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處理器 CPU

cpu圖示照片來自kkk555tw

什麼是CPU? 它是中央處理單元的縮寫,是執行指令並在您擁有的每個主要設備中移動數據的[芯片],從最小的平板電腦到最強大的台式計算機。 無論您是遇到CPU問題還是想增加自己的知識,這裡都是您需要了解的有關CPU的所有知識,這幾乎是每個系統的核心。

CPU是定義計算設備的核心組件,但它不是唯一的組件—同樣,它只是大腦。它是位於設備內部主電路板(主板或主板)上的特殊座(插槽)中的芯片。它與內存(暫時存儲信息的位置)明顯不同。它也與圖形卡圖形芯片分離,後者可渲染屏幕上顯示的所有視頻和3D圖形。

通過在單個計算機芯片上放置數十億個微型晶體管來構建CPU。這些晶體管允許它進行計算,以運行存儲在系統內存中的程序。它們實際上是打開或關閉的微小閘門,因此傳達的是零或零,可轉換為您使用設備所做的一切,無論是觀看視頻還是寫電子郵件。

CPU技術最常見的進步之一就是使這些晶體管越來越小。幾十年來,這導致了CPU速度的提高,通常被稱為摩爾定律。

原理

在現代設備中,台式機或筆記本電腦具有專用的CPU,可為系統執行許多處理功能。相反,移動設備和某些平板電腦使用片上系統(SoC),該芯片包含其CPU和其他組件。英特爾和AMD都提供了帶有圖形芯片和內存的CPU,這意味著它們不僅可以執行標準的CPU功能。

CPU的核心是從程序或應用程序獲取指令並執行計算。該過程分為三個關鍵階段:獲取,解碼和執行。CPU從RAM中提取指令,對指令的實際含義進行解碼,然後使用CPU的相關部分執行指令。


核心

INTEL CPU 圖示來源自https://3dnews.ru/981058
AMD CPU 圖示

最初,CPU具有單個處理核心。當今的現代CPU由多個內核組成,使其可以一次執行多個指令,從而有效地將單個CPU塞滿了多個CPU。今天幾乎售出的所有CPU至少都是雙核的,但是在高端,您會看到四個(四核)CPU,在某些情況下甚至會看到六個,八個,10、12和16核CPU。

執行的指令或計算可能涉及基本算術,將某些數字進行比較或在內存中移動它們。由於計算設備中的所有內容都由數字表示,因此這些簡單的任務等同於CPU的工作。從啟動Windows到觀看YouTube視頻,一切都很輕鬆。[1]

時脈

cpu效能圖片來自cpu天梯图2020_笔记本cpu天梯排名图2020

CPU 是電腦的「大腦」,其效能會大幅影響程式載入的速度及執行順暢程度。然而,要衡量處理器效能,有幾個不同的方式。時脈速度(又稱「時脈速率」或「頻率」)是當中數一數二重要的。

時脈速度是什麼? 一般而言,時脈速度愈高,CPU 愈快。然而,許多其他因素也有影響。

CPU 每秒會處理來自不同程式的眾多指令(算術等低層級計算) 。時脈速度測量的是 CPU 每秒執行的週期數,測量單位為 GHz (gigahertz)。

一個「週期」其實是指內部振盪器產生的一次同步脈衝,但是就我們的目的而言,週期是幫助我們了解 CPU 速度的基本單位。在每個週期期間,處理器內的數十億電晶體會打開又關閉4。

頻率比較

頻率是指特定時間內完成更多作業,如上方所述。

時脈速度 3.2 GHz 的 CPU 每秒會執行 32 億個週期。(較舊的 CPU 速度測量單位是 megahertz 或每秒百萬週期。)

有時候,單一時脈週期內可完成數個指令,在其他情況,可能要數個時脈週期才能處理單一指令。由於不同 CPU 設計處理指令的方式不同,比較時脈速度,最好選擇相同品牌與世代的 CPU。

舉例而言,五年前生產的、時脈速度較快的 CPU,效能可能不如時脈速度較慢但較新款 CPU。這是因為新架構處理指令的效率較高。X 系列的 Intel® 處理器的效能可能勝過時脈速度較高的 K 系列處理器,因為它將工作分配給不同核心,並且具備較大的 CPU 快取。但若是同一代的 CPU,例如 Intel 第 10 代產品,時脈速度較高的處理器在諸多應用程式的效能,通常優於時脈速度較低的處理器。因此,務必比較相同品牌與世代的處理器。

時脈速度如何影響遊戲? 多核心 CPU 問世之前,時脈速度被視為比較單核心處理器的重要規格。如今,除了時脈速度以外,核心數、CPU 快取和耗電量也一併納入考量。

時脈速度對個別遊戲的影響,取決於遊戲引擎及用來建立遊戲的工具。Tom's Hardware 等基準測試網站發現,某些遊戲引擎(例如 Far Cry: Primal's Dunia)使用強大的單一執行緒,效能較使用多執行緒時高。5 另一方面,對於許多較新的 AAA 遊戲,尤其是 Unreal Engine 4 等適合多執行緒的引擎,額外的核心與加速的時脈都能帶來好處。6

特定基準測試是評估 CPU 在特定遊戲引擎的效能的最佳方式,但時脈速度能提供關於同一產品系列的處理器的資訊,幫助您大概瞭解各款處理器的相對效能。 渦輪加速頻率是什麼意思? Intel CPU 規格同時列出了最大渦輪頻率和處理器基礎頻率。處理器基礎頻率是指 CPU 的一般作業點,而最大渦輪頻率則是指使用 Intel® 渦輪加速技術可達的最大速度。

Intel® 渦輪加速技術會以動態方式增加時脈速度,以處理繁重工作負載。這項工具不需要使用者安裝或配置即可執行。這項技術會判斷處理器具備的熱量空餘空間,以及使用中的核心數量,然後將時脈速度加速到安全水準上限。在這裡閱讀更多此技術的相關資訊。 渦輪頻率比較 哪個數字對遊戲比較重要?渦輪頻率。如果有充足散熱,CPU 在 CPU 密集型的遊戲中,處理繁重工作負載時(例如在城市裡移動,或者在策略遊戲中計算敵人回合的人工智慧行為)的作業速度就是渦輪頻率。

如何調整 CPU 時脈速度? 「超頻」這個字是指加快 CPU 時脈速度,進而提高處理能力。名稱內有「K」的 Intel CPU,其「倍頻」不鎖頻,搭配支援超頻的主機板晶片組時,輕輕鬆鬆即可超頻。

超頻可以改善 FPS 7,即使是 Intel® Core™ i9-9900K 處理器等高階 CPU 也沒問題。在這裡進一步瞭解如何找出穩定的超頻頻率,並且將現有硬體發揮得淋漓盡致。

時脈速度為什麼重要? CPU 時脈速度是處理器效能的一個良好指標。雖然我們都知道,影片編輯和串流這類應用程式仰賴多核心效能,但使用時脈速度最高的 CPU 進行許多新遊戲時,基準測試分數依然最高。

影片

CPU到底是怎么工作的?


參考文獻

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