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CPU学习知识全面讲解

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-28 10:42
tags:

-

2021年2月28日发(作者:somebody是什么意思)


/*



CPU


知识全面讲解



CPU



全称“Central



Processing


Unit”,

中文名为“中央处理器”,


在大多


数网友的印象中,


CPU


只是一个方形配件,正面是金属盖,背面是一些密密麻麻


的针脚或触点,


可以说毫无美感可言。


但在这 个小块头的东西上,


却是汇聚了无


数的人类智慧在里面,


我们今天能上网、


工作、


玩游戏等全都离不开 这个小小的


东西,它可谓是小块头有大智慧。





作为普通用户、网友,我们并不需 要解读


CPU


里的所有“大智慧”,但


CPU


既然是


电脑


中最重要的配件、< /p>


并且直接决定电脑的性能,


了解它里面的部分知识


还是有必要的。下面笔者将给大家介绍


CPU


里最重要 的基础知识,让大家对


CPU


有新的认识。


1



CPU

的最重要基础:


CPU


架构



CPU


架构:




采用


Nehalem


架构的


Core i7/i5


处理器






CPU


架 构,目前没有一个权威和准确的定义,简单来说就是


CPU


核心 的设计


方案。目前


CPU


大致可以分为


X86



IA64


RISC


等多种架构,而个人电脑上的

< br>CPU


架构,其实都是基于


X86


架构设计的,称为


X86


下的微架构,常常被简称为


CPU


架构。



/*




< /p>


更新


CPU


架构能有效地提高

< p>
CPU


的执行效率,


但也需要投入巨大的研发成本 ,


因此


CPU


厂商一般每


2-3


年才更新一次架构。近几年比较著名的


X86


微架构有


Intel



Netburst



Pentium


4/Pentium


D


系列)



Core



Cor e


2


系列)



Nehalem



Core i7/i5/i3


系列),以及


AMD



K8



Athlon 64


系列)、


K10



Phenom



列)、


K10.5



Athlon II/Phenom II


系列)。




Intel



Tick- Tock


钟摆模式更新


CPU





2006


年发布


Core


2


系列后,


Intel


便以“Tick


-

< br>Tock”钟摆模式更新


CPU



简单来说就是第一年改进


CPU


工艺,


第二年更新


CPU


微架构,


这样交替 进行。




Intel


正进行“Tick”阶段,即改进


CPU


的制造工艺, 如最新的


Westmere



构其实就 是


Nehalem


架构的工艺改进版,下一代

< br>Sandy Bridge


架构将是全新架


构。


AMD


方面则没有一个固定的更新架构周期,



K7



K8


再 到


K10



大概是

3-4


年更新一次。



制造工艺:



/*




更新 制作工艺,使同一面积的晶圆可切割出更多


CPU


芯片



我们常说的


CPU


制 作工艺是指生产


CPU


的技术水平,


改 进制作工艺,


就是通


过缩短


CPU


内部电路与电路之间的距离,


使同一面积的晶圆上可实现更多功能或


更强性能。制作工艺以纳米(


nm


)为 单位,目前


CPU


主流的制作工艺是


4 5nm



32nm


< br>对于普通用户来说,


更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的超频潜


力。



32


位与


64



CPU




/*




2003



AMD


发 布第一款


X86



64



CPU


,开创民用


64


位先河





32/64


位指的是


CPU


位宽,更大的


CPU


位宽有两个好处:一次能处理更大 范


围的数据运算和支持更大容量的内存。


对于前者,

< p>
普通用户暂时没法体验到其优


势,但对于后者,很多用户都碰到过,一般情 况下


32



CPU

只支持


4GB


以内的


内存,


更大容量的内存无法在系统识别


(服务器级除外)


于是就有了


64



CPU



然后就有了


64< /p>


位操作系统与软件。




64



CPU


的优势,需要< /p>


64


位操作系统和


64

< br>软件支持





目前所有主流


CPU


均支持


X 86-64


技术,但要发挥其


64


位优 势,必须搭配


64


位操作系统和


64< /p>


位软件。遗憾的是目前主流的软件和游戏均是基于


32

< p>
位开


发的,


采用


64


位系统难免会有一些兼容性问题,


而直接采用


64


位开发的风险较


高,这也是


64


位在过去


7


年一直不能普及的原因,但 未来


64


位一定会取代


32

< p>
位成为主流的。



/*





2


、决定


CPU


性能的参数:频率、核心数、缓存





除了


CPU


架构外,


决定


CPU

< p>
性能的几个重要参数还有频率、


核心数、


线程数< /p>


以及缓存。


TDP


热设计功耗也是网友关 注的参数,


下面将为大家介绍这几样参数。



主频、倍频、外频、超频:




CPU


盒装会标出主频、缓存等重要参数





CPU


主 频,就是


CPU


运算时的工作频率,在单核时代它是决定


CPU


性能的最


重要指标,一般以

< p>
MHz



GHz


为单位, 如


Phenom II X4 965


主频是

< br>3.4GHz


。说



CPU


主频,


就不得不提外频和倍频,


由于


CPU


发展速度远远超出内存、


硬盘等


配件的速度,


于是便提出外频和倍频的概念,


它们的关系是:


主频


=


外频

< p>
x


倍频。


而我们常说的超频,就是通过手动提高外 频或倍频来提高主频。



核心数、线程数:



/*




目前 最强


CPU


拥有


4

个物理核心、


8


个逻辑核心





虽然提高频率能有效提高


CPU


性能,但受限于制作工艺等物理因素,早在


2004


年,提高频率便遇到了瓶颈,于是


Intel/AM D


只能另辟途径来提升


CPU



能,双核、多核


CPU


便应运而生。目前主流


CPU


有双核、三核和四核,六核也将


在今年发布。




< br>其实增加核心数目就是为了增加线程数,


因为操作系统是通过线程来执行任


务的,一般情况下它们是


1:1


对应关系,也 就是说四核


CPU


一般拥有四个线程。



Intel


引入超线程技术后,


使核 心数与线程数形成


1:2


的关系,


如四 核


Core


i7


支持八线程(或叫作 八个逻辑核心),大幅提升了其多任务、多线程性能。关于


超线程技术,后面将有详细介 绍。



缓存:



/*




拥有三级缓存(


L3 Cache


)的


CPU




缓存,


Cache

< br>,它也是决定


CPU


性能的重要指标之一。为什么要引入 缓存?


在解释之前必须先了解程序的执行过程,


首先从硬盘执行 程序,


存放到内存,




CPU


运算与执行。


由于内存和硬盘的速度相比


CPU


实在慢太多了,


每执行一个


程序


CPU


都要等待内存和硬盘,引入缓存技术 便是为了解决此矛盾,缓存与


CPU


速度一致,


CPU


从缓存读取数据比


CPU


在内存上读取快得多,


从而提升系统性能。


当然,

< p>
由于


CPU


芯片面积和成本等原因,


缓存都很小。


目前主流级


CPU

都有一级


和二级缓存,高端的甚至有三级缓存。


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