2024年4月28日发(作者：前宜修)
CPU的性能
CPU的性能指标十分重要，下面简单介绍一些CPU主要的性能指标，使读者能够对CPU有
更深入的了解。
1．主频、外频和倍频
主频(CPU Clock Speed)也叫做时钟频率，表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。主频越
高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。
CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，其计算公式为主频=外频×倍频。
外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前绝大部分电脑系统中外频也是内存与
主板之间同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接影响内存的访问速
度，外频速度高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度
进一步提高。
倍频就是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU
的频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大，单纯的一
味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”(CPU从系统中得到的数据的极限
速度不能够满足CPU运算的速度)效应，可想而知，这样无疑是一种浪费。从有关计算可以
得知，CPU的外频在5～8倍的时候，其性能能够得到比较充分的发挥，如果超出这个数值，
都不是很完善。偏低还好说，不过是CpU本身运算速度慢而已，高了以后就会出现显著的“瓶
颈”效应，系统与CPU之间进行数据交换的速度跟不上CPU的运算速度，从而浪费CPU的计
算能力。
2．制造工艺
早期的CPU大多采用0．5pm的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0．25pm制造工
艺被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0．18um制作工艺的PentiumⅢ处理器，
即Coppermine(铜矿)处理器。更精细的工艺使得原有晶体管门电路更大限度地缩小了，能耗
越来越低，CPU也就更省电。
3．扩展总线速度
扩展总线速度(Expansion—Bus Speed)，是指微机系统的局部总线，如：ISA、PCI或AGP总
线。平时用户打开电脑机箱时，总可以看见一些插槽般的东西，这些东西又叫做扩展槽，上
面可以插显卡、声卡、网卡之类的功能模块，而扩展总线就是CPU用以联系这些设备的桥
梁。
4．前端总线
前端总线是AMD在推出K7 CPU时提出的概念，一直以来很多人都误认为这个名词不过
是外频的一个别称。实际上，平时所说的外频是指CPU与主板的连接速度，这个概念是建
立在数字脉冲信号震荡速度的基础之上；而前端总线速度指的是数据传输的速度。例如
100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡1000万次，而100MHz前端总线则指的是每
秒钟CPU可接受的数据传输量是lOOMHz×64bit÷8bit／Byte=800MB。就处理器速度而言，前
端总线比外频更具代表性。
5．内存总线速度
内存总线速度(Memory—Bus Speed)也就是系统总路线速度，一般等同于CPU的外
频。CPU处理的数据都由主存储器提供，而主存储器也就是平常所说的内存。一般我们放在
外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存，然后再进入CPU进行处理，所以与
内存之间的通道，也就是内存总线的速度对整个系统的性能就显得尤为重要。由于内存和
CPU之间的运行速度或多或少会有差异，因此便出现了二级缓存来协调两者之间的差异。内
存总线速度是指CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度。
6．缓 存
缓存又称为高速缓存，就是指可以进行高速数据交换的存储器。CPU的缓存分为两种，
即L1 Cache(一级缓存)和L2 Cache(二级缓存)。由于高速缓存的容量和结构对CPU的性能影
响较大，因此CPU生产厂商纷纷力争加大高速缓存的容量。不过高速缓存均由静态RAM组
成，结构较复杂，因此以前的CPU内部只集成了Ll Cache，而把L2 Cache放置在主板上。后
来Intel推出了双独立总线结构，将L2 Cache也集成到了CPU内部，但只能以CPU速度一半
的频率工作。现在，Intel公司与AMD公司已经成功地将L2 Cache集成在CPU内部并以同
CPU相同速度的频率工作，称为全速二级高速缓存。
7．工作电压
工作电压(Supply Voltage)即CPU正常工作所需的电压。早期的CPU(286、386、
486)由于制作工艺落后，因此工作电压较大，一般为5V(奔腾是3．5V、3．V、2．8V等)左
右，导致CPU的发热量过大，电子迁移现象缩短了CPU的使用寿命。现在随着CPtJ制作工
艺的提高，工作电压一般在1．5—2．0V之间，使CPU发热量问题得到很好的解决。
8．动态处理
动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术，动态处理并不是简单执行一串指令，而
是通过操作数据来提高处理器的工作效率。
(1)多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测(预测精确度可达90％以上)，当采
用多路分流预测算法后，处理器便可参与指令流向的跳转。这是因为处理器在取指令时，还
会在程序中寻找未来要执行的指令，该项技术可加速向处理器传送任务。
(2)数据流量分析：抛开原程序的顺序，分析并重排指令，优化执行顺序。处理器读取经
过解码的软件指令，判断该指令能否处理或是否需与其他指令一道处理。然后，处理器再决
定如何优化执行顺序以便高效地处理和执行指令。
(3)猜测执行：通过提前判读并执行有可能需要的程序指令的方式提高执行速度。当处理
器执行指令时(每次5条)，采用的是“猜测执行”的方法。这样可使PentiumII及以上的处理器
超级处理能力得到充分的发挥，从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜测分支基
础之上，因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终状态能被确定，指令便可返回
到其正常顺序。
9．协处理器
协处理器也叫做数学协处理器，主要负责浮点运算，因此386、286、8088等微机CPU的
浮点运算性能都相当落后，自从486以后，CP[J一般都内置了协处理器，协处理器的功能也
不再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些
需要进行复杂计算的软件系统，如AutoCAD就需要协处理器支持。
10．MMX指令集
; MMX(Multi Media eXtension，多媒体扩展指令集)指令集是Intel公司于1996年推
出的一项多媒体指令增强技术。MMX指令集中包括有57条多媒体指令，通过这些指令可以
一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理能力时也能进行正常处理。
1 1．SSE指令集
SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集是Intel公司在
Pentium III处理器中率先推出的。SSE指令集包括了70条指令，其中包含提高3D图形运算
效率的50条SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条
优化内存中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D
运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE指令与3DNow!指
令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技术的绝大部分功能，只是实现的方法不同。
2024年4月28日发(作者：前宜修)
CPU的性能
CPU的性能指标十分重要，下面简单介绍一些CPU主要的性能指标，使读者能够对CPU有
更深入的了解。
1．主频、外频和倍频
主频(CPU Clock Speed)也叫做时钟频率，表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。主频越
高，CPU在一个时钟周期里所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。
CPU主频的高低与CPU的外频和倍频有关，其计算公式为主频=外频×倍频。
外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前绝大部分电脑系统中外频也是内存与
主板之间同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接影响内存的访问速
度，外频速度高，CPU就可以同时接受更多的来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度
进一步提高。
倍频就是CPU的运行频率与整个系统外频之间的倍数，在相同的外频下，倍频越高，CPU
的频率也越高。实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大，单纯的一
味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”(CPU从系统中得到的数据的极限
速度不能够满足CPU运算的速度)效应，可想而知，这样无疑是一种浪费。从有关计算可以
得知，CPU的外频在5～8倍的时候，其性能能够得到比较充分的发挥，如果超出这个数值，
都不是很完善。偏低还好说，不过是CpU本身运算速度慢而已，高了以后就会出现显著的“瓶
颈”效应，系统与CPU之间进行数据交换的速度跟不上CPU的运算速度，从而浪费CPU的计
算能力。
2．制造工艺
早期的CPU大多采用0．5pm的制作工艺，后来随着CPU频率的提高，0．25pm制造工
艺被普遍采用。在1999年底，Intel公司推出了采用0．18um制作工艺的PentiumⅢ处理器，
即Coppermine(铜矿)处理器。更精细的工艺使得原有晶体管门电路更大限度地缩小了，能耗
越来越低，CPU也就更省电。
3．扩展总线速度
扩展总线速度(Expansion—Bus Speed)，是指微机系统的局部总线，如：ISA、PCI或AGP总
线。平时用户打开电脑机箱时，总可以看见一些插槽般的东西，这些东西又叫做扩展槽，上
面可以插显卡、声卡、网卡之类的功能模块，而扩展总线就是CPU用以联系这些设备的桥
梁。
4．前端总线
前端总线是AMD在推出K7 CPU时提出的概念，一直以来很多人都误认为这个名词不过
是外频的一个别称。实际上，平时所说的外频是指CPU与主板的连接速度，这个概念是建
立在数字脉冲信号震荡速度的基础之上；而前端总线速度指的是数据传输的速度。例如
100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡1000万次，而100MHz前端总线则指的是每
秒钟CPU可接受的数据传输量是lOOMHz×64bit÷8bit／Byte=800MB。就处理器速度而言，前
端总线比外频更具代表性。
5．内存总线速度
内存总线速度(Memory—Bus Speed)也就是系统总路线速度，一般等同于CPU的外
频。CPU处理的数据都由主存储器提供，而主存储器也就是平常所说的内存。一般我们放在
外存(磁盘或者各种存储介质)上面的资料都要通过内存，然后再进入CPU进行处理，所以与
内存之间的通道，也就是内存总线的速度对整个系统的性能就显得尤为重要。由于内存和
CPU之间的运行速度或多或少会有差异，因此便出现了二级缓存来协调两者之间的差异。内
存总线速度是指CPU二级高速缓存和内存之间的通信速度。
6．缓 存
缓存又称为高速缓存，就是指可以进行高速数据交换的存储器。CPU的缓存分为两种，
即L1 Cache(一级缓存)和L2 Cache(二级缓存)。由于高速缓存的容量和结构对CPU的性能影
响较大，因此CPU生产厂商纷纷力争加大高速缓存的容量。不过高速缓存均由静态RAM组
成，结构较复杂，因此以前的CPU内部只集成了Ll Cache，而把L2 Cache放置在主板上。后
来Intel推出了双独立总线结构，将L2 Cache也集成到了CPU内部，但只能以CPU速度一半
的频率工作。现在，Intel公司与AMD公司已经成功地将L2 Cache集成在CPU内部并以同
CPU相同速度的频率工作，称为全速二级高速缓存。
7．工作电压
工作电压(Supply Voltage)即CPU正常工作所需的电压。早期的CPU(286、386、
486)由于制作工艺落后，因此工作电压较大，一般为5V(奔腾是3．5V、3．V、2．8V等)左
右，导致CPU的发热量过大，电子迁移现象缩短了CPU的使用寿命。现在随着CPtJ制作工
艺的提高，工作电压一般在1．5—2．0V之间，使CPU发热量问题得到很好的解决。
8．动态处理
动态处理是应用在高能奔腾处理器中的新技术，动态处理并不是简单执行一串指令，而
是通过操作数据来提高处理器的工作效率。
(1)多路分流预测：通过几个分支对程序流向进行预测(预测精确度可达90％以上)，当采
用多路分流预测算法后，处理器便可参与指令流向的跳转。这是因为处理器在取指令时，还
会在程序中寻找未来要执行的指令，该项技术可加速向处理器传送任务。
(2)数据流量分析：抛开原程序的顺序，分析并重排指令，优化执行顺序。处理器读取经
过解码的软件指令，判断该指令能否处理或是否需与其他指令一道处理。然后，处理器再决
定如何优化执行顺序以便高效地处理和执行指令。
(3)猜测执行：通过提前判读并执行有可能需要的程序指令的方式提高执行速度。当处理
器执行指令时(每次5条)，采用的是“猜测执行”的方法。这样可使PentiumII及以上的处理器
超级处理能力得到充分的发挥，从而提升软件性能。被处理的软件指令是建立在猜测分支基
础之上，因此结果也就作为“预测结果”保留起来。一旦其最终状态能被确定，指令便可返回
到其正常顺序。
9．协处理器
协处理器也叫做数学协处理器，主要负责浮点运算，因此386、286、8088等微机CPU的
浮点运算性能都相当落后，自从486以后，CP[J一般都内置了协处理器，协处理器的功能也
不再局限于增强浮点运算，含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些
需要进行复杂计算的软件系统，如AutoCAD就需要协处理器支持。
10．MMX指令集
; MMX(Multi Media eXtension，多媒体扩展指令集)指令集是Intel公司于1996年推
出的一项多媒体指令增强技术。MMX指令集中包括有57条多媒体指令，通过这些指令可以
一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理能力时也能进行正常处理。
1 1．SSE指令集
SSE(Streaming SIMD Extensions，单指令多数据流扩展)指令集是Intel公司在
Pentium III处理器中率先推出的。SSE指令集包括了70条指令，其中包含提高3D图形运算
效率的50条SIMD(单指令多数据技术)浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条
优化内存中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D
运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE指令与3DNow!指
令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!技术的绝大部分功能，只是实现的方法不同。