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