cpu處理器的基本結(jié)構(gòu)有哪些

CPU 是計算機的運算和控制核心，其作用堪比人的大腦。新型 CPU 已將傳統(tǒng)的中央處理器與顯卡中的圖形處理單元（GPU）集成在一起，在一個 CPU 芯片中集成了多個 CPU核心以及若干個 GPU。

CPU?主要由運算器、控制器、寄存器組、高速緩沖存儲器（Cache）和內(nèi)部總線構(gòu)成。CPU?作為計算機的核心，負責整個計算機系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、控制以及程序運行，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)以及微電子技術(shù)的進步，CPU?中集成的電子元件越來越多。從外部物理構(gòu)造角度看，CPU?主要由基板、內(nèi)核、針腳、基板之間的填充物以及散熱器裝置支撐墊等組成。

1．CPU 內(nèi)核

內(nèi)核（Die）又稱為核心，是 CPU 最重要的組成部分。圖 3-20（a）中 CPU 中心那塊隆起的芯片就是內(nèi)核，是由單晶硅以一定的生產(chǎn)工藝制造出來的，CPU 所有的計算、存儲命令、處理數(shù)據(jù)操作都由內(nèi)核執(zhí)行。

為了便于 CPU 設(shè)計、生產(chǎn)以及銷售管理，CPU 制造商會對各種 CPU 核心給出相應(yīng)的代號，這就是所謂的 CPU 核心類型。

CPU 核心的發(fā)展趨勢：更低的電壓、更低的功耗、更先進的制造工藝、集成更多的晶體管、更小的核心面積、更先進的流水線架構(gòu)和更多的指令集、更高的前端總線頻率、集成更多的功能（例如集成內(nèi)存控制器等）以及多核心、集成圖形處理功能，與多個圖形處理單元（GPU）整合等。

2．基板

CPU 基板是承載 CPU 內(nèi)核的電路板，是核心和針腳的載體。負責內(nèi)核芯片和外界的通信，并決定這一顆芯片的時鐘頻率，上面有電容、電阻，還有決定 CPU 時鐘頻率的電路橋（俗稱金手指），在基板的背面或者下沿還有用于和主板連接的針腳或者卡式接口。早期 CPU 基板采用陶瓷，新型 CPU 基板用有機物制造，能提供更好的電氣和散熱性能。

3．填充物

CPU 內(nèi)核和 CPU 基板之間有填充物，作用是緩解散熱器的壓力、固定芯片和電路基板，它的優(yōu)劣直接影響整個 CPU 的質(zhì)量。

4．CPU 封裝

封裝是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼，CPU 封裝技術(shù)是一種將集成電路用絕緣的塑料或陶瓷材料打包的技術(shù)。其作用是固定、密封、保護芯片和增強導(dǎo)熱性能。封裝還是溝通芯片內(nèi)部與外部電路的橋梁：芯片上的接點用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件連通。

由于處理器芯片的工作頻率越來越高，功能越來越強，引腳數(shù)越來越多，封裝的外形也不斷在改變。封裝時主要考慮的因素如下：

（1）為提高封裝效率，芯片面積與封裝面積之比盡量接近 1 1∶ 。

（2）為減小傳輸延遲，引腳盡量短；為減少相互干擾，引腳間距離盡量遠。

（3）為確保散熱，封裝越薄越好。

基于以上因素，隨著 CPU 集成度的提高以及越來越突出的散熱問題，CPU 的封裝形式也在不斷變化。從 DIP、QFP、PGA、BGA 到 S.E.C.C 再到 LGA，芯片面積與封裝面積的比例越來越趨近于 1∶1，承受的頻率越來越高，耐熱越來越好，引腳越來越多，引腳間距越來越小，重量越來越輕，可靠性越來越高，操作便宜性越來越體現(xiàn)出人性化。

CPU 的封裝方式取決于 CPU 安裝形式和器件集成設(shè)計，從大的分類來說，采用 Socket插座進行安裝的 CPU 使用 PGA（柵格陣列）方式封裝，而采用 Slot x 槽安裝的 CPU 則采用 SEC（單邊接插盒）的形式封裝?，F(xiàn)在還有 PLGA（Plastic Land Grid Array）、OLGA（Organic Land Grid Array）等封裝技術(shù)。

5．接口類型

CPU 和主板連接的接口類型主要有引腳式、卡式、針腳式、觸點式等，對應(yīng)到主板上有相應(yīng)的插槽（Slot）或插座（Socket）。

Slot 接口（也稱為卡式接口）的 CPU 外觀像常見的各種擴展卡（顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等），豎立插到主板上，當然主板上必須有對應(yīng) Slot 插槽。

Socket 接口的 CPU 有數(shù)百（千）個針腳或者觸點一一對應(yīng)插在主板的 CPU 插座上。CPU 的接口和主板插座必須完全吻合。例如，Slot 1 接口的 CPU 只能安裝在具備 Slot 1 插槽的主板上，Socket 478 接口的 CPU 只能安裝在具備 Socket 478 插座的主板上。

注意：接口類型不同，金手指數(shù)、插針數(shù)或觸點數(shù)以及接點的布局、形狀等就不同，不能互相接插。

編輯：黃飛

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