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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 VHDL31

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 CISC97

5.4 精简指令系统技术 RISC99

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 K5342

16.3 AMD K6343

16.4 AMD K7346

16.5 Athlon XP349

16.6 AMD 64位 CPU353

第17章 其他厂商 CPU 产品358

17.1 VIA Cyrix CPU358

17.2 Crusoe(全美达)364

17.3 IDT WinChip C6368

17.4 RISE MP6368

17.5 NS Geode369

17.6 Compaq Alpha370

17.7 Sun UltraSPARC370

17.8 SGI MIPS371

17.9 HP-PA371

17.10 PowerPC372

17.11 ARM374

17.12 中国“龙芯”376

17.13 玻璃底板 CPU377

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