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早期CPU的前端总线频率是与CPU的外频同步的。随着CPU工作能力的加强(主频越来越高),原来的那种低频率前端总线已经满足不了CPU的需要,于是人们开始在“前端总线频率”上做起了文章——在不提高系统总线基准频率的前体下,将前端总线单个时钟周期能够传输的数据个数以“倍数”增加。以当前的Pentium 4系列CPU为例,Intel为它设计了一个名为“Quad-pumped”的前端总线,其实质就是该前端总线在一个时钟周期内,可以传输4倍的数据。早期的Pentium 4的外频都是100MHz,而由于采用了“Quad-pumped”技术,这类CPU的前端总线频率便成了“100MHz×4=400MHz”。如今,Pentium 4的前端总线已经达到了800MHz,但其实际的外频是200MHz。
集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。双极型集成电路的制作工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单,功耗也较低,易于制成大规模集成电路,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。
与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个概念,“外频”是系统总线的工作频率,而“倍频”则是外频与主频相差的倍数,主频=外频×倍频。我们可以把外频看做CPU这台“机器”内部的一条生产线,而倍频则是生产线的条数,一台机器生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。CPU的进出口速度——前端总线频率前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道,而“前端总线频率”(FSB)就是该通道“运输数据的速度”。如果将CPU看做一台安装在房间中的大型机器的话,“前端总线”就是这个房间的“大门”。机器的生产能力再强,如果“大门”很窄或者物体流通速度比较慢的 话,CPU就处于一种“吃不饱”的状态(图5)。
制造工艺,也称为“制程宽度”。是在制作CPU核心时,核心上基本的功能单元CMOS电路的宽度。在CPU的制造工艺中,一般都是用微米来衡量加工精度。从上世纪70年代早期的10微米线宽一直到目前采用的0.13微米线宽,CPU的制造工艺都在不断地进步。制作工艺的提高,意味着CPU的体积将更小,集成度更高,耗电更少。封装是指安装CPU集成电路芯片用的外壳。封装不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强散热功能的作用,而且还是沟通芯片内部与外部电路的桥梁。芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、PQFP、PGA、BGA到FC-PGA,技术一代比一代(图6、7)。目前封装技术适用的芯片频率越来越高,散热性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重量减小,性也越来越高。