计算机CPU的技术指标

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主频：也叫时钟频率，单位是MHZ，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。如果认为主频就决定着CPU的运行速度，这是个片面的认识。至今，没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的量值关系，即使是两大处理器厂家Intel和AMD，在这点上也存在着很大的争议，从Intel的产品的发展趋势，可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。所以，CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频是CPU性能表现的一个方面，而不能代表CPU的整体性能。

外频：是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。

前端总线（Front Side Bus，FSB）：是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。CPU就是通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。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。目前计算机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz等，前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。Intel和AMD在FSB上采用的技术不同，要注意区别。在Intel 处理器中，FSB频率= 外频×4 。

例如：P4 2.4C外频为200MHz，FSB频率就是800MHz；AMD FSB频率=外频×2。例如：Barton核心的Athlon XP 2500+ 外频为166MHz，FSB频率就是333MHz。

字长：对CPU在单位时间内（同一时间）能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU，32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。因此32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高，在完成同样精度的运算时，速度也越快。

缓存：缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。L1 Cache（一级缓存）是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。L2 Cache（二级缓存）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB。L3 Cache（三级缓存），分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比如具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，因此它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要。

指令系统：CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分，而从具体运用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）、SEE3和AMD的3DNow！等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图像和Internet等的处理能力。SSE3指令集也是目前规模最小的指令集，此前MMX包含有57条命令，SSE包含有50条命令，SSE2包含有144条命令，SSE3包含有13条命令。目前SSE3也是最先进的指令集，英特尔Prescott处理器已经支持SSE3指令集，AMD会在未来双核处理器当中加入对SSE3指令集的支持。

CPU内核和I/O工作电压：CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低，能较好解决耗电过大和发热过高的问题，表示CPU制造工艺越先进，运行时功率损耗越小。

制造工艺：CPU的制作工艺指得是在生产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。通常其生产的精度以微米（长度单位，1微米等于千分之一毫米）来表示，未来有向纳米（1纳米等于千分之一微米）发展的趋势，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。制造工艺的微米是指芯片内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的芯片电路设计，意味着在同样大小面积的芯片中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米一直发展到目前的45纳米，随之而来的将是下一代CPU的更新技术。

超线程技术：是一种同步多线程执行技术，就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率。进入双核时代，超线程技术就没有更多的存在意义了。

多核心（Chip multiprocessors）：即单芯片多处理器，简称CMP。是将大规模并行处理器中的SMP（对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。由于CMP结构已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。2005年下半年，Intel和AMD的新型处理器融入CMP结构。新处理器开发代码为Montecito，采用双核心设计，就是在一块CPU基板上集成两个处理器核心，并通过并行总线将各处理器核心连接起来，拥有最少18MB片内缓存，采取90nm工艺制造，它的每个单独的核心都拥有独立的L1，L2和L3 cache，包含大约10亿支晶体管。双核心处理器真正走入了主流的领域，以目前的情况来看，CPU混合多核心式的开发已是必然趋势。