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《计算机组装与维修》 第二章 CPU
第二章 CPU
[教学目标]
1. 了解CPU的基本知识和性能参数。
2. 掌握CPU的识别、选购方法。
3. 掌握CPU的维护技能和性能测试。
[教学重点]
1. 掌握各种类型CPU多种识别方法。
2. 掌握CPU测试软件的使用。
[教学难点]
掌握CPU的选购方法。
[分析学生]
学生对CPU可能有一种神秘感。借助大量的CPU的图片引导学生了解、掌握CPU种类、作用、识别及测试方法。
[教学用具]
计算机，投影仪、各种类型的CPU的实物及测试CPU的软件。
[课时安排]
2课时
[教学过程]
一、导入新课
有人说CPU是计算机的大脑、核心，下面请同学们看一些CPU的图片。你知道它们的型号吗？
引导学生思考、回答并相互补充。
教师总结归纳计算机的硬件组成和其功能，进入教学课题。
二、新课教学
2.1 基础知识：认识CPU
2.1.1 CPU的外观
提问学生：你家里电脑的CPU是什么型号的？
学生思考、看书、回答；
教师总结：
各种CPU因生产厂家、型号不同，外形差异很大。
但是CPU外形一般都是一个矩形片状物体，中间凸起的一片指甲大小的、薄薄的硅晶片部分是CPU核心，英文称之为“die”。在这块小小的硅片上，密布着数以千万计的晶体管，它们相互配合协调，完成着各种复杂的运算和操作。
　　CPU的核心工作强度很大，发热量也大。而且CPU的核心非常脆弱，为了核心的安全，同时为了帮助核心散热，现在CPU一般在其核心上加装一个金属盖，该金属盖可以有效避免核心受到意外伤害，同时也增加了核心的散热面积。
金属封装壳下面是CPU基板，传统的Socket接口的CPU背面采用镀金的金属引脚，现今Intel LGA775接口的CPU采用的是金属触电设计方式。
　　由于CPU的核心发热量比较大，为了保护核心的安全，如今的CPU都得加装一个CPU散热器。散热器通常由一个大大的合金散热片和一个散热风扇组成，用来将CPU核心产生的热量快速散发掉。
2.1.2. CPU的参数
提问：衡量一块CPU质量的优劣要看哪些指标？
学生思考、看书、回答；
教师总结：
CPU工作能力由CPU的主频、外频、倍频、前端总线频率及工作电压等几项指标决定。
1.反映CPU工作能力的主频、外频、倍频
（1）主频
　　 主频就是CPU的时钟频率，它反映了CPU的整体工作速度，也就是CPU运算时的工作频率。
（2）外频与倍频
　　 与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个概念，“外频”是系统总线的工作频率，而“倍频”则是外频与主频相差的倍数，主频=外频×倍频。
2. 系统总线：FSB总线、HT总线及QPI总线
　　连接CPU与内存之间的桥称为“系统总线”。它的作用是能实现处理器所需的大量数据交换。常见的有FSB总线、HT总线及QPI总线。
　　目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大，更能充分发挥出CPU的功能。
例：Intel已经发布Core 2 Duo E6X50系列处理器，其前端总线提升至1333MHz，所以现在大量基于Intel P965/ICH8芯片组的主板支持1333MHz的前端总线。
3．CPU工作电压
　工作电压是指CPU核心正常工作所需的电压。早期CPU的工作电压一般为5V，目前最新的Core i7 CPU的最高核心工作电压仅为1.2V左右。CPU电压的降低、减小了CPU发热，因而可以适应更高的工作频率。
4．缓存
缓存又称高速缓存，也称它为“Cache”。 现在的CPU一般都有一级和二级缓存（也称为L1、L2缓存），高端的CPU甚至还有三级缓存（L3缓存）。
缓存是夹在CPU与内存之间工作的，和内存一样，也是要处理的数据的缓冲区。其作用主要是为了解决内存的“慢速”与CPU的“快速”之间的矛盾，大幅度提升CPU的处理速度。
缓存是决定CPU性能的重要参数之一，一般来说，缓存越大，CPU性能越好，价格也越高。
　5．CPU的制造工艺、封装方式
　　制造工艺，也称为“制程宽度”。是在制作CPU核心时，核心上最基本的功能单元CMOS电路的宽度。在CPU的制造工艺中，一般都是用微米衡量加工精度。从上世纪70年代早期的10微米线宽一直到目前采用的的0.045、0.032微米线宽，CPU的制造工艺都在不断地进步。制作工艺的提高，意味着CPU的体积将更小，集成度更高，耗电更低。
　　封装是指安装CPU集成电路芯片用的外壳。封装不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强散热功能的作用，而且还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁。芯片的封装技术已经历了从DIP、PQFP、PGA、BGA到FC-PGA，技术指标一代比一代先进。新的封装技术适用的芯片频率越来越高，散热性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，重量减小，可靠性也越来越高。
6.接口类型
CPU是通过接口，与主板连接起来才能进行工作。Intel的CPU从Pentium 4时代开始到现在的Core i7，脚的数量就经历了从Socket 423→Socket 478→LGA 775→LGA 1366的演变，从针脚式（Socket）进化成触点式（LGA）优点是，提高了信号强度，同时对CPU频率的提升、良品率、生产成本的降低也都有积极的作用。AMD方面也不例外，从当年和Pentium 4对抗的雷鸟、Athlon XP的462根针脚（Socket A）发展到Socket 754，再到Socket 939/940，到现在940根针脚的AM2/AM2+再到938根针脚的AM3，从宏观的角度来看，CPU的针脚或触点也是一直都在往多的方向进化。
原始状态 SLOT 1 Socket478 LGA775 LGA1366 原始状态 Socket A Socket754 SocketAM2 SocketAM3
2.1.3 CPU的分类
提问学生：现在市场上销售的CPU主要是AMD和Intel这两家生产的？你喜欢哪家的 CPU？
学生思考、看书、回答；
教师总结：
1．Intel的CPU
在近四十年的发展历程中Intel曾生产出无数的经典产品，直至今日，“酷睿”、“奔腾”和“赛扬”的名字依旧占据CPU市场的半壁江山。
（1）今日主流：酷睿（Core）i7、i5、i3系列
酷睿（Core）i7、i5、i3系列是为了替代前期酷睿（Core）2系列而推出的最新产品。
定位于高端的酷睿i7系列处理器，拥有LGA 1366及LGA1156两种接口，与前期的酷睿2相比，有四点改进，一是Core i7则采用了原生四核设计，二是采用先进的QPI总线进行通讯。三是缓存方面也采用了三级内含共享式Cache设计。四是Core i7还拥有集成内存控制器IMC（Integrated Memory Controller），能大幅提升内存性能。并且全都支持睿频加速技术及超线程技术。同时，它们也均是四核八线程的产品，L3 Cache为8MB。因此在性能方面表现的最为优异。
其次定位于中端的酷睿i5系列处理器，采用了LGA1156接口，其中酷睿i5-700系列产品采用四核心设计，但不具备超线程功能，L3 Cache也是8MB；而酷睿i5-600系列则是双核四线程的产品，L3 Cache只有4MB，酷睿i5系列也都具备了睿频加速技术。另外，酷睿i5-600和酷睿i5-700最本质的区别是，其中酷睿i5-600系列集成了英特尔的显示芯片，功能性更多。
定位于大众级的酷睿i3系列处理器，采用LGA 1156接口，具备了双核四线程，酷睿i3处理器不具备睿频加速技术。酷睿i3处理器与酷睿i5-600系列的产品一样也集成了显示核心，。
(2) 昨日之花：奔腾（Pentium）系列
奔腾系列CPU经历了近20年的发展，受到用户广泛认可，可谓历经时间考验，见证科技传承。
现在奔腾系列的处理器也都是双核的，在酷睿2系列产生之前，叫奔腾D，而在在酷睿2之后，叫奔腾E。奔腾D高频低能，功耗发热量都极大，所以已经淘汰了。奔腾E的特点采用与酷睿2完全一样的架构，只是主频和二级缓存稍低，因此性能稍差。另一方面英特尔同时也是想以此划分酷睿与奔腾的界限。奔腾系列的处理器可以满足日常操作基本需求。
（3）大众挚爱：赛扬（Celeron）系列
赛扬系列处理器，总是和奔腾系列处理器相伴而生，赛扬其实就是缩减版的奔腾，相比奔腾处理器，采用的是同样的架构，其主频和缓存在一定程度上进行了缩减，性能上虽也有一定程度的降低，但制造成本却降低很多。Intel推出赛扬系列处理器的目的，是为了进一步占领对性能要求不高，但资金有限的广大的低端市场。
除此之外，Xeon（至强）和Itanium（安腾)是专为服务器开发的CPU。
2. AMD的CPU
AMD的CPU与Intel相比，种类更加繁多，命名方式也更复杂，常见的种类有：
Duron （毒龙）系列：属于早期处理器，市场上已趋于淘汰。
Sempron （闪龙）系列：属于低端台式处理器，有单核和双核，适合对性能要求不高的用户。
Athlon （速龙）系列：属于中端台式处理器，比羿龙档次低些，支持64位技术，有双核和单核。
Phenom（羿龙）系列：属于AMD的高端产品，最新的，三核四核CPU属于这个系列的。
Turion （炫龙）系列：属于笔记本电脑处理器。
Opteron （皓龙）系列：属于服务器处理器。
3. 中国的CPU
“龙芯”处理器的诞生为我国经济领域安全和国防领域安全提供了强有力的保证，是我国向创新型国家迈进过程中的一个重要里程碑，是值得我们全体中国人民骄傲的事情。
2.2 制定选购方案：选购CPU前的分析
提问：我们在配置电脑时，首先要确定CPU的类型、型号。我们该如何选购CPU？
学生思考、看书、回答；
教师总结：
选购CPU时，不要过分追求高频高性能，选择什么样的CPU首先考虑计算机用途。如果是简单的网络应用、媒体播放，玩玩小游戏这些普通应用，那么，低端的Celeron D就足够了。因为在低端应用中，高端的Core i5、Core i7并不会有优于PentiumＤ、Core i3的表现。如果消费者在这个时候购买昂贵的PentiumＤ、Core 2它们的性能并不能充分发挥。
如果计算机不是用来运行较大的程序，或者要求有一个稳定的办公平台，PentiumＤ、Core i3处理器更合适。Core i5、Core i7多核CPU适合那些经常使用多线程软件（如3D渲染、视频压缩等）、多任务处理（如一边玩游戏、一边进行视频压缩）的用户。
2.3 实战：选购CPU
提问：在购买CPU时，要注意哪些事项？
学生思考、看书、回答；
第一步，看总代标签
第二步，看Intel产品标签
第三步，看产品封口标签
第四步，看散热器 ( http: / / product. / list / b / 0209_1.shtml" \o "散热器" \t "_blank )风扇
第五步，看盒内保修卡
第六步，通过短信或网站认证
教师总结：
不管那个厂家，那一种类型的CPU，选购时要用多种鉴别真伪的方法加以识别；选购后还要用测试软件进行测试。如果有条件，还要让其运行即重大性应用软件，对其境行测试。
1.3.2 运行时的保养和维护
提问：在日常使用计算机的过程中，要注意哪些？
学生思考、看书、回答；
教师总结：
防护方法：
①开机时，不要移动主机和显示器。必须移动时首先关机并把电源插头拔下。
②发现系统有火星、异味、冒烟时应立即切断系统电源，故障排除后方可启动计算机。
③发现计算机有异常响声、过热等现象时，应设法找到原因，排除后方可使用。
小结：
1、CPU的类型。
2、选购CPU的注意事项。
作业：
1. 复习本章
2. 预习下一章
3. 做本章的习题与实践题
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