CPU的相关知识介绍
CPU是“Central Processing Unit”的英语缩写,中文意思是“中央处理器”,有时我们也简称它为“处理器”或是“微处理器”。它是整个计算机系统的运算、控制中心,也就是计算机的“大脑”。首先让我们来看看什么是CPU。
一、外形
CPU外形看上去非常简单:它是一个矩形片状物体,中间凸起的一片指甲大小的、薄薄的硅晶片部分是CPU核心,英文称之为“die”。在这块小小的硅片上,密布着数以千万计的晶体管,它们相互配合协调,完成着各种复杂的运算和操作。CPU主要分为Intel和AMD两类。
CPU的核心工作强度很大,发热量也大。而且CPU的核心非常脆弱,为了核心的安全,同时为了帮助核心散热,于是现在的CPU一般在其核心上加装一个金属盖,此金属盖不仅可以避免核心受到意外伤害,同时也增加了核心的散热面积。
金属封装壳周围是CPU基板,它将CPU内部的信号引到CPU引脚上。基板的背面有许 多密密麻麻的镀金的引脚,它是CPU与外部电路连接的通道,同时也起着固定CPU的作用。
由于CPU的核心发热量比较大,为了保护核心的安全,如今的CPU都得加装一个CPU散热器。散热器通常由一个大大的合金散热片和一个散热风扇组成,用来将CPU核心产生的热量快速散发掉。
CPU的工作原理:CPU的内部结构可分为控制、逻辑、存储三大部分。如果将CPU比作一台机器的话,其工作原理大致是这样的:首先是CPU将“原料”(程序发出的指令)经过“物质分配单位”(控制单元)进行初步调节,然后送到“加工车床”(逻辑运算单元)进行加工,最后将加工出来的“产品”(处理后的数据)存储到“仓库”(存储器)中,以后“销售部门”(应用程序)就可到“仓库”中按需提货了。
二、参数
见识了CPU的庐山真面目之后,我们也该跟它好好交流一番才行了,因为要真正透彻地了解CPU,就必须知道CPU的一些基础参数的含义。
1.体现CPU工作能力的主频、外频、倍频
(1)CPU的整体工作速度——主频
主频就是CPU的时钟频率,也就是CPU运算时的工作频率。我们平常经常挂在嘴边的“奔腾4 XXX MHz”讲的就是CPU的主频。
(2)生产线与生产线的条数——外频与倍频
与主频相关的还有“外频”与“倍频”这两个概念,“外频”是系统总线的工作频率,而“倍频”则是外频与主频相差的倍数,主频=外频×倍频。我们可以把外频看做CPU这台“机器”内部的一条生产线,而倍频则是生产线的条数,一台机器生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。
2.CPU的进出口速度——前端总线频率
前端总线是CPU与主板北桥芯片之间连接的通道,而“前端总线频率”(FSB)就是该通道“运输数据的速度”。如果将CPU看做一台安装在房间中的大型机器的话,“前端总线”就是这个房间的“大门”。机器的生产能力再强,如果“大门”很窄或者物体流通速度比较慢的话,CPU就不得不处于一种“吃不饱”的状态。
早期CPU的前端总线频率是与CPU的外频同步的.。随着CPU工作能力的加强(主频越来越高),原来的那种低频率前端总线已经满足不了CPU的需要,于是人们开始在“前端总线频率”上做起了文章——在不提高系统总线基准频率的前体下,将前端总线单个时钟周期能够传输的数据个数以“倍数”增加。
在认识了这几个参数之后,你应该明白“外频≠前端总线频率(FSB)”了吧。 3.CPU对电源的要求——工作电压 工作电压是指CPU核心正常工作所需的电压。早期CPU的工作电压一般为5V,目前Intel Core i7的核心工作电压仅为1.0V左右。提高CPU的工作电压可以提高CPU工作频率,但是过高的工作电压会带来CPU发热、甚至CPU烧坏的问题。而降低CPU电压不会对CPU造成物理损坏,但是会影响CPU工作的稳定性。因为降低工作电压会使CPU信号变弱,造成运算混乱。为了降低CPU电压、减小CPU发热,适应更高的工作频率,CPU工作电压有逐步下降的趋势。
4.CPU的内部高速周转仓库——缓存
随着CPU主频的不断提高,它的处理速度也越来越快,其它设备根本赶不上CPU的速度,没办法及时将需要处理的数据交给CPU。于是,高速缓存便出现在CPU上,当CPU在处理数据时,高速缓存就用来存储一些常用或即将用到的数据或指令,当CPU需要这些数据或指令的时候直接从高速缓存中读取,而不用再到内存甚至硬盘中去读取,如此一来可以大幅度提升CPU的处理速度。
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