处理器技术参数概念了解.pptx
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1、CPUCPU是中央处理单元是中央处理单元(Central Process(Central Process Unit)Unit)的缩写,它可以被简称做微处理器的缩写,它可以被简称做微处理器(Microprocessor)Microprocessor),不过经常被人们直,不过经常被人们直接称为接称为处理器处理器(processor)(processor)。CPUCPU是计算机的核心,作用和大脑相似,它是计算机的核心,作用和大脑相似,它负责处理、运算负责处理、运算计算机内部的绝大部分数据计算机内部的绝大部分数据,而,而主板芯片组主板芯片组则更像是心脏,则更像是心脏,它它控制着数据的交换控制着数据的交
2、换。CPUCPU的种类决定了使用的操作系统和的种类决定了使用的操作系统和相应的软件相应的软件。CPUCPU主要由主要由运算器运算器、控制器控制器、寄存器组寄存器组和和内部内部总线总线等构成,是等构成,是PCPC的核心。的核心。CPUCPU主要的性能指标:主要的性能指标:1.1.主频主频主频也叫时钟频率,单位是主频也叫时钟频率,单位是MHzMHz,用来表示,用来表示CPUCPU的运算的运算速度。速度。CPUCPU的主频外频的主频外频倍频系数。倍频系数。很多人认为主频就决很多人认为主频就决定着定着CPUCPU的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于服务器的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于服务器来
3、讲,这个认识也出现了偏差。至今,没有一条确定的公来讲,这个认识也出现了偏差。至今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系,式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系,即使是两大处理器厂家即使是两大处理器厂家IntelIntel和和AMDAMD,在这点上也存在着很,在这点上也存在着很大的争议。大的争议。CPUCPU的主频与的主频与CPUCPU实际的运算能力是没有直接关系的,实际的运算能力是没有直接关系的,主主频表示在频表示在CPUCPU内数字脉冲信号震荡的速度内数字脉冲信号震荡的速度。在。在IntelIntel的处理器的处理器产品中,我们也可以看到这样的例子:产品
4、中,我们也可以看到这样的例子:1 GHz Itanium1 GHz Itanium芯片芯片能够表现得差不多跟能够表现得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron2.66 GHz Xeon/Opteron一样快,或是一样快,或是1.5 GHz Itanium 21.5 GHz Itanium 2大约跟大约跟4 GHz Xeon/Opteron4 GHz Xeon/Opteron一样快。一样快。CPUCPU的运算速度还要看的运算速度还要看CPUCPU的流水线的各方面的性能指标。的流水线的各方面的性能指标。当然,主频和实际的运算速度是有关的,只能说主频仅当然,主频和实际的运算速度是有关的,只
5、能说主频仅仅是仅是CPUCPU性能表现的一个方面,而不代表性能表现的一个方面,而不代表CPUCPU的整体性能。的整体性能。2.2.外频外频外频是外频是CPUCPU的基准频率,单位也是的基准频率,单位也是MHzMHz。CPUCPU的外频决定着整块的外频决定着整块主板的运行速度主板的运行速度。说白了,在台式机中,我们所说的超频,。说白了,在台式机中,我们所说的超频,都是超都是超CPUCPU的外频(当然一般情况下,的外频(当然一般情况下,CPUCPU的倍频都是被锁住的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPUCPU来讲,超频是来讲,超频是绝对不允
6、许的。前面说到绝对不允许的。前面说到CPUCPU决定着主板的运行速度,两者是决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,如果把服务器同步运行的,如果把服务器CPUCPU超频了,改变了外频,会产生超频了,改变了外频,会产生异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统的不稳定。整个服务器系统的不稳定。目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为,在这种方式下,可以理解为CPUCPU的外频直的外频直接与内存相连通,实现两者间的
7、同步运行状态。外频与前端接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线总线(FSB)(FSB)频率很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍我频率很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。们谈谈两者的区别。3.3.前端总线前端总线(FSB)(FSB)频率频率前端总线前端总线(FSB)(FSB)频率频率(即总线频率即总线频率)是是直接影响直接影响CPUCPU与与内存直接数据交换速度内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算,即。有一条公式可以计算,即数据带宽数据带宽(总线频率总线频率数据位宽数据位宽)/8)/8,数据传输最数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频大带
8、宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率率。比方,现在的支持。比方,现在的支持6464位的至强位的至强NoconaNocona,前端总,前端总线是线是800MHz800MHz,按照公式,它的数据传输最大带宽是,按照公式,它的数据传输最大带宽是6.4GB/6.4GB/秒。秒。外频与前端总线外频与前端总线(FSB)(FSB)频率的区别:频率的区别:前端总线的前端总线的速度指的是数据传输的速度速度指的是数据传输的速度,外频是外频是CPUCPU与主板之间与主板之间同步运行的速度同步运行的速度。也就是说,。也就是说,100MHz100MHz外频特指数字外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次;而脉冲信
9、号在每秒钟震荡一千万次;而100MHz100MHz前端总前端总线指的是每秒钟线指的是每秒钟CPUCPU可接受的数据传输量是可接受的数据传输量是100MHz64bit8bit/Byte=800MB/s100MHz64bit8bit/Byte=800MB/s。4 4、CPUCPU的位和字长的位和字长位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有“0 0”和和“1 1”,其中无论是,其中无论是 “0 0”或是或是“1 1”在在CPUCPU中都是中都是 一一“位位”。字长:电脑技术中对字长:电脑技术中对CPUCPU在单位时间内在单位时间内(同一时间同一时间
10、)能一次处能一次处理的二进制数的位数叫字长理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为。所以能处理字长为8 8位数据的位数据的CPUCPU通常就叫通常就叫8 8位的位的CPUCPU。同理。同理3232位的位的CPUCPU就能在单位时间内处理字长就能在单位时间内处理字长为为3232位的二进制数据。字节和字长的区别:由于常用的英文字位的二进制数据。字节和字长的区别:由于常用的英文字符用符用8 8位二进制就可以表示,所以通常就将位二进制就可以表示,所以通常就将8 8位称为一个字节位称为一个字节。字长的长度是不固定的,对于不同的字长的长度是不固定的,对于不同的CPUCPU、字长的长度也不一样。、字长的长
11、度也不一样。8 8位的位的CPUCPU一次只能处理一个字节,而一次只能处理一个字节,而3232位的位的CPUCPU一次就能处理一次就能处理4 4个字节,同理个字节,同理字长为字长为6464位的位的CPUCPU一次可以处理一次可以处理8 8个字节个字节。5.5.倍频系数倍频系数倍频系数是指倍频系数是指CPUCPU主频与外频之间的相对比例关系。主频与外频之间的相对比例关系。CPUCPU的主频外频的主频外频倍频系数。倍频系数。在相同的外频下,倍频越高在相同的外频下,倍频越高CPUCPU的的频率也越高。但实际上,在相同外频的前提下,高倍频的频率也越高。但实际上,在相同外频的前提下,高倍频的CPUCPU
12、本身意义并不大。这是因为本身意义并不大。这是因为CPUCPU与系统之间数据传输速度是有与系统之间数据传输速度是有限的,一味追求高倍频而得到高主频的限的,一味追求高倍频而得到高主频的CPUCPU就会出现明显的就会出现明显的“瓶颈瓶颈”效应效应CPUCPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPUCPU运算的速度。一般除了工程样版的运算的速度。一般除了工程样版的IntelIntel的的CPUCPU都是锁了倍频的,都是锁了倍频的,而而AMDAMD之前都没有锁,现在之前都没有锁,现在AMDAMD推出了黑盒版推出了黑盒版CPUCPU(即不锁倍频(即不锁倍频版本,用户可
13、以自由调节倍频,调节倍频的超频方式比调节外版本,用户可以自由调节倍频,调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多。)频稳定得多。)6.6.缓存缓存缓存大小也是缓存大小也是CPUCPU的重要指标之一,而且的重要指标之一,而且缓存的结构和大小缓存的结构和大小对对CPUCPU速度的影响非常大速度的影响非常大,CPUCPU内缓存的运行频率极高,一般是内缓存的运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际。实际工作时,工作时,CPUCPU往往需要重复读取同样的数据块,而缓存容量的增往往需要重复读取同样的数据块,而缓存容量的增大,可以大
14、幅度提升大,可以大幅度提升CPUCPU内部读取数据的命中率,而不用再到内内部读取数据的命中率,而不用再到内存或者硬盘上寻找,以此提高系统性能。但是由于存或者硬盘上寻找,以此提高系统性能。但是由于CPUCPU芯片面积芯片面积和成本的因素来考虑,缓存都很小。和成本的因素来考虑,缓存都很小。L1L1Cache(Cache(一级缓存一级缓存)是是CPUCPU第一层高速缓存,分为数据第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。内置的缓存和指令缓存。内置的L1L1高速缓存的容量和结构对高速缓存的容量和结构对CPUCPU的的性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态RAMR
15、AM组成,结组成,结构较复杂,在构较复杂,在CPUCPU管芯面积不能太大的情况下,管芯面积不能太大的情况下,L1L1级高速缓级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器存的容量不可能做得太大。一般服务器CPUCPU的的L1L1缓存的容量缓存的容量通常在通常在3232256KB256KB。L2L2Cache(Cache(二级缓存二级缓存)是是CPUCPU的第二层高速缓存,分内部的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2L2高速缓存容量也会
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