cpu簡單介紹

2021-06-19 03:55:27 字數 1762 閱讀 1795

1、什麼是cpu?

cpu是英語"central processing unit"的縮寫,其中文的直譯為"**處理單元",cpu的主要功能是進行運算和邏輯運算,其物理結果包括邏輯運算單元、控制單元和儲存單元組成。在邏輯運算和控制單元中包括一些暫存器,這些暫存器用於cpu在處理資料過程中資料的暫時儲存。在這裡,並不需要弄清楚cpu的複雜原理,我們只是從效能引數的挑選方面對其進行一些必要的認識,這對認識和採購、配置計算機是大有幫助的。

2、cpu主要的效能指標:

主頻:即cpu內部核心工作的時鐘頻率,單位一般是兆赫茲(mhz)。這是我們最關心的乙個引數,我們通常所說的233、 300、450等就是指它。對於同種類的cpu,主頻越高,cpu的速度就越快,整機的效能就越高。由於內部的結構不同,不同種的cpu之間不能直接通過主頻來比較,而且高主頻的cpu的實際表現效能,還與外頻、快取等大小有關,帶有特殊指令的cpu,則相對程度地依賴軟體的優化程度。

內部快取(l1 cache):採用速度極快的sram製作,與 cpu共同封裝於晶元內部的快取記憶體,用於暫時儲存cpu運算時的最近的部分指令和資料,訪問速度與cpu主頻相同 (一般稱為全速) , l1快取的容量一般以kb為單位。l1快取全速工作,其容量越大,使用頻率最高的資料和結果就越容易盡快進入cpu進行運算,cpu工作時與訪問速度較慢的l2快取和記憶體間交換資料的次數越少,相對電腦的運算速度可以提高。486就因為整合了內部cache,速度比386快了許多。最早的486內部一般有1k~8k的l1 cache,現在的pentium ii的l1 cache一般有32k,而cyrix和amd的晶元內部有64k甚至更多。   

二級快取(l2 cache):整合於cpu外部的快取記憶體,l2 cache 的一般容量是128k~2m。容量越大,系統的綜合性能越高。一般的 l2 cache 執行於系統外頻或 cpu 主頻的一半,後來 pentium pro處理器採用的l2和cpu執行在相同頻率下,由於晶元成品率太低,成本昂貴,所以後來pentium ii的l2 cache執行在相當於cpu頻率一半下的,但容量增加為512k。現在的至強處理器又採用了全速的l2 cache,容量增大至512k到2m之間,以求效能獲得提高。沒有cache的賽揚處理器,效能下降不少。

前面談到cpu運算的資料都是由主記憶體提供的,主記憶體與cpu的溝通速度靠的是外部頻率, 那麼每次工作可以傳送的資料量有多大呢?那就是系統匯流排的功能了。一般主板晶元組有分北橋與南橋, 北橋的系統匯流排稱為系統系統匯流排,因為是記憶體傳輸的主要通道,所以速度較快。 南橋就是所謂的輸入輸出(i/o)系統匯流排,主要在聯絡硬碟、usb、網路卡等周邊裝置。

目前北橋所支援的頻率可高達333/400/533/800/1066/1333/1600mhz等不同頻率,支援情況依晶元組功能而有不同。 北橋所支援的頻率我們稱為前端系統匯流排速度(front side bus, fsb), 而每次傳送的位數則是系統匯流排寬度。 那所謂的系統匯流排頻寬則是:『fsbx系統匯流排寬度』亦即每秒鐘可傳送的最大資料量。 目前常見的系統匯流排寬度有32/64位(bits)。

而如圖 2.1.1中的圖示,在該架構中前端系統匯流排最高速度可達1600mhz。 我們看到記憶體與北橋的頻寬為12.8gbytes/s,亦即是1600mhz*64bits = 1600mhz*8bytes = 12800mbyes/s = 12.8gbytes/s

與系統匯流排寬度相似的,cpu每次能夠處理的資料量稱為字長大小(word size), 字長大小依據cpu的設計而有32位與64位。我們現在所稱的計算機是32或64位主要是依據這個 cpu解析的字長大小而來的!早期的32位cpu中,因為cpu每次能夠解析的資料量有限, 因此由主記憶體傳來的資料量就有所限制了。這也導致32位的cpu最多只能支援最大到4gbytes的記憶體。

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