cpu主频和什么有关

电脑教程017

cpu主频和什么有关,第1张

1.主频,主频也叫时钟频率,单位是MHz(或GHz),用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频=外频×倍频系数。

2.外频,外频是CPU的基准频率,单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说,在台式机中,所说的超频,都是超CPU的外频(当然一般情况下,CPU的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲,超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,如果把服务器CPU超频了,改变了外频,会产生异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统的不稳定。

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。有一条公式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)/8,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。比方,现在的支持64位的至强Nocona,前端总线是800MHz,按照公式,它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。

 4.CPU的位和字长,位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有“0”和“1”,其中无论是“0”或是“1”在CPU中都是一“位”。

 5.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运算的速度。

CPU的性能和速度取决于时钟频率(一般以赫兹或千兆赫兹计算,即hz与Ghz)和每周期可处理的指令(IPC),两者合并起来就是每秒可处理的指令(IPS)。

IPS值代表了CPU在几种人工指令序列下“高峰期”的运行率,指示和应用。而现实中CPU组成的混合指令和应用,可能需要比IPS值显示的,用更长的时间来完成。而内存层次结构的性能也大大影响中央处理器的性能。

通常工程师便用各种已标准化的测试去测试CPU的性能,已标准化的测试通常被称为“基准”(Benchmarks)。如SPECint,此软仵试图模拟现实中的环境。测量各常用的应用程序,试图得出现实中CPU的绩效。

提高电脑的处理性能,亦使用多核心处理器。原理基本上是一个集成电路插入两个以上的个别处理器(意义上称为核心)。在理想的情况下,双核心处理器性能将是宏内核处理器的两倍。

然而,在现实中,因不完善的软件算法,多核心处理器性能增益远远低于理论,增益只有50%左右。但增加核心数量的处理器,依然可增加一台计算机可以处理的工作量。

这意味着该处理器可以处理大量的不同步的指令和事件,可分担第一核心不堪重负的工作。有时,第二核心将和相邻核心同时处理相同的任务,以防止崩溃。

扩展资料:

中央处理器操作原理

CPU的主要运作原理,不论其外观,都是执行储存于被称为程序里的一系列指令。在此讨论的是遵循普遍的冯·诺伊曼结构(von Neumann architecture)设计的设备。程序以一系列数字储存在计算机存储器中。差不多所有的冯·诺伊曼CPU的运作原理可分为四个阶段:提取、解码、执行和写回。

第一阶段,提取,从程序内存中检索指令(为数值或一系列数值)。由程序计数器指定程序存储器的位置,程序计数器保存供识别目前程序位置的数值。

换言之,程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹。提取指令之后,PC根据指令式长度增加存储器单元。指令的提取常常必须从相对较慢的存储器查找,导致CPU等候指令的送入。这个问题主要被论及在现代处理器的缓存和流水线架构(见下)。

CPU根据从存储器提取到的指令来决定其执行行为。在解码阶段,指令被拆解为有意义的片段。根据CPU的指令集架构(ISA)定义将数值解译为指令。

一部分的指令数值为运算码,其指示要进行哪些运算。其它的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法运算的运算目标。这样的运算目标也许提供一个常数值(即立即值),或是一个空间的寻址值:寄存器或存储器地址,以寻址模式决定。

在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬体设备。不过在众多抽象且复杂的CPU和ISA中,一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号。这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令。

在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段。该阶段中,连接到各种能够进行所需运算的CPU部件。例如,要求一个加法运算,算术逻辑单元将会连接到一组输入和一组输出。输入提供了要相加的数值,而且在输出将含有总和结果。

ALU内含电路系统,以于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算(比如加法和位操作)。如果加法运算产生一个对该CPU处理而言过大的结果,在标志寄存器里,溢出标志可能会被设置(参见以下的数值精度探讨)。

最终阶段,写回,以一定格式将执行阶段的结果简单的写回。运算结果经常被写进CPU内部的寄存器,以供随后指令快速访问。在其它案例中,运算结果可能写进速度较慢,如容量较大且较便宜的主存。某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接产生结果资料。

这些一般称作“跳转”并在程序中带来循环行为、条件性执行(透过条件跳转)和函数[jumps]。许多指令也会改变标志寄存器的状态比特。这些标志可用来影响程序行为,缘由于它们时常显出各种运算结果。

例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志寄存器上设置一个数值。这个标志可借由随后的跳转指令来决定程序动向。

在执行指令并写回结果资料之后,程序计数器的值会递增,反复整个过程,下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令。

如果完成的是跳转指令,程序计数器将会修改成跳转到的指令地址,且程序继续正常执行。许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行。这个部分一般涉及“经典RISC流水线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子设备中快速普及(常称为微控制器)。

cpu是电脑的心脏,一台电脑所使用的cpu基本决定了这台电脑的性能和档次。cpu发展到了今天,频率已经到了2ghz。在我们决定购买哪款cpu或者阅读有关cpu的文章时,经常会见到例如外频、倍频、缓存等参数和术语。下面我就把这些常用的和cpu有关的术语简单的给大家介绍一下。

cpu(central pocessing unit)

中央处理器,是计算机的头脑,90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。cpu集成上万个晶体管,可分为控制单元(control unit;cu)、逻辑单元(arithmetic logic unit;alu)、存储单元(memory unit;mu)三大部分。以内部结构来分可分为:整数运算单元,浮点运算单元,mmx单元,l1 cache单元和寄存器等。

主频

cpu内部的时钟频率,是cpu进行运算时的工作频率。一般来说,主频越高,一个时钟周期里完成的指令数也越多,cpu的运算速度也就越快。但由于内部结构不同,并非所有时钟频率相同的cpu性能一样。

外频

即系统总线,cpu与周边设备传输数据的频率,具体是指cpu到芯片组之间的总线速度。

倍频

原先并没有倍频概念,cpu的主频和系统总线的速度是一样的,但cpu的速度越来越快,倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上,而cpu速度可以通过倍频来无限提升。那么cpu主频的计算方式变为:主频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指cpu和系统总线之间相差的倍数,当外频不变时,提高倍频,cpu主频也就越高。

缓存(cache)

cpu进行处理的数据信息多是从内存中调取的,但cpu的运算速度要比内存快得多,为此在此传输过程中放置一存储器,存储cpu经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。

一级缓存

即l1 cache。集成在cpu内部中,用于cpu在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与cpu同频工作,l1级高速缓存缓存的容量越大,存储信息越多,可减少cpu与内存之间的数据交换次数,提高cpu的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态ram组成,结构较复杂,在有限的cpu芯片面积上,l1级高速缓存的容量不可能做得太大。

二级缓存

即l2 cache。由于l1级高速缓存容量的限制,为了再次提高cpu的运算速度,在cpu外部放置一高速存储器,即二级缓存。工作主频比较灵活,可与cpu同频,也可不同。cpu在读取数据时,先在l1中寻找,再从l2寻找,然后是内存,在后是外存储器。所以l2对系统的影响也不容忽视。

内存总线速度:(memory-bus speed)

是指cpu与二级(l2)高速缓存和内存之间数据交流的速度。

扩展总线速度:(expansion-bus speed)

是指cpu与扩展设备之间的数据传输速度。扩展总线就是cpu与外部设备的桥梁。

地址总线宽度

简单的说是cpu能使用多大容量的内存,可以进行读取数据的物理地址空间。

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。

生产工艺

在生产cpu过程中,要进行加工各种电路和电子元件,制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米(um)来表示,精度越高,生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件,连接线也越细,提高cpu的集成度,cpu的功耗也越小。这样cpu的主频也可提高,在0.25微米的生产工艺最高可以达到600mhz的频率。而0.18微米的生产工艺cpu可达到g赫兹的水平上。0.13微米生产工艺的cpu即将面市。

工作电压

是指cpu正常工作所需的电压,提高工作电压,可以加强cpu内部信号,增加cpu的稳定性能。但会导致cpu的发热问题,cpu发热将改变cpu的化学介质,降低cpu的寿命。早期cpu工作电压为5v,随着制造工艺与主频的提高,cpu的工作电压有着很大的变化,piiicpu的电压为1.7v,解决了cpu发热过高的问题。

mmx(multimedia extensions,多媒体扩展指令集)英特尔开发的最早期simd指令集,可以增强浮点和多媒体运算的速度。

sse(streaming simd extensions,单一指令多数据流扩展) 英特尔开发的第二代simd指令集,有70条指令,可以增强浮点和多媒体运算的速度。

3dnow!(3d no waiting) amd公司开发的simd指令集,可以增强浮点和多媒体运算的速度,它的指令数为21条