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1、出处：pconline 2010 年 02 月 22 日 作者：Hero Fan 责任编辑：fanjunhui享受 DIY 乐趣，赢取超值好礼！CPU，全称“Central Processing Unit”，中文名为“中央处理器”，在大多数网友的印象中，CPU只是一个方形配件，正面是金属盖，背面是一些密密麻麻的针脚或触点，可以说毫无美感可言。但在这个小块头的东西上，却是汇聚了无数的人类智慧在里面，我们今天能上网、工作、玩游戏等全都离不开这个小小的东西，它可谓是小块头有大智慧。作为普通用户、网友，我们并不需要解读 CPU 里的所有“大智慧”，但 CPU 既然是电脑中最重要的配件、并且直接决定电脑
2、的性能，了解它里面的部分知识还是有必要的。下面笔者将给大家介绍 CPU 里最重要的基础知识，让大家对 CPU 有新的认识。1 1、CPUCPU 的最重要基础：的最重要基础：CPUCPU 架构架构CPUCPU 架构：架构：采用 Nehalem 架构的 Core i7/i5 处理器 CPU 架构，目前没有一个权威和准确的定义，简单来说就是 CPU 核心的设计方案。目前 CPU 大致可以分为 X86、IA64、RISC 等多种架构，而个人电脑上的 CPU 架构，其实都是基于 X86 架构设计的，称为 X86下的微架构，常常被简称为 CPU 架构。更新 CPU 架构能有效地提高 CPU 的执行效率，但
3、也需要投入巨大的研发成本，因此 CPU 厂商一般每2-3 年才更新一次架构。近几年比较著名的 X86 微架构有 Intel 的 Netburst（Pentium 4/Pentium D 系列）、Core（Core 2 系列）、Nehalem（Core i7/i5/i3 系列），以及 AMD 的 K8（Athlon 64 系列）、K10（Phenom 系列）、K10.5（Athlon II/Phenom II 系列）。Intel 以 Tick-Tock 钟摆模式更新 CPU自 2006 年发布 Core 2 系列后，Intel 便以“Tick-Tock”钟摆模式更新 CPU，简单来说就是第一年改
4、进 CPU 工艺，第二年更新 CPU 微架构，这样交替进行。目前 Intel 正进行“Tick”阶段，即改进 CPU 的制造工艺，如最新的 Westmere 架构其实就是 Nehalem 架构的工艺改进版，下一代 Sandy Bridge 架构将是全新架构。AMD 方面则没有一个固定的更新架构周期，从 K7 到 K8 再到 K10，大概是 3-4 年更新一次。制造工艺：制造工艺：更新制作工艺，使同一面积的晶圆可切割出更多 CPU 芯片我们常说的 CPU 制作工艺是指生产 CPU 的技术水平，改进制作工艺，就是通过缩短 CPU 内部电路与电路之间的距离，使同一面积的晶圆上可实现更多功能或更强性能
5、。制作工艺以纳米（nm）为单位，目前CPU 主流的制作工艺是 45nm 和 32nm。对于普通用户来说，更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的超频潜力。3232 位与位与 6464 位位 CPUCPU：2003 年 AMD 发布第一款 X86 的 64 位 CPU，开创民用 64 位先河32/64 位指的是 CPU 位宽，更大的 CPU 位宽有两个好处：一次能处理更大范围的数据运算和支持更大容量的内存。对于前者，普通用户暂时没法体验到其优势，但对于后者，很多用户都碰到过，一般情况下32 位 CPU 只支持 4GB 以内的内存，更大容量的内存无法在系统识别（服务器级除外）。于是就有了 64 位
6、CPU，然后就有了 64 位操作系统与软件。64 位 CPU 的优势，需要 64 位操作系统和 64 软件支持目前所有主流 CPU 均支持 X86-64 技术，但要发挥其 64 位优势，必须搭配 64 位操作系统和 64 位软件。遗憾的是目前主流的软件和游戏均是基于 32 位开发的，采用 64 位系统难免会有一些兼容性问题，而直接采用 64 位开发的风险较高，这也是 64 位在过去 7 年一直不能普及的原因，但未来 64 位一定会取代 32 位成为主流的。2 2、决定、决定 CPUCPU 性能的参数：频率、核心数、缓存性能的参数：频率、核心数、缓存除了 CPU 架构外，决定 CPU 性能的几个
7、重要参数还有频率、核心数、线程数以及缓存。TDP 热设计功耗也是网友关注的参数，下面将为大家介绍这几样参数。主频、倍频、外频、超频：主频、倍频、外频、超频：CPU 盒装会标出主频、缓存等重要参数CPU 主频，就是 CPU 运算时的工作频率，在单核时代它是决定 CPU 性能的最重要指标，一般以 MHz 和GHz 为单位，如 Phenom II X4 965 主频是 3.4GHz。说到 CPU 主频，就不得不提外频和倍频，由于 CPU 发展速度远远超出内存、硬盘等配件的速度，于是便提出外频和倍频的概念，它们的关系是：主频=外频 x倍频。而我们常说的超频，就是通过手动提高外频或倍频来提高主频。核心数
8、、线程数：核心数、线程数：目前最强 CPU 拥有 4 个物理核心、8 个逻辑核心虽然提高频率能有效提高 CPU 性能，但受限于制作工艺等物理因素，早在 2004 年，提高频率便遇到了瓶颈，于是 Intel/AMD 只能另辟途径来提升 CPU 性能，双核、多核 CPU 便应运而生。目前主流 CPU 有双核、三核和四核，六核也将在今年发布。其实增加核心数目就是为了增加线程数，因为操作系统是通过线程来执行任务的，一般情况下它们是1:1 对应关系，也就是说四核 CPU 一般拥有四个线程。但 Intel 引入超线程技术后，使核心数与线程数形成 1:2 的关系，如四核 Core i7 支持八线程（或叫作八
9、个逻辑核心），大幅提升了其多任务、多线程性能。关于超线程技术，后面将有详细介绍。缓存：缓存：拥有三级缓存（L3 Cache）的 CPU缓存，Cache，它也是决定 CPU 性能的重要指标之一。为什么要引入缓存？在解释之前必须先了解程序的执行过程，首先从硬盘执行程序，存放到内存，再给 CPU 运算与执行。由于内存和硬盘的速度相比CPU 实在慢太多了，每执行一个程序 CPU 都要等待内存和硬盘，引入缓存技术便是为了解决此矛盾，缓存与 CPU 速度一致，CPU 从缓存读取数据比 CPU 在内存上读取快得多，从而提升系统性能。当然，由于 CPU芯片面积和成本等原因，缓存都很小。目前主流级 CPU 都有
10、一级和二级缓存，高端的甚至有三级缓存。TDPTDP 热设计功耗：热设计功耗：以前的盒装 CPU 标有 TDP 热设计功耗TDP 的是“Thermal Design Power”的简称，即“热设计功耗”，它指的是 CPU 达到负荷最大的时候释放出的热量，单位是瓦特，它主要是给散热器厂商的参考标准。高性能 CPU 同时也带来了高发热量，例如 Phenom II X4 965，其 TDP 达到了 140W，而主流级的 Athlon II X2 250 只有 65W，对散热器的要求显然不同。值得注意的是，CPU 的 TDP 并不是 CPU 的实际功耗，CPU 的实际功耗是通过初中学的物理知识来计算的：
11、功率（P，单位 W）电流（I，单位 A）x 电压（U，单位 V）。不要把 TDP 看成 CPU 的实际功耗，CPU 的实际功耗必然小于 TDP 的。3 3、提高工作效率：多媒体指令和虚拟化技术、提高工作效率：多媒体指令和虚拟化技术多媒体指令集：多媒体指令集：通过 CPU-Z 等工具可查看 CPU 支持的指令集MMX、3DNOW!和 SSE 均是 CPU 的多媒体扩展指令集，它们对 CPU 的运算有加速作用，前提是需要软件支持。如果软件对 CPU 的多媒体指令集有优化，那么 CPU 的运算速度会有进一步提升。对于普通用户而言，目前用得最多的多媒体指令是 SSE 系列，现在已经发展到 SSE4（分
12、为 SSE4.1 和 SSE4.2 两个部分）了。多媒体指令需要软件支持才能体现它的优势虽然多媒体指令的普及速度相对较慢，但随着时间的推移，支持新指令的软件和游戏会越来越多，例如现在大部分游戏和软件均需要 SSE、甚至 SSE2 指令支持，否则是运行不了。值得一提的是，AMD CPU 支持的 SSE4A 和 Intel CPU 支持的 SSE4 是不完全相同的，可以这样简单理解：AMD SSE4A 是 Intel SSE4 的简化版，主要是精简了为 Intel CPU 优化的部分。虚拟化技术：虚拟化技术：Windows 7 中安装 XP 模式，需要 CPU 的虚拟化技术支持CPU 的虚拟化技术
13、（Virtualization Technolegy，简称 VT）就是单 CPU 模拟多 CPU，并允许一个平台同时运行多个操作系统，而应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高工作效率。在 Windows 7 中安装 XP 模式就是一个很好的例子，当需要使用 XP 时直接调用，不需要重启切换系统，这点对于程序员来说是非常有用的。虽然虚拟化可以通过软件实现，但是 CPU 硬件支持的话，执行效率会大大提升，也可以支持 64 位操作系统，其中 Windows 7 的 XP 模式则是必须要 CPU 的虚拟化技术支持。目前 Intel/AMD 绝大部分 CPU 都支持虚拟化技术，但对
14、于普通用户而言，虚拟化技术没有实质作用。如果要用到虚拟化技术，需要先在BIOS 开启该技术。节能技术：节能技术：CPU 节能技术，空闲时自动降低频率随着 CPU 的性能越来越强大，也带来了更高的功耗，为减少 CPU 在闲置时的能量浪费，Intel 和 AMD均不约而同地为 CPU 添加节能技术。Intel 方面，采用的节能技术叫“Enhance Intel SpeedStep Technology”，简称 EIST，虽然经过多次增强优化，但名字始终没变。而 AMD 的节能技术则是“Cool n Quiet”，现在已经发展到 3.0 版。简单来说，它们均是在 CPU 空闲时自动降低 CPU 的主
15、频，从而降低 CPU 功耗与发热量，达到节能目的。节能技术需要在 BIOS 开启无论是 Intel 还是 AMD 的节能技术，均需要在 BIOS 开启才有效，找到类似 EIST（Intel CPU）或CnQ（AMD CPU）的选项进行开启即可。4 4、两大特色技术：超线程和睿频加速、两大特色技术：超线程和睿频加速超线程技术和睿频加速技术可以说是 Intel CPU 两大特色技术，下面我们为大家介绍两种技术。Hyper-ThreadingHyper-Threading，超线程技术：，超线程技术：Hyper-Threading，超线程技术在前面我们已提到过超线程技术，本节我们将作详细介绍。超线程技
16、术（Hyper-Threading，简称HT），最早出现在 2002 年的 Pentium 4 上，它是利用特殊的硬件指令，把单个物理核心模拟成两个核心（逻辑核心），让每个核心都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了 CPU 的闲置时间，提高 CPU 的运行效率。Core i7/i5/i3 再次引入超线程技术，使四核的 Core i7 可同时处理八个线程操作，而双核的 Core i5 600、Core i3 也可同时处理四线程操作，大幅增强它们多线程性能。超线程技术使 Core i7 四核 CPU 拥有八个逻辑内核超线程技术只需要消耗很小的核心面积代价，就可以在多任务的情况下提供显著的性能提升，比起完全再添加一个物理核心来说要划算得多。相比 Pentium 4 的第一代 HT，Core i7/i5/i3 的优势是有更大的缓存和更大的内存带宽，能更有效地发挥多线程的作用。根据评测结果显示，支持 Core i7/i5/i3 开启HT 后，多任务性能提升 20-30%。TurboTurbo BoostBoost，睿频加速技术：，睿频加速技术：Turbo
