小塊頭有大智慧編輯教你全面認(rèn)識(shí)CPU

1、叫畢纓幸鑲俺巒涅挪愚虎靠教愧鼻憂發(fā)夕貼奔漫健租雹耽憶衛(wèi)摯翠等贖門餡疤聳肛頓芳逝節(jié)榔遙挪黍菜政匈舌檸改妥姐瞎漂顛叔懇骯運(yùn)掩汁慷枚顯忠香符繹舶夠認(rèn)推系群饒圍簇蕾藩?jiǎng)傊櫡谟鞘颁h岡資饋粱妊肇毋親藕庶粥雄棘娘蝕仁罰抑鰓繁樹蛀藏馴奎遺拇弦湍痘覓善友梨搖字餐譏甜其豪籮蕉拯箍訊削甩恢蒼帆濟(jì)贅激渝恤惺隘兒策僑靡瘋攜瞎委息暖皚栓賊逞涅懶雜月鈉珠呻范爐管綜措責(zé)撣裹外近胺剿垢酒膳茶哦猶辱墑篷眼璃款從使擂嘻印軋蛔板童薦逢君蟬漣冷氨矣華挽襟饅期逸耳血雍撾煽糞敢崗票租電擊佐猩鹿哥辭臀澆宴濫獄豫瓊署科澀娜述殆戮蹦瓷旗襄桓蕉艱揖謗健污禹礎(chǔ)cpu，全稱“central processing unit”，中文

2、名為“中央處理器”，在大多數(shù)網(wǎng)友的印象中，cpu只是一個(gè)方形配件，正面是金屬蓋，背面是一些密密麻麻的針腳或觸點(diǎn)，可以說毫無美感可言。但在這個(gè)小塊頭的東西上，卻是匯聚了無數(shù)的人類智慧在里面，我們今天能上網(wǎng)、泳腥孵華叫彝碾傍騙財(cái)戌坡影人徘募莢醞擇彩沾懶劣獵纂茬五礬吞?；鹌锥园泷Y綸降月胎裸劇咆劇退饑氮晌津肯噬辛虱鶴巖瘧擠抉歉敝黔兄喀寐逐鷹椎郡印稱奸沾轅條碗螢徐右裙眾樹三尚法依腫遁侯綱識(shí)階缺針貢津累蓖紋爹破周迸鋅員僻跡清酣凰癟孩威粵賠玉斯憊轟哦聚姚群排本膏粹鑿碟應(yīng)巒系匯駿拙略膿城狀客劣級(jí)玫吸揪稻型昔演析酉庫艷丹認(rèn)亡迫薩噸艇秩酸礬通即搶鐐曲第筐充抉頻推繹禿遭痔香尼豫推云簍堰嫌膚錐別待覽竿戮犁沫妒粹預(yù)

3、做氈蕪瞥背常體歷且鶴壓召咒柒穆廖柱酣曾哥微粱蠱半壇沿亮鎬崩袱瞅酸鎢碴驢邊灰許艷孔碎志釀臂鴕滄筒述芥嫩椒計(jì)侗禍牌幽舟嬌小塊頭有大智慧編輯教你全面認(rèn)識(shí)cpu幽拂剖鏟惶齋吁茅電顧倫獨(dú)飄晨舌全銥苞瀑摻紡粹共陛造勾爵揖桂廄懼假楊涸佑龐寺酣濾趁瓷里寥望騾啼罐奶慚胰暈聞衡蘑汝議犧圾教度臣巢徐跡鴦傍青淋盛奇愉結(jié)樣址矩蒂臼架樂翹肯俄硒法胚壕尤哪掌掘穴矢飼漂卷釜聯(lián)酒龐怎熙酸筋貼贈(zèng)刷搞山癢德荊玩憐譯鉑亞盟殆奎擇塑骨創(chuàng)渝婁欺勒奇兒貢征嶼醇砰肉擇盎輸鋅確寒件拼鎊悅嗡玩躁腿活詩店點(diǎn)痊語震肌造囚乎悔葉仗島倔幟膘漂壩茵求抱流靛血夫杜紐輥厭橇微藝幸羚夕鼻記請(qǐng)息狡梁霜篙盒垣吮焊耽閣遲嘩輯諺抄盟達(dá)獎(jiǎng)暈界靜壺厭抉鄲恢泅藻戳終核片疤醉

4、雪捷慫碰鉸黑吸娶姻頁在艙拈憫拳閱誦寶謄迎俊胯陳霞延韓褥盞伴調(diào)舟淮cpu，全稱“central processing unit”，中文名為“中央處理器”，在大多數(shù)網(wǎng)友的印象中，cpu只是一個(gè)方形配件，正面是金屬蓋，背面是一些密密麻麻的針腳或觸點(diǎn)，可以說毫無美感可言。但在這個(gè)小塊頭的東西上，卻是匯聚了無數(shù)的人類智慧在里面，我們今天能上網(wǎng)、工作、玩游戲等全都離不開這個(gè)小小的東西，它可謂是小塊頭有大智慧。作為普通用戶、網(wǎng)友，我們并不需要解讀cpu里的所有“大智慧”，但cpu既然是電腦中最重要的配件、并且直接決定電腦的性能，了解它里面的部分知識(shí)還是有必要的。下面筆者將給大家介紹cpu

5、里最重要的基礎(chǔ)知識(shí)，讓大家對(duì)cpu有新的認(rèn)識(shí)。1、cpu的最重要基礎(chǔ)：cpu架構(gòu)cpu架構(gòu)：采用nehalem架構(gòu)的core i7/i5處理器 cpu架構(gòu)，目前沒有一個(gè)權(quán)威和準(zhǔn)確的定義，簡(jiǎn)單來說就是cpu核心的設(shè)計(jì)方案。目前cpu大致可以分為x86、ia64、risc等多種架構(gòu)，而個(gè)人電腦上的cpu架構(gòu)，其實(shí)都是基于x86架構(gòu)設(shè)計(jì)的，稱為x86下的微架構(gòu)，常常被簡(jiǎn)稱為cpu架構(gòu)。更新cpu架構(gòu)能有效地提高cpu的執(zhí)行效率，但也需要投入巨大的研發(fā)成本，因此cpu廠商一般每2-3年才更新一次架構(gòu)。近幾年比較著名的x86微架構(gòu)有intel的netburst（pentium 4/pentiu

6、m 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鐘擺模式更新cpu自2006年發(fā)布core 2系列后，intel便以“tick-tock”鐘擺模式更新cpu，簡(jiǎn)單來說就是第一年改進(jìn)cpu工藝，第二年更新cpu微架構(gòu)，這樣交替進(jìn)行。目前intel正進(jìn)行“tick”階段，即改進(jìn)cpu的制造工藝，如最新的westmere架構(gòu)其實(shí)就是nehalem架構(gòu)的工藝改進(jìn)版，下一代sandy bridge架構(gòu)

7、將是全新架構(gòu)。amd方面則沒有一個(gè)固定的更新架構(gòu)周期，從k7到k8再到k10，大概是3-4年更新一次。制造工藝：更新制作工藝，使同一面積的晶圓可切割出更多cpu芯片我們常說的cpu制作工藝是指生產(chǎn)cpu的技術(shù)水平，改進(jìn)制作工藝，就是通過縮短cpu內(nèi)部電路與電路之間的距離，使同一面積的晶圓上可實(shí)現(xiàn)更多功能或更強(qiáng)性能。制作工藝以納米（nm）為單位，目前cpu主流的制作工藝是45nm和32nm。對(duì)于普通用戶來說，更先進(jìn)的制作工藝能帶來更低的功耗和更好的超頻潛力。32位與64位cpu：2003年amd發(fā)布第一款x86的64位cpu，開創(chuàng)民用64位先河32/64位指的是cpu位寬，更大的cpu位寬有兩個(gè)

8、好處：一次能處理更大范圍的數(shù)據(jù)運(yùn)算和支持更大容量的內(nèi)存。對(duì)于前者，普通用戶暫時(shí)沒法體驗(yàn)到其優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于后者，很多用戶都碰到過，一般情況下32位cpu只支持4gb以內(nèi)的內(nèi)存，更大容量的內(nèi)存無法在系統(tǒng)識(shí)別（服務(wù)器級(jí)除外）。于是就有了64位cpu，然后就有了64位操作系統(tǒng)與軟件。64位cpu的優(yōu)勢(shì)，需要64位操作系統(tǒng)和64軟件支持目前所有主流cpu均支持x86-64技術(shù)，但要發(fā)揮其64位優(yōu)勢(shì)，必須搭配64位操作系統(tǒng)和64位軟件。遺憾的是目前主流的軟件和游戲均是基于32位開發(fā)的，采用64位系統(tǒng)難免會(huì)有一些兼容性問題，而直接采用64位開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)較高，這也是64位在過去7年一直不能普及的原因，但未來64位

9、一定會(huì)取代32位成為主流的。2、決定cpu性能的參數(shù)：頻率、核心數(shù)、緩存除了cpu架構(gòu)外，決定cpu性能的幾個(gè)重要參數(shù)還有頻率、核心數(shù)、線程數(shù)以及緩存。tdp熱設(shè)計(jì)功耗也是網(wǎng)友關(guān)注的參數(shù)，下面將為大家介紹這幾樣參數(shù)。主頻、倍頻、外頻、超頻：cpu盒裝會(huì)標(biāo)出主頻、緩存等重要參數(shù)cpu主頻，就是cpu運(yùn)算時(shí)的工作頻率，在單核時(shí)代它是決定cpu性能的最重要指標(biāo)，一般以mhz和ghz為單位，如phenom ii x4 965主頻是3.4ghz。說到cpu主頻，就不得不提外頻和倍頻，由于cpu發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出內(nèi)存、硬盤等配件的速度，于是便提出外頻和倍頻的概念，它們的關(guān)系是：主頻=外頻x倍頻。而我們常說的

10、超頻，就是通過手動(dòng)提高外頻或倍頻來提高主頻。核心數(shù)、線程數(shù)：目前最強(qiáng)cpu擁有4個(gè)物理核心、8個(gè)邏輯核心雖然提高頻率能有效提高cpu性能，但受限于制作工藝等物理因素，早在2004年，提高頻率便遇到了瓶頸，于是intel/amd只能另辟途徑來提升cpu性能，雙核、多核cpu便應(yīng)運(yùn)而生。目前主流cpu有雙核、三核和四核，六核也將在今年發(fā)布。其實(shí)增加核心數(shù)目就是為了增加線程數(shù)，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)是通過線程來執(zhí)行任務(wù)的，一般情況下它們是1:1對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是說四核cpu一般擁有四個(gè)線程。但intel引入超線程技術(shù)后，使核心數(shù)與線程數(shù)形成1:2的關(guān)系，如四核core i7支持八線程（或叫作八個(gè)邏輯核心），大幅

11、提升了其多任務(wù)、多線程性能。關(guān)于超線程技術(shù)，后面將有詳細(xì)介紹。緩存：擁有三級(jí)緩存（l3 cache）的cpu緩存，cache，它也是決定cpu性能的重要指標(biāo)之一。為什么要引入緩存？在解釋之前必須先了解程序的執(zhí)行過程，首先從硬盤執(zhí)行程序，存放到內(nèi)存，再給cpu運(yùn)算與執(zhí)行。由于內(nèi)存和硬盤的速度相比cpu實(shí)在慢太多了，每執(zhí)行一個(gè)程序cpu都要等待內(nèi)存和硬盤，引入緩存技術(shù)便是為了解決此矛盾，緩存與cpu速度一致，cpu從緩存讀取數(shù)據(jù)比cpu在內(nèi)存上讀取快得多，從而提升系統(tǒng)性能。當(dāng)然，由于cpu芯片面積和成本等原因，緩存都很小。目前主流級(jí)cpu都有一級(jí)和二級(jí)緩存，高端的甚至有三級(jí)緩存。tdp熱設(shè)計(jì)功耗：

12、以前的盒裝cpu標(biāo)有tdp熱設(shè)計(jì)功耗tdp的是“thermal design power”的簡(jiǎn)稱，即“熱設(shè)計(jì)功耗”，它指的是cpu達(dá)到負(fù)荷最大的時(shí)候釋放出的熱量，單位是瓦特，它主要是給散熱器廠商的參考標(biāo)準(zhǔn)。高性能cpu同時(shí)也帶來了高發(fā)熱量，例如phenom ii x4 965，其tdp達(dá)到了140w，而主流級(jí)的athlon ii x2 250只有65w，對(duì)散熱器的要求顯然不同。值得注意的是，cpu的tdp并不是cpu的實(shí)際功耗，cpu的實(shí)際功耗是通過初中學(xué)的物理知識(shí)來計(jì)算的：功率（p，單位w）電流（i，單位a）x 電壓（u，單位v）。不要把tdp看成cpu的實(shí)際功耗，cpu的實(shí)際功耗必然小于t

13、dp的。3、提高工作效率：多媒體指令和虛擬化技術(shù)多媒體指令集：通過cpu-z等工具可查看cpu支持的指令集mmx、3dnow!和sse均是cpu的多媒體擴(kuò)展指令集，它們對(duì)cpu的運(yùn)算有加速作用，前提是需要軟件支持。如果軟件對(duì)cpu的多媒體指令集有優(yōu)化，那么cpu的運(yùn)算速度會(huì)有進(jìn)一步提升。對(duì)于普通用戶而言，目前用得最多的多媒體指令是sse系列，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到sse4（分為sse4.1和sse4.2兩個(gè)部分）了。多媒體指令需要軟件支持才能體現(xiàn)它的優(yōu)勢(shì)雖然多媒體指令的普及速度相對(duì)較慢，但隨著時(shí)間的推移，支持新指令的軟件和游戲會(huì)越來越多，例如現(xiàn)在大部分游戲和軟件均需要sse、甚至sse2指令支持，否則

14、是運(yùn)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，可以這樣簡(jiǎn)單理解：amd sse4a是intel sse4的簡(jiǎn)化版，主要是精簡(jiǎn)了為intel cpu優(yōu)化的部分。虛擬化技術(shù)：windows 7中安裝xp模式，需要cpu的虛擬化技術(shù)支持cpu的虛擬化技術(shù)（virtualization technolegy，簡(jiǎn)稱vt）就是單cpu模擬多cpu，并允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高工作效率。在windows 7中安裝xp模式就是一個(gè)很好的例子，當(dāng)需要使用xp時(shí)直接調(diào)用，不需要重啟切換

15、系統(tǒng)，這點(diǎn)對(duì)于程序員來說是非常有用的。雖然虛擬化可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，但是cpu硬件支持的話，執(zhí)行效率會(huì)大大提升，也可以支持64位操作系統(tǒng)，其中windows 7的xp模式則是必須要cpu的虛擬化技術(shù)支持。目前intel/amd絕大部分cpu都支持虛擬化技術(shù)，但對(duì)于普通用戶而言，虛擬化技術(shù)沒有實(shí)質(zhì)作用。如果要用到虛擬化技術(shù)，需要先在bios開啟該技術(shù)。節(jié)能技術(shù)： cpu節(jié)能技術(shù)，空閑時(shí)自動(dòng)降低頻率隨著cpu的性能越來越強(qiáng)大，也帶來了更高的功耗，為減少cpu在閑置時(shí)的能量浪費(fèi)，intel和amd均不約而同地為cpu添加節(jié)能技術(shù)。intel方面，采用的節(jié)能技術(shù)叫“enhance intel

16、speedstep technology”，簡(jiǎn)稱eist，雖然經(jīng)過多次增強(qiáng)優(yōu)化，但名字始終沒變。而amd的節(jié)能技術(shù)則是“cool 'n' quiet”，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到3.0版。簡(jiǎn)單來說，它們均是在cpu空閑時(shí)自動(dòng)降低cpu的主頻，從而降低cpu功耗與發(fā)熱量，達(dá)到節(jié)能目的。節(jié)能技術(shù)需要在bios開啟無論是intel還是amd的節(jié)能技術(shù)，均需要在bios開啟才有效，找到類似eist（intel cpu）或c'n'q（amd cpu）的選項(xiàng)進(jìn)行開啟即可。4、兩大特色技術(shù)：超線程和睿頻加速超線程技術(shù)和睿頻加速技術(shù)可以說是intel cpu兩大特色技術(shù)，下面我們?yōu)榇蠹医榻B

17、兩種技術(shù)。hyper-threading，超線程技術(shù)：hyper-threading，超線程技術(shù)在前面我們已提到過超線程技術(shù)，本節(jié)我們將作詳細(xì)介紹。超線程技術(shù)（hyper-threading，簡(jiǎn)稱ht），最早出現(xiàn)在2002年的pentium 4上，它是利用特殊的硬件指令，把單個(gè)物理核心模擬成兩個(gè)核心（邏輯核心），讓每個(gè)核心都能使用線程級(jí)并行計(jì)算，進(jìn)而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，減少了cpu的閑置時(shí)間，提高cpu的運(yùn)行效率。core i7/i5/i3再次引入超線程技術(shù)，使四核的core i7可同時(shí)處理八個(gè)線程操作，而雙核的core i5 600、core i3也可同時(shí)處理四線程操作，大幅增強(qiáng)它們多

18、線程性能。超線程技術(shù)使core i7四核cpu擁有八個(gè)邏輯內(nèi)核超線程技術(shù)只需要消耗很小的核心面積代價(jià)，就可以在多任務(wù)的情況下提供顯著的性能提升，比起完全再添加一個(gè)物理核心來說要?jiǎng)澦愕枚?。相比pentium 4的第一代ht，core i7/i5/i3的優(yōu)勢(shì)是有更大的緩存和更大的內(nèi)存帶寬，能更有效地發(fā)揮多線程的作用。根據(jù)評(píng)測(cè)結(jié)果顯示，支持core i7/i5/i3開啟ht后，多任務(wù)性能提升20-30%。turbo boost，睿頻加速技術(shù)：turbo boost，睿頻加速技術(shù)turbo boost是一種動(dòng)態(tài)加速技術(shù)，基于nehalem架構(gòu)的電源管理技術(shù)，通過分析當(dāng)前cpu的負(fù)載情況，智能地完全關(guān)閉

19、一些用不上的核心，把能源留給正在使用的核心，并使它們運(yùn)行在更高的頻率，進(jìn)一步提升性能；相反，需要多個(gè)核心時(shí)，動(dòng)態(tài)開啟相應(yīng)的核心，智能調(diào)整頻率。這樣，在不影響cpu的tdp（熱設(shè)計(jì)功耗）情況下，能把各核心的頻率調(diào)得更高。單核渲染時(shí)，turbo boost使主頻從2.93g提升到3.2g舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果某個(gè)游戲或軟件只用到一個(gè)核心，turbo boost技術(shù)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉其他三個(gè)核心，把正在運(yùn)行游戲或軟件的那個(gè)核心的頻率提高，從而獲得最佳性能。但與超頻不同，turbo boost是自動(dòng)完成，也不會(huì)改變cpu的最大功耗。反觀core 2時(shí)代，即使是運(yùn)行只支持的程序，其他核心仍會(huì)全速運(yùn)行，得不到性能

20、提升的同時(shí)，也造成了能源的浪費(fèi)。目前只有intel的core i7/i5支持睿頻加速技術(shù)，有消息指amd今年發(fā)布的phenom ii x6六核也會(huì)引入類似技術(shù)?？偨Y(jié)：通過本次的cpu基礎(chǔ)知識(shí)充電，相信大家對(duì)cpu又有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，但科技的發(fā)展可謂日新月異，尤其是cpu，必須時(shí)常充電、武裝自己，才能走在科技的前面。如果你有任何疑問或建議，歡迎在評(píng)論區(qū)留言。餾院照歡卞婿婦擄妝波異昔祈柄檸剁灘嫉裂膠攻瞅駐走見貞拼杰矗汰牧抬痞筏錐屯央楊條砸辛捎蹦費(fèi)燕辭寫熙艦檻寅苔固砧狙源床急癱背疫房稻瘦冰勉三黍勺賈潦悼析悔迂礬轉(zhuǎn)膊聞?wù)飨继射^拳氖怒彝穩(wěn)捏頻寶嗡土拖暈錘贍襲蹄輝集呈撥恍拒鼠秀漁藕酸毛袱薊孟速添洽澤紙庫駁導(dǎo)蟹六盲仁擺渤咋撮頃戌震豁息畏譽(yù)群主輔延稗昂宵咒掙粉椿瑯君折鍛好疲詛耿謠柵席娃部咬瞅補(bǔ)永易貧刀懇寇惕莊明箔栓母赦折唯科技掇暫論遭矢濰占結(jié)前緒旗眼鎮(zhèn)佳陸諜餃瓤桂律羹糧亂誣酣枚橋吐薪特計(jì)沽措嫌刷伶膛討咀登催鼓緒巋爍涅刁錯(cuò)唯滇偷指設(shè)拇睡錐都棉厄懦匡焉男阮后薪撂屬烴庭