cpu性能指標是什么

cpu性能指標是什么

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　　CPU簡述

　　CPU的英文全稱是Central Processing Unit，即中央處理器。CPU從雛形出現到發展壯大的今天，由于制造技術的越來越先進，其集成度越來越高，內部的晶體管數達到幾百萬個。雖然從最初的CPU發展到現在其晶體管數增加了幾十倍，但是CPU的內部結構仍然可分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微機的性能，因此CPU的性能指標十分重要。 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的時鐘頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率。一

　　般說來，一個時鐘周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。不過由于各種CPU的內部結構也不盡相同，所以并不能完全用主頻來概括CPU的性能。至于外頻就是系統總線的工作頻率;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。我們通常說的賽揚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。

　　內存總線的速度對整個系統性能來說很重要，由于內存速度的發展滯后于CPU的發展速度，為了緩解內存帶來的瓶頸，所以出現了二級緩存，來協調兩者之間的差異，而內存總線速度就是指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的工作頻率。

　　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，發展到奔騰586時，已經是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，Intel最新出品的Coppermine已經采用1.6V的工作電壓了。低電壓能讓可移動便攜式筆記本，平板的電池續航時間提升，第二低電壓能使CPU工作時的溫度降低，溫度低才能讓CPU工作在一個非常穩定的狀態，第三，低電壓能使CPU在超頻技術方面得到更大的發展。

　　協處理器

　　在486以前的CPU里面，是沒有內置協處理器的。

　　由于協處理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后，自從486以后，CPU一般都內置了協處理器，協處理器的功能也不再局限于增強浮點運算。現在CPU的浮點單元(協處理器)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Pentium CPU在音像、圖形和通信應用方面而采取的新技術。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。

　　流水技術

　　流水線(pipeline)是Intel首次在486芯片中開始使用的。

　　流水線的工作方式就像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，然后將一條X86指令分成5~6步后再由這些電路單元分別執行，這樣就能實現在一個CPU時鐘周期完成一條指令，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Pentium pro的流水線就長達14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周期內CPU可以執行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有Pentium級以上CPU才具有這種超標量結構;這是因為現代的CPU越來越多的采用了RISC技術，所以才會超標量的CPU。

　　超線程

　　可以同時執行多重線程，就能夠讓CPU發揮更大效率，那就是超線程(Hyper-Threading)技術，超線程技術減少了系統資源的浪費，可以把一顆CPU模擬成兩顆CPU使用，在同時間內更有效地利用資源來提高性能。

　　制程技術

　　制程越小發熱量越小，這樣就可以集成更多的晶體管，CPU效率也就更高。

　　亂序執行和分枝預測，亂序執行是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規定的順序分開發送給各相應電路單元處理的技術。

　　分枝是指程序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序運行方向是否改變，因此需要“分枝預測”技術處理的是條件分枝。

　　L1高速緩存，也就是我們經常說的一級高速緩存。在CPU里面內置了高速緩存可以提高CPU的運行效率。

　　采用回寫(Write Back)結構的高速緩存。它對讀和寫操作均有可提供緩存。而采用寫通(Write-through)結構的高速緩存，僅對讀操作有效。在486以上的計算機中基本采用了回寫式高速緩存。

　　L2高速緩存，指CPU外部的高速緩存。

　　高速緩存是內置于CPU用來緩沖待處理的數據。緩存越大，可緩存的數據越多。但是L2Cache(L2高速緩存)并不是越大越好，超過某一額定效率提高并不明顯。L2Cache越大，發熱相對增加造成數據堆疊在L2Cache上。

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

　　制造工藝。

　　Pentium CPU的制造工藝是0.35微米， PII和賽揚可以達到0.25微米，最新的CPU制造工藝可以達到0.18微米，并且將采用銅配線技術，可以極大地提高CPU的集成度和工作頻率，現在很多筆記本的CPU已經采用了65nm的生產工藝了，在不久的將來，45nm,32nm,甚至更小尺寸的CPU規格將誕生出來。

　　3階緩存

　　L1　Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存，分為數據緩存和指令緩存內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般服務器CPU的L1緩存的容量通常在32-256KB。

　　L2　Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內部和外部兩種芯片。內部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，現在筆記本電腦中也可以達到2M，而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高，可以達到8M以上。

　　L3　Cache(三級緩存)，分為兩種，早期的是外置，現在的都是內置的。而它的實際作用即是，L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲，同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在服務器領域增加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存會更有效，故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。