看看CPU内部结构.doc
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1、看看CPU内部结构(尤其是超频的朋友) 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。 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
2、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
3、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。 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) 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
4、。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。我们看到了上面的采用了铜互连技术的线路设计,就又有一个问题出现了,这么负责的线路,中间是怎么绝缘的呢?现在,我们继续来分析。 在CPU核心内电流从铜互连的导线上流过,这就是我们现在常听到一个热门的名词Low-K(低介电常数绝缘体)工艺。其实这个lowk物质,就是为了在铜互连层进行绝缘的。从图上我们可以看到,在CPU核心内,电流从铜互连的导线上流过,low-k便用来绝缘。那么为什么要采用lowk这种技术呢?原因其实很简单:采用lowk作为绝缘物质,让线间漏电降低,使芯片的发热量低。目前大部分0.13微米制程产品都采用性能较低
5、的FSG氟化玻璃介质作为绝缘层。这种芯片的发热量,远比采用lowk工艺的芯片发热量高。但是,由于Low-k技术的芯片质地较脆,在芯片封装上需要较高工艺。原来计划在0.18微米制程当中就计划采用低介电常数绝缘体Low-k技术,但是直到0.13微米制程开始成熟。由于Low-k技术的芯片质地较脆,在芯片封装上需要较高工艺,所以一直以来都受到良品率的困绕。不过现在lowk工艺已经基本成熟,配合先进的制程,降低了发热,便可以做出频率更高的CPU来。第三部分,CPU使用中2个问题的解释:对于CPU来说,我们很多读者都关系两个问题:CPU超频和CPU寿命。这里我们就对读者朋友疑问较多的这两个问题,进行一点简
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