准备知识

1.CPU简介

CPU（Central Processing Unit，中央处理器）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。是计算机中最关键的部件之一，一台计算机的好坏，主要是由CPU的性能决定的。CPU是计算机的指挥控制中心，计算机内部的所有动作都是由CPU进行统一管理和指挥控制的。

其实CPU只是一块采用超大规模集成电路制成的芯片，图2-1所示为Intel公司生产的一款酷睿i7-6700K型号的CPU。

CPU的性能往往决定了一台计算机的档次。目前CPU市场Intel公司和AMD公司平分秋色。两家公司生产的CPU主要型号有：

●　Intel公司：酷睿i7、酷睿i5、酷睿i3系列，奔腾双核系列等。

●　AMD公司：锐龙（Ryzen）、FX系列、羿龙Ⅱ X6系列、Athlon64（速龙）Ⅱ X4系列、APU系列、闪龙系列等。

2.CPU的性能指标

计算机的性能在很大程度上由CPU的性能决定，而CPU的性能主要体现在其运行程序的速度上。影响运行速度的性能指标包括CPU的工作频率、Cache容量、指令系统和逻辑结构等参数。

（1）工作频率

主频是CPU最重要的性能指标之一。主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或吉赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。通常，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。不过由于各种CPU的内部结构不尽相同，所以并不能完全用主频来衡量CPU的性能。目前CPU的主频多为3.2GHz以上。经济条件允许的情况下，当然选择主频较高的CPU。例如Intel酷睿i7 6700K CPU的主频达到4GHz。

外频即CPU的外部时钟频率，是指系统总线的工作频率。外频由计算机主板提供，直接影响CPU与内存之间的数据交换速度。所以当CPU外频提高后，CPU与内存之间的数据交换速度也相应提高，这对提高计算机整体运行速度影响较大。

倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数，用公式表示为：主频=外频×倍频。

睿频是一项加速技术，指当启动一个运行程序后，处理器会自动加速到合适的频率，而原来的运行速度会提升10％～20％，是保证程序流畅运行的一种技术。

（2）内部缓存（Cache）

高速缓冲存储器（Cache Memory）是存在于主存与CPU之间的一级存储器，是为了缓解CPU和内存之间的速度不匹配的问题而产生的，由静态存储芯片（SRAM）组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。Cache（缓存）是为了提高CPU和内存之间的数据交换速度而设计的，一般分为三种：L1 Cache（一级缓存）、L2 Cache（二级缓存）和L3 cache（三级缓存）。

封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂时存放CPU运算时的部分指令和数据。L1 Cache的存取速度与CPU的主频一致。而L2 Cache的存取速度有些与CPU的主频一致，有些则是CPU主频的一半。设置L2 Cache，是为了弥补L1 Cache不可能做得很大的不足，提高CPU的命中率。到L3 Cache，它是为读取L2 Cache后未命中的数据设计的一种Cache，在拥有L3Cache的CPU中，只有约5％的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。

（3）内核

内核是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是内核，是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的，CPU所有的计算、接收/存储命令、处理数据都在内核中执行。各种CPU的内核都具有固定的逻辑结构，一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。

为了便于对CPU设计、生产、销售进行管理，CPU制造商会对各种CPU内核给出相应的代号，这也就是所谓的CPU核心类型。Intel酷睿i7 6700K CPU的核心代号Skylake。

不同的CPU（不同系列或同一系列）都会有不同的核心类型（例如酷睿i7系列的Lynnfield，Bloomfield以及AMD FX等系列的Bulldozer、Vishera等），甚至同一种核心都会有不同版本的类型。每一种核心类型都有其相应的制造工艺（例如45nm、32nm、22nm和14nm等）、核心面积（这是决定CPU成本的关键因素，成本与核心面积基本上成正比）、核心电压、电流大小、晶体管数量、各级缓存的大小、主频范围、流水线架构和支持的指令集（这两点是决定CPU实际性能和工作效率的关键因素）、功耗和发热量的大小、封装方式（例如PGA、BGA等）、接口类型（例如LGA，Socket等）、前端总线频率（FSB）等。因此，核心类型在某种程度上决定了CPU的工作性能。

（4）指令集

CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）两部分，而从具体运用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）和AMD的3DNow！等都是CPU的扩展指令集，它们分别增强了CPU的多媒体、图形图像和Internet等的处理能力。

（5）字长

计算机内部作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，称为一个“字”（Word）。字是计算机内CPU进行数据处理的基本单位。一般将计算机一次处理数据的二进制的位数称为字长。字长的大小直接反映计算机的数据处理能力，字长越长，一次处理的数据二进制的位数越多，运算能力越强，计算精度就越高。微型计算机的字长有8位、16位、32位和64位之分。Pentium以上的CPU字长为64位。现在一般均选择64位CPU。

顺便指出，一台计算机中安装了几位的CPU，这台计算机就称为几位机。如一台计算机中安装了64位的CPU，那么这台计算机就称为64位机。

需要说明的是，字节和字长是不同的。8位二进制数称为一个字节，字节的长度是固定的；而字长的长度是不固定的，不同的CPU，字长的长度是不一样的。如64位CPU，字长的长度为64位，换句话说这种CPU在单位时间内能一次处理8个字节的数据。

综合以上知识，我们来看一个具体的实例，Intel酷睿i7 6700K CPU的参数如表2-1所示。

3.CPU的选购

（1）选购CPU的一般原则

用户需要根据CPU的性价比及用途等因素来选择CPU。

①根据CPU的性价比选择。由于CPU销售市场主要是Intel和AMD两大厂商在竞争，而且其产品性能和价格也不完全相同，因此在选择CPU时，可以考虑以下几点性价比原则：

●　在运算能力相似的条件下，Intel CPU的价格一般比AMD CPU稍贵一些，且Intel CPU的耗电量和发热程度要比AMD CPU稍小一些。

●　在价格相近的条件下，Intel CPU的性能一般比AMD CPU稍差。

②根据计算机的应用领域选择CPU。选购CPU时，最好是根据所使用的计算机的应用领域进行选择。下面介绍一些基本的选购方法。

●　对于普通的办公人员，可以选择一些低端的CPU产品，如Intel公司生产的酷睿i3双核和Pentium双核系列的CPU，或AMD公司生产的速龙（Athlon）II系列CPU。

●　对于普通的学生，可以选择一些中低端的产品。如Intel公司生产的酷睿i5系列CPU，或AMD公司生产的AMD羿龙（Phenom）II系列CPU。

●　对于热衷游戏或进行图形图像设计的用户，则应该选择中高端的CPU产品，如Intel公司生产的酷睿i7系列CPU，或AMD公司生产的APU和FX系列等CPU。

（2）CPU产品

下面根据不同计算机应用领域的需求，为用户分别推荐几款CPU高、中、低端的产品。

①高端CPU。目前高端的Intel CPU价格普遍在2000元以上，用户可以选择的CPU品种主要是酷睿i7系列，下面介绍其中几款口碑较好的产品。

●　Intel酷睿i7 4790K CPU：主频为4GHz，最大睿频4.4GHz，总线频率5GT/s，三级缓存为8MB，内核为Haswell，四核，接口类型为LGA 1150，制造工艺为22nm。

●　Intel酷睿i7 6770K CPU：主频为4GHz，最大睿频为4.2GHz，三级缓存为8MB，内核为Skylake，四核，接口类型为LGA 1151，制造工艺为14nm。

●　而AMD CPU的中高端产品性能也相当强劲，例如采用了Socket AM3+接口类型的AMD FX-8370型CPU的性能指标如下：主频为4GHz，最大睿频4.3GHz，二级缓存为8MB，内核为Vishera，八核，制造工艺为32nm。

②中端CPU。一般普通家庭和学生在选购时可以选择1000～1500元的中端产品。

●　Intel酷睿i5 6600K CPU：主频为3.5GHz，最大睿频3.9GHz，总线频率为8.0GT/s，三级缓存为6MB，内核为Skylake，四核；接口类型为LGA 1151，制造工艺为14nm。

●　AMD CPU的中端产品目前比较受普通消费者欢迎，AMD FX-8300 CPU的性能指标如下：主频为3.3GHz，最大睿频4.2GHz，前端总线频率为2000MHz，二级缓存为8MB，内核为Trinity，四核，接口类型为Socket AM3+，制造工艺为32nm。

③低端CPU。一般办公用户在选购时可以选择1000元以下的的低端CPU产品。

●　低端的Intel CPU比较受欢迎的一般是酷睿i3系列，如Intel酷睿i3 6100，其性能指标如下：主频为3.7GHz，前端总线频率为8.0GT/s，三级缓存为3MB，内核为Skylake，双核，接口类型为LGA 1151，制造工艺为14nm。

●　AMD CPU的低端产品目中性能较好的要算AMD速龙X4 860K CPU，它的性能指标如下：主频为3.7GHz，最大睿频4GHz，前端总线频率为2000MHz，二级缓存为4MB，内核为Kaveri，四核，接口类型为Socket FM2+，制造工艺为28nm。

（3）如何鉴别CPU

由于CPU的生产条件极为苛刻，因此要生产出假冒的CPU产品是不可能的，但是有些不法的商家会将散装或修改过标识的CPU产品冒充盒装或高端的CPU出售，这就需要用户具有一定的辨别能力了。正品的Intel和AMD的CPU均为盒装，里面提供了原装散热风扇，而且提供一年或三年的质保。而散装的CPU一般不能得到生产厂家的质保。虽然说盒装的CPU比散装的要贵一些，但为了安全起见，推荐选购盒装CPU。图2-2所示为正品盒装Intel酷睿i7 CPU，上面贴了销售商的质保标签；图2-3所示为散装的Intel CPU。

下面以鉴别盒装Intel CPU为例来讲解CPU的鉴别方法。

①看总代理标签，到正规英特尔渠道经销商处购买。

在我国内地，英特尔共有四家授权的总代理，分别是联强国际、英迈国际、世平国际和神州数码。有上百家英特尔零售渠道经销商直接从这四家进货。我们建议消费者到正规零售经销商处购买英特尔盒装台式机处理器，并注意辨认四家总代理贴在包装盒上的标签，如图2-4所示。

②看Intel产品标签。首先，产品标签的激光防伪标和产品标签应该是一体的，产品标签印刷字体清晰整齐（如图2-5所示）。激光防伪标志采用了英特尔公司的新Logo，地球仪会随着观察角度不同而变换形状。中文包装的英特尔盒装台式机处理器的产品编码是以BXC三位大写英文字母开头，其中字母C代表中国。还有就是确认产品标签上的八位由英文字母和数字组成的Batch批次号应与CPU散热帽上第五行激光印制的批次号一致。散热帽上的FPO激光印制号无须打开包装即可辨识。

③利用测试工具。在购买CPU后应将其安装到计算机中进行检测，并用CPU检测软件查看其详细参数，再次鉴别真伪。目前比较流行的CPU检测软件是CPU-Z，图2-6所示为CPU-Z检测出的CPU参数信息。

4.内存简介

内存（Memory）是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能好坏对计算机的影响非常大。内存也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中正在运算的数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。内存在计算机中的作用与CPU一样是举足轻重的，内存容量越大，频率越高，数据交换的通道也越宽敞。可以说，内存是表明计算机档次高低的另一个标准。

（1）内存的分类

①随机存储器（RAM）。随机存储器（Read Access Memory，RAM）是一种可以随机读/写数据的存储器，也称为随机读写存储器。RAM有以下两个特点：一是可以读出，也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。二是RAM只能用于暂时存放信息，一旦断电，存储内容立即消失，即具有易失性。RAM通常由MOS型半导体存储器组成，根据其保存数据的机理又可分为动态（Dynamic RAM）和静态（Static RAM）两大类。DRAM的特点是集成度高，主要用于大容量内存储器；SRAM的特点是存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。

②只读存储器（ROM）。只读存储器（Read Only Memory，ROM）只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩模技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。它一般用来存放专用的固定的程序和数据。只读存储器是一种非易失性存储器，一旦写入信息后，无须外加电源来保存信息，不会因断电而丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。

③高速缓冲存储器（Cache）。平常看到的一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）、三级缓存（L3 Cache）都属于高速缓冲存储器。它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。

（2）内存的结构

下面以主流的DDR3内存（如图2-7所示）为例介绍内存的物理结构。

①PCB（印制电路板）。如今的电路板设计都很精密，所以内存条的PCB都采用了多层设计，例如4层或6层等，所以PCB实际上是分层的，其内部也有金属的布线。理论上6层PCB比4层PCB的电气性能要好，性能也较稳定，所以名牌内存多采用6层PCB制造。因为PCB制造严密，所以从肉眼上较难分辨是4层还是6层，只能借助一些印在PCB上的符号或标识来判断。

②金手指。金手指如图2-8所示。这一个个黄色的接触点是内存与主板内存槽接触的部分，数据就是靠它们来传输的，通常称为金手指。金手指是铜质导线，使用时间长就可能有氧化的现象，会影响内存的正常工作，易发生无法开机的故障，所以用户可以每隔一年左右时间用橡皮清理一下金手指上的氧化物。

③内存芯片。内存芯片是内存的灵魂所在，内存的性能、速度、容量都是由内存芯片组成的。如图2-9所示，如今我们市场上有许多种类的内存，但内存芯片的型号并不多，常见的有HY、KINGMAX、WINBOND、TOSHIBA、SEC、MT、Apacer等。不同厂商的内存芯片在速度、性能上也有所不同。

④内存固定卡缺口。内存插到主板上后，主板上的内存插槽会有两个夹子牢固的扣住内存，这个缺口便是用于固定内存用的。

⑤内存脚缺口。内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的（只有一侧有），二是用来区分不同的内存，以前的SDRAM内存是有两个缺口的，而DDR则只有一个缺口，不能混插。同样，DDR，DDR2，DDR3、DDR4的缺口位置不同，也是不能混插的。

⑥SPD芯片。SPD是一个八脚的小芯片，它实际上是一个EEPROM可擦写存储器，容量为256B，里面记录了厂商名称、单片容量、芯片类型、工作速度和生产日期等内容，还可能有电压、容量系数和一些厂商的特殊标识在里面。

⑦芯片标志。内存上一般还有芯片标志，通常包括厂商名称、单片容量、芯片类型、工作速度、生产日期等内容，其中还可能有电压、容量系数和一些厂商的特殊标识在里面。芯片标志是观察内存性能参数的重要依据。

（3）内存的发展

经过长时间的发展，内存也因为新旧交替而产生了很多类型。不同类型内存的工作方式不一样，因此它们也不能互换甚至协同工作。许多早期的内存，如FPM DRAM、EDO DRAM、SDRAM等已经退出了历史舞台，下面介绍一下目前的常见的内存。

①DDR内存。DDR内存也叫DDR SDRAM，即双数据传输率同步动态随机存储器，如图2-10所示，DDR SDRAM是在同步动态读写存储器SDRAM的基础上，采用延时锁定环（Delay-locked Loop）技术提供选通信号对数据进行精确定位，在脉冲的上升沿和下降沿都可传输数据，这样就在不提高时钟频率的情况下，使数据传输率提高一倍。它是一种采用184个接触点的内存生产标准，其目前包括DDR 266、DDR 333和DDR 400等型号。

②DDR2内存。DDR2内存（如图2-11所示）是在DDR内存的基础上发展而来，虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿同时进行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即4bit数据读预取）。换句话说，DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行，其数据传输速度比DDR内存更快。如DDR2 800的核心工作频率只有200MHz。目前DDR2内存的主要型号包括DDR2 533、DDR2 667、DDR2 800及DDR2 1066等。

③DDR3内存。DDR3是第三代的DDR SDRAM，如图2-12所示，DDR3比起DDR2有更低的工作电压，从DDR2的1.8V降落到1.5V；达到8bit预取设计，而DDR2为4bit预取。这样DRAM内核的频率只有等效数据频率的1/8，DDR3-800的核心工作频率只有100MHz。DDR3最高能够达到3200MHz的频率，而最快的DDR2内存频率仅为1200MHz。目前DDR3内存的主要型号包括DDR3 1066、DDR3 1333、DDR3 1600、DDR3 1866以及DDR3 2400等。

④DDR4内存。

●　DDR4内存是新一代的内存规格，如图2-13所示。2011年1月4日，三星电子完成史上第一条DDR4内存。DDR4的起始内存频率为1600MHz、最高有可能达到4266MHz。目前DDR4内存的主要型号包括DDR4 2133、DDR4 2400、DDR4 2800、DDR43200、DDR4 3600等。

●　和DDR3相比，DDR4有了重要的改进：

DDR4内存条外观变化明显，金手指变成弯曲状；

DDR4内存频率提升明显，可达4266MHz；

DDR4内存容量提升明显，可达128GB；

DDR4功耗明显降低，电压达到1.2V，甚至更低。

（4）内存条的选购

对于打算自行挑选内存的读者而言，我们建议你按下述要求进行选择。

对内存条的主要要求有：内存容量大、存取速度快、稳定可靠、经济、性能好。

目前市面上的主流内存为DDR3和DDR4，衡量内存的性能指标很多，主要有以下几项。

①内存容量。内存容量是指该内存的存储容量，是内存的关键性参数。内存容量以MB或GB为单位，其大小对系统性能有很大影响。目前内存条单条的容量有2GB、4GB、8GB等，一般而言，内存容量越大越有利于系统的运行。但计算机中的内存容量并不能无限制地增加，它还要受到主板芯片和内存插槽数量的制约。因此在选购或升级内存前，应该了解自己所使用的主板支持的最大内存容量和空闲的内存插槽数量。

②工作频率。

●　内存本身并不具备晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是主板的时钟发生器提供的，也就是说内存无法决定自身的工作频率，其实际工作频率是由主板来决定的。

●　核心频率：就是内存的实际工作频率。

●　时钟频率：DDR2、DDR3和DDR4内存有时钟频率的概念，就是将核心频率通过倍频技术得到的一个频率。

●　数据传输频率：数据传输频率就是传输数据的频率，也称为等效频率。

●　DDR内存的核心频率是和时钟频率相同的但在传输数据的时候在脉冲的上升边和下降边都传输一次，所以数据传输频率就是核心频率的2倍。

●　DDR2内存将核心频率倍频2倍所以时钟频率就是核心频率的2倍了，同样还是上升边和下降边各传输一次数据，所以数据传输频率就是核心频率的4倍，时钟频率的2倍。

●　DDR3内存的时钟频率是核心频率的4倍，所以数据传输频率就是核心频率的8倍了。具体数据对比参见表2-2。

③符合主板上的内存插槽要求。

用户在购买内存前，应先了解自己主板内存插槽的类型，然后在购买内存时注意查看内存上的英文标签，例如购买的DDR3 1600内存的标签上一般会印有“DDR3 1600”字样。

④内存品牌。内存的存储芯片的优劣直接影响整个内存运行时的稳定性，因此选择知名品牌的内存产品，其质量才有保障，目前常见的内存品牌有威刚、金士顿（Kingston）、三星（SAMSUNG）和胜创（KINGMAX）等。

（5）内存产品主流产品介绍

不同品牌的内存在相同容量和型号的情况下，其价格相差并不大。下面将按内存的型号不同，为用户推荐两款内存产品。

①金士顿8GB DDR3 1600内存。图2-14所示为一块容量为单条8GB的金士顿DDR31600内存，该内存采用专业的六层绿色PCB基板，走线清晰，大面积的覆铜设计，有效屏蔽了电磁干扰。该内存金手指金层色泽纯正，具有极好的耐磨和防氧化特性。内存主频1600MHz，双面共计16颗内存颗粒芯片设计。采用DIMM 240 pin内存接口，工作电压1.5V。

②影驰GAMER 8GB DDR4 2400内存。图2-15所示为影驰一块容量为单条8GB的DDR42400的内存，采用独具个性的黑色PCB基板8层设计，采用DIMM 240 pin内存接口，工作电压1.2V，CL延迟为15-15-15-35。