CPU技術(shù)參數(shù)集錦

 

CPU的英文全稱(chēng)是：Central Processing Unit，也就是中央處理器。從雛形發(fā)展壯大到今天，CPUde 制造技術(shù)是越來(lái)越先進(jìn)，其集成的電子元件也越來(lái)越精密，上萬(wàn)個(gè)，甚至是上百萬(wàn)個(gè)微型的晶體管構(gòu)成了CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。那么這上百萬(wàn)個(gè)晶體管是如何工作的呢？看上去似乎很深?yuàn)W，其實(shí)只要稍加分析就會(huì)一目了然的，CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為控制單元，邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分。而CPU的工作原理就象一個(gè)工廠(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的加工過(guò)程：進(jìn)入工廠(chǎng)的原料（指令），經(jīng)過(guò)物資分配部門(mén)（控制單元）的調(diào)度分配，被送往生產(chǎn)線(xiàn)（邏輯運(yùn)算單元），生產(chǎn)出成品（處理后的數(shù)據(jù)）后，再存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)（存儲(chǔ)器）中， 后等著拿到市場(chǎng)上去賣(mài)（被應(yīng)用程序使用）。
　　CPU作為是整個(gè)PC系統(tǒng)的核心，也就成了各種檔次的PC的代名詞，如往日的386、486、586，到今日的Thunderbird、Pentium 4等等，CPU的性能大致上也就反映出了它所在PC的性能，因此它的性能指標(biāo)十分重要。在這里我們向大家簡(jiǎn)單介紹一些CPU主要的性能指標(biāo)：
　　1、主頻=倍頻×外頻　　經(jīng)常聽(tīng)人家說(shuō)：“這個(gè)計(jì)算機(jī)速度是多少?”其實(shí)這個(gè)泛指的頻率是指CPU的主頻，主頻也就是CPU的時(shí)鐘頻率（CPU Clock Speed），簡(jiǎn)單地說(shuō)也就是CPU運(yùn)算時(shí)的工作頻率。一般說(shuō)來(lái)，主頻越高，一個(gè)時(shí)鐘周期里面完成的指令數(shù)也越多，當(dāng)然CPU的速度也就越快了。不過(guò)由于各種各樣的CPU它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同，所以并非所有的時(shí)鐘頻率相同的CPU的性能都一樣。至于外頻就是系統(tǒng)總線(xiàn)的工作頻率；而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。三者是有十分密切的關(guān)系的：主頻=外頻×倍頻。
　　2、內(nèi)存總線(xiàn)速度　　英文全稱(chēng)是：Memory Bus Speed。CPU處理的數(shù)據(jù)是從哪里來(lái)的呢？學(xué)過(guò)一點(diǎn)計(jì)算機(jī)基本原理的朋友們都會(huì)清楚，是從主存儲(chǔ)器那里來(lái)的，而主存儲(chǔ)器指的就是我們平常所說(shuō)的內(nèi)存了。一般我們放在外存（磁盤(pán)或者各種存儲(chǔ)介質(zhì)）上面的資料都要通過(guò)內(nèi)存，再進(jìn)入CPU進(jìn)行處理的。所以CPU與內(nèi)存之間的通道的內(nèi)存總線(xiàn)速度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能就顯得很重要了，由于內(nèi)存和CPU之間的運(yùn)行速度或多或少會(huì)有差異，因此便出現(xiàn)了二級(jí)緩存，來(lái)協(xié)調(diào)兩者之間的差異，而內(nèi)存總線(xiàn)速度就是指CPU與二級(jí)(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的通信速度。
　　3、擴(kuò)展總線(xiàn)速度　　英文全稱(chēng)是：Expansion Bus Speed。擴(kuò)展總線(xiàn)指的就是指安裝在微機(jī)系統(tǒng)上的局部總線(xiàn)如VESA或PCI總線(xiàn)，我們打開(kāi)電腦的時(shí)候會(huì)看見(jiàn)一些插槽般的東西，這些就是擴(kuò)展槽，而擴(kuò)展總線(xiàn)就是CPU聯(lián)系這些外部設(shè)備的橋梁。
　　4、工作電壓　　英文全稱(chēng)是：Supply Voltage。任何電器在工作的時(shí)候都需要電，自然也會(huì)有額定的電壓，CPU當(dāng)然也不例外了，工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU（286～486時(shí)代）的工作電壓一般為5V，那是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的制造工藝相對(duì)落后，以致于CPU的發(fā)熱量太大，弄得壽命減短。隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，近年來(lái)各種CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢(shì)，以解決發(fā)熱過(guò)高的問(wèn)題。
　　5、地址總線(xiàn)寬度　　地址總線(xiàn)寬度決定了CPU可以訪(fǎng)問(wèn)的物理地址空間，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是CPU到底能夠使用多大容量的內(nèi)存。16位的微機(jī)我們就不用說(shuō)了，但是對(duì)于386以上的微機(jī)系統(tǒng)，地址線(xiàn)的寬度為32位， 多可以直接訪(fǎng)問(wèn)4096 MB（4GB）的物理空間。而今天能夠用上1GB內(nèi)存的人還沒(méi)有多少個(gè)呢（當(dāng)然服務(wù)器除外）。
　　6、數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度　　數(shù)據(jù)總線(xiàn)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流量的大小，而數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度則決定了CPU與二級(jí)高速緩存、內(nèi)存以及輸入/輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘俊?SPAN lang=EN-US>
　　7、協(xié)處理器　　在486以前的CPU里面，是沒(méi)有內(nèi)置協(xié)處理器的。由于協(xié)處理器主要的功能就是負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算，因此386、286、8088等等微機(jī)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算性能都相當(dāng)落后，相信接觸過(guò)386的朋友都知道主板上可以另外加一個(gè)外置協(xié)處理器，其目的就是為了增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算的功能。自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算，含有內(nèi)置協(xié)處理器的CPU，可以加快特定類(lèi)型的數(shù)值計(jì)算，某些需要進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算的軟件系統(tǒng)，如高版本的AUTO CAD就需要協(xié)處理器支持。
　　8、超標(biāo)量　　超標(biāo)量是指在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有Pentium級(jí)以上CPU才具有這種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)；486以下的CPU屬于低標(biāo)量結(jié)構(gòu)，即在這類(lèi)CPU內(nèi)執(zhí)行一條指令至少需要一個(gè)或一個(gè)以上的時(shí)鐘周期。
　　9、L1高速緩存　　L1高速緩存也就是我們經(jīng)常說(shuō)的一級(jí)高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率，這也正是Pentium III比Celeron快的原因。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)CPU的性能影響較大，容量越大，性能也相對(duì)會(huì)提高不少，所以這也正是一些公司力爭(zhēng)加大L1級(jí)高速緩沖存儲(chǔ)器容量的原因。不過(guò)高速緩沖存儲(chǔ)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(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。
　　10、回寫(xiě)結(jié)構(gòu)的高速緩存　　采用回寫(xiě)(Write Back)結(jié)構(gòu)的高速緩存，它對(duì)讀和寫(xiě)操作均有效，速度較快。而采用寫(xiě)通(Write-through)結(jié)構(gòu)的高速緩存，僅對(duì)讀操作有效.
　　11、動(dòng)態(tài)處理　　動(dòng)態(tài)處理是應(yīng)用在高能奔騰處理器中的新技術(shù)，創(chuàng)造性地把三項(xiàng)專(zhuān)為提高處理器對(duì)數(shù)據(jù)的操作效率而設(shè)計(jì)的技術(shù)融合在一起。這三項(xiàng)技術(shù)是多路分流預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)流量分析和猜測(cè)執(zhí)行。動(dòng)態(tài)處理并不是簡(jiǎn)單執(zhí)行一串指令，而是通過(guò)操作數(shù)據(jù)來(lái)提高處理器的工作效率。

　　（1）、多路分流預(yù)測(cè)：通過(guò)幾個(gè)分支對(duì)程序流向進(jìn)行預(yù)測(cè)，采用多路分流預(yù)測(cè)算法后，處理器便可參與指令流向的跳轉(zhuǎn)。它預(yù)測(cè)下一條指令在內(nèi)存中位置的精確度可以達(dá)到驚人的90%以上。這是因?yàn)樘幚砥髟谌≈噶顣r(shí),還會(huì)在程序中尋找未來(lái)要執(zhí)行的指令。這個(gè)技術(shù)可加速向處理器傳送任務(wù)。
　　（2）、數(shù)據(jù)流量分析：拋開(kāi)原程序的順序，分析并重排指令，優(yōu)化執(zhí)行順序：處理器讀取經(jīng)過(guò)解碼的軟件指令，判斷該指令能否處理或是否需與其它指令一道處理。然后，處理器再?zèng)Q定如何優(yōu)化執(zhí)行順序以便高效地處理和執(zhí)行指令。
　　（3）、猜測(cè)執(zhí)行：通過(guò)提前判讀并執(zhí)行有可能需要的程序指令的方式提高執(zhí)行速度：當(dāng)處理器執(zhí)行指令時(shí)(每次5條)，采用的是“猜測(cè)執(zhí)行”的方法。這樣可使處理器超級(jí)處理能力得到充分的發(fā)揮，從而提升軟件性能。被處理的軟件指令是建立在猜測(cè)分支基礎(chǔ)之上，因此結(jié)果也就作為“預(yù)測(cè)結(jié)果”保留起來(lái)。一旦其 終狀態(tài)能被確定，指令便可返回到其正常順序并保持永久的機(jī)器狀態(tài)。
　　12、工藝材料　　近年來(lái)的芯片里面都是用鋁線(xiàn)來(lái)做導(dǎo)體，但是隨著芯片和芯片內(nèi)電纜的縮小，鋁線(xiàn)的使用已經(jīng)到達(dá)了極限，所以芯片制造商就用比鋁線(xiàn)更加好的銅來(lái)做芯片，也就是所謂的銅芯片。近日的技術(shù)已經(jīng)能夠克服銅和矽的不相容性，Pentium 4就是使用這種銅技術(shù)制造的，所以處理器的速度能夠大大提升。
　　硬件業(yè)界特別是芯片制造界有一條眾所周知的摩爾法則，那就是說(shuō)：放置在相同空間的晶體管數(shù)量和處理速度能力，在每到18～24個(gè)月就會(huì)翻一倍。這條理論可以說(shuō)十分準(zhǔn)確，因?yàn)閺脑缙诘?SPAN lang=EN-US>286一直到今天的Pentium 4都是這樣發(fā)展的。不過(guò)似乎現(xiàn)在的芯片發(fā)展比摩爾定律更加快了，可以說(shuō)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了“超速芯片”的地步。