DIY阶梯教室——CPU篇（上）
电脑学堂
CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写，翻译成中文就是“中央处理器”，通常简称为“处理器”。在某些技术类文章中，有时也称它为“微处理器”。
认识Intel与AMD
由于CPU的技术含量很高，因此有能力生产CPU的公司并不多，目前主要有美国的Intel、AMD、Transmeta和中国台湾的VIA等四家公司。市场上绝大多数的产品是前两家生产的。
Intel的中文名称是“英特尔”，其产品的商标就是“Intel”，我们经常看到的“Pentium（奔腾）”、“Celeron（赛扬）”处理器就是该公司的产品（图1）。其中“Pentium（奔腾）”系列面向中高端市场，目前的主打产品是“Pentium 4”系列；“Celeron（赛扬）”系列面向中低端市场，产品的售价相对Pentium4系列要低，目前的主打产品是“Celeron D”系列。
AMD的中文名称为“超微”，但一般情况下都直接称呼该公司为“AMD”。AMD目前面向民用台式机的处理器主要有定位中高端市场的“Athlon（速龙）64”系列，面向中低端市场的“Sempron（闪龙）”系列（图2）。
主流Pentium 4处理器
目前市场上的Pentium 4处理器大致分为两类，一类采用的是Socket 478接口，另一类（包括最新的产品）采用LGA775接口。
1.LGA775接口Pentium 4处理器
从外观上来看，LGA775接口的Pentium 4处理器正面覆盖了一个金属盖（图3），体形比较小巧，背面有很多金黄色的金属触点（图4）。
在CPU正面那金属盖的下面，隐藏着一块很小的晶体片，这块晶体片是一片指甲大小的、薄薄的硅晶片，它才是真正的“处理器”，一般称它为CPU核心，英文称之为“Die”。在这块小小的硅晶片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合，完成着各种复杂的运算和操作（图5）。
由于CPU核心是硅晶片，因此很脆弱。为了保护它的安全，同时为了帮助核心散热，现在的CPU在核心上都加装了一个金属盖，此金属盖不仅可以避免核心受到意外损坏，同时也增加了核心的散热面积。
金属封装壳周围是CPU基板，它将CPU内部的信号引接到基板上，基板的背面有许多密密麻麻的镀金触点，它是CPU与外部电路连接的通道（图6）。
LGA775 Pentium 4处理器最大的外观特点就是底部采用了金属触点设计，取消了以往的针脚，只有一个个整齐排列的金属圆点。所以安装LGA775接口的CPU时需要一个安装扣架进行固定，以便CPU能准确压在主板CPU插座露出来的弹性触针上（图7）。
2. Socket 478接口Pentium 4处理器
除了LGA775这种新型接口的Pentium 4处理器之外，目前市场上常见的Pentium 4处理器采用的都是Socket 478接口的产品，其外观与LGA775的Pentium 4类似，正面也有一个金属盖（图8）。
在基板的背面，Socket 478接口的Pentium 4处理器拥有镀金的金属引脚，而LGA775接口的Pentium 4却没有引脚，只有触点（图9）。
解读Pentium 4处理器的型号
如果你购买的是盒装Pentium 4处理器，则在包装盒上会看到该产品的型号标签（图10）。该标签上的“Intel Pentium 4 Processor 530”是什么意思呢？
1.型号
标签上的“Intel Pentium 4 Processor 530”，它标注的是该处理器的型号：其中“Intel Pentium 4 Processor 530”是“型号”；“Intel Pentium 4 Processor”是产品的“家族”型号，说明该处理器是“Pentium”家族的“Pentium 4”处理器；最后面的“530”则是该产品的具体编号。
目前Intel开始对LGA775接口的处理器采用新的命名方式，改变了以往的频率命名方式，取而代之的是使用数字编号来命名。“7XX”表示Dothan核心的Pentium M处理器（笔记本电脑用），“5XX”表示Prescott核心的Pentium 4处理器，“3××”表示90nm工艺制造的Celeron D（包括Socket478和LGA775两种接口）处理器，其中5XX系列包括：Pentium 4 520（2.8GHz）、530（3.0GHz）、540（3.2GHz）、550（3.4GHz）、560（3.6GHz）、570（3.8GHz）等。
2.主频
标签上的“3GHz”标注的是该处理器的主频。主频就是CPU运算时的工作频率，单位是Hz。随着技术的发展，CPU的主频已由MHz发展到GHz（1GHz=1024MHz）。与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个参数，“外频”是系统总线的工作频率，而“倍频”则是主频与外频之比的倍数，主频＝外频×倍频。
3.FSB
标签上的“800MHz FSB”指的是该CPU的FSB频率是800MHz。那么什么是FSB呢？FSB的中文意思是“前端总线”。它是CPU与主板北桥芯片或内存之间的数据通道，其频率直接影响CPU访问内存的速度。
如果将CPU看作是一台安装在房间中的大型机器的话，那么“外频”也就是单条生产线的生产速度，“倍频”就是生产线的条数，“主频”自然就是整个机器的总生产速度了。至于“前端总线”，就是这个房间的“大门”——机器的生产能力再强，如果“大门”很窄或者物体流通速度比较慢的话，CPU就不得不处于一种“吃不饱”的状态（图11）。
4.L1/L2 Cache
标签上标注的“1MB L2 Cache”是说该CPU的二级缓存容量为1MB。那么什么是L2（二级缓存）呢？
随着CPU主频的不断提高，它的处理速度也越来越快，而由于其他设备的发展速度并没有CPU这么快，结果CPU的处理速度虽然提高了，但是却没有“原料”进行加工——其他设备根本赶不上CPU的速度，没办法及时将需要处理的数据交给CPU。于是，高速缓存便出现在CPU中——高速缓存是一种速度非常快的存储介质，当CPU在处理数据时，高速缓存就用来存储一些常用或即将用到的数据或指令，当CPU需要这些数据或指令的时候直接从高速缓存中读取，而不要再到内存甚至硬盘中去读取，如此一来可以大幅度提升CPU的工作效率。
为了降低成本，同时也为了提高高速缓存的利用率，如今的CPU都对缓存采取“分级设计”，也就是将高速缓存通常分成L1 Cache和L2 Cache两个级别：L1 Cache采用与CPU相同的半导体工艺，与CPU同频运行，无须通过外部总线来交换数据，所以大大节省了存取时间。由于生产工艺水平和成本的限制，容量不能很大。
与L1 Cache不同，在L2 Cache中，指令和数据是存放在一起的，由于容量较大，数据与指令相互争用的情况一般不太严重。L2 Cache的容量十分灵活，可由厂家自行决定，从128KB到几MB不等，比如Pentium 4减少了L2 Cache的容量后，立刻变成了廉价的赛扬CPU产品。
除了在包装盒上标注上述关键信息外，在CPU金属盖上面也会标注以上信息，只不过信息非常简洁明了：“Intel Pentium 4”说明该CPU是Pentium 4处理器；“3.00GHz”是指该CPU的主频为3GHz；“1M”是指该CPU的L2 Cache是1MB：“800”是指该CPU的FSB为800MHz（图12）。
