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笔记本CPU升级知识大全 |
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作者:佚名 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2022/12/27 18:02:31 | 【字体:小 大】 |
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内容提示:笔记本 CPU 升级知识大全 在着手升级 CPU 之前, 我们应当先讨论一下笔记本专用 CPU(Mobile CPU)的封装问题, 这是升级的前提, 同时也是升级成功的关键。 结构分析 传统意义上的封装形式对于芯片仅仅是一个外壳, 是机械结构性的保护; 然而现阶段芯片的封装除了结构特性外, 还包含了散热机制, 并成为了电性能上芯片与主板连接的平台。 进一步说, 封装的复杂性很大程度上取决于芯片的结构特性和设计方法。 对 CPU 这种复杂的芯片而言, 其封装的技术更加复杂。 由于封装的意义在于最大限度的保障 CPU 发挥它的最佳性能和提供一个与主板的连接平台, 因此封装的性能...
笔记本 CPU 升级知识大全 在着手升级 CPU 之前, 我们应当先讨论一下笔记本专用 CPU(Mobile CPU)的封装问题, 这是升级的前提, 同时也是升级成功的关键。 结构分析 传统意义上的封装形式对于芯片仅仅是一个外壳, 是机械结构性的保护; 然而现阶段芯片的封装除了结构特性外, 还包含了散热机制, 并成为了电性能上芯片与主板连接的平台。 进一步说, 封装的复杂性很大程度上取决于芯片的结构特性和设计方法。 对 CPU 这种复杂的芯片而言, 其封装的技术更加复杂。 由于封装的意义在于最大限度的保障 CPU 发挥它的最佳性能和提供一个与主板的连接平台, 因此封装的性能和结构, 是实现笔记本专用 CPU 体积小, 散热快, 功耗低等各项特性的保证。 CPU 的高速发展, 对笔记本电脑的体积、 散热、 功能等限制无疑是一种挑战。作为笔记本电脑专用 CPU, 为了满足上述要求, 也只好从封装来做文章了。 一般而言, 采用什么样的封装形式往往取决于各个时代 CPU 的技术和成本等因素。对笔记本电脑来说, 由于其结构空间紧凑狭小, 因此它的体积直接影响到笔记本电脑的厚度和空间利用率; 它的散热效果直接影响到机器运行的稳定性; 它的功耗则影响到笔记本电脑电池的使用时间。 这些技术指标与笔记本电脑 CPU 所采用的封装形式是息息相关的, 所以, 封装技术对于笔记本电脑专用 CPU 而言,是一种很重要的技术体现, 这也就是在我们给笔记本电脑 CPU 升级之前, 必须首先考虑封装问题的原因。 与台式电脑一样, 笔记本专用 CPU 的封装形式也因各代 CPU 的不同而不同。 下面列举几种常见的笔记本电脑专用 CPU 的封装形式, 以供升级时参考。(介绍将从 Pentium MMX 开始, 再此之前的386和486级别的 Mobile CPU 时至今日已经没有升级的意义, 所以不再介绍。 部分使用 AMD 和 TM 移动式 CPU 的产品数量少, 因此也不在本文讨论范围之内) TCP(Tape Carrier Package): 薄膜封装 TCP 技术, 主要用于 INTEL Mobile Pentium MMX 上。 采用 TCP 封装技术的 CPU 的发热量相对于当时的普通 PGA 针脚阵列型 CPU 要小得多, 运用在笔记本电脑上可以减小附加散热装置的体积, 提高主机的空间利用率, 因此多见于一些超轻薄笔记本电脑中。 但由于 TCP 封装是将 CPU 直接焊接在主板上, 因此普通用户是无法更换的。 在此笔者就作简单的介绍。 MMC(Mobile Module Connector): MMX 时代的中后期, Intel 推出了模块化封装 IMM(Intel Mobile Module) 的笔记本电脑专用 CPU, 也就是这里所说的MMC 的封装形式。采用这种封装的 CPU 实际上是一个包括 CPU 在内的电路板,它由 CPU 内核, 芯片组的北桥芯片, 电压转换部分和系统维护总线温度检测器组成。 MMC 是一种模块化的可抽换封装, 采用两条特殊的接口与主板连接。 采用 MMC 封装的优点是由于它集成了 主板上的北桥, 从而使主板的设计得到简化, 降低了成本。 MMC1: MMC1封装模块的 CPU 是 Intel 笔记本电脑专用 CPU 从 MMX 时代到 Pentium II 时代的过渡产品, Intel 于1998年4月推出的首款笔记本电脑专用 PentiumⅡ CPU 中采用的就是这种封装形式, 与 MMC 类似, MMC1也是一个包含 CPU 在内的电路板, 不同是 MMC1的电路板中还包含了 Pentium II 的二级缓 存(L2-Cache), 并且模块中集成的北桥芯片组改成了440BX 芯片组的北桥。 根据内部440BX 芯片组北桥的不同, MMC1又分为 AGP SET 和 PCI SET 两种。后者不支持 AGP 显卡而只能使用 PCI 显卡。 另外值得一提的是, MMC1封装的CPU 也是通过两条插槽与主板连接, 共280针。 MMC1封装正面, 已拆去 CPU 和北桥芯片上的散热片 MMC1封装背面, 左边两条白色插槽为与主板连接的接口 MMC2: 笔记本电脑的显卡一直落后于台式电脑, 尽管个别显示芯片厂商开发出了略带3D 效果的笔记本电脑专用显示芯片, 但由于缺乏 CPU 的支持, 显示效果仍不尽人意。 为此, Intel 于1998年后期推出了增加 AGP 功能的笔记本电脑用CPU。 这种 CPU 仍是模块化的, 封装形式为 MMC2。 MMC2的结构与 MMC1类似, 只是 MMC2与主板的接口为一片共计400脚的插针, 不同于 MMC1 共计280针的两根插槽。 这种封装形式的 CPU 最大特点是增加了对 AGP 的支持, 使得笔记本电脑的3D 功能有了阶段性的飞跃。 然而正是因为具备了这种功能, 这种 CPU 的发热量相对教多, 因此需要通过散热片、 风扇等一整套散热装置并通过严格的散热设计才能够达到散热的要求。 采用 MMC2封装的 CPU 多见于一些注重性能的全内置笔记本电脑中。 MMC2封装正面, 与 MMC1类似, 散热器下面分别为 CPU 和北桥 MMC2封装背面, 左侧为与主板连接的插槽, 共400针脚 Mini-cartridge: 这是一种非常“短命”的封装形式, 仅曾在 Mobile Pentium II CPU 部分型号中出现过。 和 MMC 封装不同的是, 它没有集成芯片组的北桥, 外部则被金属外壳包围着, 只露出了 Mobile CPU 的核心部分供厂商装散热器, 背面与 MMC2封装类似, 有一片与主板连接的插针, 针脚数为240。 Mini-cartridge 封装 CPU 正面 Mini-cartridge 封装 CPU 背面, 左侧为于主板连接的插针 BGA(Ball Grid Array): “球状网格阵列” PGA(Micro Pin Grid Array): 针状网格阵列 以往介绍笔记本 CPU 的文章里, BGA 和 PGA 往往被结合在一起讨论, 这是因为 PGA 的内部从实质上来说还是 BGA。 (PGA 形式的处理器可以说是结合BGA 与 SOCKET 型处理器的优点而产生的)。只不过 PGA 封装在 BGA 封装的基础上增加了一个转接板(interposer)。 注意, 此转接板不同于 MMC 封装中的 电路板, 它的作用是将 BGA 封装底部直接从 CPU 内核中引出的锡球脚转换成可以直接插入主板 ZIF 插座的针脚, 从而就转换成了 PGA 封装。 通常, BGA封装的 CPU 被一次性焊接在主板上, 不可升级。 而 PGA 封装的 CPU 由于采用了和台式机 CPU 类似的拔插方式, 因此升级的潜力非常大(在后面的介绍中笔者会详细的说明) 说的笼统些, 采用 BGA-1或 PGA-1封装的 CPU, 具体是哪种区别在于其背面是锡球脚还是针脚。 BGA-1和 PGA-1(Micro-PGA-1) :从某种意义上来说, BGA-1和 PGA-1封装类型的 Mobile CPU 才是我们认识中的 CPU, 这 两 种封装让 CPU 又回到了单独芯片的封装方式。 在这两种封装方式中, 整个 CPU 的核心部分(Die) 被直接焊在了基板上, 从图中我们可以看出, CPU 的核心部分位于基板的正中央。 这种封装方式同样是技术进步的体现, 代表着另一种封装技术的开始。 相对于 MMC 封装方式的 CPU 而言, BGA-1和 PGA-1的巨大优势就是它的超薄特性, 从图中可以看出, 采用这两种封装方式的 CPU 体积非常的小, 并且前者还可直接焊在主板上, 因此可以满足许多超薄笔记本电脑的设计需求, 对减小笔记本机身厚度起了很大的作用。 尤其是从 Mobile Pentium III 开始, 随着笔记本电脑的轻、薄之风盛行, 这两种封装的 CPU 无疑提供了一个极好的解决方案。 BGA-1封装 CPU 正面 BGA-1封装 CPU 背面, 注意图中为锡球脚 BGA-2和 PGA-2(Micro-PGA-2) BGA2和 PGA2是 Pentium III 时代的产物, 换句线只在Mobile Pentium III 之后的 CPU 中应用, 因此我们很容易就可以判断一块 CPU所采用的封装形式是 BGA-1或 PGA-1的, 还是 BGA-2或 PGA-2的。 区分它们的则是“裸露”在基板上的 Die, Die 是 Pentium III 的, 则这块 CPU 所采用的封装形式为 BGA-2或 PGA-2。 另外, 由于 BGA-2封装的 Mobile Pentium III CPU 采用的是0.18微米的制造工艺, 因此相对 BGA-1封装而言, BGA-2封装的内核较小, 呈正方形。 而 BGA-1封装的内核较大, 呈长方形。 PGA-2封装 CPU 正面, Die 为正方形且体积较 PGA-1小 PGA-2封装 CPU 背面, 注意图中所示为针脚而非 BGA-2的锡球脚 Micro-FCPGA(micro Flip Chip Plastic Grid Array)和 Micro-FCBGA (Micro Flip Chip Ball Grid Array) 从结构设计的角度而言, 这两种封装形式都是隶属于 BGA 和 PGA 封装的, 与上述 BGA-1和 PGA-1, 以及 BGA-2和 PGA-2十分类似。 Micro-FCPGA 中文名为“微型倒晶片塑胶栅格阵列” , 这种封装方式的处理器在基板上包含一个朝下安装、 由环氧材料封装的芯片, 使用2.03 mm 长, 直径为0.32 mm 的478根插针与主板处理器插座接触。它与 Micro-PGA 封装的区别在于,micro-FCPGA 没有内插式基板, 而在底部却安装了电容用于抗干扰。 Micro-FCPGA 封装图, 处理器背面为针脚, 并安装了抗干扰用的电容 Micro-FCBGA 中文名为“微型倒装晶片球状栅格阵列” , 封装的表面板上包含一个面朝下、 由环氧材料封装的芯片。 与 Micro-FCPGA 不同的是, 它的底部采用的是479个直径为0.78 mm 的锡球脚与主板连接, 另外用于抗干扰的电容安装在 CPU 的正面而不是背面(如图) Micro-FCBGA 封装图, 处理器背面为锡球脚, 正面安装了用于抗干扰的电容 Micro-FCPGA 和 Micro-FCBGA 是目前最成熟, 使用最广泛的封装方式之一,在 Pentium III-M, Pentium IV-M, 以及 Intel 最新的讯驰平台 Pentium-M 中均可见到它的身影。 代表着目前笔记本电脑专用 CPU 封装技术的最高水准。 下面列出各个时代笔记本专用 CPU 主要应用的封装形式, 以便升级时参考。 1. Pentium 及 Pentium-MMX: TCP, MMC1。 2. Pentium II: MMC1, MMC2, BGA-1, PGA-1, Mini-cartridge。 3. Pentium III: MMC2, BGA-2, PGA-2。 4. Pentium III-M, Pentium IV-M, Pentium-M: Micro-FCPGA, Micro-FCBGA。 升级思路 通过对 CPU 封装的分析可以看到, 早期 TCP 封装的 CPU 是焊接在主板上的,因此不可升级(也没有升级的意义); MMC1、 MMC2、 Mini-cartridge 封装的 CPU 从理论上来说是可更换的; BGA(包括 BGA-1和 BGA-2)、 Micro-FCBGA封装的 CPU 由于是直接焊接在主板上, 因此一般的个人用户无法升级; PGA(包括 PGA-1和 PGA-2)、 Micro-FCPGA 封装的 CPU 由于采用了和台式电脑 CPU 相似的 ZIP(零拔插力) 插座, 因此升级是可行的, 也是所有封装中升级最为方便的。 大部分情况下, 用户只需一把螺丝刀, 即可完成对 CPU 的更换。 然而并不是相同的封装类型就代表着升级可行性, 同时要考虑的还有散热、电路、以及芯片组的搭配问题。 其中尤为重要的是散热和芯片组的搭配。 我们可以从以下两方面来分析。 一: 同级别升级 同级别升级即同类型 CPU 的升级, 升级后提高的仅仅是 CPU 的主频。 一些名牌笔记本电脑厂商对于其产品的 CPU 散热部件及供电电路的设计都富有一定的余地, (实际上厂商为了减少因重新设计而增加的成本, 同一型号的产品均采用同一类型的散热器和供电电路。 这种情况多见于同一型号的笔记本电脑装载了不同频率 CPU 以区分其市场定位) 这就为升级 CPU 后笔记本电脑的稳定工作提供了有力保障。 二: 跨级别升级 表1列出了从 Pentium 到 Pentium III 各种笔记本电脑专用 CPU 所采用的封装和其所搭配的芯片组。 从表中可以看出, 早期的 Pentium(包括带 MMX 和不带 MMX) 搭配的是 INTEL 430TX 芯片组, 而 Pentium II 搭配的是北桥为82443BX 的440BX 芯片组, 芯片组的不同, 导致了从 Pentium 无法升级到 Pentium II。 CPU 主要封装形式 处理器速度(Hz) L2 总线 AGP 支持 北桥 Pentium MMC1 166/200/233/266 256/512 66 - 430TX PII MMC1 233/266/300 512K 66 - 82443BX MMC2 233/266/300 512K 66 是 82443BX MMC1(On-die Cache) 266/300/333/366/400 256K 66 - 82443BX MMC2(On-die Cache) 266/300/333/366/400 256K 66 是 82443BX Celeron MMC1 433/466 128K 66 - 82443DX MMC2 300/333/300/400 128K 66 是 82443BX MMC2(0.18) 450/500/550/600/650/700 128K 100 是 82443BX PIII MMC2 450/500 256K 100 是 82443BX MMC2(SpeedStep) 600/650/700/750/800/850 600*/700* 256K 100 是 82443BX Pentium II 级别的 CPU 是最具升级潜力的笔记本专用 CPU, 也是跨平台升级的代表(其之前的 Pentium 由于无法跨平台到 Pentium II,其后的 Pentium III、 Pentium III-M、 Pentium IV-M、 Pentium-M 的设计架构和搭配的芯片组均不同, 无法跨平台升级), 从表1中可以看到, 采用 MMC2封装的 Pentium II 可以直接升级到 Pentium III 和高主频的 Celeron。 系统性能提升巨大。 然而遗憾的是,采用 PGA-1封装的 Pentium II 无法升级到 PGA-2封装的 Pentium III, 原因在于 PGA-1和 PGA-2这两种封装形式的接口完全不同, 看了表2, 想必大家就清楚了。 PGA-1 PGA-2 管脚数 615 495 VID 管脚数 0 5 外频(FSB) 66/100 66/100/133 未连接之管脚数 243 24 尺寸 约36X22 (mm) 约 34X28 (mm) 0.13微米铜连接工艺 Pentium III-M 使用的是全新的 Tualatin 核心, 采用 Micro-FCPGA和 Micro-FCBGA封装技术, 外频从 Pentium III 的100Hz 提升到133Hz,与其搭配的芯片组也升级到了830M。 因此, Pentium III 无法升级到 Pentium III-M。 同理, 目前市场上主流笔记本电脑所装配的 Pentium IV-M 和 Pentium-M CPU,尽管封装技术一样, 但由于采用了不同的系统架构和芯片组, 所以它们均不能跨级别升级。(例如 T20、 T21、 T22无法使用 T23的 CPU) CPU 主要封装形式 处理器速度(Hz) L2 总线 代表芯片组 ...
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