CPU主頻的詳細(xì)分析
CPU主頻的詳細(xì)分析
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CPU主頻的詳細(xì)分析
在電子技術(shù)中，脈沖信號(hào)是一個(gè)按一定電壓幅度，一定時(shí)間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔稱為周期;而將在單位時(shí)間(如1秒)內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)稱為頻率。頻率是描述周期性循環(huán)信號(hào)(包括脈沖信號(hào))在單位時(shí)間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計(jì)量名稱;頻率的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位是Hz(赫)。電腦中的系統(tǒng)時(shí)鐘就是一個(gè)典型的頻率相當(dāng)精確和穩(wěn)定的脈沖信號(hào)發(fā)生器。頻率在數(shù)學(xué)表達(dá)式中用“f”表示，其相應(yīng)的單位有：Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。計(jì)算脈沖信號(hào)周期的時(shí)間單位及相應(yīng)的換算關(guān)系是：s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(納秒)，其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。
CPU的主頻，即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說(shuō)的某某CPU是多少兆赫的，而這個(gè)多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度，其實(shí)不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度，與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力并沒(méi)有直接關(guān)系。主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度存在一定的關(guān)系，但目前還沒(méi)有一個(gè)確定的公式能夠定量?jī)烧叩臄?shù)值關(guān)系，因?yàn)镃PU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)(緩存、指令集，CPU的位數(shù)等等)。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度，所以在一定情況下，很可能會(huì)出現(xiàn)主頻較高的CPU實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能已較低的主頻，達(dá)到英特爾公司的Pentium 4系列CPU較高主頻的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式來(lái)命名。因此主頻僅是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體性能。
CPU的主頻不代表CPU的速度，但提高主頻對(duì)于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，假設(shè)某個(gè)CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令，那么當(dāng)CPU運(yùn)行在100MHz主頻時(shí)，將比它運(yùn)行在50MHz主頻時(shí)速度快一倍。因?yàn)?00MHz的時(shí)鐘周期比50MHz的時(shí)鐘周期占用時(shí)間減少了一半，也就是工作在100MHz主頻的CPU執(zhí)行一條運(yùn)算指令所需時(shí)間僅為10ns比工作在50MHz主頻時(shí)的20ns縮短了一半，自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過(guò)電腦的整體運(yùn)行速度不僅取決于CPU運(yùn)算速度，還與其它各分系統(tǒng)的運(yùn)行情況有關(guān)，只有在提高主頻的同時(shí)，各分系統(tǒng)運(yùn)行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高后，電腦整體的運(yùn)行速度才能真正得到提高。
提高CPU工作主頻主要受到生產(chǎn)工藝的限制。由于CPU是在半導(dǎo)體硅片上制造的，在硅片上的元件之間需要導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)接，由于在高頻狀態(tài)下要求導(dǎo)線越細(xì)越短越好，這樣才能減小導(dǎo)線分布電容等雜散干擾以保證CPU運(yùn)算正確。因此制造工藝的限制，是CPU主頻發(fā)展的最大障礙之一。
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