【正文】 不過好在程序指令絕大部分都是一些簡單的指 令。如此多的工位數(shù)量保證了每個(gè)工位執(zhí)行 的任務(wù)足夠簡單，很顯然 Pentuim4 已經(jīng)做好了足夠的準(zhǔn)備向更高的GHz 頻率進(jìn)軍，這顯然是 Pentium Ⅲ 和 Athlon 所不具備的，也是他們注定無法在更高頻率上和 P e n t i u m 4 抗衡的致命傷。代 碼會(huì)先被放入此塊緩存中，直到要真正被處理單元執(zhí)行時(shí)才會(huì)取出。 雖然真實(shí) 時(shí)鐘頻率只有 100MHz，位寬還是 64 位，但由于利用了與 APG 4x 相同的工作原理，它的速 度實(shí)際相當(dāng)于 4 0 0 M Hz 是傳統(tǒng) P6 總 線 的 四 倍 ， 可 傳 輸 高 達(dá) 。 Pentium 4 處理器采用新的系統(tǒng)總線代替了原有的 GTL+總線，總線速度達(dá)到 400MHz 。 4 .P e n t i u m 4 處理器 美國東部時(shí)間 2 0 00 年 6 月 28 日， I n t el 公司正式宣布將該公司開發(fā)的下一代微處理器命名為 Pentium4 。C e l e r o n Ⅱ 的 核 心 電 壓 只 有 1 .5 V( 最 新 款 有 1 .7 V) ，而P Ⅲ C o p p e r m i ne 的 核心電壓為 ，功耗相對較低 。 而 P Ⅲ CoppermineT 內(nèi)核則可能是過渡產(chǎn)品，它既能運(yùn)行于當(dāng)前 的 i815 、 694X 等產(chǎn)品，相信也能在 A l m a d or 平臺(tái)上使用。除了部分 產(chǎn)品采用 S E C C2 封裝之外， I n t el 也推出了 F C P GA 封裝及筆記本使用的 MicroPGA 和 B GA 封裝；二 是制造工藝的變 化。 硬件工程師培訓(xùn)教程（七） 第六節(jié) 新款 CPU 介紹 一、 I ntel 公司的新款 C P U 1 .P Ⅲ C o p p e r m i n e(銅礦 )處理器 2021 年最惹人注目的莫過于 Intel 公司采用 微米工藝生產(chǎn)的P Ⅲ Coppermine 處理器了。在這種結(jié)構(gòu)中，一條總線聯(lián)接 L2 高速緩存，另一條負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)存，這樣便使整個(gè)系統(tǒng) 的速度得到了很大的提高。 進(jìn)入 2 0 00 年，隨著 A t h l on 將自己的 L 2 C a c he 放入 Die(芯片內(nèi)核 )， Socket 接口的 A t h l on 出 現(xiàn)也成為可能，于是伴著A M D T h u n d e r b i r d( 雷鳥 ) 處理器的誕 生， S o c k e t A( 也稱S o c k e t 4 6 2) 封 裝 隨 之 出 現(xiàn) 。S l o t A 、S o c k e t 3 70 、 S o c k e t 4 62 …… 現(xiàn)在，如果您 有一段時(shí)間不關(guān)注IT 媒體或者隔兩個(gè)月再去一趟配件市場，您必定會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，CPU 又變了。隨著CPU 頻率的提高， 微米及曾經(jīng)普遍使用的 微米工藝成為 C PU 市場的主流。 理論上這些指令對目前流行的圖像處理、浮點(diǎn)運(yùn)算、 3D 運(yùn)算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒 體應(yīng)用起到全面強(qiáng)化的作用。 M MX 指令集中包括有 57 條多媒體指令，通過這些指令可以一次處理多個(gè)數(shù)據(jù)， 在處理結(jié)果超過實(shí)際處理能力的時(shí)候也能進(jìn)行正常處理 ，這樣在軟件的配合下，就可以得到更高的 性能。然后，處理器再?zèng)Q定如何優(yōu)化執(zhí)行順序以便高效 地處理和執(zhí)行指令。這 3 項(xiàng)技術(shù)是多路分支預(yù)測、數(shù)據(jù)流量分析和猜測執(zhí)行。 4 86 以下的 C PU 屬于低標(biāo)量結(jié)構(gòu)，即在這 類 C PU 內(nèi)執(zhí)行一條指令至少需要一個(gè)或一個(gè)以上的時(shí)鐘周期。 隨著 C PU 的制造工藝與主頻的提高，近年來各種 C PU 的工作電壓呈逐步下降的趨勢，以解決發(fā)熱過高的 問題。一般我們放在外存 (磁盤或者各種存儲(chǔ)介質(zhì) )上面的資料都要通 過內(nèi)存，然后再進(jìn)入 C PU 進(jìn)行處理，所以與內(nèi)存之間的通道，也就是內(nèi)存總線的 速度對整個(gè)系統(tǒng)的 性能就顯得尤為重要。 一、主頻、倍頻和外頻 我們經(jīng)常說“這款 C PU 的頻率是多少多少 ”，其實(shí)這個(gè)泛指的頻率是指 C PU 的主頻，主頻也就 是 CPU 的時(shí)鐘頻率，英文全稱叫做C P U C l o c k S p e ed，簡單地說也就是 CPU 運(yùn)算時(shí)的工作頻率 。不同插槽的引腳數(shù)量、額定電壓和性能也不盡相同。 插槽 :這是最古老的主板插槽，它的工作頻率最慢，只有 8MHz，通體黑色。供 AMD Athlon 使用的 AMD 750 、 VIA KX133(已淘汰 )。 :芯片組由 North Bridge(北橋 )芯片和 South Bridge(南橋 )芯片組成。換句話說，若換上不同的主板和 CPU，電腦就可以從 486 變成 Pentium Ⅲ ，其他附件如顯示器、聲卡和鍵盤等基本上可以通用。 第二章 CPU 的發(fā)展及相關(guān)產(chǎn)品技術(shù) C P U (C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t)，即中央處理單元，也稱微處理器，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)最高的執(zhí)行單位。 十一、計(jì)算機(jī)狀態(tài) 從靜態(tài)角度觀察一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可以把它視為是由數(shù)據(jù)、操作和控制結(jié)構(gòu)等組成的一個(gè)完整的系統(tǒng)。如果所需的數(shù)據(jù)恰在緩存中，則中央處理器就直接調(diào)用該緩存中的數(shù)據(jù)，被修改的數(shù)據(jù)在相對較慢的主存速率下被存至主存。如果僅在硬件中采用簡單的存取管理機(jī)制，則在整個(gè)程序的執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)都被存放在內(nèi)存中，每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)程序被運(yùn)行。計(jì)算機(jī)必須包含一個(gè)指定和存取操作數(shù)的機(jī)制。 七、順序控制 在機(jī)器語言程序中下一條要被執(zhí)行的指令通常是由程序地址寄存器 (也稱為指令計(jì)數(shù)器 )的內(nèi)容確定的。輸出設(shè)備類似人的手，執(zhí)行大腦 (CPU)發(fā)出的指令，可完成一定的功能，輸出計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果。 三、存儲(chǔ)器 每臺(tái)計(jì) 算機(jī)都有 3 個(gè)主要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件 :主存儲(chǔ)器、高速寄存器和外部文件存儲(chǔ)器。 從大的方面來分，硬件包括CPU(Central Processing Unit ——中央處理器 )、存儲(chǔ)器和輸入 /輸出設(shè)備幾個(gè)部分。 Crusoe 處理器的硬件核心組成部分采用了高性能低功耗的VLIW(Very Long Instruction Word， 超長指令 )引擎，其核心指令與普通的 x86 處理器指令沒有相同之處。支持 1 3 3 M Hz 前端總線頻率、 3 D N ow！和 MMX 多媒體指令集。由于 Cyrix Ⅲ 內(nèi)置了 MMX 和 3DNow！指令，因此在多媒體領(lǐng)域應(yīng)該還是 具有一定實(shí)力的。早在 486 時(shí)代， C y r ix 便紅 極一時(shí)，甚至儼然已經(jīng)可以和當(dāng)時(shí)的 I n t el 分庭抗禮。 K8 就是這種設(shè)計(jì)下的第一款成品。既然 AMD 以前把 2021 年初的奮斗目標(biāo)定在 2GHz，我們就有理由相信 Thoroughbred 將 是 2GHz 的產(chǎn)品。芯片組 :VIA KM133 、 KL133 、 SiS 730S 。 3 .P a l o m i no 和 M o r g a n(摩根馬 ) Palomino 處理器是 AMD 對 Intel Pentium 4 處理器的回應(yīng)，而且很有意思的是發(fā)布的時(shí)候它居然 被 叫做了 Athlon 4，此前并無Athlon 2 或 Athlon 3 的說法。 由于 D u r on 與 C e l e r o n Ⅱ 一樣也引入了 0 .18 μm 的鋁工藝技術(shù)制造，能耗降低的好處自然就是 超頻性能的提升。由于 D u r on 全 部采用 A M D T h u n d e r B i r d(雷鳥 )處理器的核心，因此具 有全面優(yōu)于 K6 系列的卓越性能，能耗較之原來的 K6 系列 大幅降低，三通道的浮點(diǎn)運(yùn)算處理能力使一直讓A MD 倍 感頭痛的浮點(diǎn)運(yùn)算問題得以解決。 硬件工程師培訓(xùn)教程（八） 二 、 AM D 公司的新款 C P U 1 .D u r on 處理器 D u r on 的研發(fā)代號(hào)為 S p i t f i r e(烈火 )，其中文名字叫鉆龍。 (6) 銅箔表面有針孔造成壓制時(shí)熔融的膠向外溢出所至。 （ 2） 銅箔表面出現(xiàn)凹點(diǎn)與膠點(diǎn)，是由于所采用壓板模具壓制和疊層時(shí)，存有外來雜質(zhì)直接影響所至。 原因： 解決方法： （ 1） 銅箔內(nèi)存有銅瘤或樹脂突起及外來顆粒疊壓所至。 （ 4） 基板固化不足，造成內(nèi)應(yīng)力集中，致使基板本身產(chǎn)生彎曲或翹曲。 2 問題：基板或?qū)訅汉蟮亩鄬踊瀹a(chǎn)生彎曲（ BOW）與翹曲（ TWIST）。 （ 4） 采取烘烤方法解決。 （ 2） 基板表面銅箔部分被蝕刻掉對基板的變化限 制，當(dāng)應(yīng)力消除時(shí)產(chǎn)生尺寸變化。為確保印制電路板的高質(zhì)量和高穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)全面質(zhì)量管理和環(huán)境控制，必須充分了解印制電路板制造技術(shù)的特性，但印制電路板制造技術(shù)是綜合性的技術(shù)結(jié)晶，它涉及到物理、化學(xué)、光學(xué)、光化學(xué)、高分子、流體力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等諸多方面的基礎(chǔ)知識(shí)，如材料的結(jié)構(gòu)、成份和性能：工藝裝備的精度、穩(wěn)定性、效率、加工質(zhì)量；工藝方法的可行性；檢測手段的精度與高可靠性及環(huán)境中的溫度、濕度、潔凈度等問題。 一、基材部分 1 問題：印制板制造過程基板尺寸的變化 原因 解決方法 （ 1） 經(jīng)緯方向差異造成基板尺寸變化；由于剪切時(shí)，未注意纖維方向，造成剪切應(yīng)力殘留在基板內(nèi)，一旦釋放 ，直接影響基板尺寸的收縮。 （ 3） 應(yīng)采用試刷，使工藝參數(shù)處在最佳狀態(tài)，然后進(jìn)行刷板。 （ 6） 多層板經(jīng)壓合時(shí)，過度流膠造成玻璃布形變所致。 （ 2） 放置在專用的冷卻板上自然冷卻至室溫。 （ 5） 基板上下面結(jié)構(gòu)的差異即銅箔厚度不同所至。 （ 3） 按上述辦法處理。 (4) 疊層時(shí)要特別注意層與層間的位置準(zhǔn)確性，避免送入壓機(jī)過程中滑動(dòng)。 (2) 特別是在退錫鉛合金鍍層時(shí)，易發(fā)生在鍍金插頭片與插頭片之間，須注意選擇適宜的退錫鉛藥水及操作工藝。 總 功 耗 為 4 1W ，是C e l e r o n Ⅱ 600MHz 處理器的兩倍多，因此發(fā) 熱量較 大。 眾所周知， CPU 的二級(jí)緩存和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸率始終是系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸所在。 其次，雖然 Thunderbird 處理器仍采用 64 位數(shù)據(jù)通道，但這種64 位的數(shù)據(jù)通道比 P Ⅲ Coppermine 處理器所采用的 256 位數(shù)據(jù)通道窄得多，而這相差 3 /4 的二級(jí)緩存數(shù)據(jù)帶寬勢必會(huì)妨礙Thunderbird 處 理器較之 P Ⅲ Coppermine 有更佳的性能表現(xiàn)。這樣的升級(jí)可以保證A MD 在一個(gè)時(shí)候只制造一種處理器核心，而不是高端已經(jīng)升級(jí)，低端 卻仍然保留在過去的水平上，從而降低成本。第一塊 0 .13 微米芯片將是P a l o m i no 繼承者，代號(hào) “T h o r o u g h b r ed ”。 Barton 將在 2 0 02 年下半年某個(gè)時(shí)候推出，屆時(shí)， AMD 還 計(jì)劃推出它的第一個(gè) 64 位處理器 “H a m m er ”。第一顆 K8 將使用與摩托羅拉共同開發(fā)的 0 .18 微米銅線互連技術(shù)制造， 初始速度為 1 G Hz， 2 0 01 年正式上市。 Cyrix Ⅲ 原名 Joshua(約書亞 )，定位于低端 市場，鋒芒直指I n t el 的 C e l e r on 處理器。 但一些權(quán)威媒體的測試表明，由于沒有了二級(jí)緩存，新 款C y r i x Ⅲ 的性能大打折扣，綜合性能趕不上同頻的 C e l e r o n Ⅱ 。 Crusoe 是一款應(yīng)用于筆記本電腦和 Inter 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的新型處理器。在指令執(zhí)行時(shí)， Cruose 編譯 x86 指令塊一 次，就將編譯的結(jié)果保存到編譯緩沖區(qū)中，下一次 (已經(jīng)編譯 )的代碼執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)跳過編譯這一 步，以全速直接運(yùn)行已編譯過的指令。 一、 Von Neumann (馮 . 諾依曼 )體系結(jié)構(gòu) Von Neumann 體系結(jié)構(gòu)是以數(shù)學(xué)家 John Von Neumann 的名字命名的，他在 20 世紀(jì) 40 年代參與設(shè)計(jì)了第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī) ENIAC 。不同的 CPU 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完全相同，一個(gè)典型的 CPU 由運(yùn)算器、寄存器和控制器組成。外部文件存儲(chǔ)器包括磁盤、磁帶或日益普及的 CDROM 等，通常以記錄劃分，每個(gè)記錄是位或字節(jié)的序列?？偩€又分用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線 (Data Bus)、傳輸?shù)刂沸畔⒌牡刂房偩€ (Address Bus)和用于傳輸控制信號(hào)、時(shí)序信號(hào)和狀態(tài)信息的控制總線 (Control Bus)。在執(zhí)行基本操作后，解釋器將重復(fù)上述循環(huán)。 九、存儲(chǔ)管理 設(shè)計(jì)電腦的一個(gè)原則是保證能方便地操作計(jì)算機(jī)包含的所有設(shè)備 (如內(nèi)存、 CPU 和外部設(shè)備 )。如果出現(xiàn)了頁錯(cuò)誤 (即正確的地址不在內(nèi)存中 )，則通知操作系統(tǒng)從外部存儲(chǔ)器讀入相應(yīng)的頁。操作環(huán)境按照不同的存取速率分為不同類別，如高 速存儲(chǔ)器 (外存 )、中速存儲(chǔ)器 (磁盤和 CDROM)、低速存儲(chǔ)器 (磁帶 )和輸入輸出設(shè)備 (閱讀器、打印機(jī)、數(shù)據(jù)通信線 )等。這些存儲(chǔ)器的初始內(nèi)容定義了計(jì)算機(jī)的初始狀態(tài)，每一步程序的執(zhí)行都是通過修改存儲(chǔ)器的內(nèi)容將當(dāng)前