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電腦cpu基礎(chǔ)知識大全

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電腦cpu基礎(chǔ)知識大全

  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。但實際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義并不大。接下來是小編為大家收集的電腦cpu基礎(chǔ)知識大全,希望能幫到大家。

  電腦cpu基礎(chǔ)知識大全:

  1.CPU的位和字長位:在數(shù)字電路和電腦技術(shù)中采用二進制,代碼只有“0”和“1”,其中無論是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。

  字長:電腦技術(shù)中對CPU在單位時間內(nèi)(同一時間)能一次處理的二進制數(shù)的位數(shù)叫字長。所以能處理字長為8位數(shù)據(jù)的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在單位時間內(nèi)處理字長為32位的二進制數(shù)據(jù)。字節(jié)和字長的區(qū)別:由于常用的英文字符用8位二進制就可以表示,所以通常就將8位稱為一個字節(jié)。字長的長度是不固定的,對于不同的CPU、字長的長度也不一樣。8位的CPU一次只能處理一個字節(jié),而32位的CPU一次就能處理4個字節(jié),同理字長為64位的CPU一次可以處理8個字節(jié)。

  2.CPU擴展指令集

  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。從現(xiàn)階段的主流體系結(jié)構(gòu)講,指令集可分為復(fù)雜指令集和精簡指令集兩部分,而從具體運用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended)、SSE、 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的擴展指令集,分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。我們通常會把CPU的擴展指令集稱為"CPU的指令集"。SSE3指令集也是目前規(guī)模最小的指令集,此前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。目前SSE3也是最先進的指令集,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,全美達的處理器也將支持這一指令集。

  3.主頻

  主頻也叫時鐘頻率,單位是MHz,用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。很多人認為主頻就決定著CPU的運行速度,這不僅是個片面的,而且對于服務(wù)器來講,這個認識也出現(xiàn)了偏差。至今,沒有一條確定的公式能夠?qū)崿F(xiàn)主頻和實際的運算速度兩者之間的數(shù)值關(guān)系,即使是兩大處理器廠家Intel和AMD,在這點上也存在著很大的爭議,我們從Intel的產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,可以看出Intel很注重加強自身主頻的發(fā)展。像其他的處理器廠家,有人曾經(jīng)拿過一快1G的全美達來做比較,它的運行效率相當(dāng)于2G的Intel處理器。

  所以,CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關(guān)系的,主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產(chǎn)品中,我們也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium芯片能夠表現(xiàn)得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)。

  當(dāng)然,主頻和實際的運算速度是有關(guān)的,只能說主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個方面,而不代表CPU的整體性能。

  4.外頻

  外頻是CPU的基準頻率,單位也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。說白了,在臺式機中,我們所說的超頻,都是超CPU的外頻(當(dāng)然一般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對于服務(wù)器CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度,兩者是同步運行的,如果把服務(wù)器CPU超頻了,改變了外頻,會產(chǎn)生異步運行,(臺式機很多主板都支持異步運行)這樣會造成整個服務(wù)器系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

  目前的絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運行的速度,在這種方式下,可以理解為CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通,實現(xiàn)兩者間的同步運行狀態(tài)。外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為一談,下面的前端總線介紹我們談?wù)剝烧叩膮^(qū)別。

  5.倍頻系數(shù)

  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。這是因為CPU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運算的速度。一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的,而AMD之前都沒有鎖。

  6.緩存

  緩存大小也是CPU的重要指標(biāo)之一,而且緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內(nèi)緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。實際工作時,CPU往往需要重復(fù)讀取同樣的數(shù)據(jù)塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率,而不用再到內(nèi)存或者硬盤上尋找,以此提高系統(tǒng)性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。

  7.制造工藝

  制造工藝的微米是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發(fā)展。密度愈高的IC電路設(shè)計,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復(fù)雜的電路設(shè)計。現(xiàn)在主要的180nm、130nm、90nm。最近官方已經(jīng)表示有65nm的制造工藝了。

  8.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,通常CPU的核心電壓小于等于I/O電壓。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1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和發(fā)熱過高的問題。

  9.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。有一條公式可以計算,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率×數(shù)據(jù)帶寬)/8,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。比方,現(xiàn)在的支持64位的至強Nocona,前端總線是800MHz,按照公式,它的數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。

  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100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。

  其實現(xiàn)在“HyperTransport”構(gòu)架的出現(xiàn),讓這種實際意義上的前端總線(FSB)頻率發(fā)生了變化。之前我們知道IA-32架構(gòu)必須有三大重要的構(gòu)件:內(nèi)存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的芯片組 Intel 7501、Intel7505芯片組,為雙至強處理器量身定做的,它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線,配合DDR內(nèi)存,前端總線帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著處理器性能不斷提高同時給系統(tǒng)架構(gòu)帶來了很多問題。而“HyperTransport”構(gòu)架不但解決了問題,而且更有效地提高了總線帶寬,比方AMD Opteron處理器,靈活的HyperTransport I/O總線體系結(jié)構(gòu)讓它整合了內(nèi)存控制器,使處理器不通過系統(tǒng)總線傳給芯片組而直接和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。這樣的話,前端總線(FSB)頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何談起了。

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