CPU一般由邏輯運算單元、控制單元和存儲單元組成。在邏輯運算和控制單元中包括一些寄存器,這些寄存器用于CPU在處理數(shù)據(jù)過程中數(shù)據(jù)的暫時保存。一般在市面上購買CPU時所看到的參數(shù)一般是以(主頻\前端總線\二級緩存)為格式的。例如Intel P6670的就是(2.16GHz\800MHz\2MB)。大家需要重點了解的CPU主要指標(biāo)/參數(shù)有:
主頻,也就是CPU的時鐘頻率,簡單地說也就是CPU的工作頻率,例如我們常說的P4(奔四)1.8GHz,這個1.8GHz(1800MHz)就是CPU的主頻。一般說來,一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的,所以主頻越高,CPU的速度也就越快。主頻=外頻X倍頻。
此外,需要說明的是AMD的Athlon XP系列處理器其主頻為PR(Performance Rating)值標(biāo)稱,例如Athlon XP 1700+和1800+。舉例來說,實際運行頻率為1.53GHz的Athlon XP標(biāo)稱為1800+,而且在系統(tǒng)開機的自檢畫面、Windows系統(tǒng)的系統(tǒng)屬性以及WCPUID等檢測軟件中也都是這樣顯示的。
外頻即CPU的外部時鐘頻率,主板及CPU標(biāo)準(zhǔn)外頻主要有66MHz、100MHz、133MHz幾種。此外主板可調(diào)的外頻越多、越高越好,特別是對于超頻者比較有用。
我們所說的外頻指的是CPU與主板連接的速度,這個概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎(chǔ)之上的。
倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。例如Athlon XP 2000+的CPU,其外頻為133MHz,所以其倍頻為12.5倍。
接口指CPU和主板連接的接口。主要有兩類,一類是卡式接口,稱為SLOT,卡式接口的CPU像我們經(jīng)常用的各種擴展卡,例如顯卡、聲卡等一樣是豎立插到主板上的,當(dāng)然主板上必須有對應(yīng)SLOT插槽,這種接口的CPU已被淘汰。另一類是主流的針腳式接口,稱為Socket,Socket接口的CPU有數(shù)百個針腳,因為針腳數(shù)目不同而稱為Socket370、Socket478、Socket462、Socket423等。
緩存就是指可以進行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器,它優(yōu)先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù),因此速度極快,所以又被稱為高速緩存。與處理器相關(guān)的緩存一般分為兩種——L1緩存,也稱內(nèi)部緩存;和L2緩存,也稱外部緩存。例如Pentium4“Willamette”內(nèi)核產(chǎn)品采用了423的針腳架構(gòu),具備400MHz的前端總線,擁有256KB全速二級緩存,8KB一級追蹤緩存,SSE2指令集。
內(nèi)部緩存(L1 Cache)
也就是我們經(jīng)常說的一級高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運行效率,內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對CPU的性能影響較大,L1緩存越大,CPU工作時與存取速度較慢的L2緩存和內(nèi)存間交換數(shù)據(jù)的次數(shù)越少,相對電腦的運算速度可以提高。不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級高速緩存的容量不可能做得太大,L1緩存的容量單位一般為KB。
外部緩存(L2 Cache)
CPU外部的高速緩存,外部緩存成本昂貴,所以Pentium 4 Willamette核心為外部緩存256K,但同樣核心的賽揚4代只有128K。
為了提高計算機在多媒體、3D圖形方面的應(yīng)用能力,許多處理器指令集應(yīng)運而生,其中最著名的三種便是Intel的MMX、SSE/SSE2和AMD的3D NOW!指令集。理論上這些指令對流行的圖像處理、浮點運算、3D運算、視頻處理、音頻處理等諸多多媒體應(yīng)用起到全面強化的作用。
早期的處理器都是使用0.5微米工藝制造出來的,隨著CPU頻率的增加,原有的工藝已無法滿足產(chǎn)品的要求,這樣便出現(xiàn)了0.35微米以及0.25微米工藝。制作工藝越精細(xì)意味著單位體積內(nèi)集成的電子元件越多,采用0.18微米和0.13微米制造的處理器產(chǎn)品是市場上的主流,例如Northwood核心P4采用了0.13微米生產(chǎn)工藝。而在2003年,Intel和AMD的CPU的制造工藝會達(dá)到0.09微米。
CPU的工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓,與制作工藝及集成的晶體管數(shù)相關(guān)。正常工作的電壓越低,功耗越低,發(fā)熱減少。CPU的發(fā)展方向,也是在保證性能的基礎(chǔ)上,不斷降低正常工作所需要的電壓。例如老核心Athlon XP的工作電壓為1.75v,而新核心的Athlon XP其電壓為1.65v。
所謂CPU封裝是CPU生產(chǎn)過程中的最后一道工序,封裝是采用特定的材料將CPU芯片或CPU模塊固化在其中以防損壞的保護措施,一般必須在封裝后CPU才能交付用戶使用。CPU的封裝方式取決于CPU安裝形式和器件集成設(shè)計,從大的分類來看通常采用Socket插座進行安裝的CPU使用PGA(柵格陣列)方式封裝,而采用Slot x槽安裝的CPU則全部采用SEC(單邊接插盒)的形式封裝。還有PLGA(PlasticLand Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術(shù)。由于市場競爭日益激烈,前CPU封裝技術(shù)的發(fā)展方向以節(jié)約成本為主。
ALU—運算邏輯單元,這就是我們所說的“整數(shù)”單元。數(shù)學(xué)運算如加減乘除以及邏輯運算如“OR、AND、ASL、ROL”等指令都在邏輯運算單元中執(zhí)行。在多數(shù)的軟件程序中,這些運算占了程序代碼的絕大多數(shù)。
而浮點運算單元FPU(Floating Point Unit)主要負(fù)責(zé)浮點運算和高精度整數(shù)運算。有些FPU還具有向量運算的功能,另外一些則有專門的向量處理單元。
整數(shù)處理能力是CPU運算速度最重要的體現(xiàn),但浮點運算能力是關(guān)系到CPU的多媒體、3D圖形處理的一個重要指標(biāo),所以對于現(xiàn)代CPU而言浮點單元運算能力的強弱更能顯示CPU的性能。
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