cpu性能指標(biāo)是什么

cpu性能指標(biāo)是什么

　　cpu性能指標(biāo)是什么?下面將由學(xué)習(xí)啦小編帶大家來(lái)解答這個(gè)疑問(wèn)吧，希望對(duì)大家有所收獲!

　　CPU簡(jiǎn)述

　　CPU的英文全稱是Central Processing Unit，即中央處理器。CPU從雛形出現(xiàn)到發(fā)展壯大的今天，由于制造技術(shù)的越來(lái)越先進(jìn)，其集成度越來(lái)越高，內(nèi)部的晶體管數(shù)達(dá)到幾百萬(wàn)個(gè)。雖然從最初的CPU發(fā)展到現(xiàn)在其晶體管數(shù)增加了幾十倍，但是CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然可分為控制單元，邏輯單元和存儲(chǔ)單元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微機(jī)的性能，因此CPU的性能指標(biāo)十分重要。 CPU性能主要取決于其主頻和工作效率。

　　CPU性能主頻

　　也就是CPU的時(shí)鐘頻率，簡(jiǎn)單地說(shuō)也就是CPU的工作頻率。一

　　般說(shuō)來(lái)，一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快了。不過(guò)由于各種CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同，所以并不能完全用主頻來(lái)概括CPU的性能。至于外頻就是系統(tǒng)總線的工作頻率;而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。用公式表示就是：主頻=外頻×倍頻。我們通常說(shuō)的賽揚(yáng)433、PIII 550都是指CPU的主頻而言的。

　　CPU性能總線速度

　　一般等同于CPU的外頻。

　　內(nèi)存總線的速度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)很重要，由于內(nèi)存速度的發(fā)展滯后于CPU的發(fā)展速度，為了緩解內(nèi)存帶來(lái)的瓶頸，所以出現(xiàn)了二級(jí)緩存，來(lái)協(xié)調(diào)兩者之間的差異，而內(nèi)存總線速度就是指CPU與二級(jí)(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的工作頻率。

　　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)由于工藝落后，它們的工作電壓一般為5V，發(fā)展到奔騰586時(shí)，已經(jīng)是3.5V/3.3V/2.8V了，隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢(shì)，Intel最新出品的Coppermine已經(jīng)采用1.6V的工作電壓了。低電壓能讓可移動(dòng)便攜式筆記本，平板的電池續(xù)航時(shí)間提升，第二低電壓能使CPU工作時(shí)的溫度降低，溫度低才能讓CPU工作在一個(gè)非常穩(wěn)定的狀態(tài)，第三，低電壓能使CPU在超頻技術(shù)方面得到更大的發(fā)展。

　　協(xié)處理器

　　在486以前的CPU里面，是沒(méi)有內(nèi)置協(xié)處理器的。

　　由于協(xié)處理器主要的功能就是負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算，因此386、286、8088等等微機(jī)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算性能都相當(dāng)落后，自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算?，F(xiàn)在CPU的浮點(diǎn)單元(協(xié)處理器)往往對(duì)多媒體指令進(jìn)行了優(yōu)化。比如Intel的MMX技術(shù)，MMX是“多媒體擴(kuò)展指令集”的縮寫(xiě)。MMX是Intel公司在1996年為增強(qiáng)Pentium CPU在音像、圖形和通信應(yīng)用方面而采取的新技術(shù)。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。

　　流水技術(shù)

　　流水線(pipeline)是Intel首次在486芯片中開(kāi)始使用的。

　　流水線的工作方式就像工業(yè)生產(chǎn)上的裝配流水線。在CPU中由5~6個(gè)不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然后將一條X86指令分成5~6步后再由這些電路單元分別執(zhí)行，這樣就能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)CPU時(shí)鐘周期完成一條指令，因此提高了CPU的運(yùn)算速度。超流水線是指某型 CPU內(nèi)部的流水線超過(guò)通常的5~6步以上，例如Pentium pro的流水線就長(zhǎng)達(dá)14步。將流水線設(shè)計(jì)的步(級(jí))數(shù)越多，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應(yīng)工作主頻更高的CPU。超標(biāo)量是指在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有Pentium級(jí)以上CPU才具有這種超標(biāo)量結(jié)構(gòu);這是因?yàn)楝F(xiàn)代的CPU越來(lái)越多的采用了RISC技術(shù)，所以才會(huì)超標(biāo)量的CPU。

　　超線程

　　可以同時(shí)執(zhí)行多重線程，就能夠讓CPU發(fā)揮更大效率，那就是超線程(Hyper-Threading)技術(shù)，超線程技術(shù)減少了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，可以把一顆CPU模擬成兩顆CPU使用，在同時(shí)間內(nèi)更有效地利用資源來(lái)提高性能。

　　制程技術(shù)

　　制程越小發(fā)熱量越小，這樣就可以集成更多的晶體管，CPU效率也就更高。

　　亂序執(zhí)行和分枝預(yù)測(cè)，亂序執(zhí)行是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規(guī)定的順序分開(kāi)發(fā)送給各相應(yīng)電路單元處理的技術(shù)。

　　分枝是指程序運(yùn)行時(shí)需要改變的節(jié)點(diǎn)。分枝有無(wú)條件分枝和有條件分枝，其中無(wú)條件分枝只需要CPU按指令順序執(zhí)行，而條件分枝則必須根據(jù)處理結(jié)果再?zèng)Q定程序運(yùn)行方向是否改變，因此需要“分枝預(yù)測(cè)”技術(shù)處理的是條件分枝。

　　L1高速緩存，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的一級(jí)高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率。

　　采用回寫(xiě)(Write Back)結(jié)構(gòu)的高速緩存。它對(duì)讀和寫(xiě)操作均有可提供緩存。而采用寫(xiě)通(Write-through)結(jié)構(gòu)的高速緩存，僅對(duì)讀操作有效。在486以上的計(jì)算機(jī)中基本采用了回寫(xiě)式高速緩存。

　　L2高速緩存，指CPU外部的高速緩存。

　　高速緩存是內(nèi)置于CPU用來(lái)緩沖待處理的數(shù)據(jù)。緩存越大，可緩存的數(shù)據(jù)越多。但是L2Cache(L2高速緩存)并不是越大越好，超過(guò)某一額定效率提高并不明顯。L2Cache越大，發(fā)熱相對(duì)增加造成數(shù)據(jù)堆疊在L2Cache上。

　　Pentium Pro處理器的L2和CPU運(yùn)行在相同頻率下的，但成本昂貴，所以Pentium II運(yùn)行在相當(dāng)于CPU頻率一半下的，容量為512K。為降低成本Intel公司曾生產(chǎn)了一種不帶L2的CPU名為賽揚(yáng)。

　　制造工藝。

　　Pentium CPU的制造工藝是0.35微米， PII和賽揚(yáng)可以達(dá)到0.25微米，最新的CPU制造工藝可以達(dá)到0.18微米，并且將采用銅配線技術(shù)，可以極大地提高CPU的集成度和工作頻率，現(xiàn)在很多筆記本的CPU已經(jīng)采用了65nm的生產(chǎn)工藝了，在不久的將來(lái)，45nm,32nm,甚至更小尺寸的CPU規(guī)格將誕生出來(lái)。

　　3階緩存

　　L1　Cache(一級(jí)緩存)是CPU第一層高速緩存，分為數(shù)據(jù)緩存和指令緩存內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)CPU的性能影響較大，不過(guò)高速緩沖存儲(chǔ)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(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。一般服務(wù)器CPU的L1緩存的容量通常在32-256KB。

　　L2　Cache(二級(jí)緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部?jī)煞N芯片。內(nèi)部的芯片二級(jí)緩存運(yùn)行速度與主頻相同，而外部的二級(jí)緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，現(xiàn)在筆記本電腦中也可以達(dá)到2M，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高，可以達(dá)到8M以上。

　　L3　Cache(三級(jí)緩存)，分為兩種，早期的是外置，現(xiàn)在的都是內(nèi)置的。而它的實(shí)際作用即是，L3緩存的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低內(nèi)存延遲，同時(shí)提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算時(shí)處理器的性能。降低內(nèi)存延遲和提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算能力對(duì)游戲都很有幫助。而在服務(wù)器領(lǐng)域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內(nèi)存會(huì)更有效，故它比較慢的磁盤I/O子系統(tǒng)可以處理更多的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統(tǒng)緩存行為及較短消息和處理器隊(duì)列長(zhǎng)度。