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CPU百科全書 |
| 房東：嘻哈淘氣女  發表時間：2007-05-12 | [檢舉] |
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一、決定CPU效能技術指標 每個買CPU的消費者，第一時間要過問的就是它的效能，對於一個 CPU來說，效能是否強大是它能否在市場上生存下去的第一要素，那麼 CPU的效能是由哪些因素決定的咧？下面就列出影響CPU效能的主要技術 指標： 1、主頻，也就是CPU的時鐘頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率。 一般說來，一個時鐘週期完成的指令數是類BIOS的，所以主頻越高，CPU 的速度也就越快了。不過由於各種CPU的內部結構也不盡相同，所以並不 能完全用主頻來概括CPU的效能。至於外頻就是系統總線的工作頻率；而 倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數。用公式表示就是：主頻=外頻×倍 頻。 2、記憶體總線速度或者叫系統總線速度，一般等同於CPU的外頻。記 憶體總線的速度對整個系統效能來說很重要，由於記憶體速度的發展滯後 於CPU的發展速度，為了緩解記憶體帶來的瓶頸，所以出現了二級緩衝， 來協調兩者之間的差異，而記憶體總線速度就是指CPU與二級(L2)高速緩衝 和記憶體之間的工作頻率。 3、L1高速緩衝，也就是我們經常說的一級高速緩衝。在CPU裡面內裝 了高速緩衝可以提高CPU的執行效率。內裝的L1高速緩衝的容量和結構對 CPU的效能影響較大，不過高速緩衝存儲器均由靜態RAM組成，結構較複 雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩衝的容量不可能做得 太大。採用回寫(Write Back)結構的高速緩衝。它對讀和寫操作均有可提供 緩衝。而採用寫通(Write-through)結構的高速緩衝，僅對讀操作有效。在 486以上的電腦中基本採用了回寫式高速緩衝。在目前流行的處理器中，奔 騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的L1高速緩衝，奔騰4為8KB，而AMD的 Duron和Athlon處理器的L1高速緩衝高達128KB。 4、L2高速緩衝，指CPU第二層的高速緩衝，第一個採用L2高速緩衝的 是奔騰 Pro處理器，它的L2高速緩衝和CPU執行在相同頻率下的，但成本昂 貴，市場生命很短，所以其後奔騰 II的L2高速緩衝執行在相當於CPU頻率 一半下的。接下來的Celeron處理器又使用了和CPU同速執行的L2高速緩 衝，現在流行的CPU,無論是AthlonXP和奔騰4，其L2高速緩衝都是和CPU同 速執行的。除了速度以外，L2高速緩衝容量也會影響CPU的效能，原則是 越大越好。 5、流水線技術、超標量。流水線(pipeline)是 Intel首次在486晶片中開 始使用的。流水線的工作方式就像工業生產上的裝配流水線。在CPU中由 5~6個不同功\能的電路單元組成一條指令處理流水線，然後將一條X86指令 分成5~6步後再由這些電路單元分別執行，這樣就能實現在一個CPU時鐘週 期完成一條指令，因此提高了CPU的運算速度。超流水線是指某型 CPU內 部的流水線超過通常的5~6步以上，例如奔騰 4的流水線就長達20步。將流 水線設計的步(級)數越多，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應工 作主頻更高的CPU。超標量是指在一個時鐘週期內CPU可以執行一條以上 的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想像的，只有奔騰級以上CPU才 具有這種超標量結構；這是因為現代的CPU越來越多的採用了RISC技術， 所以才會有超標量的CPU。 6、協處理器或者叫數學協處理器。在486以前的CPU裡面，是沒有內裝協 處理器的。由於協處理器主要的功\能就是負責浮點運算，因此386、286、 8088等等微機CPU的浮點運算效能都相當落後，自從486以後，CPU一般都 內裝了協處理器，協處理器的功\能也不再局限於增強浮點運算。現在CPU 的浮點單元（協處理器）往往對多媒體指令進行了最佳化。比如Intel的 MMX技術，MMX是「多媒體擴展指令集」的縮寫。MMX是Intel公司在 1996年為增強奔騰 CPU在音像、圖形和通信套用方面而採取的新技術。為 CPU新增加57條MMX指令，把處理多媒體的能力提高了60％左右。現在的 CPU已經普遍內裝了這些多媒體指令集，例如現在奔騰4內裝了SSE2指令 集，而AthlonXP則內裝增強型的3DNow!指令集。 7、工作電壓。工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU （386、486）由於工藝落後，它們的工作電壓一般為5V（奔騰等是 3.5V/3.3V/2.8V等），隨著CPU的製造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓 有逐步下降的趨勢，Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已經採用1.475V的 工作電壓了。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題。這對於筆記型電 腦尤其重要。 8、亂序執行和分枝預測，亂序執行是指CPU採用了允許\將多條指令不按程 序規定的順序分開傳送給各相應電路單元處理的技術。分枝是指程序執行 時需要改變的節點。分枝有無條件分枝和有條件分枝，其中無條件分枝只 需要CPU按指令順序執行，而條件分枝則必鬚根據處理結果再決定程序執 行方向是否改變，因此需要「分枝預測」技術處理的是條件分枝。 9、製造工藝，製造工藝雖然不會直接影響CPU的效能，但它可以可以極大 地影響CPU的集成度和工作頻率，製造工藝越精細，CPU可以達到的頻率 越高，集成的晶體管就可以更多。第一代奔騰 CPU的製造工藝是0.35微 米， 最高達到266Mhz的頻率，PII和賽揚是0.25微米，頻率最高達到 450Mhz。銅礦核心的奔騰Ⅲ製造工藝縮小到了0.18微米，最高頻率達到 1.13Ghz。 |
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