步进 百科内容来自于: 百度百科

步进(Stepping)是CPU的一个重要参数,也叫分级鉴别产品数据转换规范,“步进”编号用来标识一系列CPU的设计或生产制造版本数据,步进的版本会随着这一系列CPU生产工艺的改进、BUG的解决或特性的增加而改变,也就是说步进编号是用来标识CPU的这些不同的“修订”的。同一系列不同步进的CPU或多或少都会有一些差异,例如在稳定性、核心电压、功耗、发热量、超频性能甚至支持的指令集方面可能会有所差异。

步进

基本简述

对于CPU制造商而言,步进编号可以有效地控制和跟踪所做的更改,也就是说可以对自己的设计、生产和销售过程进行有效的管理;而对于CPU的最终用户而言,通过步进编号则可以更具体的识别其系统所安装的CPU版本,确定CPU的内部设计或制作特性等等。步进编号就好比CPU的小版本号,而且步进编号与CPU编号和CPU ID是密切联系的,每次步进改变之后其CPU ID也可能会改变。
一般来说步进采用字母加数字的方式来表示,例如A0,B1,C2等等,字母或数字越靠后的步进也就是越新的产品。一般来说,步进编号中数字的变化,例如A0到A1,表示生产工艺较小的改进;而步进编号中字母的变化,例如A0到B1,则表示生产工艺比较大的或复杂的改进。
在选购CPU时,应该尽可能地选择步进比较靠后的产品。

定义

步进”的英文是Stepping,Intel的官方文档中将其表述为“Core Stepping,核心步进”。步进表示的含义是芯片因某种外在因素的变化而导致的物理或者电气特性的变化的产物。以Intel的处理器为例(下文都以Intel的处理器为例),Stepping的具体值是2-3位由数字和字母组成的字符串。常见的Intel处理器的步进值都是由“一位字母+一位数字”组成的:
处理器的步进升级是属于升级中“最细微”形式。较之制程的升级,步进升级对周边硬件的要求是最低的。比如,90nm制程的处理器升级到65nm制程,刷新主板BIOS是必须的。但类似“A0到B0”的步进升级可以直接完成,无需任何额外的动作。

检测方法

CPU-Z

那么如何查到一款处理器的步进值呢?最简单的方法是使用CPU-Z这款软件直接读取读取(可以在www.cpuid.com上下载到最新版的CPU-Z):
下载CPU-Z之后,将压缩包解压,直接双击CPU-Z.exe这个文件,稍等几秒钟之后,CPU-Z就会显示读取的处理器相关信息,其中就包括步进。

S-Spec

CPU-Z的识别方法虽然准确,但有时候也有缺陷。比如,你的机器中只有较早版本的CPU-Z,可能会无法识别处理器,还有一种情况就是,CPU-Z必须在Windows环境下才能使用,如果身处CPU市场,周围都是盒装或是散装的处理器,怎么样才能快速识别步进呢?答案就是检验处理器表面的S-Spec,它的准确率也是100%。
上述这张图是一颗Core 2处理器表面的文字,第三行中,第二个字段“SL9SA”就是S-Spec号。由于S-Spec号都是以“SL”开头,也被称作SL号。SL号是识别处理器的重要依据,每一个SL号只对应某一特定频率,缓存外频和步进的处理器。所以S-Spec号对处理器的分类是最精细的。处理器的任何一个参数发生变化都会引起SL号的变化。比如,都是E6300处理器,也会因为步进的不同而有不同的S-Spec号这就是以S-Spec号来识别步进的依据。
提醒:S-Spec识别方法的缺陷是需要记忆,S-Spec与步进的对应关系需要在Intel的网站上才能查到,后文的附表提供了Intel已经发布的Core 2架构处理器的S-Spec号与核心步进的对应表。

升级理由

我们看着CPU的步进一次次的改变,那么背后的变化又是什么呢?任何一款产品,从投产到最终产品寿命的终了,其制造工艺都是遵循着日益成熟的路径来走的。集成电路产品更是如此。一颗集成了几亿个晶体管的CPU,它的品质会因为制造工艺的逐步成熟而越来越好。

处理器

在功能上进行简化是Intel调整处理器产品线的重要手段。比如,去掉对某些功能的支持就能诞生一个新型号的处理器:比如Pentium D 945和Pentium D 950,它们的主频外频都是一致的,但是前者不支持VT技术,也就是说在功能上存在着缩水,在这种情况下,它们的步进必然是不同的。因为Intel完全可以通过改变工艺来控制新的用于封装Pentium D 945的晶元。

晶元的重新划分

Intel会依据晶元的品质来决定给哪款处理器使用。但也存在着不同规格的晶元相互替换使用的情况。Core2中最典型的例子就是L2步进的使用。Core 2 E4300只有L2的步进,而同为2M缓存的E6300却有两种步进,一是L2,二是B2。因为早期的E6300使用的2M缓存是通过屏蔽掉Conroe核心4M缓存的一半实现的,这部分的E6300的步进与Conroe核心的E6600以及E6700保持一致;E4300出现之后,E6300也可以直接使用新的L2步进来制造,所以L2步进的E6300也出现在了Intel的文档中。

“小毛病”

和软件一样,硬件的设计也不是一开始就完美无缺的。一颗处理器从tape-out到最终推向市场,会经历无数苛刻的系统测试,即便如此,有些细小的问题还是要到实际应用的时候才能发现的。对于在实际使用中发现的问题,Intel会推出新步进的处理器,解决一批已经发现的问题。所以,步进升级与软件的升级有异曲同工之妙。

制造工艺

Intel的处理器制造工艺一直是处于不停的升级之中,但是这种升级未必是很大的改进,而是局部的,某些细节工艺的提升,这种情况也会使得Intel升级处理器的步进。比如Q6600四核处理器,就已经出现过B1,B2等多个步进,正式版的产品则为最新的B3步进,相比之下大部分Core 2双核处理器的制程仍然停留在B2步进上,因为相对于双核处理器,四核的Q6600处理器在工艺升级上的潜力更大。
如果仔细的比较就会发现,步进实际上与某款特定型号的处理器无关,一款特定步进的晶元可以应用在多款处理器上,因此步进代表的其实是处理器制造工艺的某个阶段。比如两颗处理器Core 2 E6400和Core 2 E6700,它们的步进都是B2,这表示它们使用了相同的制造工艺。对于超频来说,这一概念是非常重要的:相同制程的处理器,应当具备接近的极限频率。

升级好处

如前文所述,处理器制造工艺的逐步和硬件纠错是CPU步进提升的原因,尤其是前者,制造工艺的改进对我们的影响是最直接和最容易感受到的。通常来说,新步进处理器的超频能力更强,发热也会略低。庆幸的是,Intel不是按照步进来为处理器定价,我们能够买到的处理器都是以型号来划分价格的,如果两颗处理器的型号相同,但是步进有新有旧,你该选择谁呢?又怎么选呢?从超频的角度看,处理器升级步进的同时一半也会升级其超频能力,这其实是制造工艺的功劳。
步进升级成效之一:超频能力有提高
在处理器的架构没有发生重大变化的前提下,制程升级可以大幅度提高处理器的超频能力,最典型的例子就是90nm的Prescott Pentium4升级到65nm的CedarMill 核心的Pentium4。其实,不光是制程升级,处理器核心步进的升级也可以提高处理器的超频能力,只是幅度没有升级制程那样大而已。关于超频能力我们会在后文中详细探讨。
步进升级变化之二:降低发热
随着制造工艺的成熟和新工艺的采用,相同型号的处理器发热会随着制程的升级而降低。Pentium4是这个变化的典型代表。原本CedarMill核心的Pentium4处理器的TDP是86W,升级到最新的D0步进之后,处理器的TDP下降到了65W,这就已经达到了Core 2处理器的标准,大幅度提高了处理器的“每瓦性能”,显然采购这样的P4是最超值的,性能不降低的前提下,发热却小了很多。
步进升级好处之三:处理器运行更稳定
如果看看Intel处理器步进更新的勘误列表,就会发现原来一颗早期版本的处理器居然会有这么多的bug!即使是升级步进后,仍然会有新的问题不断的发现。虽然绝大多数普通用户在运行绝大多数应用中都很难遇到因为处理器的问题而造成的意外情况,但无疑,新制程的处理器会具备更强的稳定型和可靠性。

权威资料

查找器

处理器规格查找器: 如何查找 sSpec 编号 (根据sSpec号,利用Intel处理器查找工具查询CPU的步进)
处理器规格查找器工具旨在作为参考,帮助您查找英特尔处理器的技术指标信息。 要查找所需信息,您需要知道处理器的 sSpec 编号。

sSpec 编号

sSpec 编号也称为技术指标编号和 SL 代码。 它是一个印在处理器上的 5 个字符的字符串(SL36W,XL2XL,等等),用来识别处理器。 您能够在处理器的标记上(参阅图 2)或者盒装处理器附带的标签上找到该编号。 以下面的图 1 作为示例,说明如何读取标签来查找您的 sSpec 编号。
图 1:在盒装处理器标签上查找 sSpec 编号
请注意: 当前,技术指标位于产品代码后,将来可能会有所改动。
图 2: 在处理器标记中查找 sSpec 编号(两个示例)
请注意: 这些位置进行改动后,要获取特定处理器的 sSpec 编号的正确位置,请参阅处理器技术指标更新。
找到 sSpec 编号之后,您就可以正确使用处理器规格查找器 工具。

步进电机

定义

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。生产步进电机的厂家的确不少,但具有专业技术人员,能够自行开发,研制的厂家却非常少,大部分的厂家只一、二十人,连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。

工作原理一

反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图:
2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C 相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制—— 这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
3、力矩: 电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度,D为转子直径 Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。

工作原理二

1、特点:感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= ,D= . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。
2、分类 感应子式步进电机以相数可分为:二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、 110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。
3、步进电机的静态指标术语相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/ (50*8)=0.9度(俗称半步)。定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。
4、步进电机动态指标及术语: 1、步距角精度: 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。 2、失步: 电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。 3、失调角: 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。 4、最大空载起动频率: 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。
5、最大空载的运行频率: 电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。
6、运行矩频特性: 电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。如下图所示 其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。 电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。如下图所示: 其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。
7、电机的共振点: 步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式步进电机的共振区一般在180-250pps之间(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角为 0.9度),电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振区较多。
8、电机正反转控制: 当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或( )时为正转,通电时序为DA-CA-BC-AB或( )时为反转。三、驱动控制系统组成使用、控制步进电机必须由环形脉冲,功率放大等组成的控制系统,其方框图如下: 1、脉冲信号的产生。 脉冲信号一般由单片机或CPU产生,一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右,电机转速越高,占空比则越大。 2、信号分配器(又名脉冲分配器) 感应子式步进电机以二、四相电机为主,二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种,具体分配如下:二相四拍为 ,步距角为1.8度;二相八拍为 ,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种,四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度;四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D- AB,(步距角为0.9度)。3、功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大,要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式一般有以下几种:恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。为尽量提高电机的动态性能,将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。我厂生产的SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下: 说明: CP 接CPU脉冲信号(负信号,低电平有效) OPTO 接CPU+5V FREE 脱机,与CPU地线相接,驱动电源不工作 DIR 方向控制,与CPU地线相接,电机反转 VCC 直流电源正端 GND 直流电源负端 A 接电机引出线红线 接电机引出线绿线 B 接电机引出线黄线 接电机引出线蓝线 步进电机一经定型,其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高,力距越大则要求电机的电流越大,驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下:
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- 来自原声例句
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