第一章 CPU的種類
CPU有多種分類方法: 1.1按CPU的生產廠家分
按CPU的生產廠家分，CPU可分為：Intel CPU、AMD CPU等。
1. 2按CPU的介面分
按CPU的介面分，Intel系列分為：Socket 7、Socket 370、Socket 478、Socket T(LGA 775)等介面;AMD系列分為：Socket 7、Socket A(462)、Socket 754、Socket 940、Socket 939等介面。
1.3 按標稱速度分 CPU的主頻：即CPU核心工作的時鐘頻率。CPU的主頻CPU實際的運算能力並沒有直接關係，因為CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的效能指標(快取、指令集，CPU的位數等等)。但提高主頻對於提高CPU運算速度卻是至關重要的。
同一型號CPU按照標稱頻率又分為不同檔次，如Pentium 4有2.0GHz，2.4GHz，3.2GHz等;Athlon XP有2200+，2800+，3200+等;Athlon 64有3200+，3800+，4000+等。
1.4 按CPU的核心分
同一檔次的CPU，按其製造核心技術的不同，又分為多種型別或版本。不同的核心採
用不同的製造技術，將直接影響到CPU的效能。 CPU 製作工藝：通常我們所說的CPU的“製作工藝”指得是在生產CPU過程中，要進行加工各種電路和電子元件，製造導線連線各個元器件。通常其生產的精度以奈米來計量。在積體電路中通稱為線寬，線寬是指晶片上的最基本功能單元——閘電路的寬度，因為實際上閘電路之間連線的寬度同門電路的寬度相同，所以線寬可以描述製造工藝。
製作工藝越先進，在同樣的材料中可以製造更多的電子 元件，連線線也越細，CPU的整合度越高，CPU的功耗也越小。
例如，Pentium 4有Willamette、Northwood、Northwood m製造工藝。Athlonm製造工藝，Prescott核心採用0.09m(微米)製造工藝，Northwood核心採用0.13HT、Prescott等核心。Willamette核心採用0.18 m製造工藝。m製造工藝，Thorton、Barton核心採用第三代0.13m製造工藝，Thoroughbred核心採用0.13XP有Palomino、Thoroughbred-A/B、Thorton、Barton等核心，Palomino核心採用0.1
第二章 CPU的體系結構
CPU包括運算邏輯部件、暫存器部件和控制部件等。 2.1運算邏輯部件
運算邏輯部件，可以執行定點或浮點的算術運算操作、移位操作以及邏輯操作，也可執行地址的運算和轉換。
2.2暫存器部件
暫存器部件，包括通用暫存器、專用暫存器和控制暫存器。
通用暫存器又可分定點數和浮點數兩類，它們用來儲存指令中的暫存器運算元和操作結果。
通用暫存器是中央處理器的重要組成部分，大多數指令都要訪問到通用暫存器。通用暫存器的寬度決定計算機內部的資料通路寬度，其埠數目往往可影響內部操作的並行性。
專用暫存器是為了執行一些特殊操作所需用的暫存器。
控制暫存器通常用來指示機器執行的狀態，或者保持某些指標，有處理狀態暫存器、地址轉換目錄的基地址暫存器、特權狀態暫存器、條件碼暫存器、處理異常事故暫存器以及檢錯暫存器等。
有的時候，中央處理器中還有一些快取，用來暫時存放一些資料指令，快取越大，說明CPU的運算速度越快，目前市場上的中高階中央處理器都有2M左右的二級快取，高階中央處理器有4M左右的二級快取。
2.3控制部件
控制部件，主要負責對指令譯碼，並且發出為完成每條指令所要執行的各個操作的控制訊號。
其結構有兩種：一種是以微儲存為核心的微程式控制方式;一種是以邏輯硬佈線結構為主的控制方式。
微儲存中保持微碼，每一個微碼對應於一個最基本的微操作，又稱微指令;各條指令是由不同序列的微碼組成，這種微碼序列構成微程式。中央處理器在對指令譯碼以後，即發出一定時序的控制訊號，按給定序列的順序以微週期為節拍執行由這些微碼確定的若干個微操作，即可完成某條指令的執行。
簡單指令是由(3～5)個微操作組成，複雜指令則要由幾十個微操作甚至幾百個微操作組成。
邏輯硬佈線控制器則完全是由隨機邏輯組成。指令譯碼後，控制器通過不同的邏輯閘的組合，發出不同序列的控制時序訊號，直接去執行一條指令中的各個操作。
第三章 CPU的工作原理
CPU從儲存器或高速緩衝儲存器中取出指令，放入指令暫存器，並對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然後發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。
指令是計算機規定執行操作的型別和運算元的基本命令。指令是由 一個位元組或者多個位元組組成，其中包括操作碼欄位、一個或多個有關運算元地址的欄位以及一些表徵機器狀態的狀態字以及特徵碼。有的指令中也直接包含運算元本身。 3.1提取
第一階段，提取，從儲存器或高速緩衝儲存器中檢索指令(為數值或一系列數值)。由程式計數器(Program Counter)指定儲存器的位置，程式計數器儲存供識別目前程式位置的數值。換言之，程式計數器記錄了CPU在目前程式裡的蹤跡。
提取指令之後，程式計數器根據指令長度增加儲存器單元。指令的提取必須常常從相對較慢的儲存器尋找，因此導致CPU等候指令的送入。這個問題主要被論及在現代處理器的快取和管線化架構。
3.2解碼
CPU根據儲存器提取到的指令來決定其執行行為。在解碼階段，指令被拆解為有意義的片斷。根據CPU的指令集架構(ISA)定義將數值解譯為指令。 一部分的指令數值為運算碼(Opcode)，其指示要進行哪些運算。其它的數值通常供給指令必要的資訊，諸如一個加法(Addition)運算的運算目標。這樣的運算目標也許提供一個常數值(即立即值)，或是一個空間的定址值：暫存器或儲存器位址，以定址模式決定。
在舊的設計中，CPU裡的指令解碼部分是無法改變的硬體裝置。不過在眾多抽象且複雜的CPU和指令集架構中，一個微程式時常用來幫助轉換指令為各種形態的訊號。這些微程式在已成品的CPU中往往可以重寫，方便變更解碼指令。
3.3執行
在提取和解碼階段之後，接著進入執行階段。該階段中，連線到各種能夠進行所需運算的CPU部件。
例如，要求一個加法運算，算數邏輯單元(ALU，Arithmetic Logic Unit)將會連線到一組輸入和一組輸出。輸入提供了要相加的數值，而輸出將含有總和的結果。ALU內含電路系統，易於輸出端完成簡單的普通運算和邏輯運算(比如加法和位元運算)。如果加法運算產生一個對該CPU處理而言過大的結果，在標誌暫存器裡，運算溢位(Arithmetic Overflow)標誌可能會被設定。
3.4寫回
最終階段，寫回，以一定格式將執行階段的結果簡單的寫回。運算結果經常被寫進CPU內部的暫存器，以供隨後指令快速存取。在其它案例中，運算結果可能寫進速度較慢，但容量較大且較便宜的主記憶體中。某些型別的指令會操作程式計數器，而不直接產生結果。這些一般稱作“跳轉”(Jumps)，並在程式中帶來迴圈行為、條件性執行(透過條件跳轉)和函式。
在執行指令並寫回結果之後，程式計數器的值會遞增，反覆整個過程，下一個指令週期正常的提取下一個順序指令。如果完成的是跳轉指令，程式計數器將會修改成跳轉到的指令位址，且程式繼續正常執行。許多複雜的CPU可以一次提取多個指令、解碼，並且同時執行。這個部分一般涉及“經典RISC管線”，那些實際上是在眾多使用簡單CPU的電子裝置中快速普及(常稱為微控制(Microcontrollers)。
第四章 CPU和晶片組動態及發展趨勢
自20xx年第一季度intel推出32nm版的雙核心處理器「Clarkdale」和「 Arrandale 」。對應桌面平臺為clarkdale，移動處理器為Arrandale。採用Westmere 32奈米工藝製作而成。新的i3,i5 ,i7並第一次將記憶體控制器整合在當中。同時新的移動處理器還“革命”性的將圖形處理核心(GPU)整合到了處理器中。其中GPU核心採用45nm工藝製做，而CPU核心採用32nm工藝。並且為CPU內建3-4M的L3cache。
根據Intel的“Tick”-“Tock”鐘擺策略，intel將更新CPU的微架構，全新微架構命名為Sandy Bridge。相比上代的Nehalem微架構(即Core i5/i7)，Sandy Bridge有幾大重要革新：1、內建高效能GPU(核芯顯示卡)將顯示卡與CPU無縫結合。2、第二代睿頻加速技術。3、在CPU、GPU、L3快取和其它IO之間引入全新RING(環形)匯流排。4、全新的AVX指令集。
Sandy Bridge仍會沿用Core i3/i5/i7三大品牌，並用“第二代”加以區別，繼續主打“智慧”的概念，命名為“第二代智慧酷睿處理器
第五章 小結
隨著網路時代的到來，網路通訊、資訊保安和資訊家電產品將越來越普及，而CPU正是所有這些資訊產品中必不可少的部件，CPU(微型機系統)從雛形出現到發展壯大的今天，由於製造技術的越來越先進，在其中所整合的電子元件也越來越多，上萬個，甚至是上百萬個微型的電晶體構成CPU的內部結構。
如果一味地提升CPU 的效能，而沒有相匹配的軟體執行在上面，那麼CPU效能提升也無法體現其效果和意義。因此，我們進一步的工作是，應該結合當前CPU 的發展趨勢，設計和開發一些CPU 能執行起來的相關應用軟體，為新一代的軟體產業發展指導方向。
經過此次調研我發現，計算機由於各種原因總會出現一些故障。特別當遇到CPU 常見故障時, 我們應該對CPU 的主要效能指標有充分的瞭解，分析故障原因，掌握常用的排除方法與技巧，避免CPU 故障造成計算機黑屏、宕機等麻煩。當今對計算機速度的需求越來越大，為了迎合市場需求，電子產品更新換代越來越快，更快的研發新型產品勢必成為研發人員的方向，在未來我，我相信會有更加多種多樣的CPU問世。
計算機硬體市場調查報告
通常所有的計算機的硬體系統通常包括五大件即為：輸入裝置、輸出裝置、儲存器、控制器和運算器。
本次調研的目的就是獲取電腦硬體的市場價格行情.
我們最先了解的就是主機三大件的情況，業內通常說的三大件指的就是：CPU、記憶體、硬碟。
CPU:電腦的核心中央處理器，處理器效能的好壞關係到整機的執行速度，CPU從最初發展至今已經有二十多年的歷史了，這期間，按照其處理資訊的字長，CPU可以分為：四位微處理器、八位微處理器、十六位微處理器、三十二位微處理器以及六十四位微處理器等等。據此CPU主要是由兩大廠商製造AMD和intel對於這種高精密度的硬體市場上基本沒有存在所謂的“山寨”CPU。店家基本上都會對客戶配置INTEL廠商的CPU,經過了解發現了其中的緣由，AMD的CPU適合超頻玩家使用。為遊戲玩家提供了一個很好的自主發揮的平臺。Intel的CPU一貫是以穩定性著稱，給使用者帶來長久穩定的使用。Intel的CPU目前在市場上佔據主導地位。下面列舉些近期市場上主要的CPU市場行情
硬碟經歷IDE轉變為現在大家廣為使用的SATA速度上有了極大的提升，sata的硬碟先進我們通常使用的容量為500G或者1T，按理來說SATA的已經出來有些時候了但是近期硬碟的價格上下浮動不定。給現在準備出手裝配電腦的使用者帶來困惑，價格漲了一倍是該出手配呢還是緩緩再出手呢?硬碟的廠商主要是有西部資料和希捷這兩大廠商，除了這2個還有很多生產硬碟的廠商，如東芝，三星，威剛等，下面列舉兩大廠商不同容量的價格：
經過對比發現兩大廠商間硬碟的價格相差不大，硬碟的該買引數除了看容量之外 一個重要的還有快取的大小快取越大越好。
記憶體價格也會因為廠商的原因而大幅變動，記憶體主要有金士頓、威剛、三星、南亞易勝、金泰克、現代等電腦城主要的還是以金士頓為主，但是金士頓的由於牌子做得非常大記憶體市面上存在很多的假貨冒仿，推薦購買非金士頓的記憶體，記憶體其實都差不多隻是封裝的外觀不一樣所以只要不要買到假貨冒牌的就可以了其他的大牌子也是可以作為選擇的，下面列出通過調查的pc機金士頓記憶體的幾種型號及價格：當然市面上現在還存在著一些DDR和DDR2記憶體的機子即商家們常說的一代和二代機，即將面臨淘汰，目前主流的是頻率為1333(DDR3)的3代機子。記憶體的價格是越“早產”的價格會越高，原因更新換代之後由於廠商停產從而導致供不應求價格上漲。 主機板：
主機板的選購也是極其重要的，主機板的主要幾家廠商有華碩、技嘉、微星、映泰、昂達等同學在配置主機板的時候要根據CPU型號進行配置然後要注意主機板的晶片型別高階的CPU儘量配置一線的主機板比如華碩技嘉就是不錯的牌子主機板穩定效能突出值得推薦。 主機板的價格從低到高，各檔次的價格都有，低至三四百，高至一二千不等。
電源：
電源是一個比較關鍵的電腦城店家給我推薦電源的時候都要問我機子是不是有顯示卡的玩不玩大型遊戲的，調查發現電源很多雜牌上標的功率都是虛的，應該選用大品牌比如航嘉、長城、大水牛等這樣的就不錯電源穩定機子效能才可以得到發揮。 其他配件：
顯示器、機箱、鍵鼠、音箱、顯示器、光碟機(非必須)
這些配件對電腦機子整體效能沒有太大的影響，關鍵看自己選擇，一個原則選購電腦時不要一心只想便宜，要相信品牌的力量，品牌是品質的保證。至於其他的硬體經過調研搞清楚了自己的需求才能配到適合自己用的電腦。
CPU與外部裝置、儲存器的連線和資料交換都需要通過介面裝置來實現，前者被稱為I/O介面，而後者則被稱為儲存器介面。儲存器通常在CPU的同步控制下工作，介面電路比較簡單;而I/O裝置品種繁多，其相應的介面電路也各不相同，因此，習慣上說到介面只是指I/O介面。
一、I/0介面的概念
1、介面的分類
I/O介面的功能是負責實現CPU通過系統匯流排把I/O電路和 外圍裝置聯絡在一起，按照電路和裝置的複雜程度，I/O介面的硬體主要分為兩大類：
(1)I/O介面晶片
這些晶片大都是積體電路，通過CPU輸入不同的命令和引數，並控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作，常見的介面晶片如定時/計數器、中斷控制器、DMA控制器、並行介面等。
(2)I/O介面控制卡
有若干個積體電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與CPU同在主機板上，或是一個外掛插在系統匯流排插槽上。
按照介面的連線物件來分，又可以將他們分為序列介面、並行介面、鍵盤介面和磁碟介面等。
2、介面的功能
由於計算機的外圍裝置品種繁多，幾乎都採用了機電傳動裝置，因此，CPU在與I/O裝置進行資料交換時存在以下問題：
速度不匹配：I/O裝置的工作速度要比CPU慢許多，而且由於種類的不 同，他們之間的速度差異也很大，例如硬碟的傳輸速度就要比印表機快出很多。
時序不匹配：各個I/O裝置都有自己的定時控制電路，以自己的速度傳 輸資料，無法與CPU的時序取得統一。
資訊格式不匹配：不同的I/O裝置儲存和處理資訊的格式不同，例如可以分為序列和並行兩種;也可以分為二進位制格式、ACSII編碼和BCD編碼等。
資訊型別不匹配：不同I/O裝置採用的訊號型別不同，有些是數字訊號，而 有些是模擬訊號，因此所採用的處理方式也不同。
基於以上原因，CPU與外設之間的資料交換必須通過介面來完成，通常介面有以下一些功能：
(1)設定資料的寄存、緩衝邏輯，以適應CPU與外設之間的速度差異，介面通常由一些暫存器或RAM晶片組成，如果晶片足夠大還可以實現批量資料的傳輸;
(2)能夠進行資訊格式的轉換，例如序列和並行的轉換;
(3)能夠協調CPU和外設兩者在資訊的型別和電平的差異，如電平轉換驅動器、數/模或模/數轉換器等;
(4)協調時序差異;
(5)地址譯碼和裝置選擇功能;
(6)設定中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求訊號，並在接受到中斷和DMA應答之後完成中斷處理和DMA傳輸。
3、介面的控制方式
CPU通過介面對外設進行控制的方式有以下幾種：
(1)程式查詢方式
這種方式下，CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態，如果外設準備就緒，則進行資料的輸入或輸出，否則CPU等待，迴圈查詢。
這種方式的優點是結構簡單，只需要少量的硬體電路即可，缺點是由於CPU的速度遠遠高於外設，因此通常處於等待狀態，工作效率很低
(2)中斷處理方式
在這種方式下，CPU不再被動等待，而是可以執行其他程式，一旦外設為資料交換準備就緒，可以向CPU提出服務請求，CPU如果響應該請求，便暫時停止當前程式的執行，轉去執行與該請求對應的服務程式，完成後，再繼續執行原來被中斷的程式。
中斷處理方式的優點是顯而易見的，它不但為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間，提高了CPU的工作效率，還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I/O裝置分配一箇中斷請求號和相應的中斷服務程式，此外還需要一箇中斷控制器(I/O介面晶片)管理I/O裝置提出的中斷請求，例如設定中斷遮蔽、中斷請求優先順序等。
此外，中斷處理方式的缺點是每傳送一個字元都要進行中斷，啟動中斷控制器，還要保留和恢復現場以便能繼續原程式的執行，花費的工作量很大，這樣如果需要大量資料交換，系統的效能會很低。
(3)DMA(直接儲存器存取)傳送方式
DMA最明顯的一個特點是它不是用軟體而是採用一個專門的控制器來控制記憶體與外設之間的資料交流，無須CPU介入，大大提高CPU的工作效率。
在進行DMA資料傳送之前，DMA控制器會向CPU申請匯流排控制 權，CPU如果允許，則將控制權交出，因此，在資料交換時，匯流排控制權由DMA控制器掌握，在傳輸結束後，DMA控制器將匯流排控制權交還給CPU 。
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