CPU 的主頻

　　在電子技術(shù)中，脈沖信號(hào)是一個(gè)按一定電壓幅度，一定時(shí)間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔，稱為周期；而將在單位時(shí)間（如 1 秒）內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)稱為頻率。頻率是描述周期性循環(huán)信號(hào)（括脈沖信號(hào)）在單位時(shí)間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計(jì)量名稱；頻率的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位是 Hz（赫）。電腦中的系統(tǒng)時(shí)鐘，就是一個(gè)典型的頻率相當(dāng)精確和穩(wěn)定的脈沖信號(hào)發(fā)生器。頻率在數(shù)學(xué)表達(dá)式中用f表示，其相應(yīng)的單位有：

　　Hz（赫）

　　kHz（千赫）

　　MHz （兆赫）

　　GHz（吉赫）

　　其中：1GHz=1000MHz

　　1MHz=1000kHz

　　1KHz=1000Hz

　　計(jì)算脈沖信號(hào)周期的時(shí)間單位及相應(yīng)的換算關(guān)系是：

　　s（秒）

　　ms（毫秒）

　　s（微秒）

　　ns（納秒）

　　其中：1s=1000ms

　　1ms=1000s

　　1s=1000ns

　　CPU 的主頻，即 CPU 內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率（CPU Clock Speed）。通常所說(shuō)的某某 CPU 是多少兆赫的，而這個(gè)多少兆赫，就是CPU 的主頻。很多人認(rèn)為 CPU 的主頻就是其運(yùn)行速度，其實(shí)不然。CPU 的主頻表示在 CPU 內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度，與 CPU 實(shí)際的運(yùn)算能力并沒(méi)有直接關(guān)系。主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度存在一定的關(guān)系，但目前還沒(méi)有一個(gè)確定的公式能夠定量?jī)烧叩臄?shù)值關(guān)系，因?yàn)?CPU 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(huì)出現(xiàn)主頻較高的 CPU 實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。比如 AMD 公司的 AthlonXP 系列 CPU，大多都能以較低的主頻，達(dá)到英特爾公司的 Pentium 4 系列 CPU 較高主頻的 CPU 的性能。所以，Athlon XP 系列 CPU 才以 PR 值的方式來(lái)命名。因此，主頻僅是 CPU 性能表現(xiàn)的一個(gè)方面，而不代表 CPU 的整體性能。

　　CPU 的主頻并不代表 CPU 的速度，但提高主頻對(duì)于提高 CPU 運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，假設(shè)某個(gè) CPU 在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令，那么當(dāng) CPU 運(yùn)行在 100MHz 主頻時(shí)，將比它運(yùn)行在 50MHz 主頻時(shí)速度快一倍。因?yàn)?100MHz 的時(shí)鐘周期比 50MHz 的時(shí)鐘周期占用時(shí)間減少了一半，也就是工作在 100MHz 主頻的 CPU 執(zhí)行一條運(yùn)算指令，所需時(shí)間僅為 10ns，比工作在 50MHz 主頻時(shí)的 20ns 縮短了一半，自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過(guò)電腦的整體運(yùn)行速度不僅取決于 CPU 運(yùn)算速度，還與其它各分系統(tǒng)的運(yùn)行情況有關(guān)，只有在提高主頻的同時(shí)，各分系統(tǒng)運(yùn)行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高時(shí)，電腦整體的運(yùn)行速度，才能真正得到提高。

　　提高 CPU 工作主頻，主要受到生產(chǎn)工藝的限制。由于 CPU 是在半導(dǎo)體硅片上制造的，在硅片上的元件之間需要導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)接，由于在高頻狀態(tài)下要求導(dǎo)線越細(xì)越短越好，這樣才能減小導(dǎo)線分布電容等雜散干擾以保證 CPU 運(yùn)算正確。因此，制造工藝的限制，是 CPU 主頻發(fā)展的 大障礙之一。