cpu简单介绍

灰太狼 2022-09-18 07:53 71阅读 0赞

1、什么是CPU？

CPU是英语"Central Processing Unit"的缩写，其中文的直译为"中央处理单元"，CPU的主要功能是进行运算和逻辑运算，其物理结果包括逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器，这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。在这里，并不需要弄清楚CPU的复杂原理，我们只是从性能参数的挑选方面对其进行一些必要的认识，这对认识和采购、配置计算机是大有帮助的。

2、CPU主要的性能指标：

主频：即CPU内部核心工作的时钟频率，单位一般是兆赫兹（MHz）。这是我们最关心的一个参数，我们通常所说的233、 300、450等就是指它。对于同种类的CPU，主频越高，CPU的速度就越快，整机的性能就越高。由于内部的结构不同，不同种的CPU之间不能直接通过主频来比较，而且高主频的CPU的实际表现性能,还与外频、缓存等大小有关，带有特殊指令的CPU，则相对程度地依赖软件的优化程度。

外频和倍频数：外频即CPU的外部时钟频率。CPU的主频与外频的关系是：CPU主频 ＝ 外频×倍频数，外频是由电脑主板提供的，486的外频一般是33MHz，40MHz，Pentium主板的外频一般是66MHz，也有主板支持75各83MHz。而目前Intel公司最新的芯片组440BX可以使用100MHz甚至更高的时钟频率。另外VIA公司的MVP3、MVP4，APPLO PRO 等一些非 Intel的芯片组也开始支持100MHz的外频，一些主板由于技术精良，工艺先进，可以超频1/3以上稳定使用，成为超频爱好者的首选。Intel公司的下一代主板芯片将支持133MHz的外频，AMD的K7甚至将使用200MHz的外频。

内部缓存（L1 Cache）：采用速度极快的SRAM制作，与 CPU共同封装于芯片内部的高速缓存，用于暂时存储CPU运算时的最近的部分指令和数据，存取速度与CPU主频相同 (一般称为全速) ， L1缓存的容量一般以KB为单位。L1缓存全速工作，其容量越大，使用频率最高的数据和结果就越容易尽快进入CPU进行运算，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。486就因为集成了内部Cache，速度比386快了许多。最早的486内部一般有1K～8K的L1 Cache，现在的Pentium II的L1 Cache一般有32K，而Cyrix和AMD的芯片内部有64K甚至更多。

二级缓存（L2 Cache）：集成于CPU外部的高速缓存，L2 Cache 的一般容量是128K～2M。容量越大，系统的综合性能越高。一般的 L2 Cache 运行于系统外频或 CPU 主频的一半，后来 Pentium Pro处理器采用的L2和CPU运行在相同频率下，由于芯片成品率太低，成本昂贵，所以后来Pentium II的L2 Cache运行在相当于CPU频率一半下的，但容量增加为512K。现在的至强处理器又采用了全速的L2 Cache，容量增大至512K到2M之间，以求性能获得提高。没有Cache的赛扬处理器，性能下降不少。

*  32位与64位

前面谈到CPU运算的数据都是由主内存提供的，主内存与CPU的沟通速度靠的是外部频率， 那么每次工作可以传送的数据量有多大呢？那就是系统总线的功能了。一般主机板芯片组有分北桥与南桥， 北桥的系统总线称为系统系统总线，因为是内存传输的主要通道，所以速度较快。 南桥就是所谓的输入输出(I/O)系统总线，主要在联系硬盘、USB、网络卡等周边设备。

目前北桥所支持的频率可高达333/400/533/800/1066/1333/1600MHz等不同频率，支持情况依芯片组功能而有不同。 北桥所支持的频率我们称为前端系统总线速度(Front Side Bus, FSB)， 而每次传送的位数则是系统总线宽度。 那所谓的系统总线频宽则是：『FSBx系统总线宽度』亦即每秒钟可传送的最大数据量。 目前常见的系统总线宽度有32/64位(bits)。

而如[图 2.1.1][2.1.1]中的图示，在该架构中前端系统总线最高速度可达1600MHz。 我们看到内存与北桥的频宽为12.8GBytes/s，亦即是1600MHz\*64bits = 1600MHz\*8Bytes = 12800MByes/s = 12.8GBytes/s

与系统总线宽度相似的，CPU每次能够处理的数据量称为字长大小(word size)， 字长大小依据CPU的设计而有32位与64位。我们现在所称的计算机是32或64位主要是依据这个 CPU解析的字长大小而来的！早期的32位CPU中，因为CPU每次能够解析的数据量有限， 因此由主内存传来的数据量就有所限制了。这也导致32位的CPU最多只能支持最大到4GBytes的内存。

[2.1.1]: http://vbird.dic.ksu.edu.tw/linux_basic/0105computers_2.php#chipset