CPU基础知识：CPU主频

CPU基础知识：CPU主频 在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉 冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。 频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名 称；频率的标准计量单位是Hz（赫）。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳 定的脉冲信号发生器。频率在数学达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz（赫）、KHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1KHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒）、ms（毫秒）、μs（微秒）、ns（纳秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。 CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。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”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度， 其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个确定的公式能够定 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。比如以往AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不 代表CPU的整体性能。如今的CPU（如酷睿2）工艺先进，运算流水线短，其主频的高低在一 定意义上又可以体现CPU性能的高低。不过现在Intel和AMD如今的命名方式都不以主频来 命名，因此主频可以作为购买CPU的参考指数之一。 CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举 个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在1GHz主频时，将比它运行在500MHz主频时速度快一倍。因为1GHz的时钟周期比500MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在1GHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为1ns比工作在500MHz主频时的2ns缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体 运行速度不仅取决于CPU运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的 同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行 速度才能真正得到提高。 提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的，在硅 片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减 小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。如今CPU制造工艺已经达到了45nm（如英特尔酷睿2系列），并且向更先进的制造工艺迈进。