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小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

发布时间:2017-03-26作者:沧海一土

  CPU,也叫中央处理器,是一台计算机的“大脑”,也是影响整台电脑性能最为核心的部件之一。CPU的性能高低直接决定整台电脑的运行速度,那么CPU长什么样子,其性能又如何呢?市面上又有哪些处理器可以选择呢?且听小编一一道来!

  CPU,即中央处理器。在很多人的印象中,它初看像是一个“金属块”,实则是薄电路板和金属块的结合,没有过多的美感可言。然而,它好比人的“大脑”,是一台计算机的运算和控制核心,真正算得上“小块头大智慧”。

  小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

  Intel处理器正面

  小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

  Intel处理器背面

  小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

  AMD处理器正面

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  AMD处理器背面

  从图片上看,CPU长相差不了多少,从功能构造上也比较简单,从上到下依次为:金属块(起到导热和保护内部芯片的作用)、CPU芯片、CPU电路基板、底部却不一样(AMD处理器是针脚,Intel处理器从LGA 775插座开始,CPU采用了触点方式,将传统的针脚改为触点设计在了主板上)。

  既然说到LGA插座,那我们就有必要来说说处理器的主板插座了,处理器主板插座形态的变迁和处理器的发展历史紧密相连。

  如果只看2000年之后的CPU,Intel先后经历了Socket 478、LGA775、LGA1155以及以及现在主流的LGA 1150/LGA 1151和高端处理器采用的LGA 2011接口。采用LGA775封装的CPU如早期的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D以及双核心的Pentium D、Pentium EE、Core 2 、采用LGA 1150封装的如现在市售的Core i5 4950,LGA 1151封装的第六代酷睿处理器Core i5 6500。

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  图为LGA 755接口

  AMD处理器接口大致有Socket FM1、Socket FM2、Socket FM2、Socket FM3及Socket FM3+这几个类型。比如一直市场销量较好的APU A8-7650K和Athlon X4 860K,其接口类型就是Socket FM2。而代表最新的Socket FM3+封装技术就非FX 6300莫属了。

  小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

  每次CPU的更新换代,虽然在参数上可能不太感人,但主频、处理器架构上都会有区别。相应的,性能增强和功耗改善都会有一定程度的提升。但是因为现在AMD在技术上与Intel已经有了一定差距,当大家每次看到新CPU发布后都没有什么大的提升,都会称这种现象为“挤牙膏”。

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  CPU两大品牌

  就产品而言,Intel有着先进的构架,当前工艺优势相当明显,在玩游戏时就具备了很大优势。部分处理器使用了“超线程”技术,增加了处理器的可利用性,提高了多任务同时工作的性能。再者,Intel使用独特的制程技术,使处理器的功耗更少、保证了其稳定性。最明显的“诟病”应该就是价格过高了。

  论性价比而说,AMD则在中低端市场表现得“火力十足”,尤其在集成了显卡的CPU上。如果你并不追求一切顶级,预算又比较有限,那么在同样的价格下,你完全可以用以“低廉价格、强劲性能、极佳超频”著称的AMD来攒出你所需要的电脑。但是功耗确是你应该考虑的问题。

  下面咱们来谈一谈CPU的几大参数

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  主频

  表示着CPU运算、处理数据的速度。顾名思义,频率越快,所产生的动作就会越快。但有一个误区—“主频越高CPU越快”,这应该是奔腾时代的陈旧思维了。现在的CPU通过架构或制程工艺的提升,已经实现了低主频下拥有较强的性能和较低的功耗。“主频=外频*倍频”,我们知道的i5、i7有“超频”功能就是通 过手动提高外频或倍频,来满足默认频率不够用的情况。

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  一般情况下,i3和i5用起来没啥太大的区别。但一旦需要处理多任务数据,i3是双核心,i5是四核心,比i3多了两个核心,差别就出来了。打个比方,同样 的计算20道题,i3有两个“大脑”,平均下来一个“大脑”需要计算10道题。而i5平均下来,每个“大脑”只需要计算5道题。

  线程

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  红框内代表线程数量接着说说线程,“答案”计算出来了,你要往纸上写啊,线程如同“三头六臂”,越多越灵活,就可以实现同时书写。如果你是10线程的话,老师罚学生抄100遍作业,别人才抄10遍,你就已经抄满100遍了,那是相当有效率啊。我们平时所见的i3是双核四线程,i5是四核四线程,至强E3是四核八线程,i7也是四核八线程,也有16线程的。

  核心和线程是建立在CPU主频率基础上的,主频低,核心线程多有啥用?就好比一个人有很多头手,但他是个智障,一样白瞎!

  小块头大智慧 计算机的“大脑”CPU知识科普

  缓存

  是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但数据交换速率却快很多,也是决定CPU性能的重要指标之一。目前,缓存又分一级缓存、二级缓存及三级缓存。CPU读取数据时,首先从缓存中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理(这就是一级缓存的作用)。如果没有找到,就用相对较慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入缓存中,可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行,不必再调用内存。因此,缓存容量越大,CPU对数据的命中率也会提高,变相提升了计算机的性能。二级缓存则为一级缓存的缓冲器,三级缓存为二级缓存的缓冲器。因此,缓存作用顺序为一级缓存、二级缓存、三级缓存;容量方面,则是三级缓存》二级缓存》一级缓存。

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  核心架构—Intel和AMD

  先说说Intel吧,Sandy Bridge是Intel在2011年推出的全新产品,并整合了Intel第六代图形核心。2012年第三代酷睿 i系列处理器发布——即Ivy Bridge。比起上代,IVB都有不小提升。随后就是Haswell,取代了Sandy Bridge和Ivy Bridge,统治了高中低市场。2013年底生产出来的Broadwell,比Haswell带来了30%的功耗改进,以后或更高。而最新的就应该是Intel的第六代处理器——Skylake,更高的制程,带来更低的功耗。

  AMD在2011年发布了代号为Zambezi桌面处理器,主要针对于中高端市场。在笔记本平台则推出了LIano,证明了在笔记本市场的强势,毕竟一个CPU的尺寸可以容纳超越入门独显的性能。2012年,Trinity作为AMD的主流产品,计算和图形性能比前辈LIano高出了50%。APU在经历了数次大规模的改变后,在2014年迎来了另一力作——Kaveri架构。全新的“压路机”核心与Radeon R7独显组成了它的全部,可谓是AMD对APU量身定制的专门架构产品。而Richlan,则作为Trinity和Kaveri之间的过渡品,起着“承上启下”的作用。

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  现在市面上主流的制程工艺大致分为:14nm、22nm、32nm及45nm。当然,数值越低,代表的技术就越先进,进而带来的功耗也会相应变低。笔者认为,更低的制程工艺在不久就会到来,比如10nm、7nm等。

  另外,现在的CPU都会存在一些特性。比如最高支持哪种类型的内存,既有DDR3也有DDR4;是否会集成显卡,集成显卡的型号都会有写明。当然,不同处理器内置的显卡性能也不尽相同。除此,还会有超线程技术、虚拟化技术等特性供大家选择,想必这些都会成为大家购买CPU时考虑的参数吧。

  在CPU性能飙升的今天,我们看到,频率对CPU性能的影响越来越小,相反核心架构和制程成为制约CPU性能关键。同一架构和同一制程的CPU,只要频率相 差不是特别大,能提供的每MHz的性能基本上都是接近的。所以对用户来说,在购买CPU时不应该再盲目追求高频率,而应该在制程和架构上多下功夫,按需选 购,寻找一款适合自己应用需求的CPU产品。只有这样,才能以最少的购买和使用开支,充分享受CPU的强劲性能。

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