2024年5月5日发(作者：员晓曼)
cpu最重要性能指标
CPU的英文全称是CentralProceingUnit，即中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的
今天，由于制造技术的越来越先进，其集成度越来越高，内部的晶体管数达到几百万个。虽然
从最初的CPU发展到现在其晶体管数增加了几十倍，但是CPU的内部结构仍然可分为控制单
元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能，
因此CPU的性能指标十分重要。CPU性能主要取决于其主频和工作效率。
也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一
般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。
不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于
外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主
频=外频某倍频。我们通常说的赛扬433、PIII550都是指CPU的主频而言的。
一般等同于CPU的外频。
内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，
为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就
是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。
工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。
早期CPU(386、486)由于工艺落后，它们的工作电压一般为5V，发展到奔腾586时，已
经是3.5V/3.3V/2.8V了，随着CPU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的
趋势，Intel最新出品的Coppermine已经采用1.6V的工作电压了。低电压能让可移动便携式
笔记本，平板的电池续航时间提升，第二低电压能使CPU工作时的温度降低，温度低才能让
CPU工作在一个非常稳定的状态，第三，低电压能使CPU在超频技术方面得到更大的发展。
在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。
由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮
点运算性能都相当落后，自从486以后，CPU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。现在CPU的浮点单元(协处理器)往往对多媒体指令进行了优化。比如
Intel的MM某技术，MM某是“多媒体扩展指令集”的缩写。MM某是Intel公司在1996年
为增强PentiumCPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU新增加57条
MM某指令，把处理多媒体的能力提高了60%左右。
流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。
流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单
元组成一条指令处理流水线，然后将一条某86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，
这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超流水线是
指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，例如Pentiumpro的流水线就长达14步。
将流水线设计的步(级)数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的
CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的
CPU上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构;这是因为现代的CPU
越来越多的采用了RISC技术，所以才会超标量的CPU。
可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，那就是超线程(Hyper-Threading)
技术，超线程技术减少了系统资源的浪费，可以把一颗CPU模拟成两颗CPU使用，在同时间
内更有效地利用资源来提高性能。
制程越小发热量越小，这样就可以集成更多的晶体管，CPU效率也就更高。
乱序执行和分枝预测，乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开
发送给各相应电路单元处理的技术。
分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝，其中无条件分枝
只需要CPU按指令顺序执行，而条件分枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变，
因此需要“分枝预测”技术处理的是条件分枝。
L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高
CPU的运行效率。
采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通
(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式
高速缓存。
L2高速缓存，指CPU外部的高速缓存。
高速缓存是内置于CPU用来缓冲待处理的数据。缓存越大，可缓存的数据越多。但是
L2Cache(L2高速缓存)并不是越大越好，超过某一额定效率提高并不明显。L2Cache越大，发
热相对增加造成数据堆叠在L2Cache上。
PentiumPro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的，但成本昂贵，所以PentiumII运
行在相当于CPU频率一半下的，容量为512K。为降低成本Intel公司曾生产了一种不带L2的
CPU名为赛扬。
制造工艺。
PentiumCPU的制造工艺是0.35微米，PII和赛扬可以达到0.25微米，最新的CPU制造
工艺可以达到0.18微米，并且将采用铜配线技术，可以极大地提高CPU的集成度和工作频率，
现在很多笔记本的CPU已经采用了65nm的生产工艺了，在不久的将来，45nm,32nm,甚至更
小尺寸的CPU规格将诞生出来。
3阶缓存
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。一般服务器
CPU的L1缓存的容量通常在32-256KB。
L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二
级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响
CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也
可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。
L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即
是，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。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍
然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O
子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及
较短消息和处理器队列长度。
2024年5月5日发(作者：员晓曼)
cpu最重要性能指标
CPU的英文全称是CentralProceingUnit，即中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的
今天，由于制造技术的越来越先进，其集成度越来越高，内部的晶体管数达到几百万个。虽然
从最初的CPU发展到现在其晶体管数增加了几十倍，但是CPU的内部结构仍然可分为控制单
元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能，
因此CPU的性能指标十分重要。CPU性能主要取决于其主频和工作效率。
也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一
般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。
不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于
外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主
频=外频某倍频。我们通常说的赛扬433、PIII550都是指CPU的主频而言的。
一般等同于CPU的外频。
内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，
为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就
是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。
工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。
早期CPU(386、486)由于工艺落后，它们的工作电压一般为5V，发展到奔腾586时，已
经是3.5V/3.3V/2.8V了，随着CPU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的
趋势，Intel最新出品的Coppermine已经采用1.6V的工作电压了。低电压能让可移动便携式
笔记本，平板的电池续航时间提升，第二低电压能使CPU工作时的温度降低，温度低才能让
CPU工作在一个非常稳定的状态，第三，低电压能使CPU在超频技术方面得到更大的发展。
在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。
由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮
点运算性能都相当落后，自从486以后，CPU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。现在CPU的浮点单元(协处理器)往往对多媒体指令进行了优化。比如
Intel的MM某技术，MM某是“多媒体扩展指令集”的缩写。MM某是Intel公司在1996年
为增强PentiumCPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU新增加57条
MM某指令，把处理多媒体的能力提高了60%左右。
流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。
流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单
元组成一条指令处理流水线，然后将一条某86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，
这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超流水线是
指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，例如Pentiumpro的流水线就长达14步。
将流水线设计的步(级)数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的
CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的
CPU上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构;这是因为现代的CPU
越来越多的采用了RISC技术，所以才会超标量的CPU。
可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，那就是超线程(Hyper-Threading)
技术，超线程技术减少了系统资源的浪费，可以把一颗CPU模拟成两颗CPU使用，在同时间
内更有效地利用资源来提高性能。
制程越小发热量越小，这样就可以集成更多的晶体管，CPU效率也就更高。
乱序执行和分枝预测，乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开
发送给各相应电路单元处理的技术。
分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝，其中无条件分枝
只需要CPU按指令顺序执行，而条件分枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变，
因此需要“分枝预测”技术处理的是条件分枝。
L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高
CPU的运行效率。
采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通
(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式
高速缓存。
L2高速缓存，指CPU外部的高速缓存。
高速缓存是内置于CPU用来缓冲待处理的数据。缓存越大，可缓存的数据越多。但是
L2Cache(L2高速缓存)并不是越大越好，超过某一额定效率提高并不明显。L2Cache越大，发
热相对增加造成数据堆叠在L2Cache上。
PentiumPro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的，但成本昂贵，所以PentiumII运
行在相当于CPU频率一半下的，容量为512K。为降低成本Intel公司曾生产了一种不带L2的
CPU名为赛扬。
制造工艺。
PentiumCPU的制造工艺是0.35微米，PII和赛扬可以达到0.25微米，最新的CPU制造
工艺可以达到0.18微米，并且将采用铜配线技术，可以极大地提高CPU的集成度和工作频率，
现在很多笔记本的CPU已经采用了65nm的生产工艺了，在不久的将来，45nm,32nm,甚至更
小尺寸的CPU规格将诞生出来。
3阶缓存
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。一般服务器
CPU的L1缓存的容量通常在32-256KB。
L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二
级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响
CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也
可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。
L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即
是，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。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍
然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O
子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及
较短消息和处理器队列长度。