《近几年cpu发展论文 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《近几年cpu发展论文 (2)（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅谈近几年 CPU 的性能和技术摘要: CPU 是计算机进行运算的核心, 主要性能指标有字长、频率、高速缓存、前端总线频率、超线程技术的应用、支持的扩展指令集等对整个计算机的性能起着至关重要的作用。关键词: CPU; 性能指标; 技术、AMD、Intel引言：随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，而CPU 正是所有这些信息产品中必不可少的部件。CPU 的英文全称是 Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU（微型机系统）从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个，甚至是上
2、百万个微型的晶体管构成了 CPU 的内部结构。CPU 的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。正文 一CPU 性能指标（ 1） 主 频 是 CPU 的 时 钟 频 率 ， 即 CPU 的 工 作 频 率 。 一 般 说 来 ， 一 个 时 钟 周 期 完成 的 指 令 数 是 固 定 的 ， 所 以 主 频 越 高 ， CPU 的 速 度 也 就 越 快 。 由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的 CPU 的性能都一样。倍 频 则 是 指 CPU 外 频 与 主 频 相 差 的 倍 数 。主 频 =外 频 倍 频 。（ 2） 内 存 总 线 速 度 （ 系 统 总 路 线 速
3、 度 ） 内 存 总 线 速 度 就 是 指 CPU 与 二 级 高 速 缓存 和 内 存 之 间 的 工 作 频 率 。 一 般 等 同 于 CPU 的 外 频 。 由于内存速度的发展滞后于 CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异。（3）地址总线宽度。地址总线宽度决定了 CPU 可以访问的物理地址空间，即 CPU 到底能够使用多大容量的内存。（4）数据总线宽度。数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了 CPU 与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。 （5）扩展总线速度，扩展总线指的就是指安装在微机系统上
4、的局部总线如 VESA 或PCI 总线，它是 CPU 联系外部设备的桥梁。 （6）工作电压(Supply Voltage)指 CPU 正常工作所需的电压。早期 CPU 的工作电压一般为5V，随着 CPU 主频的提高，CPU 工作电压有逐步下降的趋势，以解决发热过高的问题。（7）内置协处理器含有内置协处理器的 CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统，如高版本的 AUTO CAD 就需要协处理器支持。（ 8） 流 水 线 技 术 (pipeline） 它 的 工 作 方 式 就 象 工 业 生 产 上 的 装 配 流 水 线 。 在CPU 中 由 56个 不 同 功 能
5、 的 电 路 单 元 组 成 一 条 指 令 处 理 流 水 线 ， 然 后 将 一 条 X86指 令分 成 56步 后 再 由 这 些 电 路 单 元 分 别 执 行 ， 这 样 就 能 实 现 在 一 个 CPU 时 钟 周 期 完 成 一条 指 令 ， 因 此 提 高 了 CPU 的 运 算 速 度 。 超 流 水 线 是 指 某 型 CPU 内 部 的 流 水 线 超 过 通常 的 56步 以 上 。（ 9） L1 Cache 是 CPU 第 一 层 高 速 缓 存 ， 分 为 数 据 缓 存 和 指 令 缓 存 。 内 置 的 L1高 速 缓 存 的 容 量 和 结 构 对 CPU
6、的 性 能 影 响 较 大 ， 不 过 高 速 缓 冲 存 储 器 均 由 静 态 RAM组 成 ， 结 构 较 复 杂 ， 在 CPU 管 芯 面 积 不 能 太 大 的 情 况 下 ， L1级 高 速 缓 存 的 容 量 不 可 能做 得 太 大 。（ 10） L2 Cache 是 CPU 的 第 二 层 高 速 缓 存 ， 分 内 部 和 外 部 两 种 芯 片 。 内 部 的 芯片 二 级 缓 存 运 行 速 度 与 主 频 相 同 ， 而 外 部 的 二 级 缓 存 则 只 有 主 频 的 一 半 。 L2高 速 缓存 容 量 也 会 影 响 CPU 的 性 能 ， 原 则 是 越
7、大 越 好 。（ 11） L3 Cache 分 为 外 置 和 内 置 两 种 。 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 。 而 这 些 对 游 戏 都 很 有 帮 助 。（ 12） 超 标 量 是 指 在 一 个 时 钟 周 期 内 CPU 可 以 执 行 一 条 以 上 的 指 令 。 因 为 现 代 的CPU 越 来 越 多 的 采 用 了 RISC 技 术 ， 所 以 才 会 超 标 量 的 CPU。（ 13） 超 线 程 (Hyper-Threading)技 术 。 它 可 以 同 时
8、 执 行 多 重 线 程 ， 就 能 够 让 CPU发 挥 更 大 效 率（ 14） 制 造 工 艺 。二 2008年 到 2012年 cpu 发 展（1）2006-2008年，是 AMD 一段不堪回首的艰难时期：被 Intel 的 Core 2狂攻，Phenom 出师不利，显卡方面收购 ATI 之后又被 NVIDIA 压着，那个曾经辉煌的 AMD 失去了光芒。 从2008年到2012年，AMD 更换了两次微架构：K8到 K10、K10到推土机；更新了三次制作工艺：90nm 到65nm、65nm 到45nm、45nm 到32nm；核心数从双核到现在八核。每一次更新换代，性能都有比价大幅度的提升
9、，除了 Phenom II X6 1090T到 FX-8150。这五年的跨度，AMD CPU 性能提升了2-3倍。（2）英特尔自2007年年底首度引入45纳米制程后，整个2008年的前三个季度都着力与完成45纳米制程的普及。从第一季度的高端双核 E8000系列、到第二季度的 E7000系列、再到第三季度的 E5000、Q8000 系列，英特尔用了不到一年的时间迅速将45纳米制程技术的产品从万元级别延伸到500元主流价位，在第三季度，随着多款经典65纳米酷睿2处理器的停产，英特尔彻底完成了45纳米制程的普及任务。 在完成了从65纳米到45纳米制程的过渡后，英特尔将重点放到了新一代的 Nehale
10、m 架构上。2008年11月18日，英特尔邀请了来自全国各地的数百名 DIY 玩家以及核心合作伙伴共同见证了基于 Nehalem 架构的酷睿 i7处理器的发布，自45纳米技术引入至今，英特尔刚好用了一年的时间完成了一个 Tick-Tock周期。自从酷睿2上市之后，Intel 在高端市场一扫千军，无所匹敌，并严格依照 Tick-Tock（基数年份更新工艺（Tick） ） ，偶数年份更新处理器架构（Tock） ）路线实现工艺架构更新，不给对手喘息的机会。如此一来，AMD 只能调整战略，以多核心、性价比、整合平台等优势闯出一片天地。AMD 的这种 “多核策略”，衍生出一个新名词 “开核”。从 Phe
11、nom II X3开始，人们发现某些产品可以强制打开被屏蔽的物理核心，免费获得一个甚至几个档次的性能提升。之后两年，陆续出现了很多经典“开核”CPU ，包括：Athlon X2 5000、Athlon II X3 440、Athlon II X2 220、Athlon II X4 640等等，无疑又大大提高了这些产品的性价比。AMD 主打性价比的策略还是成功的，独有的三核、APU 计划等对今后影响深远。原本以为 CPU 核心数量应该从1、2、4、8、16倍数增长的人们这时才发现，原来 CPU 的核心数量可以因为架构上的特点随意决定，而 AMD 推出的三核心处理器更是以“ 双核的价格实现四核的性
12、能”，因此在全国掀起了一股多核普及浪潮。得益于不锁倍频的优点，AMD 黑盒系列产品受到了入门级玩家的认可，并成为其780G 、790GX 等强势 IGP 芯片组的最佳拍档。虽然 Intel 在的 CPU 技术上遥遥领先，相比之下，其 GPU 技术却差强人意。或许是 AMD 察觉到了这一点，收购 ATI 之后，AMD 整合平台开始发力， 780G/785G/880G主板组建的整合平台红极一时，稳住了 AMD 在入门市场的份额。（3）2009年，AMD 终于走过重重磨难，进入45nm 时代，发布新一代的 Phenom II和 Athlon II，利用多核优势与 Intel 的奔腾 Dual-Cor
13、e 系列周旋，期间诞生了像 Phenom II X4 955这样的经典之作，通过不断的调价，至今依然活跃在 DIY 市场。Intel 和 AMD 把多核领入下一个阶段。仅仅在5年前双核处理器还算是新潮产品，而今天四核也已经司空见惯，2009年，处理器市场的最大亮点是 Intel 的 LGA1156和 AMD 的 AM3双双出击。Intel 在主流市场完善 LGA1156的产品布局，在低端产品方面加强 LGA 775的统治。相比之下，竞争对手 AMD 在“开核门”之后，今年的最大手笔就是推出六核处理器，当然Athlon 和 Phenom 两大系列新品迭出也丰富了 AMD 处理器的市场划分。值得一
14、提的是，Intel 推出新一代的内置图形核心的处理器，开辟了处理器发展的一条新道路。总体而言，处理器虽然在技术方面突破较少，但是型号众多，特别是 AM3和 LGA1156两类处理器的成长，更是让众多用户不得不直面升级的困惑。双核？三核？四核？低端？中端？（4）2010年，桌面 CPU 迈进六核心时代，Intel 首先发布六核 Core i7，继续稳坐他的性能王座，所以价格自然也是天价。一个月后，AMD 也发布了自家的六核 Phenom II X6，相比当时的一代 Core i7/i5，在多任务、多线程性能上有一定优势，定价在 1000-2000元间，价格亲民得多，其中千元出头的 X6 1055
15、T 成为六核的普及先锋。（5）2011年，AMD 酝酿多年的 APU 与“推土机” 终于登场。APU 虽然 CPU 性能没有太多亮点，核显部分却是异常的强大，正好击中了 Intel 的软肋GPU 技术较弱，这些年，NVIDIA 不做集显了，VIA 早就消失得无影无踪，整合市场 AMD 优势明显，自此，AMD 走上了与 Intel 截然不同的道路 把重点放在 GPU 部分，强调异构运算。很明显AMD 正把资源往 APU 系列倾斜。如今， “打桩机”率先应用在二代 APU 的 CPU 部分，并抢先出现在笔记本移动市场。当初 AMD 提出“ 融聚”概念，目的就是为了实现异构运算，带来更理想的运算性能
16、。AMD 认为，GPU 拥有 CPU 无法比拟的通用并行计算能力，通过异构运算能将 CPU 性能提升到另一个台阶。但要实现这个理想，需要有系统、软件等生态环境的支持。Win8对异构运算的完善支持为其带来了生存的土壤，这是一条漫长的道路，要真正普及异构运算，AMD 的“融聚”理念还有很长的路要走。新兴领域，Intel 开始多元化发展。相比之下，桌面市场 Intel 已经领先 AMD 太多他有足够的资金和精力去抢占移动/笔记本市场，低功耗高核显处理器的研发，超极本概念的提出，X86 手机的面世Intel 正把触爪伸向这些新兴的科技领域，以谋求更大的市场空间。（6）2012年，AMD 与 Intel 两家企业的差异化竞争越来越明显了。高端市场 Core i7一枝独秀无争议；中高端市场，AMD 把八核旗舰 FX 降价到千元级别后开始显现出性价比，毕竟是八核心，在专业应用上具备优势，但对游戏玩家而言，Core i5搭配独立显卡的强势依然不变。竞争最激烈的地区在于入门到主流这一产品线。AMD 依靠
