的引脚上，这些引脚与印刷电路板上的导线或其他器件建立连接。 现在流行的是LGA封装技术，它的革命性变化是，将针状引脚改为触点状引脚，为如触点数为775\1155的Intel CPU。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （6）接口类型 CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、针脚式、触点式等。目前用户中的CPU的接口还有相当部分是都是针脚式接口，对应到主板上为针孔式插槽类型。这样的接口形式快要被淘汰，而改用更容易安装的触点式接口。Intel封装为LGA 775/1155/1366的CPU，其接口均为触点式。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （7）前端总线（FSB）频率 前端总线是将CPU连接到北桥芯片的总线。是CPU与外界交换数据的主要通道，通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据，因此前端总线的数据传输能力越强，对计算机整体性能就越强。 CPU的前端总线频率要和内存的频率相等，并且小于或等于主板的最大FSB，计算机才能达到最佳效果。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （8）CPU的制作工艺 CPU的“制作工艺”是指在生产CPU过程中，要加工各种电路和电子元件，制造导线再连接各个元器件的一个过程，通常其生产的精度以微米（1微米等于千分之一毫米）来表示，未来有向纳米（1纳米等于千分之一微米）发展的趋势，精度越高，生产工艺越先进 目前CPU的芯片制造精度已达到65纳米以下，Intel公司的四核心、六核心的CPU制作工艺已达到32纳米，晶体管数目已经超过了7亿只 。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （9）CPU的工作电压 CPU的工作电压（Supply Voltage），即CPU正常工作所需的电压。目前主流CPU的工作电压呈明显下降趋势。较低的工作电压带来许多优点：如采用低电压的CPU的芯片总功耗降低了；功耗降低，致使发热量减少；同时降低电压是CPU主频提高的重要因素之一。 CPU的工作电压分为两个方面，CPU的核心电压与I/O电压。核心电压即驱动CPU核心芯片的电压，I/O电压则指驱动I/O电路的电压。通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 （10）扩展指令集 CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令集的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。 从现阶段的主流体系结构来看，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分。而从具体运用看，如Intel的MMX、SSE、 SSE2和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图像和Internet等的处理能力，我们通常会把CPU的扩展指令集称为“CPU的指令集”。 知识点3：认识CPU的性能参数 新知讲授 四 知识点4：认识CPU风扇的外观 新知讲授 四 一般来说，在购买了盒装CPU后，会附带有原装的CPU风扇。但如果用户垢面散装CPU就必须自己选购CPU风扇。CPU风扇的关键参数如下： （1）接口类型：接口类型指的是CPU风扇所适用的主板CPU接口类型。 （2）散热方式：风冷散热是最简单、最直接、最经济的方式，除此之外，还有水冷、半导体制冷、氟制冷、氮制冷等多种方法。目前市面上销售的大多数是风冷式的散热风扇。 知识点5：认识CPU风扇的关键参数 新知讲授 四 （3）散热片材质：CPU风扇散热片使用的材料一般以铜和铝为主，铜的导热性能好但价格高，铝的导热性能相对弱一些，但成本较低。 （4）风扇功率：风扇功率越大，转速越高，风扇的风力也就越强，散热的效果就越好。风扇转速的单位用RPM来表示，最好选择转速为3500~5200rpm的风扇。 （5）风扇轴承：高档风扇采用磁浮轴承，工作寿命长（>10万小时），噪声低。一般用户选用滚珠轴承或油封轴承。 知识点5：认识CPU风扇的关键参数 师生互动 五 讨论 1、利用计算机搜索“CPU和CPU风扇的性能参数”相关知识，并对查询到的信息进行讨论。 2、安装并运行CPU测试软件CPU-Z，填写本机CPU检测信息表。 3、分组讨论，说一说CPU－Z运行后显示的信息有哪些？ 随堂练习 六 1、已知某型号CPU的主频为800MHZ，倍频系数为8，那么外频为（ ）。 A. 800MHZ B.100MHZ C.133MHZ D. 1600MHZ 答案：B 解析：CPU的主频（即时钟频率）可以通过外频和倍频系数相乘得到。公式为：主频 = 外频 × 倍频系数。根据题目，主频为800MHZ，倍频系数为8。将已知数值代入公式：800MHZ = 外频 × 8。解方程得：外频 = 800MHZ / 8 = 100MHZ。 随堂练习 六 2、在计算机中，其内部的各种算术、逻辑运算主要是由（ ）来执行的。 A. 主板 B. 内存 C. 外存 D. 中央处理器 答案：D 解析：主板是计算机的主要电路板，它提供了连接和支持其他硬件的平台。内存用于存储正在运行的程序和数据。外存：外存如硬盘、SSD等，用于长期存储数据和程序。CPU是计算机的大脑，负责执行各种算术、逻辑运算以及控制其他硬件的操作。 随堂练习 六 3、下列选项中所描述的指标，与计算机处理精度有关的是（ ）。 A. 主频 B. 内存容量 C. 字长 D. 运算速度 答案：C 解析：字长是指计算机一次能处理的二进制数据的位数。字长越长，计算机处理数据的精度就越高，因此字长与计算机处理精度直接相关。 随堂练习 六 4、CPU的运算速度采用（ ）来进行描述。 A. MIPS B. RPM C. NS D. BPS 答案：A 解析：MIPS即每秒处理的百万级的机器语言指令数，是衡量CPU速度的一个常用单位。RPM即每分钟旋转次数，主要用于描述硬盘、风扇等设备的旋转速度。NS即纳秒，是时间单位。BPS即每秒传输的比特数，主要用于描述数据传输速率，如网络带宽等。 随堂练习 六 5、下列选项中，属于CPU正常工作电压的是（ ）。 A. 220V B. 110V C. 12V D. 3.3V 答案：D 解析：3.3V是现代CPU常见的工作电压之一，许多低功耗和高性能的CPU都采用3.3V或更低的电压工作，以确保稳定性和降低能耗。 随堂练习 六 6、下列选项中，在安装时需要使用风扇或散热片的是（ ）。 A. 光驱 B. 硬盘 C. 内存 D. 显卡 答案：D 解析：显卡是计算机中负责图形处理的核心部件，其在处理复杂图形和游戏时会产生大量热量。为了保证显卡在高负荷工作时的稳定性和延长使用寿命，通常需要安装风扇或散热片进行有效散热。 随堂练习 六 7、下列选项中，不属于CPU主要技术指标的是（ ）。 A. 主频 B. 缓存 C. 数据总线宽度 D. 转速 答案：D 解析：转速一般是指机械设备如硬盘、风扇等的旋转速度，对于CPU而言，并没有转速这一技术指标， 随堂练习 六 8、如果计算机的字长为8个字节，那么（ ）。 A. CPU一次运算的结果不能超过 B. 计算机可以处理的数值最大为十进制 C. 计算机能处理的字符最多为8个字符 D. CPU一次性能传送的二进制代码为64位 答案：D 解析：字长为8个字节（64位）意味着CPU一次可以处理、存储或传输64位的二进制数据。 课堂小结 七 CPU和CPU风扇 认识CPU及其风扇 认识市场上常见的CPU 认识CPU风扇外观 CPU技术参数 字长、主频、外频、倍频 核心类型和数量、扩展指令集 CPU缓存、封装形式、接口类型 前端总线频率、制作工艺和工作电压 CPU风扇关键参数 接口类型、散热方式、散热片材质、风扇功率和轴承 谢谢 $$