CPU知识全面讲解

1、1/ 15CPU知识全面讲解CPU 全称“Central Processing Unit ，中文名为“中央处理器， 在大多 数网友的印象中，CPL 只是一个方形配件，正面是金属盖，背面是一些密密麻麻 的针脚或触点，可以说毫无美感可言。但在这个小块头的东西上，却是汇聚了无 数的人类智慧在里面，我们今天能上网、工作、玩游戏等全都离不开这个小小的 东西，它可谓是小块头有大智慧。作为普通用户、网友，我们并不需要解读 CPUS的所有“大智慧”，但 CPU 既然是电脑中最重要的配件、并且直接决定电脑的性能，了解它里面的部分知识 还是有必要的。下面笔者将给大家介绍 CPUS最重要的基础知识，让大家对 CPU

2、 有新的认识。1、CPU 的最重要基础：CPU 架构CPU 架 构：CPI 架构，目前没有一个权威和准确的定义，简单来说就是CPU 核心的设计方案。目前 CPU 大致可以分为 X86 IA64、RISC 等多种架构，而个人电脑上的 CPU架构， 其实都是基于 X86 架构设计的， 称为 X86 下的微架构， 常常被简称为 CPU 架构。pgdwII采用 Nehalem 架构的 Core i7/i5:til:til诚n n.IF.IF liBliBi i魚IMwIMwd dI!I! !:!:!比2/ 15更新 CPU 架构能有效地提高 CPU 勺执行效率， 但也需要投入巨大的研发成本，因此 CP

3、U 厂商一般每 2-3 年才更新一次架构。近几年比较著名的 X86 微架构有In tel 的 Netburst （ Pen tium 4/Pe ntium D 系列）、Core （Core 2 系列）、Nehalem（Core i7/i3 系列），以及 AMD 勺 K8 （Athlon 64 系列）、K10 （Phenom 系 列） 、K10.5 （Athlon II/Phenom II 系列）。Tick-Tock Development Model:Sustsmed Microprocessor Lesdershipinter MknwcNtMtiMaFutuf* InW1MknMKhitK

4、tur MeronnPenrvnSaridWestniereBridgeKWSnmMM1SnmNWHFWJnmTOCKTICKTOCKTICKTUCKIn tel 以 Tick-Tock 钟摆模式更新 CPU自 2006 年发布 Core 2 系列后，In tel 便以“ Tick-Tock”钟摆模式更新 CPU 简单来说就是第一年改进 CPUX 艺，第二年更新 CPU 微架构，这样交替进行。目 前 Intel正进行“ Tick ”阶段，即改进 CPU 的制造工艺，如最新的 Westmere 架 构其实就是Nehalem 架构的工艺改进版，下一代 Sandy Bridge 架构将是全新架 构。

5、AMDJ 面则没有一个固定的更新架构周期，从 K7 到 K8 再到 K10,大概是 3-4年更新一次。制造工艺:3/ 15更新制作工艺，使同一面积的晶圆可切割出更多CPU 芯片我们常说的 CPU 制作工艺是指生产 CPU 勺技术水平，改进制作工艺，就是通 过缩短 CPU 内部电路与电路之间的距离，使同一面积的晶圆上可实现更多功能或 更强性能。制作工艺以纳米（nm 为单位，目前 CPU 主流的制作工艺是 45nm 和 32nm 对于普通用户来说，更先进的制作工艺能带来更低的功耗和更好的超频潜 力。32 位与 64 位 CPU4/ 1532/64 位指的是 CPU 位宽，更大的 CPU 位宽有两个

6、好处：一次能处理更大范 围的数据运算和支持更大容量的内存。对于前者，普通用户暂时没法体验到其优 势，但对于后者，很多用户都碰到过，一般情况下 32 位 CPU 只支持 4GB 以内的 内存，更大容量的内存无法在系统识别 （服务器级除外） 。 于是就有了 64 位 CPU 然后就有了 64位操作系统与软件。计？SW1朗闿衣億恵YVindon 7直见悵压杠耳普e sow亡*忖5就芯IfttriLR CCftCFMJJ 0v CPU42,6OGH22? GHjA.M w-fc-dn uV-MRtwkItiANa -FHI：4 许 J U*u亠占 g 尸nrL+、*P S|r X 峰 4rll.M i

7、amJB*悔檔r Q -*.= gBk-JT簡L-KaWI wDHHH 3t*P ift. QIMH*EJMlWi口沖止即一蘇餌Qi*3C#HlVkAf Q m.fgmnu Qi hMACwwltMM Q 4帯Ei2 u业I MlbCwiTM rai-KEfl t j-lHr*电itT73二廿H| 聃*MI M li.T-M7/ 15拥有三级缓存（L3 Cache）的 CPU缓存，Cache,它也是决定 CPU 性能的重要指标之一。为什么要引入缓存？ 在解释之前必须先了解程序的执行过程， 首先从硬盘执行程序，存放到内存，再 给 CPU运算与执行。由于内存和硬盘的速度相比 CPU 实在慢太多了，

8、每执行一个 程序 CPU都要等待内存和硬盘， 引入缓存技术便是为了解决此矛盾， 缓存与 CPU 速度一致， CPU从缓存读取数据比 CPU 在内存上读取快得多，从而提升系统性能。 当然，由于 CPU芯片面积和成本等原因，缓存都很小。目前主流级 CPU 都有一级 和二级缓存，高端的甚至有三级缓存。QL3CacheCoreOo1n8/ 15以前的盒装 CPU 标有 TDP 热设计功耗TDP 的是“ Thermal Design Power ”的简称，即“热设计功耗”，它指的是CPU 达到负荷最大的时候释放出的热量，单位是瓦特，它主要是给散热器厂商的 参考标准。 高性能CPU同时也带来了高发热量，

9、例如 Phenomll X4 965,其TDP 达到了 140W而主流级的 Athlon II X2 250 只有 65V，对散热器的要求显然不 同。值得注意的是，CPU 勺 TDP 并不是 CPU 勺实际功耗，CPU 勺实际功耗是通过 初中学的物理知识来计算的：功率（P,单位 W 二电流（I，单位 A） x 电压（U, 单位 V。不要把 TDP 看成 CPU 勺实际功耗，CPU 的实际功耗必然小于 TDP 的。3、提高工作效率：多媒体指令和虚拟化技术多媒体指令集:TDP 热设计功9/ 15通过 CPU-Z 等工具可查看 CPU 支持的指令集MMX3DN0W! SSE 均是 CPU 的多媒体扩

10、展指令集，它们对 CPU 的运算有力卩速作用，前提是需要软件支持。如果软件对 CPU 的多媒体指令集有优化，那么 CPU的运算速度会有进一步提升。对于普通用户而言，目前用得最多的多媒体指 令是 SSE系列，现在已经发展到 SSE4（分为 SSE4.1 和 SSE4.2 两个部分）了。多媒体指令需要软件支持才能体现它的优势虽然多媒体指令的普及速度相对较慢， 但随着时间的推移，支持新指令的软 件和游戏会越来越多，例如现在大部分游戏和软件均需要SSE 甚至 SSE2 旨令z CPU-Z代号插槽工艺系列&型号5歩进252x32 KBytesS-woy2 x 32 KSytes4-way2x25 KBy

11、s4 MBytestfi-rtayClarkdale1 17VSPD|显卡|矣于CORE _器也押主擾内存|融零Intel Care tee 1商标Sackst 11S6-LGA卫訥米 核右电压InteK匚crefTM) i& CFHJ661 (ES)指令隼MMX,SE(1, 2,3 3S. 4.1. 4 2). BJ64T. VT.w, AES时钟犠心轴核七速憧34-5 NHZ倍颠|审g-対厂想绒速度|m7 MJtz - | API LinkS10.9MHZ据令级级迭择|处谨器椚核心敎 丁 线程数 L10/ 15支持，否则是运行不了。值得一提的是， AMD CP 支持的 SSE4A 和 In

12、 tel CPU 支 持的 SSE4 是不完全相同的，可以这样简单理解： AMD SSE4 是 Intel SSE4 的简 化版，主要是精简了为 In tel CPU 优化的部分。虚拟化技术:Windows 7 中安装 XP 模式，需要 CPU 勺虚拟化技术支持CPU 勺虚拟化技术（Virtualization Tech no legy ，简称 VT 就是单 CPU 模 拟多 CPU 并允许一个平台同时运行多个操作系统，而应用程序都可以在相互独 立的空间内运行而互不影响，从而显著提高工作效率。在Windows 7 中安装 XP模式就是一个很好的例子，当需要使用 XP 时直接调用，不需要重启切换

13、系统， 这点对于程序员来说是非常有用的。虽然虚拟化可以通过软件实现，但是 CPU 硬件支持的话，执行效率会大大提 升，也可以支持 64 位操作系统，其中 Windows7 的 XP 模式则是必须要 CPU 勺虚 拟化技术支持。目前 Intel/AMD 绝大部分 CPU 都支持虚拟化技术，但对于普通用 户而言，虚拟化技术没有实质作用。如果要用到虚拟化技术，需要先在 BIOS 开 启该技术。节能技术:11/ 15CPU 节能技术，空闲时自动降低频率随着 CPU 勺性能越来越强大，也带来了更高的功耗，为减少 CPU 在闲置时的 能量浪费，Intel 和 AMD 匀不约而同地为 CPU 添加节能技术。

14、In tel 方面，采用 的节能技术叫“ En ha nee Intel SpeedStep Tech nology ”，简称 EIST，虽然经 过多次增强优化，但名字始终没变。而 AMD 勺节能技术则是“ Cool n Quiet ”， 现在已经发展到 3.0 版。 简单来说， 它们均是在 CPU 空闲时自动降低 CPU 的主频, 从而降低 CPU功耗与发热量，达到节能目的。KHflkrd Disk Boat PriorityPress Enter!First Boot DeviceCFloppy3Second Boot DeviceHard Disk!Th ird Boat DCMicer

15、cnnaMjPassword ChecRSetupHDDA, R. T. Capabi 1 ityEnabledLinit CPUID MAK. to 3CD isabled!NoExecute Memory Prote匚七EEnabledlCPU Enhanced Hfttt (C1E)(EnabledCZCZE State SupportED isabled|M?*I5HjpF* VWEFITflita4hTfflTa ilfRiirmLiP-MMPF忸斗*IMbrni fli，bWC* in |W 3?aMbI . H J&Ntan zfXM临i* tJKMin a4 许 J/45Z 二 栄旳TlrfbC密11负滾 TDP号費内H.掰报比巳：為匸bntelJ轻厦纱艇化TOP；：性经*it J .#Ptbnnllrieu16/ 15举个简单的例子，如果某个游戏或软件只用到一个核心，Turbo Boost 技术就会自动关闭其他三个核心，把正在运行游戏或软件的那个核心的频率提高，从而获得最佳性能。但与超频不同，Turbo Boost 是自动完成，也不会改变 CPU 勺 最大功耗。反观 Core 2 时代，即使是运行只支持的程序，其他核心仍会全速运 行，得不到性能提升的同时，也造成了能源的浪费。目前只有 In tel 的 Core i7