CPU的幾個(gè)技(jì)術(shù)指标

發表日期：2015-10-10 文章編輯：重慶網頁設計(jì)小(xiǎo)編浏覽次數(shù)：38 标簽：

　　處理(lǐ)器(qì)主頻

　　主頻，就是CPU的時(shí)鍾頻率，簡單說是CPU運算(suàn)時(shí)的工作(zuò)頻率(1秒(miǎo)內(nèi)發生(shēng)的同步脈沖數(shù))的簡稱。單位是Hz。它決定計(jì)算(suàn)機的運行(xíng)速度，随着計(jì)算(suàn)機的發展，主頻由過去MHZ發展到了現在的GHZ(1G=1024M)。通(tōng)常來(lái)講，在同系列微處理(lǐ)器(qì)，主頻越高(gāo)就代表計(jì)算(suàn)機的速度也越快，但(dàn)對與不同類型的處理(lǐ)器(qì)，它就隻能作(zuò)為(wèi)一個(gè)參數(shù)來(lái)作(zuò)參考。另外CPU的運算(suàn)速度還(hái)要看CPU的流水(shuǐ)線的各方面的性能指标。由于主頻并不直接代表運算(suàn)速度，所以在一定情況下，很(hěn)可(kě)能會(huì)出現主頻較高(gāo)的CPU實際運算(suàn)速度較低(dī)的現象。因此主頻僅僅是CPU性能表現的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體(tǐ)性能。

　　說到處理(lǐ)器(qì)主頻，就要提到與之密切相關的兩個(gè)概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主闆之間(jiān)同步運行(xíng)的速度，而且目前的絕大(dà)部分電(diàn)腦(nǎo)系統中外頻也是內(nèi)存與主闆之間(jiān)的同步運行(xíng)的速度，在這種方式下，可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通(tōng)，實現兩者間(jiān)的同步運行(xíng)狀态;倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關系式：主頻=外頻×倍頻。早期的CPU并沒有(yǒu)“倍頻”這個(gè)概念，那(nà)時(shí)主頻和(hé)系統總線的速度是一樣的。随着技(jì)術(shù)的發展，CPU速度越來(lái)越快，內(nèi)存、硬盤等配件逐漸跟不上(shàng)CPU的速度了，而倍頻的出現解決了這個(gè)問題，它可(kě)使內(nèi)存等部件仍然工作(zuò)在相對較低(dī)的系統總線頻率下，而CPU的主頻可(kě)以通(tōng)過倍頻來(lái)無限提升(理(lǐ)論上(shàng))。我們可(kě)以把外頻看作(zuò)是機器(qì)內(nèi)的一條生(shēng)産線，而倍頻則是生(shēng)産線的條數(shù)，一台機器(qì)生(shēng)産速度的快慢(主頻)自然就是生(shēng)産線的速度(外頻)乘以生(shēng)産線的條數(shù)(倍頻)了。現在的廠商基本上(shàng)都已經把倍頻鎖死，要超頻隻有(yǒu)從外頻下手，通(tōng)過倍頻與外頻的搭配來(lái)對主闆的跳(tiào)線或在BIOS中設置軟超頻，從而達到計(jì)算(suàn)機總體(tǐ)性能的部分提升。所以在購買的時(shí)候要盡量注意CPU的外頻。

　　處理(lǐ)器(qì)外頻

　　外頻是CPU乃至整個(gè)計(jì)算(suàn)機系統的基準頻率，單位是MHz(兆赫茲)。在早期的電(diàn)腦(nǎo)中，內(nèi)存與主闆之間(jiān)的同步運行(xíng)的速度等于外頻，在這種方式下，可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)CPU外頻直接與內(nèi)存相連通(tōng)，實現兩者間(jiān)的同步運行(xíng)狀态。對于目前的計(jì)算(suàn)機系統來(lái)說，兩者完全可(kě)以不相同，但(dàn)是外頻的意義仍然存在，計(jì)算(suàn)機系統中大(dà)多(duō)數(shù)的頻率都是在外頻的基礎上(shàng)，乘以一定的倍數(shù)來(lái)實現，這個(gè)倍數(shù)可(kě)以是大(dà)于1的，也可(kě)以是小(xiǎo)于1的。

　　說到處理(lǐ)器(qì)外頻，就要提到與之密切相關的兩個(gè)概念：倍頻與主頻，主頻就是CPU的時(shí)鍾頻率;倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關系式：主頻=外頻×倍頻。

　　在486之前，CPU的主頻還(hái)處于一個(gè)較低(dī)的階段，CPU的主頻一般都等于外頻。而在486出現以後，由于CPU工作(zuò)頻率不斷提高(gāo)，而PC機的一些(xiē)其他設備(如插卡、硬盤等)卻受到工藝的限制(zhì)，不能承受更高(gāo)的頻率，因此限制(zhì)了CPU頻率的進一步提高(gāo)。因此出現了倍頻技(jì)術(shù)，該技(jì)術(shù)能夠使CPU內(nèi)部工作(zuò)頻率變為(wèi)外部頻率的倍數(shù)，從而通(tōng)過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技(jì)術(shù)就是使外部設備可(kě)以工作(zuò)在一個(gè)較低(dī)外頻上(shàng)，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(gāo)到100MHz，目前CPU外頻已經達到了200MHz。由于正常情況下外頻和(hé)內(nèi)存總線頻率相同，所以當CPU外頻提高(gāo)後，與內(nèi)存之間(jiān)的交換速度也相應得(de)到了提高(gāo)，對提高(gāo)電(diàn)腦(nǎo)整體(tǐ)運行(xíng)速度影(yǐng)響較大(dà)。

　　外頻與前端總線(FSB)頻率很(hěn)容易被混為(wèi)一談。前端總線的速度指的是CPU和(hé)北橋芯片間(jiān)總線的速度，更實質性的表示了CPU和(hé)外界數(shù)據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數(shù)字脈沖信号震蕩速度基礎之上(shàng)的，也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信号在每秒(miǎo)鍾震蕩一萬萬次，它更多(duō)的影(yǐng)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(hěn)長一段時(shí)間(jiān)裏(主要是在Pentium 4出現之前和(hé)剛出現Pentium 4時(shí))，前端總線頻率與外頻是相同的，因此往往直接稱前端總線為(wèi)外頻，最終造成這樣的誤會(huì)。随着計(jì)算(suàn)機技(jì)術(shù)的發展，人(rén)們發現前端總線頻率需要高(gāo)于外頻，因此采用了QDR(Quad Date Rate)技(jì)術(shù)，或者其他類似的技(jì)術(shù)實現這個(gè)目的。這些(xiē)技(jì)術(shù)的原理(lǐ)類似于AGP的2X或者4X，它們使得(de)前端總線的頻率成為(wèi)外頻的2倍、4倍甚至更高(gāo)，從此之後前端總線和(hé)外頻的區(qū)别才開(kāi)始被人(rén)們重視(shì)起來(lái)。

　　處理(lǐ)器(qì)緩存

　　緩存(Cache)大(dà)小(xiǎo)是CPU的重要指标之一，其結構與大(dà)小(xiǎo)對CPU速度的影(yǐng)響非常大(dà)。簡單地講，緩存就是用來(lái)存儲一些(xiē)常用或即将用到的數(shù)據或指令，當需要這些(xiē)數(shù)據或指令的時(shí)候直接從緩存中讀取，這樣比到內(nèi)存甚至硬盤中讀取要快得(de)多(duō)，能夠大(dà)幅度提升CPU的處理(lǐ)速度。

　　所謂處理(lǐ)器(qì)緩存，通(tōng)常指的是二級高(gāo)速緩存，或外部高(gāo)速緩存。即高(gāo)速緩沖存儲器(qì)，是位于CPU和(hé)主存儲器(qì)DRAM(Dynamic RAM)之間(jiān)的規模較小(xiǎo)的但(dàn)速度很(hěn)高(gāo)的存儲器(qì)，通(tōng)常由SRAM(靜态随機存儲器(qì))組成。用來(lái)存放那(nà)些(xiē)被CPU頻繁使用的數(shù)據，以便使CPU不必依賴于速度較慢的DRAM(動态随機存儲器(qì))。L2高(gāo)速緩存一直都屬于速度極快而價格也相當昂貴的一類內(nèi)存，稱為(wèi)SRAM(靜态RAM)，SRAM(Static RAM)是靜态存儲器(qì)的英文縮寫。由于SRAM采用了與制(zhì)作(zuò)CPU相同的半導體(tǐ)工藝，因此與動态存儲器(qì)DRAM比較，SRAM的存取速度快，但(dàn)體(tǐ)積較大(dà)，價格很(hěn)高(gāo)。

　　處理(lǐ)器(qì)緩存的基本思想是用少(shǎo)量的SRAM作(zuò)為(wèi)CPU與DRAM存儲系統之間(jiān)的緩沖區(qū)，即Cache系統。80486以及更高(gāo)檔微處理(lǐ)器(qì)的一個(gè)顯著特點是處理(lǐ)器(qì)芯片內(nèi)集成了SRAM作(zuò)為(wèi)Cache，由于這些(xiē)Cache裝在芯片內(nèi)，因此稱為(wèi)片內(nèi)Cache。486芯片內(nèi)Cache的容量通(tōng)常為(wèi)8K。高(gāo)檔芯片如Pentium為(wèi)16KB，Power PC可(kě)達32KB。Pentium微處理(lǐ)器(qì)進一步改進片內(nèi)Cache，采用數(shù)據和(hé)雙通(tōng)道(dào)Cache技(jì)術(shù)，相對而言，片內(nèi)Cache的容量不大(dà)，但(dàn)是非常靈活、方便，極大(dà)地提高(gāo)了微處理(lǐ)器(qì)的性能。片內(nèi)Cache也稱為(wèi)一級Cache。由于486，586等高(gāo)檔處理(lǐ)器(qì)的時(shí)鍾頻率很(hěn)高(gāo)，一旦出現一級Cache未命中的情況，性能将明(míng)顯惡化。在這種情況下采用的辦法是在處理(lǐ)器(qì)芯片之外再加Cache，稱為(wèi)二級Cache。二級Cache實際上(shàng)是CPU和(hé)主存之間(jiān)的真正緩沖。由于系統闆上(shàng)的響應時(shí)間(jiān)遠低(dī)于CPU的速度，如果沒有(yǒu)二級Cache就不可(kě)能達到486，586等高(gāo)檔處理(lǐ)器(qì)的理(lǐ)想速度。二級Cache的容量通(tōng)常應比一級Cache大(dà)一個(gè)數(shù)量級以上(shàng)。在系統設置中，常要求用戶确定二級Cache是否安裝及尺寸大(dà)小(xiǎo)等。二級Cache的大(dà)小(xiǎo)一般為(wèi)128KB、256KB或512KB。在486以上(shàng)檔次的微機中，普遍采用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和(hé)CPU采用了相同的時(shí)鍾周期，以相同的速度同步工作(zuò)。相對于異步Cache，性能可(kě)提高(gāo)30%以上(shàng)。

　　目前，PC及其服務器(qì)系統的發展趨勢之一是CPU主頻越做(zuò)越高(gāo)，系統架構越做(zuò)越先進，而主存DRAM的結構和(hé)存取時(shí)間(jiān)改進較慢。因此，緩存(Cache)技(jì)術(shù)愈顯重要，在PC系統中Cache越做(zuò)越大(dà)。廣大(dà)用戶已把Cache做(zuò)為(wèi)評價和(hé)選購PC系統的一個(gè)重要指标。

　　處理(lǐ)器(qì)內(nèi)核

　　核心(Die)又稱為(wèi)內(nèi)核，是CPU最重要的組成部分。CPU中心那(nà)塊隆起的芯片就是核心，是由單晶矽以一定的生(shēng)産工藝制(zhì)造出來(lái)的，CPU所有(yǒu)的計(jì)算(suàn)、接受/存儲命令、處理(lǐ)數(shù)據都由核心執行(xíng)。各種CPU核心都具有(yǒu)固定的邏輯結構，一級緩存、二級緩存、執行(xíng)單元、指令級單元和(hé)總線接口等邏輯單元都會(huì)有(yǒu)科學的布局。

　　為(wèi)了便于CPU設計(jì)、生(shēng)産、銷售的管理(lǐ)，CPU制(zhì)造商會(huì)對各種CPU核心給出相應的代号，這也就是所謂的CPU核心類型。

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