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cpu的性能可以大致反映計(jì)算機(jī)的性能,充分了解cpu的參數(shù)有助于更清楚地了解cpu的具體性能。
1.多核和超線程
多核指的是芯片多處理器(cmp)。多核處理器是指在一個(gè)處理器中集成兩個(gè)或兩個(gè)以上完整的計(jì)算核心,從而在提高計(jì)算機(jī)性能的前提下降低芯片的能耗。
當(dāng)在一個(gè)多核處理器上同時(shí)運(yùn)行并行多線程程序或多個(gè)單線程程序時(shí),操作系統(tǒng)會(huì)將多個(gè)程序的指令分別發(fā)送到多個(gè)核,從而大大加快多個(gè)程序同時(shí)完成的速度。比如cpu有單核、雙核、三核、四核、六核甚至八核。比如amd athlonii x4640是四核cpu,amd fx 8150是八核cpu。
超線程(smt)是一種處理器技術(shù),它通過(guò)使用特殊的硬件指令將多線程處理器中的兩個(gè)邏輯內(nèi)核模擬成兩個(gè)物理芯片,這樣單個(gè)處理器就可以 享受 線程級(jí)并行計(jì)算。
多線程技術(shù)可以有效地增強(qiáng)處理器在支持多線程的操作系統(tǒng)和軟件上進(jìn)行多任務(wù)和多線程處理的處理能力。
對(duì)于單線程芯片來(lái)說(shuō),每秒只能處理一條指令(單線程),卻讓處理器中的其他處理單元處于空閑狀態(tài)。
超線程技術(shù)技術(shù)使處理器能夠在某個(gè)時(shí)間并行處理更多的指令和數(shù)據(jù)(多線程)。超線程是一種可以充分調(diào)動(dòng)cpu內(nèi)部暫時(shí)閑置的處理資源,從而大大提高cpu效率的技術(shù)。
2.字長(zhǎng)(64位)
指令在計(jì)算機(jī)中直接用二進(jìn)制代碼表示。指令是由0和1組成的一系列代碼,有一定的位數(shù),分為若干段,每段代碼代表不同的含義。例如,計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是16位,即16個(gè)二進(jìn)制數(shù)組成一條指令或其他數(shù)據(jù)信息。十六個(gè)零和一可以形成各種排列組合,通過(guò)線路可以變成電信號(hào),讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)算。
能夠處理字長(zhǎng)為8位的數(shù)據(jù)的cpu通常稱(chēng)為8位cpui,即一個(gè)字節(jié)。一個(gè)32位的cpu在單位時(shí)間內(nèi)可以處理字長(zhǎng)為32位的二進(jìn)制數(shù)據(jù),也就是4個(gè)人可以寫(xiě)其他的書(shū),一個(gè)64位的長(zhǎng)頭cpu一次可以處理8個(gè)字節(jié)。
3.電源頻率
cpu時(shí)鐘速度,也叫時(shí)鐘頻率,表示cpu內(nèi)部數(shù)字脈沖信號(hào)的振蕩速度,通俗的理解就是cpu運(yùn)行時(shí)的工作頻率。因此,主頻越高,cpu在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以完成的指令越多,其運(yùn)行速度越快。
cpu的主頻與cpu的外頻和倍頻有關(guān),其計(jì)算公式為主頻=外頻×倍頻。
4.外部頻率
外頻是cpu與主板同步運(yùn)行的速度,而在目前大多數(shù)電腦中,外頻也是其他設(shè)備與主板同步運(yùn)行的速度。所以外接頻率越快,電腦整體運(yùn)行速度越快,性能越好。
早期cpu的外部頻率多為100mhz、133mhz、200mhz。隨著cpu速度的發(fā)展,部分intel四核cpu的外接頻率已經(jīng)達(dá)到400mhz。
5.倍頻
倍頻是cpu時(shí)鐘頻率和外部頻率之間的倍數(shù)。通過(guò)之前介紹的主頻計(jì)算公式,我們可以知道,在外部頻率相同的情況下,倍頻越高,cpu主頻越高。
但是,需要指出的是,在外部頻率相同的情況下;高倍頻cpu本身意義不大。因?yàn)槊つ孔非蟾弑额l得到的高主頻的cpu往往具有相對(duì)較低的外頻,使得電腦具有明顯的 瓶頸效應(yīng)
6.前端總線頻率
fsb(前端總線)是cpu和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)時(shí)的工作總線。所以前端總線頻率實(shí)際上代表的是數(shù)據(jù)傳輸速率,也就是數(shù)據(jù)帶寬(也稱(chēng)傳輸帶寬)。
在實(shí)際應(yīng)用中,數(shù)據(jù)傳輸帶寬取決于同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寬度和總線頻率,其計(jì)算公式如下::。
數(shù)據(jù)帶寬=(fsb×數(shù)據(jù)寬度)÷8
例如,當(dāng)cpu的fsb為400mhz,數(shù)據(jù)寬度為64b時(shí),cpu每秒可以接收的數(shù)據(jù)傳輸量如下::。
400 mhz×64b÷8b/b = 3.2 gb/秒
7.隱藏物
在cpu制造之初,就發(fā)現(xiàn)cpu本身在從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)和嘆息指令時(shí)會(huì)有短暫的空閑期。為了減少cpu的空閑時(shí)間,廠商在cpu和內(nèi)存之間放了一個(gè)叫做緩存的存儲(chǔ)區(qū)域。
緩存的作用是臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令,從而減少cpu對(duì)內(nèi)存和硬盤(pán)的訪問(wèn)次數(shù),進(jìn)而提高cpu的運(yùn)行效率。這就是緩存的由來(lái)。
目前,有三種類(lèi)型的cpu緩存:l1緩存、l2緩存和l3緩存。
一級(jí)緩存(l1緩存)
l1緩存是cpu的第一層緩存,分為數(shù)據(jù)緩存和指令緩存。內(nèi)置l1緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)cpu的性能有很大的影響。但是,高速緩沖存儲(chǔ)器都是由靜態(tài)ram構(gòu)成的,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。當(dāng)cpu芯片面積不能太大時(shí),ll級(jí)緩存的容量是不可能的。把它做得太大。一般來(lái)說(shuō),l1緩存的容量通常為32~256kb。
l2高速緩存(l2高速緩存)
l2緩存是cpu的第一層,違反了密封。右八中的芯片二級(jí)緩存與主頻同速運(yùn)行,而一秒右口e的外接i9緩存容量較小,也會(huì)影響cpu的性能。原則是物品越大越好。n上的扣款可以達(dá)到2mb,而高性能cpu的l2緩存更高,可以達(dá)到8mb以上。
三級(jí)高速緩存(三級(jí)高速緩存)
三級(jí)緩存是目前新cpu獨(dú)有的緩存類(lèi)型,邏輯位置介于l2緩存和內(nèi)存之間,容量大于l2緩存。l3緩存的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低內(nèi)存延遲,提高處理器在計(jì)算大量數(shù)據(jù)時(shí)的性能。降低內(nèi)存延遲,提高大數(shù)據(jù)的計(jì)算能力,對(duì)游戲很有幫助。
8.建筑與包裝形式
cpu架構(gòu)是cpu廠商對(duì)屬于同一系列的cpu產(chǎn)品給出的規(guī)范,主要目的是區(qū)分不同類(lèi)型的cpu。cpu架構(gòu)是根據(jù)cpu支持的指令集、封裝形式、核心電壓、安裝插座類(lèi)型、規(guī)格來(lái)確定的。
英特爾系列cpu
英特爾系列cpu產(chǎn)品的通用架構(gòu)是socket 4 ?coclrat 470colot 775。iga1156、lga1155、lga1366等。
amd系列cpu
amd cpu產(chǎn)品常見(jiàn)的架構(gòu)有socket a、socket 754、socket 939、socket 940、socket am3、socket fm1等。
比如四核八線程cpu英特爾酷睿i72600k,采用sandy bridge架構(gòu),lga1155模式封裝,需要安裝在lga1155插槽的主板上。再比如amd phenom ii x61055t,六核cpu,帶socket am3接口,也需要socket am3 socket的主板配合使用。
9.制造工藝
制造工藝的微米是指集成電路中電路之間的距離。制造技術(shù)的趨勢(shì)是向更高密度發(fā)展。ic電路設(shè)計(jì)密度越高,意味著同樣尺寸和面積的ic可以有更高的密度和更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),可以有更低的工作電壓和更低的加熱功耗。
目前cpu的制造工藝主要有180nm(納米)、130nm、90nm、65nm、45 nm、32 nm等。例如,最新的酷睿i7 cpu已經(jīng)采用22納米3d工藝制造。
10.指令集和擴(kuò)展指令集
指令集是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于計(jì)算和控制的cpu。說(shuō)明書(shū)的集合。每種類(lèi)型的cpu都設(shè)計(jì)有一系列與其硬件路線相匹配的指令系統(tǒng)。高級(jí)指令集關(guān)系到cpu的性能,也是cpu性能的重要標(biāo)志。
擴(kuò)展指令集是指在x86指令集的基礎(chǔ)上增加的多媒體或3d處理指令,以提高cpu 處理多媒體和3d圖形的能力。指令的強(qiáng)弱也是cpu的重要指標(biāo),指令集是提高微處理器效率最有效的工具之一。
從目前的主流架構(gòu)來(lái)看,指令集可以分為兩部分:復(fù)雜指令集和簡(jiǎn)化指令集。從具體的應(yīng)用來(lái)看,如intel mmx see3,amd s 3dnow等。都是cpu的擴(kuò)展指令集,分別增強(qiáng)了cpu 多媒體、圖形圖像和互聯(lián)網(wǎng)。
其中,mmx包含57個(gè)命令,sse包含50個(gè)命令,sse2包含144個(gè)命令,sse3包含13個(gè)命令。
目前sse4指令集也是最先進(jìn)的指令集。英特爾酷睿系列處理器已經(jīng)支持sse4指令集。amd在雙核處理器中加入了對(duì)sse4指令集的支持,全美達(dá)處理器也將支持該指令集。
11.多線程和虛擬化技術(shù)
超線程技術(shù)是利用特殊的硬件指令將兩個(gè)邏輯核模擬成兩個(gè)物理芯片,使單個(gè)處理器可以使用線程級(jí)并行計(jì)算,然后兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件,減少cpu的空閑時(shí)間,提高cpu的運(yùn)行效率。
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