从cpu的技术参数认识cpu

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1、从 CPU 的技术参数认识 CPUhttp:/ 作者:轩辕砍刀 发表于：2003-09-24 13:55:21一、CPU 的内部结构与工作原理 CPU 是 Central Processing Unit中央处理器的缩写，它由运算器和控制器组成，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。 CPU 的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程：进入工厂的原料(指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储器)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。 二、CPU 的相关技术参数 1.主频 主频也叫时

2、钟频率，单位是 MHz，用来表示 CPU 的运算速度。CPU 的主频外频倍频系数。很多人以为认为 CPU 的主频指的是 CPU 运行的速度，实际上这个认识是很片面的。CPU 的主频表示在 CPU 内数字脉冲信号震荡的速度，与 CPU 实际的运算能力是没有直接关系的。 当然，主频和实际的运算速度是有关的，但是目前还没有一个确定的公式能够实现两者之间的数值关系，而且 CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线的各方面的性能指标。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU 实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是 CPU 性能表现的一个方面，而不代表 CPU 的整体性

3、能。 2.外频 外频是 CPU 的基准频率，单位也是 MHz。外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为 CPU 的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。 3.前端总线(FSB)频率 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。由于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，即数据带宽(总线频率数据带宽)/8。 外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度

4、指的是数据传输的速度，外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz 外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次；而 100MHz 前端总线指的是每秒钟 CPU 可接受的数据传输量是 100MHz64bit8Byte/bit=800MB/s。 4.倍频系数 倍频系数是指 CPU 主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU 的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的 CPU 本身意义并不大。这是因为 CPU 与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU 就会出现明显的“瓶颈”效应CPU 从系统中得到数据的极限速度不能够满足 CPU

5、运算的速度。 5.缓存 缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与 CPU 交换数据，因此速度很快。L1Cache(一级缓存)是 CPU 第一层高速缓存。内置的 L1 高速缓存的容量和结构对 CPU 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。一般 L1缓存的容量通常在 32256KB. L2Cache(二级缓存)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

6、越大越好，现在家庭用 CPU 容量最大的是 512KB，而服务器和工作站上用 CPU 的 L2 高速缓存更高达 1MB-3MB。 6.CPU 扩展指令集 CPU 扩展指令集指的是 CPU 增加的多媒体或者是 3D 处理指令，这些扩展指令可以提高 CPU 处理多媒体和 3D 图形的能力。著名的有 MMX(多媒体扩展指令)、SSE(因特网数据流单指令扩展)和 3DNow!指令集。 7.CPU 内核和 I/O 工作电压 从 586CPU 开始，CPU 的工作电压分为内核电压和 I/O 电压两种。其中内核电压的大小是根据 CPU 的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O 电压一般都在

7、 1.63V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。 8.制造工艺 指在硅材料上生产 CPU 时内部各元器材的连接线宽度，一般用微米表示。微米值越小制作工艺越先进，CPU 可以达到的频率越高，集成的晶体管就可以更多。目前 Intel 的 P4 和 AMD 的 XP 都已经达到了 0.13 微米的制造工艺，明年将达到 0.09 微米的制作工艺。 下图是用 WCPUID 测试 CPU 得出的关于某款 CPU 的各种参数。我们可以看到这款 CPU 的信息： img:ca19dd7769http:/ 第一部分为处理器的类型，其中 Processor(处理器)为 AMD Athlon XP CPU；Pl

8、atform(封裝)是 Scoket 462 插脚；Vendor String(厂商)为 AMD；Family、Model、Stepping ID 组成系列号，可以用来识别 CPU 的型号；Name String(名称)为 AMD 的 Athlon系列 CPU。 第二部分为处理器的频率参数。其中 Internal Clock 即 CPU 的主频，可以看到这款 CPU 的主频为 2079.54MHz,即 2.0G；System Bus 即前端总线，这款为 332.73，并非标准的前端总线，因此是超了外频的 CPU；System Clock 即外频，即为 166.36MHz，是超了外频的 CPU；

9、 Multiplier 即倍频，这款 CPU 的倍频为 12.5。 第三部分为处理器的缓存情况。L1 I-Cache：L1 I-缓存，这款 CPU 为 64k；L1 D-Cache：L1 D-缓存，同样为 64K；L2 Cache：L2 缓存，这款 CPU 的 L2 缓存达到 256K；L2 Speed：L2 速度，和 CPU 的主频一样。 第四部分为处理器所支持的多媒体扩展指令集，可以看到这款 CPU 所支持的指令集有 MMX、MMX+、SSE、3DNOW！、3DNOW！+，但是不支持 SSE2 指令。 9.指令集 (1)X86 指令集 要知道什么是指令集还要从当今的 X86 架构的 CPU

10、 说起。X86 指令集是 Intel 为其第一块 16 位 CPU(i8086)专门开发的，IBM1981 年推出的世界第一台 PC 机中的 CPUi8088(i8086 简化版)使用的也是 X86 指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了 X87 芯片，以后就将 X86 指令集和 X87 指令集统称为 X86 指令集。 虽然随着 CPU 技术的不断发展，Intel 陆续研制出更新型的 i80386、i80486 直到今天的 Pentium 4(以下简为 P4)系列，但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以 Intel 公司所生产的所有 CPU 仍然

11、继续使用 X86 指令集，所以它的 CPU 仍属于 X86 系列。由于 Intel X86 系列及其兼容 CPU 都使用 X86 指令集，所以就形成了今天庞大的 X86 系列及兼容 CPU 阵容。 (2)RISC 指令集 RISC 指令集是以后高性能 CPU 的发展方向。它与传统的 CISC(复杂指令集)相对。相比而言，RISC 的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。而且 RISC 指令集还兼容原来的 X86 指令集。 10.字长 电脑技术中对 CPU 在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为 8 位数据的 CPU 通

12、常就叫 8 位的 CPU。同理 32 位的 CPU 就能在单位时间内处理字长为 32 位的二进制数据。当前的 CPU 都是 32 位的 CPU，但是字长的最佳是 CPU 发展的一个趋势。AMD 未来将推出 64 位的 CPU-Atlon64。未来必然是 64位 CPU 的天下。 11.IA-32、IA-64 架构 IA 是 Intel Architecture(英特尔体系结构)的英语缩写，IA-32 或 IA-64 是指符合英特尔结构字长为 32 或 64 位的 CPU，其他公司所生产的与 Intel 产品相兼容的 CPU也包括在这一范畴。当前市场上所有的 X86 系列 CPU 仍属 IA-3

13、2 架构。AMD 即将推出 Athlon64 是 IA-64 架构的 CPU。 12.流水线与超流水线 流水线(pipeline)是 Intel 首次在 486 芯片中开始使用的。流水线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 CPU 的运算速度。 超流水线(superpiplined)是指某型 CPU 内部的流水线超过通常的 56 步以上，例如 Pentium pro 的流水线就长达 14 步。将流水线设

14、计的步(级)越长，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的 CPU。但是流水线过长也带来了一定副作用，很可能会出现主频较高的 CPU 实际运算速度较低的现象，Intel 的奔腾 4 就出现了这种情况，虽然它的主频可以高达 1.4G 以上，但其运算性能却远远比不上 AMD 1.2G 的速龙甚至奔腾 III。 13.封装形式 CPU 封装是采用特定的材料将 CPU 芯片或 CPU 模块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须在封装后 CPU 才能交付用户使用。CPU 的封装方式取决于 CPU 安装形式和器件集成设计，从大的分类来看通常采用 Socket 插座进行安装的 CPU 使用 PGA(栅格阵列)方式封装，而采用 Slot x 槽安装的 CPU 则全部采用 SEC(单边接插盒)的形式封装。现在还有 PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术。由于市场竞争日益激烈，目前 CPU 封装技术的发展方向以节约成本为主。