[科普中国]-cpu性能指标

CPU（Central Processing Unit），即中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，其集成度越来越高，CPU内部晶体管的数量，虽然从最初的2200多个发展到今天的数十亿个，增加了数百万倍，但是CPU的内部结构仍然可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微机的性能，因此CPU的性能指标十分重要。 CPU性能主要取决于其主频和工作效率。

性能指标频率CPU的频率是指其工作频率，分为主频、外频和倍频。

1、主频其实就是CPU内核工作时的时钟频率。CPU的主频所表示的是CPU内数字脉冲信号振荡的速度。所以并不能直接说明主频的速度是计算机CPU的运行速度的直接反映形式，我们并不能完全用主频来概括CPU的性能。

2、外频是系统总线的工作频率，即CPU的基准频率，是CPU与主板之间同步运行的速度。外频速度越高，CPU就可以同时接受更多来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。

3、倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。1

CPU的缓存容量与性能计算的缓存容量越大，那么他的性能就越好。计算机在进行数据处理和运算时，会把读出来的数据先存储在一旁，然后累计到一定数量以后同时传递，这样就能够把不同设备之间处理速度的差别给解决了，这个就是缓存容量。在处理数据时，数据的临时存放点，按道理，只要缓存容量越大，计算机的数据处理速度将会越大，则计算机运行速度将会越快。

CPU工作电压CPU的正常工作电压的范围比较宽，在计算机发展的初期，这时候CPU的核定电压为5伏左右，后来CPU工艺、技术发展，现在CPU正常工作所需电压相较以前而言越来越低，目前最低可达1.1V，如此低电压下的环境，CPU也能正常运行。有些发烧友通过加强工作电压，加强CPU的运转效率，达到超频的目的，极大的提升了CPU的运行效率，但这样是一种消耗CPU使用寿命的不可取的办法。2

CPU的总线方式一般来说，我们把CUP内部的总线结构分为三类：单线结构，由一条总线连接内部所有的部件，结构简单，性能低下。双总线结构，连接各部件的总线有两条，被叫做双总线结构。多总线结构，连接CPU内各部件的总线有3条及以上，则构成多总线结构。2

CPU制造CPU的制造工艺最早是0.5um的，随着制造水平的提高，后来人们大多用的是0.25um的。如今，科学技术飞速发展，CPU的制造工艺已经开始用纳米衡量了。2

超标量超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有这种超标量结构；486以下的CPU属于低标量结构，即在这类CPU内执行一条指令至少需要一个或一个以上的时钟周期。

关系一、CPU“字长”是表示运算器性能的主要技术指标

在计算机技术中，把CPU在单位时间内一次处理的二进制数的位数称为“字长”。一般情况下，把单位时间内能处理为8位数据的CPU叫8位CPU。同理，64位的CPU在单位时间内能处理字长为64位的二进制数据。字长是表示运算器性能的主要技术指标，通常等于CPU数据总线的宽度。CPU字长越长，运算精度越高，信息处理速度越快，CPU性能也就越高。

二、CPU的频率与CPU的外频和倍频的关系

CPU的频率是指计算机运行时的工作频率，也称为“主频”或“时钟频率”。CPU的频率表示CPU内部数字脉冲信号振荡的速度，代表了CPU的实际运算速度。单位是Hz。CPU的频率越高，在一个时钟周期内所能完成的指令数也就越多，CPU的运算速度也就越快。

1、倍频越高，CPU的频率就越高

CPU实际运行的频率与CPU的外频和倍频有关，CPU的实际频率=外频x倍频。外频即CPU的基准频率，是CPU与主板之间同步运行的速度。外频速度越高，CPU就可以同时接受更多来自外围设备的数据，从而使整个系统的速度进一步提高。倍频是CPU运行频率与系统外频之间差距的参数，也称为“倍频系数”。通常简称为“倍频”。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率就越高。

2、主频越高，CPU的速度也就越快

CPU的主频一般以MHz为单位．通常所说的“奔腾Ⅲ600”中的“600”实际上就是指该CPU的主频是600MHz。但随着CPU主频的提高，一般以GHz(1GHz=1000MHz)为单位，如“奔腾43.0”中的3.0即指该CPU的工作频率是3.0GHz，即3000MHz。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，因此主频越高，CPU的速度也就越快。

三、缓存容量越大，性能也就越高

1、缓存(Cache)的作用

是为CPU和内存进行数据交换时提供一个高速的数据缓冲区。当CPU要读取数据时，首先会在缓存中寻找，如果找到了则直接从缓存中读取。如果在缓存中未能找到，那么CPU就从主内存中读取数据。CPU缓存一般分为L1高速缓存和L2高速缓存。

2、一级高速缓存与二级高速缓存对CPU的性能影响

L1高速缓存也称为一级高速缓存(L1Cache)用于暂存部分指令和数据．以使CPU能迅速地得到所需要的数据。L1高速缓存与CPU同步运行，其缓存容量大小对CPU的性能影响较大。L2高速缓存也称为二级高速缓存(L2Cache)的容量和频率对CPU的性能影响也较大，其作用就是协调CPU的运行速度与内存存取速度之间的差异。L2高速缓存是CPU晶体管总数中占得最多得一部分，由于L2高速缓存得成本很高，因此L2高速缓存得容量大小一般用来作为高端和低端CPU产品得分界标准。目前CPU的L2高速缓存有低至64KB的，也有高达4MB的。

四、前端总线频率比外频更具代表性

前端总线频率是AMD公司在推出K7CPU时提出的概念。一直以来很多人都误认为这个名词是外频的一个别称。其实，通常所说的外频是指CPU与主板的连接速度，这个概念建立在数字脉冲信号振荡速度的基础之上，而前端总线频率指的是数据传输的实际速度．即每秒钟CPU可以接收的数据传输量。例如100MHz外频是指数字脉冲信号在每秒钟振荡1000万次。就处理器速度而言，前端总线比外频更具代表性。3

本词条内容贡献者为:

刘宝成 - 副教授 - 内蒙古民族大学