[说明]cpu功能

[说明]cpu功能 CPU是电脑的心脏，一台电脑所使用的CPU基本决定了这台电脑的性能和档次。CPU发展到了今天，频率已经到了2GHZ。在我们决定购买哪款CPU或者阅读有关CPU的文章时，经常会见到例如外频、倍频、缓存等参数和术语。下面我就把这些常用的和CPU有关的术语简单的给大家介绍一下。 CPU(Central Pocessing Unit) 中央处理器，是计算机的头脑，90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。CPU集成上万个晶体管，可分为控制单元(Control Unit;CU)、逻辑单元(Arithmetic Logic Unit;ALU)、存储单元(Memory Unit;MU)三大部分。以内部结构来分可分为:整数运算单元，浮点运算单元，MMX单元，L1 Cache单元和寄存器等。 主频 CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。 外频 即系统总线，CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。 倍频 原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为:主频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。 缓存(Cache) CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。 一级缓存 即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。 二级缓存 即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻 找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。 内存总线速度:(Memory-Bus Speed) 是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间数据交流的速度。 扩展总线速度:(Expansion-Bus Speed) 是指CPU与扩展设备之间的数据传输速度。扩展总线就是CPU与外部设备的桥梁。 地址总线宽度 简单的说是CPU能使用多大容量的内存，可以进行读取数据的物理地址空间。 数据总线宽度 数据总线负责整个系统的数据流量的大小，而数据总线宽度则决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。 生产工艺 在生产CPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。其生产的精度以微米(um)来示，精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高CPU的集成度，CPU的功耗也越小。这样CPU的主频也可提高，在0.25微米的生产工艺最高可以达到600MHz的频率。而0.18微米的生产工艺CPU可达到G赫兹的水平上。0.13微米生产工艺的CPU即将面市。 工作电压 是指CPU正常工作所需的电压，提高工作电压，可以加强CPU内部信号，增加CPU的稳定性能。但会导致CPU的发热问题，CPU发热将改变CPU的化学介质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为5V，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有着很大的变化，PIIICPU的电压为1.7V，解决了CPU发热过高的问题。 MMX(MultiMedia Extensions，多媒体扩展指令集)英特尔开发的最早期SIMD指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度。 SSE(Streaming SIMD Extensions，单一指令多数据流扩展) 英特尔开发的第二代SIMD指令集，有70条指令，可以增强浮点和多媒体运算的速度。 3DNow!(3D no waiting) AMD公司开发的SIMD指令集，可以增强浮点和多媒体运算的速度，它的指令数为21条。 CPU : CPU接口类型 CPU接口类型:CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展，采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口，对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同，在插孔数、体积、形状都有变化，所以不能互相接插。 CPU接口:Socket AM2 Socket AM2是2006年5月底发布的支持DDR2内存的AMD64位桌面CPU的接口标准，具有940根CPU针脚，支持双通道DDR2内存。虽然同样都具有940根CPU针脚，但Socket AM2与原有的Socket 940在针脚定义以及针脚排列方面都不相同，并不能互相兼容。目前采用Socket AM2接口的有低端的Sempron、中端的Athlon 64、高端的Athlon 64 X2以及顶级的Athlon 64 FX等全系列AMD桌面CPU，支持200MHz外频和1000MHz的HyperTransport总线频率，支持双通道DDR2内存，其中Athlon 64 X2以及Athlon 64 FX最高支持DDR2 800，Sempron和Athlon 64最高支持DDR2 667。。按照AMD的规划，Socket AM2接口将逐渐取代原有的Socket 754接口和Socket 939接口，从而实现桌面平台CPU接口的统一。 CPU接口:Socket S1 Socket S1是2006年5月底发布的支持DDR2内存的AMD64位移动CPU的接口标准，具有638根CPU针脚，支持双通道DDR2内存，这是与只支持单通道DDR内存的移动平台原有的Socket 754接口的最大区别。目前采用Socket S1接口的有低端的Mobile Sempron和高端的Turion 64 X2。按照AMD的规划，Socket S1接口将逐渐取代原有的Socket 754接口从而成为AMD移动平台的标准CPU接口。 CPU接口:Socket F Socket F是AMD于2006年第三季度发布的支持DDR2内存的AMD服务器/工作站CPU的接口标准，首先采用此接口的是Santa Rosa核心的LGA封装的Opteron。与以前的Socket 940接口CPU明显不同，Socket F与Intel的Socket 775和Socket 771倒是基本类似。Socket F接口CPU的底部没有传统的针脚，而代之以1207个触点，即并非针脚式而是触点式，通过与对应的Socket F插槽内的1207根触针接触来传输信号。Socket F接口不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。Socket F接口的Opteron也是AMD首次采用LGA封装，支持ECC DDR2内存。按照AMD的规划，Socket F接口将逐渐取代Socket 940接口。 CPU接口:Socket 771 Socket 771是Intel2005年底发布的双路服务器/工作站CPU的接口标准，目前采用此接口的有采用LGA封装的Dempsey核心的Xeon 5000系列和Woodcrest核心的Xeon 5100系列。与以前的Socket 603和Socket 604明显不同，Socket 771与桌面平台的Socket 775倒还基本类似，Socket 771接口CPU的底部没有传统的针脚，而代之以771个触点，即并非针脚式而是触点式，通过与对应的Socket 771插槽内的771根触针接触来传输信号。Socket 771接口不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。Socket 771接口的CPU全部都采用LGA封装。按照Intel的规划，除了Xeon MP仍然采用Socket 604接口之外，Socket 771接口将取代双路Xeon(即Xeon DP)目前所采用的Socket 603接口和Socket 604接口。 CPU接口:Socket 479 Socket 479的用途比较专业，是2003年3月发布的Intel移动平台处理器的专用接口，具有479根CPU针脚，采用此接口的有Celeron M系列(不包括Yonah核心)和Pentium M系列，而此两大系列CPU已经面临被淘汰的命运。Yonah核心的Core Duo、Core Solo和Celeron M已经改用了不兼容于旧版Socket 478的新版Socket 478接口。 CPU接口:Socket 478 最初的Socket 478接口是早期Pentium 4系列处理器所采用的接口类型，针脚数为478针。Socket 478的Pentium 4处理器面积很小，其针脚排列极为紧密。英特尔公司的Pentium 4系列和P4 赛扬系列都采用此接口，目前这种CPU已经逐步退出市场。 但是，Intel于2006年初推出了一种全新的Socket 478接口，这种接口是目前Intel公司采用Core架构的处理器Core Duo和Core Solo的专用接口，与早期桌面版Pentium 4系列的Socket 478接口相比，虽然针脚数同为478根，但是其针脚定义以及电压等重要参数完全不相同，所以二者之间并不能互相兼容。随着Intel公司的处理器全面向Core架构转移，今后采用新Socket 478接口的处理器将会越来越多，例如即将推出的Core架构的Celeron M也会采用此接口。 CPU接口:Socket 775(LGA775) Socket 775又称为Socket T，是目前应用于Intel LGA775封装的CPU所对应的接口，目前采用此种接口的有LGA775封装的单核心的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及双核心的Pentium D和Pentium EE等CPU。与以前的Socket 478接口CPU不同，Socket 775接口CPU的底部没有传统的针脚，而代之以775个触点，即并非针脚式而是触点式，通过与对应的Socket 775插槽内的775根触针接触来传输信号。Socket 775接口不仅能够有效提升处理器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产成本。随着Socket 478的逐渐淡出，Socket 775已经成为Intel桌面CPU的标准接口。 CPU接口:Socket 754 Socket 754是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的CPU接口，具有754根CPU针脚，只支持单通道DDR内存。目前采用此接口的有面向桌面平台的Athlon 64的低端型号和Sempron的高端型号，以及面向移动平台的Mobile Sempron、Mobile Athlon 64以及Turion 64。随着AMD从2006年开始全面转向支持DDR2内存，桌面平台的Socket 754将逐渐被Socket AM2所取代从而使AMD的桌面处理器接口走向统一，而与此同时移动平台的Socket 754也将逐渐被具有638根CPU针脚、支持双通道DDR2内存的Socket S1所取代。Socket 754在2007年底完成自己的历史使命从而被淘汰，其寿命反而要比一度号称要取代自己的Socket 939要长得多。 CPU接口:Socket 939 Socket 939是AMD公司2004年6月才推出的64位桌面平台接口标准，具有939 根CPU针脚，支持双通道DDR内存。目前采用此接口的有面向入门级服务器/工作站市场的Opteron 1XX系列以及面向桌面市场的Athlon 64以及Athlon 64 FX和Athlon 64 X2，除此之外部分专供OEM厂商的Sempron也采用了Socket 939接口。Socket 939处理器和与过去的Socket 940插槽是不能混插的，但是Socket 939仍然使用了相同的CPU风扇系统模式。随着AMD从2006年开始全面转向支持DDR2内存，Socket 939被Socket AM2所取代，在2007年初完成自己的历史使命从而被淘汰，从推出到被淘汰其寿命还不到3年。 CPU接口:Socket 940 Socket 940是最早发布的AMD64位CPU的接口标准，具有940根CPU针脚，支持双通道ECC DDR内存。目前采用此接口的有服务器/工作站所使用的Opteron以及最初的Athlon 64 FX。随着新出的Athlon 64 FX以及部分Opteron 1XX系列改用Socket 939接口，所以Socket 940已经成为了Opteron 2XX全系列和Opteron 8XX全系列以及部分Opteron 1XX系列的专用接口。随着AMD从2006年开始全面转向支持DDR2内存，Socket 940也会逐渐被Socket F所取代，完成自己的历史使命从而被淘汰。 CPU接口:Socket 603 Socket 603的用途比较专业，应用于Intel方面高端的服务器/工作站平台，采用此接口的CPU是Xeon MP和早期的Xeon，具有603根CPU针脚。Socket 603接口的CPU可以兼容于Socket 604插槽。 CPU接口:Socket 604 与Socket 603相仿，Socket 604仍然是应用于Intel方面高端的服务器/工作站平台，采用此接口的CPU是533MHz和800MHz FSB的Xeon。Socket 604接口的CPU不能兼容于Socket 603插槽。 CPU : CPU封装技术 CPU封装技术 所谓“CPU封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术。以CPU为例，我们实际看到的体积和外观并不是真正的CPU内核的大小和面貌，而是CPU内核等元件经过封装后的产品。 CPU封装对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。封装也可以说是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用，而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。因此，对于很多集成电路产品而言，封装技术都是非常关键的一环。 目前采用的CPU封装多是用绝缘的塑料或陶瓷材料包装起来，能起着密封和提 高芯片电热性能的作用。由于现在处理器芯片的内频越来越高，功能越来越强，引脚数越来越多，封装的外形也不断在改变。封装时主要考虑的因素: 1. 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1:1 2. 引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性 能 3. 基于散热的要求，封装越薄越好 作为计算机的重要组成部分，CPU的性能直接影响计算机的整体性能。而CPU制造工艺的最后一步也是最关键一步就是CPU的封装技术，采用不同封装技术的CPU，在性能上存在较大差距。只有高品质的封装技术才能生产出完美的CPU产品。 CPU芯片的封装技术: DIP封装 DIP封装(Dual In-line Package)，也叫双列直插式封装技术，指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的芯片在从芯片插座上插拔时应特别小心，以免损坏管脚。DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP，单层陶瓷双列直插式DIP，引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式，塑料包封结构式，陶瓷低熔玻璃封装式)等。 DIP封装具有以下特点: 1.适合在PCB(印刷电路板)上穿孔焊接，操作方便。 2.芯片面积与封装面积之间的比值较大，故体积也较大。 最早的4004、8008、8086、8088等CPU都采用了DIP封装，通过其上的两排引脚可插到主板上的插槽或焊接在主板上。 QFP封装 这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术(Plastic Quad Flat Pockage)，该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高;而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用;该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。 QFP封装 这种技术的中文含义叫方型扁平式封装技术(Plastic Quad Flat Pockage)，该技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。该技术封装CPU时操作方便，可靠性高;而且其封装外形尺寸较小，寄生参数减小，适合高频应用;该技术主要适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线。 PFP封装 该技术的英文全称为Plastic Flat Package，中文含义为塑料扁平组件式封装。用这种技术封装的芯片同样也必须采用SMD技术将芯片与主板焊接起来。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应管脚的焊盘。将芯片各脚对准相应的焊盘，即可实现与主板的焊接。用这种方法焊上去的芯片，如果不用专用工具是很难拆卸下来的。该技术与上面的QFP技术基本相似，只是外观的封装形状不同而已。 PGA封装 该技术也叫插针网格阵列封装技术(Ceramic Pin Grid Arrau Package)，由这种技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据管脚数目的多少，可以围成2,5圈。安装时，将芯片插入专门的PGA插座。为了使得CPU能够更方便的安装和拆卸，从486芯片开始，出现了一种ZIF CPU插座，专门用来满足PGA封装的CPU在安装和拆卸上的要求。该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下。 BGA封装 BGA技术(Ball Grid Array Package)即球栅阵列封装技术。该技术的出现便成为CPU、主板南、北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。但BGA封装占用基板的面积比较大。虽然该技术的I/O引脚数增多，但引脚之间的距离远大于QFP，从而提高了组装成品率。而且该技术采用了可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善它的电热性能。另外该技术的组装可用共面焊接，从而能大大提高封装的可靠性;并且由该技术实现的封装CPU信号传输延迟小，适应频率可以提高很大。 BGA封装具有以下特点: 1.I/O引脚数虽然增多，但引脚之间的距离远大于QFP封装方式，提高了成品率 2.虽然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，从而可以改善电热性能 3.信号传输延迟小，适应频率大大提高 4.组装可用共面焊接，可靠性大大提高 目前较为常见的封装形式: OPGA封装 OPGA(Organic pin grid Array，有机管脚阵列)。这种封装的基底使用的是玻璃纤维，类似印刷电路板上的材料。 此种封装方式可以降低阻抗和封装成本。OPGA封装拉近了外部电容和处理器内核的距离，可以更好地改善内核供电和过滤电流杂波。AMD公司的AthlonXP系列CPU大多使用此类封装。 mPGA封装 mPGA，微型PGA封装，目前只有AMD公司的Athlon 64和英特尔公司的Xeon(至 强)系列CPU等少数产品所采用，而且多是些高端产品，是种先进的封装形式。 CPGA封装 CPGA也就是常说的陶瓷封装，全称为Ceramic PGA。主要在Thunderbird(雷鸟)核心和“Palomino”核心的Athlon处理器上采用。 FC-PGA封装 FC-PGA封装是反转芯片针脚栅格阵列的缩写，这种封装中有针脚插入插座。这些芯片被反转，以至片模或构成计算机芯片的处理器部分被暴露在处理器的上部。通过将片模暴露出来，使热量解决可直接用到片模上，这样就能实现更有效的芯片冷却。为了通过隔绝电源信号和接地信号来提高封装的性能，FC-PGA 处理器在处理器的底部的电容放置区域(处理器中心)安有离散电容和电阻。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。FC-PGA 封装用于奔腾 III 和英特尔 赛扬 处理器，它们都使用 370 针。 FC-PGA2封装 FC-PGA2 封装与 FC-PGA 封装类型很相似，除了这些处理器还具有集成式散热器 (IHS)。集成式散热器是在生产时直接安装到处理器片上的。由于 IHS 与片模有很好的热接触并且提供了更大的表面积以更好地发散热量，所以它显著地增加了热传导。FC-PGA2 封装用于奔腾 III 和英特尔赛扬处理器(370 针)和奔腾 4 处理器(478 针)。 OOI封装 OOI 是 OLGA 的简写。OLGA 代表了基板栅格阵列。OLGA 芯片也使用反转芯片设计，其中处理器朝下附在基体上，实现更好的信号完整性、更有效的散热和更低的自感应。OOI 有一个集成式导热器 (IHS)，能帮助散热器将热量传给正确安装的风扇散热器。OOI 用于奔腾 4 处理器，这些处理器有 423 针。 PPGA封装 “PPGA”的英文全称为“Plastic Pin Grid Array”，是塑针栅格阵列的缩写，这些处理器具有插入插座的针脚。为了提高热传导性，PPGA 在处理器的顶部使用了镀镍铜质散热器。芯片底部的针脚是锯齿形排列的。此外，针脚的安排方式使得处理器只能以一种方式插入插座。 S.E.C.C.封装 “S.E.C.C.”是“Single Edge Contact Cartridge”缩写，是单边接触卡盒的缩写。为了与主板连接，处理器被插入一个插槽。它不使用针脚，而是使用“金手指”触点，处理器使用这些触点来传递信号。S.E.C.C. 被一个金属壳覆盖，这个壳覆盖了整个卡盒组件的顶端。卡盒的背面是一个热材料镀层，充当了散热器。S.E.C.C. 内部，大多数处理器有一个被称为基体的印刷电路板连接起处理器、二级高速缓存和总线终止电路。S.E.C.C. 封装用于有 242 个触点的英特尔奔腾II 处理器和有 330 个触点的奔腾II 至强和奔腾 III 至强处理器。 S.E.C.C.2 封装 S.E.C.C.2 封装与 S.E.C.C. 封装相似，除了S.E.C.C.2 使用更少的保护性包 装并且不含有导热镀层。S.E.C.C.2 封装用于一些较晚版本的奔腾II 处理器和奔腾 III 处理器(242 触点)。 S.E.P.封装 “S.E.P.”是“Single Edge Processor”的缩写，是单边处理器的缩写。 “S.E.P.”封装类似于“S.E.C.C.”或者“S.E.C.C.2”封装，也是采用单边插入到 Slot插槽中，以金手指与插槽接触，但是它没有全包装外壳，底板电路从处理器底 部是可见的。“S.E.P.”封装应用于早期的242根金手指的Intel Celeron 处理器。 PLGA封装 PLGA是Plastic Land Grid Array的缩写，即塑料焊盘栅格阵列封装。由于没 有使用针脚，而是使用了细小的点式接口，所以PLGA封装明显比以前的FC-PGA2等 封装具有更小的体积、更少的信号传输损失和更低的生产成本，可以有效提升处理 器的信号强度、提升处理器频率，同时也可以提高处理器生产的良品率、降低生产 成本。目前Intel公司Socket 775接口的CPU采用了此封装。 CuPGA封装 CuPGA是Lidded Ceramic Package Grid Array的缩写，即有盖陶瓷栅格阵列封 装。其与普通陶瓷封装最大的区别是增加了一个顶盖，能提供更好的散热性能以及 能保护CPU核心免受损坏。目前AMD64系列CPU采用了此封装。 CPU也就是我们常说的中央处理器，一台PC的性能的好与坏跟CPU自身的性能有着最直接的关系。现在全球的个人处理器竞争主要体现在AMD和英特尔两大巨头。 现在就说说CPU的一些主要参数吧; 主频:通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。主频也叫时钟频率，单位是GHZ，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频,外频×倍频系数。 外频:外频是CPU与主板上其它设备进行数据传输的物理工作频率，也就是系统总线的工作频率。它代表着CPU与主板和内存等配件之间的数据传输速度。单位也是MHz。CPU标准外频主要有66MHz、100MHz、133MHz、166MHz、200MHz几种。 倍频:倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。倍频一般是不能改的，现在的CPU一般都对倍频进行了锁定。 有人以为认为CPU的主频指的是CPU运行的速度，实际上这个认识是很片面的。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力是没有直接关系的。当然，主频和实际的运算速度是有关的，但目前还没有一个确定的能够定量两者的数值关系， 因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集，CPU的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。 前端总线(FSB)频率(即总线频率):是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽,(总线频率×数据带宽)/8。外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。 缓存:缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速度很快。 L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般L1缓存的容量通常在32,256KB。 L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频详图，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达1MB-3MB。 CPU扩展指令集:CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一 系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。这些扩展指令可以提高CPU处理多媒体和3D图形的能力。MMX包含有57条命令，SSE包含有50条命令，SSE2包含有144条命令，SSE3包含有13条命令。AMD的3DNow!指令集。目前SSE3也是最先进的指令集，英特尔Prescott处理器已经支持SSE3指令集，AMD的双核心处理器支持SSE3。 制作工艺:制作工艺是指在硅材料上生产CPU时内部各元器材的连接线宽度，一般用微米表示。微米值越小制作工艺越先进，CPU可以达到的频率越高，集成的晶体管就可以更多。目前最新的CPU已经达到了65纳米的制造工艺。将来会有45，30的。 c PU内核电压和I/O工作电压:从586CPU开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低;I/O电压一般都在1.6~3V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。 CPU的位宽对CPU性能的影响绝不亚于主频。位宽是指微处理器一次执行指令的数据带宽。处理器的寻址位宽增长很快，业界已使用过4、8、16位寻址再到目前主流的32位，而64位寻址浮点运算已经逐步成为CPU的主流产品。 受虚拟和实际内存尺寸的限制，目前主流的32位CPU在性能执行模式方面存在一个严重的缺陷:当面临大量的数据流时，32位的寄存器(注:为了处理数据，暂时储存结果，或者做间接寻址等等动作，每个处理器都具备一些内建的内存，这些能够在不延迟的状态下存取的内存就称为“寄存器”，每个寄存器的大小都相同)和指令集不能及时进行相应的处理运算。 32位CPU一次只能处理32位，也就是4个字节的数据;而64位CPU一次就能处理64位即8个字节的数据。如果我们将总长128位的指令分别按照16位、32位、64位为单位进行编辑的话:旧的16位CPU(如Intel 80286 CPU)需要8个指令，32位的CPU需要4个指令，而64位CPU则只要两个指令。显然，在工作频率相同的情况下，64位CPU的处理速度比16位、32位的更快。 可以比较一下图中的32位与64位CPU，64位的代码流的数量没有改变，其宽度随着指令代码的宽度而变化;而数据流的宽度则增加了一倍。虽然理论上在一个时钟周期内64位系统处理的数据量是32位系统的两倍，但理论和现实通常都是有差距的。 要注意的是，CPU不只需要位宽够宽的寄存器，也需要足够数量的寄存器，以确保大量数据处理。因此为了容纳更多的数据，寄存器和内部数据通道也必须加倍，因此在64位CPU中的寄存器位数一般是32位CPU中的两倍。 不过，虽然寄存器位数增加了，但正在执行指令的指令寄存器却都是一样的，即数据流加倍而指令流不变。此外，增加数据位数还可以扩大动态范围。在通常使用的十进制中，只能得到最多10个整数(一位数情况下)，这是因为0~9中只有10个不同的符号来表示相应的意思，想要表示10以上的数就需要增加一位数，两位数(00-99)才可以表示100个数。 可以得出十进制的动态范围的计算公式:DR=10n (n表示数字位数)。在二进制体系中，相应的我们可以得到公式:DR=2n，那么目前使用的32位就可以达到232=4.3×109，升级到64位之后，就可以达到264=1.8×1019。动态范围扩大了43亿倍。 提示:扩大动态范围可以在一定程度上提高寄存器中数据的准确性。比如，当使用32位系统处理气象模拟运算任务时，当处理的数据超过32位所能提供的最大动态范围时，系统就会出现诸如Overflow(超过了最大正整数)或Underflow(低于最小的负整数)的错误提示，这样寄存器中的数据就无法保证准确。 除了运算能力之外，与32位CPU相比，64位CPU的优势还体现在系统对内存的控制上。由于地址使用的是特殊的整数，而64位CPU的一个ALU(算术逻辑运算器)和寄存器可以处理更大的整数，也就是更大的地址。 传统32位CPU的寻址空间最大为4GB，使得很多需要大容量内存的大规模的数据处理程序在这时都会显得捉襟见肘，形成了运行效率的瓶颈。而64位的处理器在理论上则可以达 到1800万个TB(1TB=1024GB)，将能够彻底解决32位计算系统所遇到的瓶颈现象。 当然64位寻址空间也有一定的缺点:内存地址值随着位数的增加而变为原来的两倍，这样内存地址将在缓存中占用更多的空间，其他有用的数据就无法载入缓存，从而引起了整体性能一定程度的下降