微处理器 CPU 的结构与性能PDF电子书下载

第1章 CPU 的发展 1

1.1 CPU 发明前的技术准备 1

1.2 第一个 CPU 的诞生 2

1.3 对 CPU 进行程序控制 5

1.4 英特尔公司 CPU 产品的发展 5

1.5 CPU 制造工艺的发展 8

1.6 CPU 生产厂商 9

1.7 CPU 的分类 10

1.8 CPU 产品的识别 14

2.1 二进制数 17

第2章 CPU 基本概念 17

2.2 逻辑函数 22

2.3 电子信号 24

2.4 CPU 工作频率 28

2.5 硬件描述语言 VHDL 31

2.6 度量单位 32

2.7 CPU 的层次结构 34

2.8 基本假定 35

2.9 本书的一些约定 36

第3章 CPU 工作原理 40

3.1 计算机的基本模型 40

3.2 CPU 指令执行流程 41

3.3 CPU 的结构与组成 43

3.4 CPU 处理方法 46

3.5 CPU 周期 49

3.6 CPU 工作模式 53

3.7 CPU 启动过程 56

3.8 CPU 对 I/O 接口的控制方法 59

第4章 CPU 指令系统 61

4.1 CPU 指令格式 61

4.2 数据寻址方式 65

4.3 程序寻址方式 67

4.4 内存分页机制 68

4.5 X86指令系统 70

4.6 MMX 指令技术 72

4.7 SSE 指令扩展系统 76

4.8 3DNow!扩展指令集 79

第5章 CPU 系统设计技术 80

5.1 高速缓存技术(Cache) 80

5.2 流水线技术 90

5.3 复杂指令系统技术 CISC 97

5.4 精简指令系统技术 RISC 99

5.5 精确并行指令计算技术(EPIC) 102

5.6 超线程技术(HT) 105

5.7 其他局部性处理技术 108

5.8 CPU 电源管理 109

5.9 CPU 温度控制技术 113

5.10 对称处理技术(SMP) 116

第6章 CPU 功能单元结构 118

6.1 CPU 系统结构 118

6.2 总线接口单元(BIU) 119

6.3 高速缓存单元(Cache) 121

6.4 指令预取单元(IFU) 128

6.5 分支预测单元(BPU) 131

6.6 解码单元(DEC) 133

6.7 寄存器分配单元(RAT) 135

6.8 重排序单元(ROB) 136

6.10 保留站(RS) 137

6.9 分配单元(DIS) 137

6.11 算术逻辑单元(ALU) 138

6.12 浮点处理单元(FPU) 139

6.13 退出单元(RET) 142

6.14 控制单元(CU) 142

6.15 寄存器组(RU) 145

6.16 CPU 检查体系 149

6.17 CPU 性能监测 151

6.18 三大总线 152

第7章 CPU 逻辑电路结构 158

7.1 CMOS 电路结构与工作原理 158

7.2 非逻辑电路结构(NOT) 160

7.3 与非逻辑电路结构(NAND) 161

7.4 或非逻辑电路结构(NOR) 162

7.5 CMOS 结构的应用 163

7.6 组合逻辑 CMOS 电路设计 164

7.7 异或逻辑电路结构(XOR) 165

第8章 CPU 数字部件结构 166

8.1 数字部件 166

8.2 半加器数字部件 166

8.3 全加器数字部件 167

8.4 并行加法器数字部件 169

8.5 减法器数字部件 170

8.6 乘法器数字部件 172

8.7 相等比较器数字部件 173

8.8 译码器数字部件 174

8.9 锁存器数字部件 175

8.10 寄存器数字部件 177

8.11 移位寄存器数字部件 178

8.12 SRAM 数字部件 178

第9章 CMOS 晶体管结构 180

9.1 硅晶体的电气特性 180

9.2 MOS 晶体管工作原理 182

9.3 MOS 晶体管的技术参数 184

9.4 CMOS 晶体管的物理组成 185

9.5 MOS 晶体管版图 186

9.6 MOS 电路设计规则 188

第10章 CPU 制造工艺 194

10.1 CPU 制造工艺的发展 194

10.2 CPU 生产环境 195

10.3 CPU 制造材料 196

10.4 CPU 光刻技术 198

10.5 CPU 芯片基本加工技术 199

10.6 CPU 制造主要工艺流程 201

10.7 CPU 芯片测试技术 209

10.8 CPU 线宽制程技术 210

10.9 CPU 内部连线技术 211

10.10 CPU 封装技术 212

10.11 绝缘物硅芯片技术(SOI) 217

第11章 CPU 技术指标 218

11.1 提高 CPU 性能的方法 218

11.2 性能参数 219

11.3 电气参数 223

11.4 工艺参数 226

11.5 CPU 兼容性指标 227

11.6 CPU 性能测试 231

第12章 CPU 散热技术 237

12.1 发热对 CPU 的影响 237

12.2 CPU 发热保护电路 242

12.3 热传导的基本方式 244

12.4 风冷散热系统 245

12.5 热管散热系统 250

12.6 水冷散热系统 251

12.7 半导体散热系统 254

12.8 液氮散热系统 256

12.9 软件降温 257

第13章 CPU 超频技术 258

13.1 超频的可行性 258

13.2 简单的超频方法 259

13.3 超频 CPU 的选择 260

13.4 解除 AMD CPU 锁频的方法 262

13.5 提高 CPU 工作电压 266

13.6 超频对外设的要求 268

13.7 超频可能产生的问题 271

第14章 Intel CPU 结构与性能(1) 272

14.1 8086 CPU 结构与性能 272

14.2 80286 CPU 结构与性能 279

14.3 80386 CPU 结构与性能 282

14.4 80486 CPU 结构与性能 287

14.5 Pentium CPU 结构与性能 292

14.6 Pentium Pro CPU 结构与性能 298

14.7 PentiumⅡCPU 结构与性能 301

14.8 PentiumⅢCPU 结构与性能 306

15.1 Pentium 4 CPU 结构与性能 312

第15章 Intel CPU 结构与性能(2) 312

15.2 赛扬 CPU 性能 316

15.3 迅驰 CPU 性能 323

15.4 至强 CPU 性能 329

15.5 Itanium CPU 结构与性能 334

第16章 AMD CPU 结构与性能 341

16.1 AMD 公司早期 CPU 产品 341

16.2 AMD K5 342

16.3 AMD K6 343

16.4 AMD K7 346

16.5 Athlon XP 349

16.6 AMD 64位 CPU 353

第17章 其他厂商 CPU 产品 358

17.1 VIA Cyrix CPU 358

17.2 Crusoe(全美达) 364

17.3 IDT WinChip C6 368

17.4 RISE MP6 368

17.5 NS Geode 369

17.6 Compaq Alpha 370

17.7 Sun UltraSPARC 370

17.8 SGI MIPS 371

17.9 HP-PA 371

17.10 PowerPC 372

17.11 ARM 374

17.12 中国“龙芯” 376

17.13 玻璃底板 CPU 377

17.14 CPU 主要生产厂商 378

第18章 CPU 技术未来的发展 380

18.1 贫基底晶体管技术 380

18.2 高 K 栅极绝缘体晶体管技术 381

18.3 万亿次晶体管技术 381

18.4 CPU 光刻技术的发展 382

18.5 IBM CPU 技术的突破 382

18.6 CPU 纳米晶体管技术 383

18.7 量子计算机的发展 384

18.9 CPU 并行技术的发展 385

18.8 DNA 分子芯片 385

18.10 微机发展对 CPU 的要求 386

附录1 CPU 典型工作频率与时钟周期 387

附录2 英特尔 CPU 代码对照表 388

附录3 英特尔系列 CPU 技术参数比较 391

附录4 指令系统 395

附录5 英特尔系列 CPU 有关数据 405

附录6 CPU 发展大事记 407

附录7 CPU 名词术语 410

附录8 其他表格 418

主要参考资料 419