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cpu基本概念


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什么是CPU? 通常说的1.73G/1.86G/2.0G是何义? FSB=667Mhz公式何解? 64位比32位好在哪? 二级缓存什么? 130nm比65nm差在哪里?Nm指什么? 双核的好处在哪里?

cpu五大参数
1.主频 2.核心数量 3.缓存 4.前端总线 5.制作工艺 6.

指令集

1.主频
? 主频也叫时钟频率,表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速 度,单位是MHz(或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。 ? 很多人认为主频就决定着CPU的运行速度,这是个片面的, CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,至 今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度 两者之间的数值关系,CPU的运算速度还要看CPU的流水 线、总线等等各方面的性能指标。只能说主频仅仅是CPU 性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

1.主频
在其他条件都相同的情况下,可以通过主 频的高低来判断CPU的好坏,多数的CPU 主频都在2.0GHz至3.0GHz左右,最高的也 没有超过3.5GHz的,因为主频越高,发热 量和功耗也会越大,主频太高的话弊端就 会越多,所以至今没有一款CPU的主频超 过4.0GHz。

2.核心数量
? 多核处理器即是基于单个半导体的一个处理器上拥有几个 一样功能的处理器核心。换句话说,将多个物理处理器核 心整合入一个核中。 ? 双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。 因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理 器指令数的总量,因此增加一个内核,处理器每个时钟周 期内可执行的单元数将增加一倍。 ? 在这里我们必须强调一点的是,如果你想让系统达到最大 性能,你必须充分利用两个内核中的所有可执行单元:即 让所有执行单元都有活可干!

3.缓存
一级缓存

? CPU是电脑里"跑"的最快的,有的时候因为它跑的太快,导致其他硬 件比如内存跟不上他的节奏,所以就CPU制造商就引进了缓存这个东 西。 ? 缓存(Cache) CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的,但 CPU的运算速度要比内存快得多,为此在此传输过程中放置一存储器, 存储CPU经常使用的数据和指令,它先于内存与CPU交换数据,这样 可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。 ? 一级缓存 即L1 Cache。集成在CPU内部中,用于CPU在处理数据过 程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作,L1级高 速缓存缓存的容量越大,存储信息越多,可减少CPU与内存之间的数 据交换次数,提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态 RAM组成,结构较复杂,在有限的CPU芯片面积上,L1级高速缓存 的容量不可能做得太大。

3.缓存
二级缓存
? 二级缓存 即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制,为了再次提高CPU 的运算速度,在CPU外部放置一高速存储器,即二级缓存。工作主频比较灵 活,可与CPU同频,也可不同。CPU在读取数据时,先在L1中寻找,再从L2 寻找,然后是内存,在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。 看二级缓存的大小判断CPU的好坏主要是针对Intel的CPU,因为Intel的CPU 对二级缓存的依赖比较大,INTEL的CPU二级缓存主要用来存储数据,一级 缓存则存的是二级缓存的地址,在一级缓存里这些数据被编上了号比如A-Z, CPU需要调取这些数据的时候直接从一级缓存里调取数据的编号就行,打个 比方说,好比二级缓存是一本书的内容,一级缓存就是这本书的目录,这也 就是为什么INTEL的CPU二级缓存特别大,而一级缓存特别小的原因。而 AMD的CPU设计的则和Intel不一样,AMD的CPU一级缓存是用来存最常用的 数据,二级缓存则是存比较常用的数据,所以AMD的CPU一级缓存和二级缓 存差不多大。理论上讲Intel的CPU效率更高一些,CPU需要调取某些数据的 时候直接调取编号就行了。

?

3.缓存
三级缓存

? 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。 ? 三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,在拥有 三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提 高了CPU的效率。三级缓存容量在服务器领域的作用更明显,不过如 果服务器和桌面处理器采用不同的架构,必然会提高生产难度和成本, 故而带到了桌面上; 在桌面上,三级缓存从2MB增加到6MB可以带来 大约5%的性能提升,实际测试也证明了这一点;

?

一级缓存读取80 %,二级缓存读取20 %*80 %=16%

3.缓存
一级二级三级缓存谁比较重要

? 一级最重要,但是现在CPU的一级缓存几乎都一样,所以忽略。 ? 二级缓存的话对于Intel的CPU是很重要的,Intel的CPU的二级缓存越 大性能提升非常明显,而AMD的CPU虽然二级缓存也很重要,但是 二级缓存大小对AMD的CPU的性能提升不是很明显。 ? 三级缓存其实只是做了个辅助的作用,除了服务器,其实对大多数家 庭机没什么用的,内存还是很重要的,但如果运行大型程序或游戏来 说三级缓存就显得重要了,目前新型CPU已经有三级缓存了。

假设CPU是一名“老师”,她现在的任务就是要 尽快在一幢“教学楼”(内存)中找到众多“学 生”(数据)中的一个。当她可能要找的“学 生”(数据)都提前被安排进一间“教室”(一级缓 存)中的时候,CPU“老师”找起来自然就快多了。 如果很不幸“教室”(一级缓存)中找不到那名 “学生”(数据),她会再去“小礼堂”(二级缓存) 中找找看,都找不到的话,最后再去硕大的“教 学楼”(内存)中慢慢搜索。

4.前端总线
? 前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此前端总线的数据 传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没足够快的前端总线,再 强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。 ? CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片 和内存、显卡交换数据。北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量 最大的部件,并和南桥芯片连接。 ? 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。比 方,现在的支持64位的intel T6400,前端总线是800MHz,按照公式, 它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。 ? 现在的CPU技术发展很快,运算速度提高很快,而足够大的前端总线 可以保障有足够的数据供给给CPU,较低的前端总线将无法供给足够 的数据给CPU,这样就限制了CPU性能得发挥,成为系统瓶颈。显然 同等条件下,前端总线越快,系统性能越好。

5.制作工艺
? 制作工艺是在生产CPU过程中,要进行加工各种电路和电子元件,制 造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以纳米(1纳米等于千分 之一微米)来表示,精度越高,生产工艺越先进。在同样的材料中可 以制造更多的电子元件,连接线也越细,提高CPU的集成度,CPU的 功耗也越小。 ? 目前45纳米的CPU已经普及,上一代是65纳米,还有更老的90纳米 (不多见了)。制作工艺45纳米是指的晶体管与晶体管之间的导线连线 的宽度(简称线宽),简单的说就是可以在同一面积的芯片上可以"挤" 更多的晶体管,更多的晶体管带来的则是更高的性能。就算晶体管的 数量不增加,芯片的面积也可以相应减小,这样功耗和温度就可以降 低很多。

5.制作工艺
提高处理器的制造工艺具有重大的意义

? 更先进的制造工艺会在CPU内部集成更多的晶体管,使处 理器实现更多的功能和更高的性能; ? 更先进的制造工艺会使处理器的核心面积进一步减小,也 就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的CPU产品, 直接降低了CPU的产品成本,从而最终会降低CPU的销售 价格使广大消费者得利; ? 更先进的制造工艺还会减少处理器的功耗,从而减少其发 热量,解决处理器性能提升的障碍; ? 处理器自身的发展历史也充分的说明了这一点,先进的制 造工艺使CPU的性能和功能一直增强,而价格则一直下滑, 也使得电脑从以前大多数人可望而不可及的奢侈品变成了 现在所有人的日常消费品和生活必需品。


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