CPU的内部构造?
一、物理构造
1、CPU内核:
CPU的中间就是我们平时称作核心芯片或CPU内核的地方,这颗由单晶硅做成的芯片可以说是电脑的大脑了,所有的计算、接受/存储命令、处理数据都是在这指甲盖大小的地方进行的。目前绝大多数CPU都采用了一种翻转内核的封装形式,也就是说平时我们所看到的CPU内核其实是这颗硅芯片的底部,它是翻转后封装在陶瓷电路基板上的,这样的好处是能够使CPU内核直接与散热装置接触。这种技术也被使用在当今绝大多数的CPU上。而CPU核心的另一面,也就是被盖在陶瓷电路基板下面的那面要和外界的电路相连接。现在的CPU都有以千万计算的晶体管,它们都要连到外面的电路上,而连接的方法则是将每若干个晶体管焊上一根导线连到外电路上。例如Duron核心上面需要焊上3000条导线,而奔腾4的数量为5000条,用于服务器的64位处理器Itanium则达到了7500条。这么小的芯片上要安放这么多的焊点,这些焊点必须非常的小,设计起来也要非常的小心。由于所有的计算都要在很小的芯片上进行,所以CPU内核会散发出大量的热,核心内部温度可以达到上百度,而表面温度也会有数十度,一旦温度过高,就会造成CPU运行不正常甚至烧毁,因此很多电脑书籍或者杂志都会常常强调对CPU散热的重要性。
至于CPU内核的内部结构,就更为复杂了,CPU的基本运算操作有三种:读取数据、对数据进行处理、然后把数据写回到存储器上。对于由最简单的信息构成的数据,CPU只需要四个部分来实现它对数据的操作:指令、指令指示器、寄存器、算术逻辑单元,此外,CPU还包括一些协助基本单元完成工作的附加单元等。
2、CPU的基板:
CPU基板就是承载CPU内核用的电路板,它负责内核芯片和外界的一切通讯,并决定这一颗芯片的时钟频率,在它上面,有我们经常在电脑主板上见到的电容、电阻,还有决定了CPU时钟频率的电路桥(俗称金手指),在基板的背面或者下沿,还有用于和主板连接的针脚或者卡式接口。
比较早期的CPU基板都是采用陶瓷制成的,目前AMD的Duron仍然采用这种材料,而最新的CPU,例如P3、Celeron2,Palomino内核的AthlonXP,都转用了有机物制造,它能提供更好的电气和散热性能。
最后,在CPU内核和CPU基板之间,还有一种填充物,这种填充物的作用是用来缓解来自散热器的压力以及固定芯片和电路基板,由于它连接着温度有较大差异的两个方面,所以必须保证十分的稳定,它的质量的优劣有时就直接影响着整个CPU的质量。
二、CPU封装方式和插座
1、CPU封装方式
设计制作好的CPU硅片将通过几次严格的测试,若合格就会送至封装厂切割、划分成用于单个CPU的硅模并置入到封装中。”封装”不但是给CPU穿上外衣,更是它的保护神,否则CPU的核心就不能与空气隔离和避免尘埃的侵害。此外,良好的封装设计还能有助于CPU芯片散热,并很好的让CPU与主板连接,因此封装技术本身就是高科技产品的组成部分。
CPU的封装也是一种不断发展与更新的技术。目前最常见的是PGA(Pin-Grid Array,针栅阵列)封装,通常这种封装是正方形的,或者是长方形的,在CPU的边缘周围均匀的分布着三、四排甚至更多排的引脚,引脚能插入主板CPU插座上对应的插孔,从而实现与主板的连接。随着CPU总线带度的增加(参阅后面的内容)、功能的增强,CPU的引脚数目也在不断地增多,同时对散热和各种电气特性的要求也更高,这就演化出了SPGA(Staggered Pin-Grid Array,交错针栅阵列),PPGA(Plastic Pin-Grid Array,塑料针栅阵列)等封装方式。
奔腾ⅢCoppermine(铜矿) CPU,以及AMD公司的部分产品采用了一种独特的FC-PGA(Flip Chip Pin-Grid Array,反转芯片针栅阵列)封装技术,把以往倒挂在封装基片下的核心翻转180度,稳坐于封装基片之上,这样可以缩短连线,并有利散热。
2、PU和主板连接方式
CPU和主板连接的接口,主要有两类有,一类是卡式接口,称为SLOT,卡式接口的CPU像我们经常用的各种扩展卡,例如显卡、声卡、网卡等,是竖立插到主板上的,当然主板上必须有对应SLOT插槽。另一类是针脚式接口,称为Socket,Socket接口的CPU有数百个针脚(因为针脚数目不同而称为Socket 478、Socket 462、Socket 423等),一一对应插在主板CPU插座的针孔上。CPU的接口和主板插座必须完全吻合,例如SLOT 1接口的CPU只能连在具备SLOT 1插槽的主板上,Socket 478接口的CPU只能连在具备Socket 478插座的主板上,也曾经出现过配备了两种插座的主板,例如精英双子星主板,就同时具备了SLOT 1插槽和Socket 370插座,但目前这类主板已经很少了.
弱电设计应该注意哪些问题
一、设计中应注意的问题
1、弱电线槽的设计用量问题:
某办公楼建筑面积近9万平米,地下3层,地上25层,1-5层为裙房,6-25层是标准层分为南、北两座塔楼。
虽然弱电专业子系统众多、但各个系统的路由是有规律可循的。首先各个系统的主干线缆在弱电竖井内垂直敷设(除楼宇自控系统),而平面的线缆则因各系统设备数量的不同使所需管路数量差异很大。如:消防报警系统(含广播系统)在平面的设备数量最多,但平面管路早已预埋好;楼宇自控系统的所有设备和管路都集中在新风机房、空调机房、冷冻机房、水箱间、中控室等地,平面基本没设备,也无需管路;有线电视系统在标准层(办公层)一般仅在老总房间和会议室设端口;闭路电视监控系统一般在电梯厅和财务室装摄像头;电子巡更系统和手机覆盖系统一般只在公共走道各有几个布点;而防盗报警系统和门禁系统的布点随机性较大,除管理很严格的公司需道道门设防外,一般的公司仅在入口处设置总开关,在重要部位设防盗探测器;从弱电井放几根钢管足以满足几个系统的需求。惟独综合布线系统的点位要覆盖每个办公室的各个角落,大量线缆绕行几十米甚至近百米。所以布线系统线槽是必不可少的。
2、弱电线槽的安装位置:
图纸上线槽的设计安装位置也有不妥。吊顶内的空间十分有限,各种管道左右纵横,各类设备上下交错,特别是紧*核心筒外侧的一圈(即图纸上画有线槽的位置),在各个工程都是拥挤不堪的地带。一般这里都先让位于风管、消防管、喷淋管。但当我接手该工程时,土建总包早早就按设计图纸购买了桥架,并按图纸设计的位置和数量安装了部分桥架。而现场各专业也正在为各自的管路、设备的摆放寻求方案。
根据实际情况,弱电线槽全部拆除,在*近最外圈即横轴1/A、1/D,纵轴1/2、1/5围成的区域外侧(不仅避开了上述管路,也让出了风机盘管、风口等设备位置)仅安装一趟线槽(另一趟线槽部分用于弥补1—5层裙房线槽的不足,部分用于放置4层新增计算机网络中心至A、B两塔楼计算机网络设备机房的电源线及A、B楼网络设备机房上、下贯通所用),现场专业打架的现象迎刃而解。如果最初的设计图纸就把弱电线槽准确定位,不但可节省70余万元人民币(南北两座塔楼共40层,按每层100米,每米180元计算),还可避免重复施工和由此发生的费用。
二、施工中应注意的问题
1、弱电竖井预埋盒与垂直桥架间的连接问题
这是施工中最常遇到的问题之一。一般设计院图纸在弱电井的设计深度仅限于确定预埋盒、设备箱、垂直线槽的位置和规格,考虑平面布局可以放下即可。由于前期不可能估计到业主的多方面需求,而弱电工程又较滞后,后期业主(特别是写字楼)对弱电的要求和功能改动很大,前期设计无法估计后期的需求和变化,只能做常规设计,这是无可指责的。后期施工时,处理连接无非是两种做法:或是用小线槽连接、或是在垂直线槽的侧壁打孔,通过软管再连接。这本是很简单的事情,不应成为问题。但是因为施工的安排,一般土建总包负责安装线槽,而甲方另安排弱电总包穿线、安装设备等。按理在穿线前,特别是穿系统主干线缆前,应将连接路由完成,但是,在实际工程中,因施工环节的衔接不畅,而出现问题种种。土建总包强调按设计图纸施工,不及时做侧接的准备;而弱电施工单位,则以线槽不在弱电承包范围为由,为赶进度,不考虑后果,急急忙忙穿完线再说。结果线缆搭啦在桥架外,无法扣盖,造成被动局面。
由于弱电专业系统很多,其中有些系统的线缆在弱电井内有断点,而有的系统如计算机网络从用户终端——经弱电井——设备机房一条线约90米长,不能有断点,几千条线已放好,抽出来,等做完连通路由再重新穿人力、财力都折腾不起,而带着线施工实在是“冒险”,极易损伤线缆,留下隐患。
处理该问题的唯一方案只能是在线槽的边缘开一个大“豁口”,用封条保护好“豁口”把线缆塞进去,扣上盖即可的办法。虽然弱电专业尚无明文规定也无需经过权威部门对弱电的施工检查严格把关(除消防报警系统和安防外)提出限期整改意见,相对其他专业的监督、检查的力度要宽松的多,但这样做,也有悖于“行业施工原则”实在是不得以而为之。
2、垂直线槽内缺少绑线的“钢带”
弱电专业各系统的线缆虽远比不上强电专业的粗而沉,但总量却不少,一樘线槽内有上百对线缆,敷设时难免会缠绕一起,线槽内也不会有太多的“闲置”空间,密密麻麻的线缆从上到下垂直敷设,会有自然重力下垂,平时查线,也难免翻动,不可避免地拉、拽,长久地“垂挂”,不加保护措施,就会损伤电线的机械性能,使线缆铜芯的截面拉长、拉细,影响数据和信息的传输。另一方面,大把的线全堆积在线槽边缘,扣盖时难以避免刮蹭,留下“伤痕”。(没捆扎好的线,)考虑到这些因素,应在线槽内留出绑线的位置,规范也明确,在线槽内,电线分段绑扎,绑扎点间距不应大于2米。所以在订购线槽时,就应定好钢带,这在订货时中是轻而易举的事,却为后期的施工、维护、使用提供了便利和安全。可有的施工单位却忘记常规,而甲方前期在定货时也把关不严,常忽略这一细节,一时的疏忽,却留下长久的隐患。
CPU的物理结构?
CPU经过多年的发展,其物理结构也经过许多变化,现在的CPU物理结构可分为内核、基板、填充物、封装以及接口五部分。基板上还有控制逻辑、贴片电容等。 1.内核 (1)CPU的中间的长方形或者正方形部分就是CPU内核的地方,由单晶硅做成的芯片。所有的计算、接受/存储命令、处理数据都是在这里进行的。CPU核心的另一面,也就是被盖在陶瓷电路基板下面的那面要和外界的电路相连接。现在的CPU都有以千万计算的晶体管,它们都要连到外面的电路上,而连接的方法则是将每若干个晶体管焊上一根导线连到外电路上。例如Duron核心上面需要焊上3000条导线,而奔腾4的数量为5000条,用于服务器的64位处理器Itanium则达到了7500条。这么小的芯片上要安放这么多的焊点,这些焊点必须非常的小,设计起来也要非常的小心。由于所有的计算都要在很小的芯片上进行,所以CPU内核会散发出大量的热,核心内部温度可以达到上百度,而表面温度也会有数十度,一旦温度过高,就会造成CPU运行不正常甚至烧毁,因此很多电脑书籍或者杂志都会常常强调对CPU散热的重要性。 CPU内核的内部结构,就更为复杂了,CPU的基本运算操作有三种:读取数据、对数据进行处理、然后把数据写回到存储器上。对于由最简单的信息构成的数据,CPU只需要四个部分来实现它对数据的操作:指令、指令指示器、寄存器、算术逻辑单元,此外,CPU还包括一些协助基本单元完成工作的附加单元等。 (2)CPU内核的发展。随着CPU技术的不断发展,IC设计技术也越来越先进。目前的CPU晶体管数目都有几千万,Athlon XP达到了5000万之多。晶体管的增多需要IC技术的进步,因为只有更高的集成度的工艺,才能降低晶体管增加带来的功耗,而且更高的集成度意味着制作成本的降低,也可以一定程度上抵消晶体管增加带来的成本增加。 2.基板 CPU基板就是承载CPU内核用的电路板,它负责内核芯片和外界的一切通讯,并决定这一颗芯片的时钟频率,在它上面,有我们经常在电脑主板上见到的电容、电阻,还有决定了CPU时钟频率的电路桥(俗称金手指),在基板的背面或者下沿,还有用于和主板连接的针脚或者卡式接口。 3.填充物 CPU内核和CPU基板之间往往还有填充物,填充物的作用是用来缓解来自散热器的压力以及固定芯片和电路基板,由于它连接着温度有较大差异的两个方面,所以必须保证十分的稳定,它的质量的优劣有时就直接影响着整个CPU的质量。 4.封装 (1)设计制作好的CPU硅片将通过几次严格的测试,若合格就会送至封装厂切割、划分成用于单个CPU的硅模并置入到封装中。”封装”不但是给CPU穿上外衣,更是它的保护神,否则CPU的核心就不能与空气隔离和避免尘埃的侵害。此外,良好的封装设计还能有助于CPU芯片散热,并很好的让CPU与主板连接,因此封装技术本身就是高科技产品的组成部分。 (2)封装的发展。随着CPU的集成度及发热量的提高,CPU的封装技术也在不断进步。目前最常见的是PGA(Pin-Grid Array,针栅阵列)封装,通常这种封装是正方形的或者是长方形的,在CPU的边缘周围均匀的分布着三、四排甚至更多排的引脚,引脚能插入主板CPU插座上对应的插孔,从而实现与主板的连接。绝大多数CPU都采用了一种翻转内核的封装形式,也就是说平时我们所看到的CPU内核其实是这颗硅芯片的底部,它是翻转后封装在陶瓷电路基板上的,这样的好处是能够使CPU内核直接与散热装置接触。这种技术也被使用在当今绝大多数的CPU上。随着CPU总线带度的增加、功能的增强,CPU的引脚数目也在不断地增多,同时对散热和各种电气特性的要求也更高,这就演化出了SPGA(Staggered Pin-Grid Array,交错针栅阵列),PPGA(Plastic Pin-Grid Array,塑料针栅阵列)等封装方式。 5.接口 (1)PC的各个配件都是通过某个接口与主板连接的,例如AGP显示卡是通过AGP接口于主板连接,声卡通过PCI接口连接。CPU也不例外,CPU的接口有针脚式、引脚式、卡式、触点式等。现在CPU的接口都是针脚式接口,有Socket478和Socket462等。 (2)接口的发展。接口的发展也随着CPU的发展而发展。未来有Socket T以及Socket754、940等接口。其中Socket T接口是Intel下一代处理器的接口,用触点连接方式代替现在的针脚式接口。而Socket754、940是AMD的64位处理器的接口方式,和现在的Socket462针脚式接口一样,不过集成度十分高,布局紧密。参考资料: http://www.pconline.com.cn/diy/cpu/study_cpu/0307/195727.html
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至于负者歌于途,行者休于树,前者呼,后者应,伛(yǔ)偻(lǚ)提携,往来而不绝者,滁人游也.临溪而渔,溪深而鱼肥.酿泉为酒,泉香而酒洌(liè);山肴野蔌(sù),杂然而前陈者,太守宴也.宴酣(hān)之乐,非丝非竹,射者中,弈者胜,觥(gōng)筹交错,起坐而喧哗者,众宾欢也.苍颜白发,颓然乎其间者,太守醉也. 描写顺序 顺序是按太守游玩的顺序. 全段核心 苍颜白发,颓(tuí)然乎其间者,太守醉也 滁人游、太守宴、众宾欢、太守醉
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