CPU运算速度的关键
今天我们来了解一下CPU频率以及制造工艺与性能之间的关系。
CPU一般由逻辑计算单元、控制单元和存储单元三部分组成。
这些参数代表什么?请继续往下看:
主频
CPU的内部时钟频率是CPU执行计算时的运行频率。一般来说,主频越高,一个时钟周期内完成的指令就越多,CPU执行计算的速度就越快。然而,由于内部结构不同,并非所有具有相同时钟频率的CPU都具有相同的性能。
外部频率
即系统总线,CPU与外围设备传输数据的频率,具体是CPU与芯片组之间的总线速度。
乘数
本来并没有倍频器的概念,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,倍频器技术应运而生。它可以让系统总线工作在相对较低的频率下,而CPU的速度可以通过倍频的方式无限提升。那么CPU主频的计算就变成:主频=外部频率x倍频。乘数是CPU和系统总线之间差异的倍数。当外部频率不变时,增加倍频,CPU的主频越高。 Intel K版CPU可以通过调整倍频和电压来超频。
缓存
CPU处理的数据信息大部分是从内存中取出的,但是CPU的计算速度比内存快很多,为此在这个传输过程中放置了一块内存来频繁的存储数据和指令由CPU使用。这提高了数据传输速度。可分为一级缓存和二级缓存。
一级缓存(L1缓存)
这就是L1 Cache,集成在CPU内部,用于CPU处理数据时临时存储数据。由于缓存指令和数据与CPU工作在同一频率,L1缓存的容量越大,存储的信息就越多,可以减少CPU与内存之间的数据交换次数,提高CPU的性能。但由于高速缓存是由静态RAM组成,结构比较复杂,在CPU芯片面积有限的情况下,L1级高速缓存的容量不能做得太大。
二级缓存
由于L1级缓存容量的限制,为了再次提高CPU的运算速度,在CPU外部放置了一块高速内存,即L2缓存。工作频率更加灵活,可以同频跟CPU一样,也可以不同。CPU在读取数据时,先在L1中查找,然后从L2中查找,然后是内存,之后是外存。所以L2对系统的影响应该不大被忽略。
三级缓存
三级缓存是为读取二级缓存之后未命中的数据而设计的缓存。在具有三级缓存的CPU中,只有大约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了CPU的效率。工作原理是用较快的存储设备保存从较慢的存储设备读取的数据并进行复制,当需要从较慢的存储体读取或写入数据时,缓存可以使读写动作首先在快速设备中完成,这将使系统响应更快。
TDP
CPU 在满负载时使用的最大功率。
制造流程
CPU的制造工艺是指在硅材料上生产CPU时内部元件连接线的宽度,过去通常用微米来表示,但现在大多用纳米来表示,更小的其价值在于,制造工艺越先进,CPU能够达到的主频就越高,功耗也就越低,可以集成的晶体管也就越多。目前,Intel的制造工艺为14nm,AMD的制造工艺为28nm。
简单来说,同一平台的产品,主频、缓存越大越好。