Der Schlüssel zur CPU-Rechengeschwindigkeit

Heute erfahren wir etwas über die CPU-Frequenz und den Zusammenhang zwischen Herstellungsprozess und Leistung.

Die CPU besteht im Allgemeinen aus drei Teilen: logischer Recheneinheit, Steuereinheit und Speichereinheit.

Was stellen diese Parameter dar? Bitte schauen Sie weiter nach unten:

Hauptfrequenz

Die interne Taktfrequenz der CPU ist die Frequenz, mit der die CPU bei der Durchführung von Berechnungen arbeitet. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Hauptfrequenz, desto mehr Befehle werden in einem Taktzyklus ausgeführt und desto schneller kann die CPU Berechnungen durchführen. Aufgrund unterschiedlicher interner Strukturen weisen jedoch nicht alle CPUs mit der gleichen Taktfrequenz die gleiche Leistung auf.

Externe Frequenz

Das heißt, der Systembus, die Frequenz, mit der die CPU Daten mit Peripheriegeräten überträgt, insbesondere die Busgeschwindigkeit zwischen der CPU und dem Chipsatz.

Multiplikator

Ursprünglich gab es kein Multiplikatorkonzept, die Hauptfrequenz der CPU und die Geschwindigkeit des Systembusses waren gleich, aber die Geschwindigkeit der CPU wird immer schneller, und als Reaktion darauf wurde die Multiplikatortechnologie geboren. Dadurch kann der Systembus mit einer relativ niedrigen Frequenz betrieben werden, während die CPU-Geschwindigkeit durch Vervielfachung der Frequenz stufenlos erhöht werden kann. Dann lautet die Berechnung der CPU-Hauptfrequenz: Hauptfrequenz = externe Frequenz x Multiplikatorfrequenz. Der Multiplikator ist die Anzahl der Differenzen zwischen der CPU und dem Systembus. Wenn die externe Frequenz unverändert bleibt, erhöhen Sie den Multiplikator, je höher die Hauptfrequenz der CPU. Die Intel-CPU mit K-Version kann durch Anpassung des Multiplikators und der Spannung übertaktet werden.

Zwischenspeicher

Die von der CPU verarbeiteten Dateninformationen werden größtenteils aus dem Speicher abgerufen, aber die Rechengeschwindigkeit der CPU ist viel schneller als die des Speichers. Aus diesem Grund wird in diesem Übertragungsprozess ein Speicher platziert, um die Daten und Anweisungen häufig zu speichern von der CPU verwendet. Dies verbessert die Datenübertragungsgeschwindigkeit. Es kann in Cache der ersten Ebene und Cache der zweiten Ebene unterteilt werden.

Cache der ersten Ebene (L1-Cache)

Dabei handelt es sich um den L1-Cache, der in die CPU integriert ist und zur temporären Speicherung von Daten dient, während die CPU die Daten verarbeitet. Da die Cache-Anweisungen und -Daten mit der gleichen Frequenz wie die CPU arbeiten, werden umso mehr Informationen gespeichert, je größer die Kapazität des L1-Cache ist, was die Anzahl der Datenaustausche zwischen der CPU und dem Speicher reduzieren und die Leistung der CPU verbessern kann Recheneffizienz. Da der Cache-Speicher jedoch aus statischem RAM besteht, ist die Struktur komplexer. Im begrenzten Bereich des CPU-Chips kann die Kapazität des L1-Level-Cache nicht zu groß gemacht werden.

L2-Cache

Aufgrund der Begrenzung der Cache-Kapazität auf L1-Ebene wird ein Hochgeschwindigkeitsspeicher, d. h. L2-Cache, außerhalb der CPU platziert, um die Rechengeschwindigkeit der CPU erneut zu erhöhen. Die Arbeitsfrequenz ist flexibler und kann der gleichen Frequenz entsprechen Mit der CPU kann es auch unterschiedlich sein. Die CPU liest Daten zuerst in L1, dann in L2 und dann im Speicher und dann im externen Speicher. Daher sollte L2 keine Auswirkungen auf das System haben ignoriert.

L3-Cache

Der Cache der dritten Ebene ist ein Cache, der zum Lesen von Daten konzipiert ist, die nach dem Cache der zweiten Ebene nicht mehr erreicht werden. Bei einer CPU mit einem Third-Level-Cache müssen nur etwa 5 % der Daten aus dem Speicher abgerufen werden, was die Effizienz der CPU weiter verbessert. Das Funktionsprinzip besteht darin, das schnellere Speichergerät zu verwenden, um eine Kopie der vom langsameren Speichergerät gelesenen Daten aufzubewahren und eine Kopie zu erstellen. Wenn Daten vom langsameren Speichergerät gelesen oder geschrieben werden müssen, kann der Cache dies tun Lese- und Schreibvorgänge werden zuerst im schnellen Gerät ausgeführt, wodurch die Systemreaktion schneller erfolgt.

TDP

Die maximale Leistung, die eine CPU bei Volllast verbraucht.

Herstellungsprozess

Der Herstellungsprozess der CPU bezieht sich auf die Breite der Verbindungslinie der internen Komponenten bei der Herstellung der CPU auf dem Siliziummaterial, die in der Vergangenheit normalerweise in Mikrometern ausgedrückt wurde, heutzutage jedoch in den meisten Fällen in Nanometern ausgedrückt wird, und zwar in kleineren Größen Der Wert lautet: Je fortgeschrittener der Herstellungsprozess ist, desto höher ist die Frequenz, die die CPU erreichen kann, desto geringer ist der Stromverbrauch und desto mehr Transistoren können integriert werden. Derzeit beträgt der Herstellungsprozess von Intel 14 nm und der von AMD 28 nm.

Einfach ausgedrückt: Bei gleichen Plattformprodukten, gleicher Hauptfrequenz und gleichem Cache gilt: Je größer, desto besser.