cpu主要技术性能指标有什么(CPU的主要性能详解)
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CPU的性能可以大致反映计算机的性能。充分了解CPU的参数可以帮助您更好地了解CPU的具体性能。
1. 多核和超线程
多核是指芯片多处理器(CMP)。多核处理器是指将两个或多个完整的计算核心集成在一个处理器中,从而在提高计算机性能的同时降低芯片的能耗。
在多核处理器上同时运行并行多线程程序或单线程程序时,操作系统会将多个程序的指令发送到多个核,这使得多个程序同时完成的速度大大加快。例如,CPU有单核、双核、三核、四核、六核甚至八核,例如AMD的AthlonII X4-640是四核CPU, AMD的FX 8150是八核CPU。
同步多线程(SMT)是一种处理器技术,通过使用特殊的硬件指令将多线程处理器中的两个逻辑内核模拟为两个物理芯片,允许单个处理器“享受”线程级并行计算。
多线程技术可以有效地增强操作系统和支持多线程的软件的多线程处理能力。
对于单线程芯片,可能每秒只处理一条指令(一个线程),而处理器中的其他处理单元处于空闲状态。
超线程允许处理器在任何给定时间同时并行处理更多指令和数据(多个线程)。超线程是一种可以充分调动CPU内部暂时空闲的处理资源的技术,从而极大地提高CPU性能。
2. 字长(64位)
在计算机内部,指令直接用二进制代码表示,二进制代码是由0和1组成的一串代码。它们具有一定的比特数,并分为几个段,每个段的编码代表不同的含义。例如,计算机的字长为16位,由16个二进制数组成一条指令或其他数据信息。这16个0和1可以形成各种排列,通过电线转换成电信号,允许计算机执行各种操作。
能够处理8位数据的CPU通常称为8位CPUI,即一个字节。32位CPU在单位时间内可以处理32位二进制数据。这是四个人,而同样的长头64位CPU一次可以处理8个字节。
3.主频率
CPU时钟速度,也称为时钟频率,表示CPU内部数字脉冲信号的振荡速度。它通常可以理解为CPU在计算过程中的工作频率。因此,主频越高,CPU在一个时钟周期内可以完成的指令就越多,执行操作的速度也就越快。
CPU的主频与CPU的外频和倍频有关。其公式为主频=外频倍频。
4. 外部频率
外部频率是CPU与主板同步运行的速度,在今天的大多数计算机中,外部频率也是其他设备与主板同步运行的速度。因此,外频速度越快,计算机的整体速度就越快,性能自然就越好。
早期cpu的外部频率多为100MHz、133MHz和200MHz。随着CPU速度的发展,英特尔部分四核CPU的外接频率已经达到400MHz。
5. 倍频
倍频是CPU时钟频率与外部频率的倍数。根据前面介绍的主频计算公式,在外部频率相同的情况下,双频越高,CPU主频越高。
但我想指出的是如果外部频率相同;具有高频倍增器的CPU本身并没有多大意义。由于CPU追求高频而高频往往由于外部频率相对较低,使计算机产生明显的“瓶颈效应”。
6. 前端总线频率
FSB (Front Side Bus)是CPU与内存交换数据的工作总线。因此,前端总线频率代表数据传输速率,即数据带宽(又称传输带宽)。
在实际应用中,数据传输带宽取决于同时传输的数据宽度和总线频率,其计算公式如下:
数据带宽=(FSB x数据宽度)8
例如,CPU的FSB为400MHz,数据宽度为64b,则CPU每秒可接收的数据量为:
40omhz x 64b目前8b /B=3.2 GB/S
7. 缓存
在cpu制造的早期,人们发现在从内存中读取指令时会有一个短暂的空闲期。为了减少CPU空闲时间,制造商在CPU和内存之间放置了一个称为Cache的存储区域。
Cache的作用是临时存储数据和指令,以减少CPU访问内存和硬盘的次数,从而提高CPU的运行效率。这就是缓存的由来。
目前,CPU缓存主要包括一级缓存(Ll Cache)、二级缓存(L2 Cache)和三级缓存(L3 Cache)。
一级缓存(L1缓存)
Ll缓存是CPU缓存的第一层,由数据缓存和指令缓存组成。内置Ll缓存的容量和结构对CPU性能有很大影响。然而,高速缓存是由静态RAM组成的,具有复杂的结构。如果CPU芯片面积不太大,Ll cache的容量不能太大。L1缓存的大小范围为32kb ~ 256KB。
二级缓存(L2缓存)
L2缓存(二级缓存)是CPU的第一层。核心内部的芯片级2缓存以与主频相同的速度运行。CPU的外部二级缓存容量也会影响CPU的性能。越大越好,越大越好。N插件的缓存可以达到2MB,而高性能cpu的L2缓存可以达到8MB或更多。
三级缓存(L3缓存)
Level 3 Cache是一种仅在新cpu中可用的缓存类型。它的逻辑位置在L2缓存和内存之间,具有比L2缓存更大的容量。L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,提高处理器在大数据计算中的性能。减少内存延迟和提高大量数据的计算能力都是有帮助的。
8. 封装的体系结构和形式
CPU架构是CPU厂商为同一系列的CPU制定的规格。主要目的是区分不同类型的cpu。CPU架构由CPU支持的指令集、封装类型、核心电压、插座类型和规格决定。
英特尔系列CPU
英特尔系列CPU产品常用架构有Socket 4'?Coclrat 470Colot 775。IGA1156, LGA1155, LGA1366等。
AMD系列CPU
AMD CPU产品的常见架构包括Socket A、Socket 754、Socket 939、Socket 940、Socket AM3、Socket FM1等。
以Intel酷睿i7-2600K为例,该处理器为Sandy Bridge架构的四核八线程CPU,封装模式为LGA1155,需要安装在LGA1155槽位的主板上。另一个例子是AMD Phenom II X6-1055T,这是一个六核CPU,带有Socket AM3接口,也需要与Socket AM3插座主板一起使用。
9. 制造技术
制造工艺的微米是指集成电路中电路之间的距离,制造工艺的趋势是向更高的密度发展。IC电路设计密度越高,意味着在相同尺寸区域内IC可以有密度越高、功能越复杂的电路设计,并且可以有较低的工作电压和较低的热功耗
目前,cpu的制造工艺主要有180nm(纳米)、130nm、90nm、65nm、45nm、32nm等。例如,最新的酷睿i7处理器采用了22nm 3D工艺。
10. 指令集和扩展指令集
指令集是中央处理器中用来计算和控制计算机系统的一组指令。每种类型的CPU都设计了一系列指令系统,并与硬件路由相结合。高级指令集关系到CPU的性能,也是CPU性能的重要标志。
扩展指令集是指在x86指令集的基础上增加新的多媒体或3D处理指令,以提高CPU处理多媒体和3D图形的能力。指令强度也是CPU的一个重要指标,指令集是提高微处理器效率最有效的工具之一。
从目前主流的架构来看,指令集可以分为复杂指令集和简化指令集。在具体应用方面,英特尔的MMX SEE3和AMD的3DNow是CPU的扩展指令集,分别增强了CPU对多媒体、图形图像和互联网的处理能力。
MMX包含57条命令,SSE包含50条命令,SSE2包含144条命令,SSE3包含13条命令。
目前,SSE4指令集也是最先进的指令集,英特尔酷睿系列处理器已经支持SSE4指令集,AMD在双核处理器中增加了对SSE4指令集的支持,美国处理器也将支持这一指令集。
11. 多线程和虚拟化技术
超线程技术是利用特殊的硬件指令将两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,使单个处理器可以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CPU空闲时间,提高CPU运行效率。
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