CPU小知識

日期 2010年10月29日   作者 Admin
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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固定的,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的性能。至於外頻就是系統匯流排的工作頻率;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。記憶體匯流排的速度對整個系統性能來說很重要,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,所以出現了二級緩存,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)快取記憶體和記憶體之間的工作頻率。

3、L1快取記憶體,也就是我們經常說的一級快取記憶體。在CPU裏面內置了快取記憶體可以提高CPU的運行效率。內置的L1快取記憶體的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩衝記憶體均由靜態RAM組成,結構較複雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級快取記憶體的容量不可能做得太大。採用回寫(Write Back)結構的快取記憶體。它對讀和寫操作均有可提供緩存。而採用寫通(Write-through)結構的快取記憶體,僅對讀操作有效。在486以上的電腦中基本採用了回寫式快取記憶體。在目前流行的處理器中,奔騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的L1快取記憶體,奔騰4為8KB,而AMD的Duron和Athlon處理器的L1快取記憶體高達128KB。

4、L2快取記憶體,指CPU第二層的快取記憶體,第一個採用L2快取記憶體的是奔騰 Pro處理器,它的L2快取記憶體和CPU運行在相同頻率下的,但成本昂貴,市場生命很短,所以其後奔騰 II的L2快取記憶體運行在相當於CPU頻率一半下的。接下來的Celeron處理器又使用了和CPU同速運行的L2快取記憶體,現在流行的CPU,無論是AthlonXP和奔騰4,其L2快取記憶體都是和CPU同速運行的。除了速度以外,L2快取記憶體容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家庭用CPU容量最大的是512KB,而伺服器和工作站上用CPU的L2快取記憶體更高達1MB-3MB。

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象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、輔助運算器或者叫數學輔助運算器。在486以前的CPU裏面,是沒有內置輔助運算器的。由於輔助運算器主要的功能就是負責浮點運算,因此386、286、8088等等微機CPU的浮點運算性能都相當落後,自從486以後,CPU一般都內置了輔助運算器,輔助運算器的功能也不再局限于增強浮點運算。現在CPU的浮點單元(輔助運算器)往往對多媒體指令進行了優化。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、圖形和通信應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已經普遍內置了這些多媒體指令集,例如現在奔騰4內置了SSE2指令集,而AthlonXP則內置增強型的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。這對於筆記本電腦尤其重要。

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式規定的順序分開發送給各相應電路單元處理的技術。分枝是指程式運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,而條件分枝則必須根據處理結果再決定程式運行方向是否改變,因此需要“分枝預測”技術處理的是條件分枝。


資料來源:奇摩知識
 





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