电脑硬件之处理器cpu基础知识详解
 处理器cpu产品外观图 |
中央处理器（Central Processing Unit）的缩写，即CPU，CPU是电脑中的核心配件，只有火柴盒那么大，几十张纸那么厚，但它却是一台计算机的运算核心和控制核心。电脑中所有操作都由CPU负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。 |
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中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。 1）前端总线：英文名称叫Front Side Bus，一般简写为FSB。前端总线是CPU跟外界沟通的唯一通道，处理器必须通过它才能获得数据，也只能通过它来将运算结果传送出其他对应设备。前端总线的速度越快，CPU的数据传输就越迅速。前端总线的速度主要是用前端总线的频率来衡量，前端总线的频率有两个概念：一就是总线的物理工作频率（即我们所说的外频），二就是有效工作频率（即我们所说的FSB频率），它直接决定了前端总线的数据传输速度。由于INTEL跟AMD采用了不同的技术，所以他们之间FSB频率跟外频的关系式也就不同了：现时的INTEL处理器的两者的关系是：FSB频率=外频X4；而AMD的就是：FSB频率=外频X2。举个例子：P4 2.8C的FSB频率是800MHZ，由那公式可以知道该型号的外频是200MHZ了；又如BARTON核心的Athlon XP2500+ ，它的外频是166MHZ，根据公式，我们知道它的FSB频率就是333MHZ了！目前的Pentium 4处理器已经有了800MHZ的前端总线频率，而AMD处理器的最高FSB频率为400MHZ，这一点Intel处理器还是比较有优势的。 2）二级缓存：也就是L2 Cache，我们平时简称L2。主要功能是作为后备数据和指令的存储。L2的容量的大小对处理器的性能影响很大，尤其是商业性能方面。L2因为需要占用大量的晶体管，是CPU晶体管总数中占得最多的一个部分，高容量的L2成本相当高！所以INTEL和AMD都是以L2容量的差异来作为高端和低端产品的分界标准！现在市面上的CPU的L2有低至64K，也有高达1024K的，当然它们之间的价格也有十分大的差异。 3）制造工艺：我们经常说的0.18微米、0.13微米制程，就是指制造工艺。制造工艺直接关系到CPU的电气性能。而0.18微米、0.13微米这个尺度就是指的是CPU核心中线路的宽度。线宽越小，CPU的功耗和发热量就越低，并可以工作在更高的频率上了。所以0.18微米的CPU能够达到的最高频率比0.13微米CPU能够达到的最高频率低，同时发热量更大都是这个道理。现在主流的CPU基本都是采用0.13微米这种成熟的制造工艺，最新推出的CPU已经已经发展到0.09微米了，随着技术的成熟，不久的将来肯定是0.09微米制造工艺的天下了。 4）流水线：流水线也是一个比较重要的概念。CPU的流水线指的就是处理器内核中运算器的设计。这好比我们现实生活中工厂的生产流水线。处理器的流水线的结构就是把一个复杂的运算分解成很多个简单的基本运算，然后由专门设计好的单元完成运算。CPU流水线长度越长，运算工作就越简单，处理器的工作频率就越高，不过CPU的效能就越差，所以说流水线长度并不是越长越好的。由于CPU的流水线长度很大程度上决定了CPU所能达到的最高频率，所以现在INTEL为了提高CPU的频率，而设计了超长的流水线设计。Willamette和Northwood核心的流水线长度是20工位，而如今上市不久的Prescott核心的P4则达到了让人咋舌的30(如果算上前端处理，那就是31)工位。而现在AMD的Clawhammer K8，流水线长度仅为11工位，当然处理器能上到的最高频率也会比P4相对低一点，所以现在市面上高端的AMD系列处理器的频率一般在2G左右，跟P4的3G左右还是有一定的距离，但是处理效率并不低。 5）超线程技术（Hyper-Threading，简写为HT）：这是Intel针对Pentium4指令效能比较低这个问题而开发的。超线程是一种同步多线程执行技术，采用此技术的CPU内部集成了两个逻辑处理器单元，相当于两个处理器实体，可以同时处理两个独立的线程。通俗一点说就是能把一个CPU虚拟成两个，相当于两个CPU同时运作，超线程实际上就是让单个CPU能作为两个CPU使用，从而达到了加快运算速度的目的。 一、主流CPU产品之AMD篇 一提起AMD的CPU，许多DIYer的脑海中就会联想到低廉的价格、强劲的性能和极佳的超频潜力。目前市场上AMD所生产的处理器主要有面向高端的AMD Athlon 64、主流的AMD Athlon XP以及面向低端的Duron处理器。AMD的命名大部分采用PR值，只有Duron系列是采用实际频率来命名的，这一点大家要分清楚。 1、Appelbred核心的Duron 规格 核心 简单点评：这是AMD在2003年中出人意料地推出的新毒龙系列处理器，跟以前的老毒龙比，规格变化不大，L1还是128K，L2也是64K，区别主要是前端总线从老毒龙的200MHZ提升到266MHZ！而制造工艺也从0.18微米换成0.13微米，总体性能提升不少！新毒龙还继承了Barton核心Athlon XP的SSE指令集，动态分支余取和感温二极管等技术。另外，它还跟前辈Morgan核心的老毒龙一样，超频性能强劲。默认电压是1.5V，功耗最大不过57W，所以发热量十分低，可以说是现在市面上发热量最小的处理器了。笔者有朋友甚至在新毒龙上面只加了一个散热器就可以使其正常工作。早期出的那些的还可以有机会改造成L2为256K的Athlon XP。新毒龙的最大特点是价格十分便宜，如今的Duron1.4G跟Duron1.6G的市场价格都在300以下。价格低、超频性能好、功耗低、发热量不高加上还有可能改造成Athlon XP的特点，该系列绝对是低端的超值首选！ 2、Thoroughbred-AO的Athlon XP 规格 核心代号 接口 简单点评：Thoroughbred-AO(简称TB-AO）核心的Athlon XP采用0.13微米的制造工艺，256K的L2。该系列处理器的性能不错，价格也比较便宜，不过相对它的继承者Thoroughbred-BO（TB-BO）核心的Athlon XP开说，超频能力一般。所以在价格差不多的情况下，一般人都会选择TB-BO核心的Athlon XP。现在市面上的TB-AO也基本被淘汰了，被TB-BO核心的Athlon XP完全取代，不过市场上面还有少量的留存，大家买的时候注意区分一下。TB-AO跟TB-BO核心的两种Athlon XP的区分下面将会介绍到 3、Thoroughbred-BO核心的Athlon XP 规格 核心代号 接口 规格 核心代号 接口 简单点评：Thoroughbred-BO（TB-BO）核心的Athlon XP，采用0.13工艺，是TB-AO核心Athlon XP的升级版。核心面积从TB-AO的80平方毫米增大到84平方毫米。大多采用266MHZ的FSB，不过有部分高频版本也采用了333MHZ的FSB。此系列性能不错，跟相对应的Intel的P4 A/B系列的处理器的性能处于同一水平，功耗也跟P4 A/B系列差不多，但价格相对P4 A/B系列来说，超级便宜，性价比很高！而且大部分都是不锁倍频的，超频能力惊人，尤其是低频版本。如此低廉的价格加上不错的性能、出色的超频能力，绝对是少花钱，多办事的超值选择，如果你对处理器没有品牌的成见，该系列会是一个相当理想的选择！ 4、Throton核心的Athlon XP 规格 核心代号 接口 简单点评：这个系列应该是最受争议的型号之一了，尤其是Athlon XP 2000+，因为有了它的出现，让不少JS有了可乘之机，把它改成BARTON核心的CPU来卖，从而获得更多的利润。这种型号的CPU外观跟BARTON核心的CPU是一样的，其实就是用BARTON核心的Athlon XP，屏蔽了256K二级缓存而变成了这个Throton核心的Athlon XP。它的技术参数跟Thoroughbred-BO/A0的XP是一样的。在不超的情况下，性能也几乎一样，差别是这种核心有机会把那屏蔽了的256K L2重新打开，从而变成拥有512K L2的BARTON核心的Athlon XP ，除此之外，它的超频性能也很强，因为它也算低频版本的BARTON核心的CPU，超频性能当然不错了。价格比一般的Thoroughbred-BO/A0的Athlon XP要贵上几十元。是否值得，就要看你个人的衡量了。 5、BARTON核心的Athlon XP 规格 核心 规格 核心 简单点评：BARTON核心的Athlon XP应该是Athlon XP系列最后一代的处理器，是现阶段AMD的主流和中高端处理器，跟TB-BO最大的不同就是L2容量增大一倍，L2由256K提高到512K，前端总线也由266MHZ提高到333MHZ，部分高端型号的FSB是400MHZ，这些都大大提高了处理器的性能。其核心面积比TB-BO核心的核心稍长一点。该系列还是保持着AMD一贯的高性价比，是现在最值得购买的中低端产品之一。功耗比TB-BO核心的 Athlon XP稍高，不过比P4 C系列的功耗要低不少！超频性能虽然比不上TB-BO核心，不过低频率的2500+一般轻易上到3200+！如果后期工艺更成熟的话，超频性还会有进一步的提高！ 6、AMD Athlon 64 系列 规格 核心代号 接口 规格 核心代号 接口 AMD的Athlon 64处理器是全球首款64位PC处理器，采用基于X-86指令体系的64位架构，也就是X86-64架构。该处理器最大亮点就是支持64bit寻址位宽，并提供良好的向下兼容性—支持32bit。除了采用x86-64架构之外，该系列处理器的还有不少值得称道的改进。如整合支持双通道和单通道的DDR SDRAM内存控制器；采用针对芯片组独立的Hyper-Threading总线连接技术，在Athlon 64系统实现AGP 8x和I/O功能。该系列采用的是Socket754针脚设计，L2缓存分别有1MB和512KB两个版本。采用的是0.13微米的工艺，不过即将推出采用更先进的0.09工艺的产品。得益于新架构，这系列的处理器性能十分强劲，当然，价格也不算便宜。但在Athlon 64在高性能的同时能保持着低功耗，最大功耗比P4 E系列低不少。如果价格能够得到进一步下调，该系列将成为高端处理器中最理想的选择。 主流CPU产品之Intel篇 Intel的处理器在市场份额和商业利润方面相比于AMD都占有很大的优势，尤其是赢得不少行业用户的青睐。现在在市面上主要有针对低端市场的Celeron4系列处理器，和面向中高端的Pentium4 A/B/C/E系列处理器。 1、Willamette-128核心的Celeron4 规格 核心代号 接口 简单点评：Willamette-128核心的Celeron4系列，现在常见的是1.7G跟1.8G的CPU，不过工艺用的是比较落后一点的0.18微米工艺，而且只有128K的L2，性能一般，甚至不如以前超频后的图拉丁CELERON，不过价格也不高，适合对性能要求不高的低端用户使用。 2、Northwood-128核心的Celeron4 规格 核心代号 接口 简单点评：该系列处理器是属于INTEL的低端主打产品，基本上采用P4架构，把L2缩减到只有128K，因此性能远落后于同频率的P4系列，功耗跟P4 A/B系列差不多。Northwood-128核心低频的处理器超频性能还可以，不过INTEL的都是锁了倍频的，超频只能超外频！这个系列只有128K的L2，性能平平，但作为INTEL低端产品，相对P4来说，售价还是比较低廉的，是喜好INTEL处理器的低端用户的理想选择，但性能一般，即使超频后也没什么惊人的表现！ 3、Northwood核心的Pentium4 C系列 规格 核心代号 接口
4、Prescott核心的最新Pentium4系列 规格 核心代号 接口 简单点评： 这款Prescott核心的处理器出人意料地采用了P4 A系列差不多的命名，让很多人分辨不清。不过跟P4 A系列的参数有很大不同，133MHZ的外频，跟P4 B系列一样，不同的是采用了0.09微米的制造工艺，而且二级缓存增大到1024K，是P4 A/B系列的两倍。虽然采用了更先进的技术，但性能跟P4 B系列相当，没很明显的提高，不过价格并不贵，而且超频能力不错，性价比还可以。 规格 核心代号 接口 简单点评：Prescott核心的P4 E系列跟P4 C系列差不多，还是采用Socket 478的接口类型，一样是200MHZ外频、800MHZ的FSB。采用了更先进的0.09微米的制造工艺，核心面积由Northwood核心的131平方毫米降低到112平方毫米，体积大为减少。 L2也增加到1024K。 还采用了第二代超线程、SSE3等等新技术。但由于缓存的响应时间被延长，这导致了Prescott宝贵的1024K L2缓存没能发挥出预想中的巨大作用，所以整体性能跟P4 C系列差不多，甚至有所不如，不过价格也不算贵，跟P4 C系列基本持平。这款处理器最大的缺点就是功耗比较大，发热量恐怖，一定要注意散热。唯一比较突出的是超频能力比同频率的P4 C系列的要好，如果在散热做好的前提下，超频潜力很大。
1、究竟是选择AMD还是INTEL的处理器呢？ 这个问题可能是很多装机朋友最头疼的问题之一，如果看完上面的主流CPU的介绍后，应该有一点眉目了。这里再深入说一下：在浮点运算能力来看，INTEL的处理器一般只有两个浮点执行单元，而AMD的处理器一般设计了三个并行的浮点执行单元，所以在同档次的处理器当中，AMD处理器的浮点运算能力比INTEL的处理器的要好一些。浮点运算能力强，对于游戏应用、三维处理应用方面比较有优势。另外，多媒体指令方面，INTEL开发了SSE指令集，到现在已经发展到SSE3了，而AMD也开发了相应的，跟SSE兼容的增强3D NOW！指令集。相比之下，INTEL的处理器比AMD的在多媒体指令方面稍胜一筹，而且有不少软件都针对SSE进行了优化，因此在多媒体软件及平面处理软件中，相比同档次AMD处理器，INTEL的CPU显得更有优势。另外，选择什么样的CPU，价格更是比较关键的因素，在性能上，同档次的INTEL处理器整体来说可能比AMD的处理器要有优势一点，不过在价格方面，AMD的处理器绝对占优。打个比方：INTEL的P4 2.4B的价格大概是1200左右，而性能差不多的AMD的BARTON 2500+售价不过是600左右，想比之下，AMD的CPU的性价比更高。 最终是选择AMD还是INTE的CPU呢？由上面可以了解到，AMD的CPU在三维制作、游戏应用、视频处理等方面相比同档次的INTEL的处理器有优势，而INTEL的CPU则在商业应用、多媒体应用、平面设计方面有优势。除了用途方面，更要综合考虑到性价比这个问题。这样大家根据实际用途、资金预算可以按需选择到最合适自己的CPU。 2、怎么样分辨Thoroughbred-AO核心跟Thoroughbred-BO核心的Athlon XP？ Thoroughbred-AO核心跟Thoroughbred-BO核心的Athlon XP的外观是一模一样的，所有的技术参数都差不多，在不超频的前提下，同型号的性能也没有区别。他们的差别主要在超频性能和发热量方面，Thoroughbred-BO核心的Athlon XP的超频性能强很多，而且发热量更低，所以很多电脑爱好者都会选择Thoroughbred-BO核心的Athlon XP。具体如何区分呢？在同是正品的情况下，外观很难看出区别，只能根据CPU上面的编号来区别：它们编号的差别主要在CPU上那个写着型号的标签最后一行第5个字母，如果那个字母是“A”的话，说明是TH-AO核心。如果那个字母是“B”的话，那就是TH-BO核心了。看看下图： 2006-1-28 21:09 3、如何区分Thoroughbred-AO/BO核心跟BARTON核心的Athlon XP？ 它们的差别从外观就可以区别出来，Thoroughbred-AO/BO核心的CPU核心部分相对短一点，而BARTON核心的CPU核心面部分相对细长一些。 4、现在市面上存在不少Remark的AMD的CPU，应该怎么样分辨呢？ 由于AMD AthlonXP的防伪工作做得不好，留给了部分JS Remark的机会。大部份的AthlonXP都是没有锁频的，而且倍频定义、电压及相关的设定都是由CPU表面的L1-L12的铜桥连接组合决定，可是这些铜桥外露于CPU的表面，JS可以简单地修改以上铜桥的连接组合达至Remark效果。此外，AthlonXP的处理器只是由一片黑色的胶面印上白色的字组成，JS只需磨走这片黑色胶面再重新印上新的型号就完成了Remark的工作。现在比较常见的是用Throton核心的2000+改成Barton核心的2500+以及用Duron改成Athlon XP。改的基本原理是通过修改L2把屏蔽的二级缓存打开，再把标签换了。所以我们在分辨是否是Remark的时候主要观察CPU金桥上面(特别注意L2）是否有给改过的痕迹，如果有切割点，只要仔细对比一下其它部位的原厂切割，一般都能发现问题，还有就是看看CPU上面的标签，是否有不对劲的地方。不过近来市面上出现了一批白板的CPU，使到区分真假就更困难了，所谓一般不太懂硬件的消费者，为了安全起见，还是建议选择三年保修的盒装 AthlonXP吧。 5、如何区分Pentium4 A系列跟B系列？ Pentium4 A系列跟B系列主要是外频不同，A系列是100MHZ外频，所以前端总线是400MHZ，而B系列是133MHZ外频，其前端总线就是533MHZ，所以他们之间的性能还是有一定的差别的。区分两种型号，可以根据CPU的外观以及用软件鉴别：外观方面，INTEL在Pentium4系列处理器上面的刻了明确的标识，很容易看出来。第一行自左至右依次为CPU主频、二级缓存容量、前端总线以及核心电压，所以我们区分这两种CPU主要看的是前端总线。如果看到CPU表面有“533”的标识，那么该型号的前端总线是533MHZ，那就是Pentium4 B系列的CPU，如果表面标识是“400”的话，则其前端总线就是400MHZ，那就是Pentium4 A系列的CPU。在软件方面看，因为INTEL的CPU都是锁了倍频的，所以一般用软件就可以可靠地鉴别出是什么型号的CPU了。一般用WCPUID这个软件就可以了，主要是查看一下CPU前端总线（FSB），如果是533MHZ的话，那就是Pentium4 B系列的CPU，如果是400MHZ的话，就是Pentium4 A系列的CPU。 6、CPU的频率越高，该处理器的性能就越好？ 可能很多消费者都有这样的误区：频率越高， CPU性能当然越好。这个观点是很片面的，决定处理器性能的唯一标准应该是运算能力水平，比如说每秒钟可以执行多少条指令、可以做多少次浮点运算等等，而这些指标跟处理器的内部设计和频率高低都有关系，但绝对不是高频率就必然高性能。在不同体系的CPU系列简单以频率来比较是没说服力的，比如说在实际应用当中，不少频率比较低的AthlonXP处理器的性能却比高频的Pentium4要好。而在同一体系的处理器当中，频率越高，CPU性能越好这个观点还是正确的，比如同是Pentium4 C系列的CPU比较，当然频率越高，性能就越好了。 7、INTEL的CPU比AMD的CPU要稳定？ 这也是一个长期存在消费者当中的一个误区，单从CPU来说，无论是INTEL还是AMD的CPU，只要是正货、在默认频率下工作，基本不存在稳定性的问题。造成电脑不稳定的主要是各方面配件的搭配问题，比如散热器、电源、内存、主板之类都有影响，相反电脑不稳定跟CPU的关系实在太少了。造成这个误区的主要原因是以前的AMD的老毒龙系列CPU的发热量比较大，如果配的散热器不好，温度一高，很容易造成死机。只要是散热器比较好的话，基本不再存在这个问题了。加上现在由于制造工艺的发展，AMD的CPU的发热量控制的比较好，相比于高频的Pentium4系列来说，总体还要好一些。 8、散装与盒装的区别 散装和盒装CPU并没有本质的区别，在质量上是一样的。从理论上说，盒装和散装产品在性能、稳定性以及可超频潜力方面不存在任何差距，主要差别在质保时间的长短以及是否带散热器。一般而言，盒装CPU的保修期要长一些(通常为三年)，而且附带有一只质量较好的散热风扇，而散装CPU一般的质保时间是一年，不带散热器。 9、有关Intel盒装CPU的问题 AMD散装的CPU存在假货问题，而Intel的CPU却在盒装上出现假盒装的问题。跟AMD的不同，它的假并不是CPU假，而是盒装CPU所带的散热器是假的，质量跟正品的散热器有一定的差距。现在市场上大部分intel盒装产品都是假冒的。尤其是那种只有一年保修的Intel盒装CPU，可以说里面的散热器全部是假货，大家在购买的时候就要注意一下。所以对于Intel的CPU，笔者反而推荐用散装的。要是用盒装的话，最好就是要挑三年保修那种盒装产品。 |
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