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Kkk555tw讨论 | 贡献2020年4月8日 (三) 16:40的版本 參考文獻
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处理器 CPU

cpu图示照片来自kkk555tw

什么是CPU? 它是中央处理单元的缩写,是执行指令并在您拥有的每个主要设备中移动数据的[芯片],从最小的平板电脑到最强大的台式计算机。 无论您是遇到CPU问题还是想增加自己的知识,这里都是您需要了解的有关CPU的所有知识,这几乎是每个系统的核心。

CPU是定义计算设备的核心组件,但它不是唯一的组件—同样,它只是大脑。它是位于设备内部主电路板(主板或主板)上的特殊座(插槽)中的芯片。它与内存(暂时存储信息的位置)明显不同。它也与图形卡图形芯片分离,后者可渲染屏幕上显示的所有视频和3D图形。

通过在单个计算机芯片上放置数十亿个微型晶体管来构建CPU。这些晶体管允许它进行计算,以运行存储在系统内存中的程序。它们实际上是打开或关闭的微小闸门,因此传达的是零或零,可转换为您使用设备所做的一切,无论是观看视频还是写电子邮件。

CPU技术最常见的进步之一就是使这些晶体管越来越小。几十年来,这导致了CPU速度的提高,通常被称为摩尔定律。

原理

在现代设备中,台式机或笔记本电脑具有专用的CPU,可为系统执行许多处理功能。相反,移动设备和某些平板电脑使用片上系统(SoC),该芯片包含其CPU和其他组件。英特尔和AMD都提供了带有图形芯片和内存的CPU,这意味著它们不仅可以执行标准的CPU功能。

CPU的核心是从程序或应用程序获取指令并执行计算。该过程分为三个关键阶段:获取,解码和执行。CPU从RAM中提取指令,对指令的实际含义进行解码,然后使用CPU的相关部分执行指令。


核心

INTEL CPU 图示来源自https://3dnews.ru/981058
AMD CPU 图示

最初,CPU具有单个处理核心。当今的现代CPU由多个内核组成,使其可以一次执行多个指令,从而有效地将单个CPU塞满了多个CPU。今天几乎售出的所有CPU至少都是双核的,但是在高端,您会看到四个(四核)CPU,在某些情况下甚至会看到六个,八个,10、12和16核CPU。

执行的指令或计算可能涉及基本算术,将某些数字进行比较或在内存中移动它们。由于计算设备中的所有内容都由数字表示,因此这些简单的任务等同于CPU的工作。从启动Windows到观看YouTube视频,一切都很轻松。[1]

时脉

cpu效能图片来自cpu天梯图2020_笔记本cpu天梯排名图2020

CPU 是电脑的“大脑”,其效能会大幅影响程式载入的速度及执行顺畅程度。然而,要衡量处理器效能,有几个不同的方式。时脉速度(又称“时脉速率”或“频率”)是当中数一数二重要的。

时脉速度是什么? 一般而言,时脉速度愈高,CPU 愈快。然而,许多其他因素也有影响。

CPU 每秒会处理来自不同程式的众多指令(算术等低层级计算) 。时脉速度测量的是 CPU 每秒执行的周期数,测量单位为 GHz (gigahertz)。

一个“周期”其实是指内部振荡器产生的一次同步脉冲,但是就我们的目的而言,周期是帮助我们了解 CPU 速度的基本单位。在每个周期期间,处理器内的数十亿电晶体会打开又关闭4。

频率比较

频率是指特定时间内完成更多作业,如上方所述。

时脉速度 3.2 GHz 的 CPU 每秒会执行 32 亿个周期。(较旧的 CPU 速度测量单位是 megahertz 或每秒百万周期。)

有时候,单一时脉周期内可完成数个指令,在其他情况,可能要数个时脉周期才能处理单一指令。由于不同 CPU 设计处理指令的方式不同,比较时脉速度,最好选择相同品牌与世代的 CPU。

举例而言,五年前生产的、时脉速度较快的 CPU,效能可能不如时脉速度较慢但较新款 CPU。这是因为新架构处理指令的效率较高。X 系列的 Intel® 处理器的效能可能胜过时脉速度较高的 K 系列处理器,因为它将工作分配给不同核心,并且具备较大的 CPU 快取。但若是同一代的 CPU,例如 Intel 第 10 代产品,时脉速度较高的处理器在诸多应用程式的效能,通常优于时脉速度较低的处理器。因此,务必比较相同品牌与世代的处理器。

时脉速度如何影响游戏? 多核心 CPU 问世之前,时脉速度被视为比较单核心处理器的重要规格。如今,除了时脉速度以外,核心数、CPU 快取和耗电量也一并纳入考量。

时脉速度对个别游戏的影响,取决于游戏引擎及用来建立游戏的工具。Tom's Hardware 等基准测试网站发现,某些游戏引擎(例如 Far Cry: Primal's Dunia)使用强大的单一执行绪,效能较使用多执行绪时高。5 另一方面,对于许多较新的 AAA 游戏,尤其是 Unreal Engine 4 等适合多执行绪的引擎,额外的核心与加速的时脉都能带来好处。6

特定基准测试是评估 CPU 在特定游戏引擎的效能的最佳方式,但时脉速度能提供关于同一产品系列的处理器的资讯,帮助您大概了解各款处理器的相对效能。 涡轮加速频率是什么意思? Intel CPU 规格同时列出了最大涡轮频率和处理器基础频率。处理器基础频率是指 CPU 的一般作业点,而最大涡轮频率则是指使用 Intel® 涡轮加速技术可达的最大速度。

Intel® 涡轮加速技术会以动态方式增加时脉速度,以处理繁重工作负载。这项工具不需要使用者安装或配置即可执行。这项技术会判断处理器具备的热量空馀空间,以及使用中的核心数量,然后将时脉速度加速到安全水准上限。在这里阅读更多此技术的相关资讯。 涡轮频率比较 哪个数字对游戏比较重要?涡轮频率。如果有充足散热,CPU 在 CPU 密集型的游戏中,处理繁重工作负载时(例如在城市里移动,或者在策略游戏中计算敌人回合的人工智慧行为)的作业速度就是涡轮频率。

如何调整 CPU 时脉速度? “超频”这个字是指加快 CPU 时脉速度,进而提高处理能力。名称内有“K”的 Intel CPU,其“倍频”不锁频,搭配支援超频的主机板晶片组时,轻轻松松即可超频。

超频可以改善 FPS 7,即使是 Intel® Core™ i9-9900K 处理器等高阶 CPU 也没问题。在这里进一步了解如何找出稳定的超频频率,并且将现有硬体发挥得淋漓尽致。

时脉速度为什么重要? CPU 时脉速度是处理器效能的一个良好指标。虽然我们都知道,影片编辑和串流这类应用程式仰赖多核心效能,但使用时脉速度最高的 CPU 进行许多新游戏时,基准测试分数依然最高。

影片

CPU到底是怎么工作的?


参考文献

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