CPU的幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)

發(fā)表日期：2015-10-10 文章編輯：重慶網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)小編瀏覽次數(shù)：38 標(biāo)簽：

　　處理器主頻

　　主頻，就是CPU的時(shí)鐘頻率，簡(jiǎn)單說(shuō)是CPU運(yùn)算時(shí)的工作頻率(1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù))的簡(jiǎn)稱(chēng)。單位是Hz。它決定計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，主頻由過(guò)去MHZ發(fā)展到了現(xiàn)在的GHZ(1G=1024M)。通常來(lái)講，在同系列微處理器，主頻越高就代表計(jì)算機(jī)的速度也越快，但對(duì)與不同類(lèi)型的處理器，它就只能作為一個(gè)參數(shù)來(lái)作參考。另外CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度，所以在一定情況下，很可能會(huì)出現(xiàn)主頻較高的CPU實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。因此主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體性能。

　　說(shuō)到處理器主頻，就要提到與之密切相關(guān)的兩個(gè)概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度，而且目前的絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運(yùn)行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通，實(shí)現(xiàn)兩者間的同步運(yùn)行狀態(tài);倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關(guān)系式：主頻=外頻×倍頻。早期的CPU并沒(méi)有“倍頻”這個(gè)概念，那時(shí)主頻和系統(tǒng)總線的速度是一樣的。隨著技術(shù)的發(fā)展，CPU速度越來(lái)越快，內(nèi)存、硬盤(pán)等配件逐漸跟不上CPU的速度了，而倍頻的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題，它可使內(nèi)存等部件仍然工作在相對(duì)較低的系統(tǒng)總線頻率下，而CPU的主頻可以通過(guò)倍頻來(lái)無(wú)限提升(理論上)。我們可以把外頻看作是機(jī)器內(nèi)的一條生產(chǎn)線，而倍頻則是生產(chǎn)線的條數(shù)，一臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)速度的快慢(主頻)自然就是生產(chǎn)線的速度(外頻)乘以生產(chǎn)線的條數(shù)(倍頻)了?，F(xiàn)在的廠商基本上都已經(jīng)把倍頻鎖死，要超頻只有從外頻下手，通過(guò)倍頻與外頻的搭配來(lái)對(duì)主板的跳線或在BIOS中設(shè)置軟超頻，從而達(dá)到計(jì)算機(jī)總體性能的部分提升。所以在購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候要盡量注意CPU的外頻。

　　處理器外頻

　　外頻是CPU乃至整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率，單位是MHz(兆赫茲)。在早期的電腦中，內(nèi)存與主板之間的同步運(yùn)行的速度等于外頻，在這種方式下，可以理解為CPU外頻直接與內(nèi)存相連通，實(shí)現(xiàn)兩者間的同步運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于目前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，兩者完全可以不相同，但是外頻的意義仍然存在，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中大多數(shù)的頻率都是在外頻的基礎(chǔ)上，乘以一定的倍數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)倍數(shù)可以是大于1的，也可以是小于1的。

　　說(shuō)到處理器外頻，就要提到與之密切相關(guān)的兩個(gè)概念：倍頻與主頻，主頻就是CPU的時(shí)鐘頻率;倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關(guān)系式：主頻=外頻×倍頻。

　　在486之前，CPU的主頻還處于一個(gè)較低的階段，CPU的主頻一般都等于外頻。而在486出現(xiàn)以后，由于CPU工作頻率不斷提高，而PC機(jī)的一些其他設(shè)備(如插卡、硬盤(pán)等)卻受到工藝的限制，不能承受更高的頻率，因此限制了CPU頻率的進(jìn)一步提高。因此出現(xiàn)了倍頻技術(shù)，該技術(shù)能夠使CPU內(nèi)部工作頻率變?yōu)橥獠款l率的倍數(shù)，從而通過(guò)提升倍頻而達(dá)到提升主頻的目的。倍頻技術(shù)就是使外部設(shè)備可以工作在一個(gè)較低外頻上，而CPU主頻是外頻的倍數(shù)。

　　在Pentium時(shí)代，CPU的外頻一般是60/66MHz，從Pentium Ⅱ 350開(kāi)始，CPU外頻提高到100MHz，目前CPU外頻已經(jīng)達(dá)到了200MHz。由于正常情況下外頻和內(nèi)存總線頻率相同，所以當(dāng)CPU外頻提高后，與內(nèi)存之間的交換速度也相應(yīng)得到了提高，對(duì)提高電腦整體運(yùn)行速度影響較大。

　　外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為一談。前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度，更實(shí)質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。而外頻的概念是建立在數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩速度基礎(chǔ)之上的，也就是說(shuō)，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一萬(wàn)萬(wàn)次，它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個(gè)概念容易混淆，主要的原因是在以前的很長(zhǎng)一段時(shí)間里(主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時(shí))，前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱(chēng)前端總線為外頻，最終造成這樣的誤會(huì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻，因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術(shù)，或者其他類(lèi)似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。這些技術(shù)的原理類(lèi)似于AGP的2X或者4X，它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高，從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開(kāi)始被人們重視起來(lái)。

　　處理器緩存

　　緩存(Cache)大小是CPU的重要指標(biāo)之一，其結(jié)構(gòu)與大小對(duì)CPU速度的影響非常大。簡(jiǎn)單地講，緩存就是用來(lái)存儲(chǔ)一些常用或即將用到的數(shù)據(jù)或指令，當(dāng)需要這些數(shù)據(jù)或指令的時(shí)候直接從緩存中讀取，這樣比到內(nèi)存甚至硬盤(pán)中讀取要快得多，能夠大幅度提升CPU的處理速度。

　　所謂處理器緩存，通常指的是二級(jí)高速緩存，或外部高速緩存。即高速緩沖存儲(chǔ)器，是位于CPU和主存儲(chǔ)器DRAM(Dynamic RAM)之間的規(guī)模較小的但速度很高的存儲(chǔ)器，通常由SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)組成。用來(lái)存放那些被CPU頻繁使用的數(shù)據(jù)，以便使CPU不必依賴(lài)于速度較慢的DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)。L2高速緩存一直都屬于速度極快而價(jià)格也相當(dāng)昂貴的一類(lèi)內(nèi)存，稱(chēng)為SRAM(靜態(tài)RAM)，SRAM(Static RAM)是靜態(tài)存儲(chǔ)器的英文縮寫(xiě)。由于SRAM采用了與制作CPU相同的半導(dǎo)體工藝，因此與動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM比較，SRAM的存取速度快，但體積較大，價(jià)格很高。

　　處理器緩存的基本思想是用少量的SRAM作為CPU與DRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的緩沖區(qū)，即Cache系統(tǒng)。80486以及更高檔微處理器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是處理器芯片內(nèi)集成了SRAM作為Cache，由于這些Cache裝在芯片內(nèi)，因此稱(chēng)為片內(nèi)Cache。486芯片內(nèi)Cache的容量通常為8K。高檔芯片如Pentium為16KB，Power PC可達(dá)32KB。Pentium微處理器進(jìn)一步改進(jìn)片內(nèi)Cache，采用數(shù)據(jù)和雙通道Cache技術(shù)，相對(duì)而言，片內(nèi)Cache的容量不大，但是非常靈活、方便，極大地提高了微處理器的性能。片內(nèi)Cache也稱(chēng)為一級(jí)Cache。由于486，586等高檔處理器的時(shí)鐘頻率很高，一旦出現(xiàn)一級(jí)Cache未命中的情況，性能將明顯惡化。在這種情況下采用的辦法是在處理器芯片之外再加Cache，稱(chēng)為二級(jí)Cache。二級(jí)Cache實(shí)際上是CPU和主存之間的真正緩沖。由于系統(tǒng)板上的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)低于CPU的速度，如果沒(méi)有二級(jí)Cache就不可能達(dá)到486，586等高檔處理器的理想速度。二級(jí)Cache的容量通常應(yīng)比一級(jí)Cache大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。在系統(tǒng)設(shè)置中，常要求用戶(hù)確定二級(jí)Cache是否安裝及尺寸大小等。二級(jí)Cache的大小一般為128KB、256KB或512KB。在486以上檔次的微機(jī)中，普遍采用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和CPU采用了相同的時(shí)鐘周期，以相同的速度同步工作。相對(duì)于異步Cache，性能可提高30%以上。

　　目前，PC及其服務(wù)器系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一是CPU主頻越做越高，系統(tǒng)架構(gòu)越做越先進(jìn)，而主存DRAM的結(jié)構(gòu)和存取時(shí)間改進(jìn)較慢。因此，緩存(Cache)技術(shù)愈顯重要，在PC系統(tǒng)中Cache越做越大。廣大用戶(hù)已把Cache做為評(píng)價(jià)和選購(gòu)PC系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　處理器內(nèi)核

　　核心(Die)又稱(chēng)為內(nèi)核，是CPU最重要的組成部分。CPU中心那塊隆起的芯片就是核心，是由單晶硅以一定的生產(chǎn)工藝制造出來(lái)的，CPU所有的計(jì)算、接受/存儲(chǔ)命令、處理數(shù)據(jù)都由核心執(zhí)行。各種CPU核心都具有固定的邏輯結(jié)構(gòu)，一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、執(zhí)行單元、指令級(jí)單元和總線接口等邏輯單元都會(huì)有科學(xué)的布局。

　　為了便于CPU設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的管理，CPU制造商會(huì)對(duì)各種CPU核心給出相應(yīng)的代號(hào)，這也就是所謂的CPU核心類(lèi)型。

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