CPU 主要技術(shù)指標(biāo)之完全解析
一、決定CPU性能技術(shù)指標(biāo)
      ??每個(gè)買CPU的消費(fèi)者，第一時(shí)間要過(guò)問的就是它的性能，對(duì)于一個(gè)CPU來(lái)說(shuō)，性能是否強(qiáng)大是它能否在市場(chǎng)上生存下去的第一要素，那么CPU的性能是由哪些因素決定的咧？下面就列出影響CPU性能的主要技術(shù)指標(biāo)：

    ??1、主頻，也就是CPU的時(shí)鐘頻率，簡(jiǎn)單地說(shuō)也就是CPU的工作頻率。一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快了。不過(guò)由于各種CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同，所以并不能完全用主頻來(lái)概括CPU的性能。至于外頻就是系統(tǒng)總線的工作頻率；而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。用公式表示就是：主頻=外頻×倍頻。

    ??2、內(nèi)存總線速度或者叫系統(tǒng)總線速度，一般等同于CPU的外頻。內(nèi)存總線的速度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)很重要，由于內(nèi)存速度的發(fā)展滯后于CPU的發(fā)展速度，為了緩解內(nèi)存帶來(lái)的瓶頸，所以出現(xiàn)了二級(jí)緩存，來(lái)協(xié)調(diào)兩者之間的差異，而內(nèi)存總線速度就是指CPU與二級(jí)(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的工作頻率。

    ??3、L1高速緩存，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的一級(jí)高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率。內(nèi)置的L1高速緩存的容量和結(jié)構(gòu)對(duì)CPU的性能影響較大，不過(guò)高速緩沖存儲(chǔ)器均由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級(jí)高速緩存的容量不可能做得太大。采用回寫(Write Back)結(jié)構(gòu)的高速緩存。它對(duì)讀和寫操作均有可提供緩存。而采用寫通(Write-through)結(jié)構(gòu)的高速緩存，僅對(duì)讀操作有效。在486以上的計(jì)算機(jī)中基本采用了回寫式高速緩存。在目前流行的處理器中，奔騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的L1高速緩存，奔騰4為8KB，而AMD的Duron和Athlon處理器的L1高速緩存高達(dá)128KB。

    ??4、L2高速緩存，指CPU第二層的高速緩存，第一個(gè)采用L2高速緩存的是奔騰Pro處理器，它的L2高速緩存和CPU運(yùn)行在相同頻率下的，但成本昂貴，市場(chǎng)生命很短，所以其后奔騰 II的L2高速緩存運(yùn)行在相當(dāng)于CPU頻率一半下的。接下來(lái)的Celeron處理器又使用了和CPU同速運(yùn)行的L2高速緩存，現(xiàn)在流行的CPU,無(wú)論是AthlonXP和奔騰4，其L2高速緩存都是和CPU同速運(yùn)行的。除了速度以外，L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能，原則是越大越好，現(xiàn)在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達(dá)1MB-3MB。

    ??5、流水線技術(shù)、超標(biāo)量。流水線(pipeline)是 Intel首次在486芯片中開始使用的。流水線的工作方式就象工業(yè)生產(chǎn)上的裝配流水線。在CPU中由5~6個(gè)不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然后將一條X86指令分成5~6步后再由這些電路單元分別執(zhí)行，這樣就能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)CPU時(shí)鐘周期完成一條指令，因此提高了CPU的運(yùn)算速度。超流水線是指某型 CPU內(nèi)部的流水線超過(guò)通常的5~6步以上，例如奔騰 4的流水線就長(zhǎng)達(dá)20步。將流水線設(shè)計(jì)的步(級(jí))數(shù)越多，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應(yīng)工作主頻更高的CPU。超標(biāo)量是指在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有奔騰級(jí)以上CPU才具有這種超標(biāo)量結(jié)構(gòu)；這是因?yàn)楝F(xiàn)代的CPU越來(lái)越多的采用了RISC技術(shù)，所以才會(huì)有超標(biāo)量的CPU。

          6、協(xié)處理器或者叫數(shù)學(xué)協(xié)處理器。在486以前的CPU里面，是沒有內(nèi)置協(xié)處理器的。由于協(xié)處理器主要的功能就是負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算，因此386、286、8088等等微機(jī)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算性能都相當(dāng)落后，自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算。現(xiàn)在CPU的浮點(diǎn)單元（協(xié)處理器）往往對(duì)多媒體指令進(jìn)行了優(yōu)化。比如Intel的MMX技術(shù)，MMX是“多媒體擴(kuò)展指令集”的縮寫。MMX是Intel公司在1996年為增強(qiáng)奔騰 CPU在音像、圖形和通信應(yīng)用方面而采取的新技術(shù)。為CPU新增加57條MMX指令，把處理多媒體的能力提高了60％左右。現(xiàn)在的CPU已經(jīng)普遍內(nèi)置了這些多媒體指令集，例如現(xiàn)在奔騰4內(nèi)置了SSE2指令集，而AthlonXP則內(nèi)置增強(qiáng)型的3DNow!指令集。

    ??7、工作電壓。工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU（386、486）由于工藝落后，它們的工作電壓一般為5V（奔騰等是3.5V/3.3V/2.8V等），隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢(shì)，Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已經(jīng)采用1.475V的工作電壓了。低電壓能解決耗電過(guò)大和發(fā)熱過(guò)高的問題。這對(duì)于筆記本電腦尤其重要。

    ??8、亂序執(zhí)行和分枝預(yù)測(cè)，亂序執(zhí)行是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規(guī)定的順序分開發(fā)送給各相應(yīng)電路單元處理的技術(shù)。分枝是指程序運(yùn)行時(shí)需要改變的節(jié)點(diǎn)。分枝有無(wú)條件分枝和有條件分枝，其中無(wú)條件分枝只需要CPU按指令順序執(zhí)行，而條件分枝則必須根據(jù)處理結(jié)果再?zèng)Q定程序運(yùn)行方向是否改變，因此需要“分枝預(yù)測(cè)”技術(shù)處理的是條件分枝。

    ??9、制造工藝，制造工藝雖然不會(huì)直接影響CPU的性能，但它可以可以極大地影響CPU的集成度和工作頻率，制造工藝越精細(xì)，CPU可以達(dá)到的頻率越高，集成的晶體管就可以更多。第一代奔騰 CPU的制造工藝是0.35微米， 最高達(dá)到266Mhz的頻率，PII和賽揚(yáng)是0.25微米，頻率最高達(dá)到450Mhz。銅礦核心的奔騰Ⅲ制造工藝縮小到了0.18微米，最高頻率達(dá)到1.13Ghz。Northwood核心的奔騰4CPU制造工藝達(dá)到0.13微米，目前制造工藝已經(jīng)達(dá)到0.045 微米。