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一探究竟 带你将处理器内部结构看通透


http://www.sina.com.cn 2006年02月20日 10:26 IT.COM.CN

    作者:ape

  使用电脑人几乎没有人不知道CPU,每个人都能说出一些关于CPU的知识。那么你看到过CPU内部是什么样子的吗?本文会用简单的方式,可以让各位一探CPU内部秘密。

    第一部分:CPU的基本结构:

  我们都知道CPU是什么样子的,可是你知道CPU的内部是什么样子的吗?我们来看下图。

一探究竟带你将处理器内部结构看通透

CPU一般包括三部分:基板、核心、针脚

  如图,目前的CPU一般就是就是包括三个部分:基板、核心、针脚。其中基板一般为PCB,是核心和针脚的载体。核心和针脚,都是通过基板来固定的,基板将核心和针脚连成一个整体。核心,内部是众多的晶体管构成的电路。如上图,在我们的核心放大图片中,可以看到不同的颜色的部分,同一个颜色代表的是为实现一种功能而设计的一类硬件单元,这个硬件单元是由大量的晶体管构成的。不同的颜色代表不同的硬件单元。需要注意的是,在实际的芯片中,并没有颜色的区分,这里只是为了直观,我们才用不同的颜色代表不同的硬件单元。

    第二部分,认识CPU核心的基本单位——晶体管:

  我们常说到的AMD主流的CPU早期的Palomino核心和Thoroughbred-B核心采用了3750万晶体管,Barton核心采用了5400万晶体管,Opteron核心采用了1.06亿晶体管;INTEL的P4的Northwood核心采用了5500万晶体管,Prescott核心采用了1.25亿晶体管等等,其实指的就是构成CPU核心的最基本的单位——晶体管的数目。如此庞大数目的晶体管,是什么样子的,是如何工作的呢?我们来看下图。

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  CPU核心内最基本的单位三极管

  然后将这样的晶体管,通过电路连接成一个整体,分成不同的执行单元,分别处理不同的数据,这样协同工作,就形成了具有强大处理能力的CPU了。那么这些电路是怎么连接在一起的呢。这就是我们要说的铜互连技术(图3)

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CPU是以硅为原料上制成晶体管

  如上图,CPU是以硅为原料上制成晶体管,覆上二氧化硅为绝缘层,然后在绝缘层上布金属导线(现在是铜),独立的晶体管连接成工作单元。现在采用了多层的铜互连技术。这样传递的信号相互干扰更小,品质更好。反应出来就是CPU的超频能力更强。现在的CPU已经采用了7层铜互连技术,以后还会采用更多层的铜互连技术。

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