cpu处理器篇

x86处理器的主要参数有型号，构架，频率，核心/线程数，指令集，缓存，tdp等。

1、型号及命名(这段不是重点，不想看的跳过)

目前在笔记本处理器里intel一家独大，amd几乎没什么拿得出的型号。

amd方面，我本身也不特别了解，反正记住a10>a8>a6>a4就好，fx系列大概相当于apu的a10，即使是a10也低于intel的低压i5。

intel方面：

性能上，标压i7>标压i5>低压i7>低压i5>i3>赛扬(奔腾)>凌动atom。core m不好说，定位是i7，性能上肯定小于低压i5大于atom，主打低功耗。

命名上，以i7 4702hq为例，第一位“4”代表这是第四代酷睿处理器。第二位“7”是产品定位，最高端是“9”，最低是“1”。第三位是步进及集显，一般“0”到“3”代表频率提升，“5”以上是高级核显，再提也是频率提升，好像也有反例。第四位“2”代表节能版tdp为37w，“0”代表普通版tdp为47w，在i5中代表37w，在低压中代表15w，“8”代表tdp为28w。“h”代表不可拆卸的标压，“m”代表可更换的标压，“u”代表低压。“q”代表是4核，不写就是2核，i7也有2核的。

.我自己都看晕了，其实命名不要太在意，性能对比cpu天梯图，很直观。

2、频率

同构架比主频是衡量cpu性能的一种非常直观的方式，只是注意不同构架不能直接比(每一代构架几乎都是同频性能提升)。

cpu的频率有主频，倍频，外频三个部分。

主频=倍频x外频。

主频即cpu内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)，表示的是cpu内数字脉冲信号震荡的速度，由于不同构架下cpu脉冲信号的运行方式不同，可能会出现高主频低运算性能的情况。

外频即系统总线的工作频率，是cpu与主板间的同步运行速度。最近的处理器的外频普遍是100MHz。外频和前端总线(FSB)频率容易混，前端总线频率是cpu和北桥间的连接速度(现在cpu已经整合北桥)，更实质的表现cpu与外界传输的速度，外频为整块主板的系统时钟频率。前端总线这个概念已经渐渐消失了(除了农企fx系列)，想详细了解的自己百度吧。

倍频指主频和外频之间的相对比例关系，最早主频和外频是一样的，后来有了倍频才使cpu有较大的性能提升。由于有睿频及降频，倍频并不是一个定值，是一个范围，超频即拉高倍频。

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如下图i7 4710mq，外频是100MHz，倍频是8到35，即主频范围是0.8GHz到3.5GHz

3、核心数/线程数

核心数很容易理解，window2000以后的系统支持多核心，系统通过在多个执行内核间划分任务，极大的提高了cpu的运行效率。

线程是程序执行流的最小单元，这个涉及系统，不详谈，想了解的自己百度。2001年intel提出了超线程技术，使单个物理核心可以同时处理多个线程，进一步提高了cpu运行效率。最早出现在2002年的奔腾4中，但到了core i7才真正把超线程技术发扬光大。现阶段超线程技术非常成熟，在日常中，有几个线程可以说是平时的几核处理器。8线程不如物理8核，但是比物理4核强得多。

主流i7大多4核8线程(不是全部)，桌面i5是4核4线程，笔记本i5是2核4线程，i3大多是2核4线程。amd方面都是物理核心，暂不支持超线程技术。

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下图是桌面e7，有几个框框(线程)自己数

4、缓存

CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，CPU内缓存的运行频率极高，工作效率远远大于内存。目前的CPU拥有一级、二级和三级缓存（L1 L2 L3 Cache），部分处理器还拥有四级缓存(集显的显存)。

一级缓存（L1 Cache）位于CPU内核的旁边，是与CPU结合最为紧密的CPU缓存，可以分为一级数据缓存（Data Cache，D-Cache）和一级指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据以及对执行这些数据的指令进行即时解码。大多数CPU的一级数据缓存和一级指令缓存具有相同的容量。

二级缓存（L2 Cache）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是4MB，而服务器可以达到19MB。

三级缓存（L3 Cache）是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率，常见cpu都有三级缓存(除了amd的少数处理器)。三级缓存早期的是外置，截止2012年都是内置的。它可以进一步降低内存延迟(比内存速度快)，同时提升大数据量计算时处理器的性能。

四级缓存（L4 Cache）是最近才有的。其本质是给CPU中整合的的核显使用，当作临时显存。这个四级缓存对于核显的性能提升比较显著，但是对于CPU原本的计算则没有影响。

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L1和L2都是和核心数成正比，仅L3缓存在低端CPU上进行阉割处理。

依旧拿i7 4710mq做例子，一级指令缓存和一级数据缓存都是每核心32KB，二级缓存每核心256KB，三级缓存6MB

小编：（APU系列的（包括无核心显卡的）才没有2L，但是AMD几乎全线产品，L2都比Intel的L2要大得多，FX8XXX更是有8M，至于Intel，过了酷睿2之后，就把L2降低了不少，转而更注重性能和成本都更低的L3。）

5、构架及制程

这里谈的构架不是大的构架(除了atom全是x86)，是cpu厂商给一个系列的cpu定的一个规范，主要目的是区分不同种类的cpu。(ps：amd之所以叫农企，应该是因为它的cpu构架名称，什么打桩机、推土机、挖掘机之类)一般来说，换构架就会带来同频性能提升，所以不同构架的cpu之间不能直接比主频。

制程即工艺，是集成电路中电路与电路间的距离，换工艺是一定会换构架名称的，目前intel低压处理器是14nm，标压22nm，amd最低28nm。工艺的提升会带来功耗的下降，这一点我举一个例子，比如一根电阻长10cm功耗一定，1cm工艺就是分出来10个处理核心，5mm工艺就是分出来20个处理核心，要是同性能的话只需要5cm就够用，功耗下降一半（仅仅是个比喻，实际复杂的多）。工艺的提升也会带来漏电的问题，晶体管间距离变小就更容易漏电。

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一般认为5nm是工艺的极限，因为单个硅原子直径也有0.23nm，再低的话漏电将不可控制。以后计算机的进步得靠换工作原理了。

6、TDP及睿频

TDP(Thermal Design Power)即散热设计功耗，表示cpu在满负荷时可以达到的最大发热量，散热器必须保证cpu在功耗等于TDP时把cpu的温度控制在理想范围内。由于cpu的功耗在不断变化中，tdp与实际功耗没有直接关系，对于cpu的睿频关系很大。

睿频即处理器的瞬时功耗小于tdp且需要较大负载时，拉高倍频来提供短时间更大性能的一种cpu运行机制。睿频技术使tdp分为短时睿频tdp和长时睿频tdp，日常标注的是长时睿频tdp。

短时睿频tdp与厂商有关，是cpu睿频加速的第一个限制值，cpu短时睿频功耗如果没有超过这个值则睿频可以继续，有一个短时睿频限制时间(也与厂商有关)，如果超过睿频时间则功耗限制改为长时睿频tdp。

长时睿频tdp即平时看到的tdp，是cpu长时间持续负载时允许达到的最大功耗值，由于不同cpu的体制不同，达到tdp的频率也不同。

限制睿频的除了tdp还有温度墙，温度墙即厂商设置的cpu最高温度，一旦达到温度墙，cpu会关闭睿频并持续降频到温度可以控制在温度墙之内。

7.指令集

指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。CPU依靠指令来自计算和控制系统，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。不同的指令集，对CPU的某些方面产生特定的优化，例如AVX指令集理论上使CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。一般说来，指令集支持越多，其CPU执行效率越高。Intel和AMD的CPU指令集不完全相同，因而对每个程序的执行效率也不同。

新架构往往会添加新的指令集支持。在同一代CPU中，为了区分CPU性能高低，也往往在低端CPU上减少对新指令集的支持。

不过，新指令集并不代表会带来性能的提升。新指令集需要相应的程序支持使用，才能得到应用，提高CPU的使用效率。因此，有时候我们并不用担心新指令集的缺少带来的性能损失。

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对于指令集就是了解就好，x86构架与arm构架一个主要区别就是x86是复杂指令集构架，arm是精简指令集构架。精简指令集构架显得主频更高，但是特定程序运行效率更低。

下图是4770k与3770k的对比，4770k增加了几个指令集。

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文/litiedang

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