CPU及主要性能參數(shù).doc

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CPU的主要性能參數(shù) 主頻 通常所說的某某CPU是多少兆赫的，而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。主頻也叫時鐘頻率，單位是GHZ，用來表示CPU的運(yùn)算速度。CPU的主頻＝外頻倍頻系數(shù)。 有人以為認(rèn)為CPU的主頻指的是CPU運(yùn)行的速度，實(shí)際上這個認(rèn)識是很片面的。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力是沒有直接關(guān)系的。當(dāng)然，主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度是有關(guān)的，但目前還沒有一個確定的公式能夠定量兩者的數(shù)值關(guān)系，因?yàn)镃PU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)（緩存、指令集，CPU的位數(shù)等等）。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)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。 外頻 外頻是CPU與主板上其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砉ぷ黝l率，也就是系統(tǒng)總線的工作頻率。它代表著CPU與主板和內(nèi)存等配件之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。單位也是MHz。CPU標(biāo)準(zhǔn)外頻主要有66MHz、100MHz、133MHz、166MHz、200MHz幾種。 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 倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關(guān)系。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實(shí)際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大。這是因?yàn)镃PU與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸速度是有限的，一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU就會出現(xiàn)明顯的“瓶頸”效應(yīng)——CPU從系統(tǒng)中得到數(shù)據(jù)的極限速度不能夠滿足CPU運(yùn)算的速度。 理論上倍頻是從1.5一直到無限的，但需要注意的是，倍頻是以以0.5為一個間隔單位。 倍頻一般是不能改的，現(xiàn)在的CPU基本都對倍頻進(jìn)行了鎖定。 CPU的其它參數(shù) 前端總線(FSB)頻率 前端總線(FSB)頻率（即總線頻率）是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。由于數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率，即數(shù)據(jù)帶寬＝（總線頻率數(shù)據(jù)帶寬）/8。外頻與前端總線(FSB)頻率的區(qū)別：前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，外頻是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說，100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一千萬次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。 緩存 緩存是指可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)，因此速度很快。 L1　Cache（一級緩存）是CPU第一層高速緩存。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般L1緩存的容量通常在32～256KB. L2　Cache（二級緩存）是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部兩種芯片。內(nèi)部的芯片二級緩存運(yùn)行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，現(xiàn)在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達(dá)1MB-3MB。 CPU擴(kuò)展指令集 CPU依靠指令來計算和控制系統(tǒng)，每款CPU在設(shè)計時就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。指令的強(qiáng)弱也是CPU的重要指標(biāo)，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。增強(qiáng)了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。這些擴(kuò)展指令可以提高CPU處理多媒體和3D圖形的能力。 MMX包含有57條命令，SSE包含有50條命令，SSE2包含有144條命令，SSE3包含有13條命令。AMD的3DNow!指令集。目前SSE3也是最先進(jìn)的指令集，英特爾Prescott處理器已經(jīng)支持SSE3指令集，AMD會在未來雙核心處理器當(dāng)中加入對SSE3指令集的支持，全美達(dá)的處理器也將支持這一指令集。 CPU內(nèi)核和I/O工作電壓 從586CPU開始，CPU的工作電壓分為內(nèi)核電壓和I/O電壓兩種。其中內(nèi)核電壓的大小是根據(jù)CPU的生產(chǎn)工藝而定，一般制作工藝越小，內(nèi)核工作電壓越低；I/O電壓一般都在1.6~3V。低電壓能解決耗電過大和發(fā)熱過高的問題。 制造工藝 指在硅材料上生產(chǎn)CPU時內(nèi)部各元器材的連接線寬度，一般用微米表示。微米值越小制作工藝越先進(jìn)，CPU可以達(dá)到的頻率越高，集成的晶體管就可以更多。目前Intel的P4和AMD的XP都已經(jīng)達(dá)到了0.13微米的制造工藝工藝,而Pentium D的制造工藝有的已經(jīng)達(dá)到0.065UM。 流水線 流水線也是一個比較重要的概念。CPU的流水線指的就是處理器內(nèi)核中運(yùn)算器的設(shè)計。這好比我們現(xiàn)實(shí)生活中工廠的生產(chǎn)流水線。處理器的流水線的結(jié)構(gòu)就是把一個復(fù)雜的運(yùn)算分解成很多個簡單的基本運(yùn)算，然后由專門設(shè)計好的單元完成運(yùn)算。CPU流水線長度越長，運(yùn)算工作就越簡單，處理器的工作頻率就越高，不過CPU的效能就越差，所以說流水線長度并不是越長越好的。由于CPU的流水線長度很大程度上決定了CPU所能達(dá)到的最高頻率，所以現(xiàn)在INTEL為了提高CPU的頻率，而設(shè)計了超長的流水線設(shè)計。Willamette和Northwood核心的流水線長度是20工位，而如今上市不久的Prescott核心的P4則達(dá)到了讓人咋舌的30(如果算上前端處理，那就是31)工位。而現(xiàn)在AMD的Clawhammer K8，流水線長度僅為11工位，當(dāng)然處理器能上到的最高頻率也會比P4相對低一點(diǎn)，所以現(xiàn)在市面上高端的AMD系列處理器的頻率一般在2G左右，跟P4的3G左右還是有一定的距離，但是處理效率并不低。 超線程技術(shù) Hyper-Threading，簡寫為HT。這是Intel針對Pentium4指令效能比較低這個問題而開發(fā)的。超線程是一種同步多線程執(zhí)行技術(shù)，采用此技術(shù)的CPU內(nèi)部集成了兩個邏輯處理器單元，相當(dāng)于兩個處理器實(shí)體，可以同時處理兩個獨(dú)立的線程。通俗一點(diǎn)說就是能把一個CPU虛擬成兩個，相當(dāng)于兩個CPU同時運(yùn)作，超線程實(shí)際上就是讓單個CPU能作為兩個CPU使用，從而達(dá)到了加快運(yùn)算速度的目的。