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第一章 中央处理器

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2024年4月26日发(作者:登以冬)

CPU

CPU的性能指标

主频

主频也叫时钟频率,单位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用来表示CPU的运算、处理

数据的速度。

CPU的主频=外频×倍频系数。CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,

主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。

外频

外频是CPU的基准频率,单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地

说,在台式机中,所说的超频,都是超CPU的外频(当然一般情况下,CPU的倍频都是被

锁住的)CPU决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,但台式机很多主板都支持异步

运行。

前端总线(FSB)频率

前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一

条公式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有

同时传输的数据的宽度和传输频率。

外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是

CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡

一亿次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷

8bit/Byte=800MB/s。

倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下,倍频越高CPU

的频率也越高。

缓存

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。内置

的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态RAM

组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得

太大。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存。L2高速缓存容量也会影响CPU

的性能,原则是越大越好。

L3 Cache(三级缓存)。L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数

据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。

CPU扩展指令集

CPU依靠指令来自计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件

电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的

最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分(指

令集共有四个种类),而从具体运用看,如Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4系列和

AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集。

CPU内核和I/O工作电压

CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种,通常CPU的核心电压小于等于I/O

电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定,一般制作工艺越小,内核工作电

压越低;I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

技术架构

制造工艺

制造工艺是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方

向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、

功能更复杂的电路设计。

多线程

简称SMT。多线程技术可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据,减少运算核心

的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。

多核心

多核心,也指单芯片多处理器(Chip Multiprocessors,简称CMP)。多核处理器可以

在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度。但这并

不是说明,核心越多,性能越高。

2024年4月26日发(作者:登以冬)

CPU

CPU的性能指标

主频

主频也叫时钟频率,单位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用来表示CPU的运算、处理

数据的速度。

CPU的主频=外频×倍频系数。CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,

主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。

外频

外频是CPU的基准频率,单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地

说,在台式机中,所说的超频,都是超CPU的外频(当然一般情况下,CPU的倍频都是被

锁住的)CPU决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,但台式机很多主板都支持异步

运行。

前端总线(FSB)频率

前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一

条公式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有

同时传输的数据的宽度和传输频率。

外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是

CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡

一亿次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷

8bit/Byte=800MB/s。

倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下,倍频越高CPU

的频率也越高。

缓存

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。内置

的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态RAM

组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得

太大。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存。L2高速缓存容量也会影响CPU

的性能,原则是越大越好。

L3 Cache(三级缓存)。L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数

据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。

CPU扩展指令集

CPU依靠指令来自计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件

电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的

最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分(指

令集共有四个种类),而从具体运用看,如Intel的MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSE4系列和

AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集。

CPU内核和I/O工作电压

CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种,通常CPU的核心电压小于等于I/O

电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定,一般制作工艺越小,内核工作电

压越低;I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

技术架构

制造工艺

制造工艺是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方

向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、

功能更复杂的电路设计。

多线程

简称SMT。多线程技术可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据,减少运算核心

的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。

多核心

多核心,也指单芯片多处理器(Chip Multiprocessors,简称CMP)。多核处理器可以

在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度。但这并

不是说明,核心越多,性能越高。

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