CPU是什么东西？通常也称为微处理器等同于电脑的心脏

来源：互联网　2022-12-05 16:27:26

　　CPU是什么呢?

【资料图】

　　CPU(Central Processing Unit:中央处理器)：通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的心脏。它实际上是一个电子元件，它的内部由几百万个晶体管组成的，可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。CPU作为一个电脑的核心部件，是大家最关注的电脑硬件，甚至将CPU的好坏作为衡量PC好坏的唯一条件，足可见CPU在硬件中的核心地位。而CPU制造技术也是IT技术里最高阶的技术之一，下文，将与大家探讨下未来CPU技术的发展方向，如果把电脑比作人，那么CPU就是的大脑，其主要功能是对系统操作指令进行算术和逻辑运算。

　　如果，对CPU生产厂商了解不深的话，估计只知道英特尔(intel)这个品牌，因为目前主流笔记本电脑市场大多数为intel的CPU，其实，除了英特尔外，还有如超微(AMD)、飞腾、盛威等CPU厂商；其中“飞腾”芯片更是为“天河”系列超级计算机量身定制，由国防科大研制的CPU。(天河系列超级计算机的运算速度高达每秒数千万亿次)。本文，也主要跟大家科普CPU的相关知识，打起12分精神，下面进入干货时间。

　　一、CPU的核心——指令处理中心

　　CPU中心那块隆起的芯片是核心，也叫内核，是CPU最重要的组成部分，CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。

　　随着双核CPU的推出，现在CPU已经达到三核、四核甚至更多的核心，很多用户可能还不太明白什么是双核或多核CPU。一般说来，新的核心类型往往比老的核心类型具有更好的性能(例如同频的Northwood核心Pentium 4 1.8A GHz就要比Willamette核心的Pentium 4 1.8GHz性能要高)，但这也不是绝对的，这种情况一般发生在新核心类型刚推出时，由于技术不完善或新的架构和制造工艺不成熟等原因，可能会导致新的核心类型的性能反而还不如老的核心类型的性能。所以大家别太快尝试新品，看看市场再决定。

　　1、什么是双核

　　双核就是具有双核处理器的电脑，双核处理器是基于单个半导体的一个处理器上，拥有两个一样功能的处理器核心。换句话说，将两个物理处理器核心整合入一个核中，形成双核CPU。双核处理器性能强劲，能够显著提高PC的计算性能，在执行多任务操作时，它的这一特点尤其突出。双核处理器在每个时钟周期内可执行的指令数总数，早比单核心处理器增加一倍。这大大地增强了处理器的性能，特别是在处理多任务时，与单核处理器相比具有更大的优势。

　　2、什么是三核

　　三核就是单CPU内集成3个核心，相当于有3个CPU的性能，但不能说成有3个CPU的电脑……

　　四核里面是由两个双核组成，每个双核是共享4M的L2的。从理论上去看，在两者均未达到满载的时候，成绩应该相差不大。而双方都同时达到满载时，四核的成绩应该比双核好上一倍。物理四核相对于物理双核提升的幅度最大值为80%左右，超线程四核相对于物理双核提升的最大幅度为40%左右，两者的提升幅度相差约为一倍。

　　以上的结论是经过了评测，在不多任务执行的情况下单核速度和双核区别不大。简单点就是本来一大堆事2个人在做，现在4个人做了。双核和四核从表面来说，好象是提高一倍的说法。但其实，我们现在用的双核只是一CPU X 2份模拟芯片不是很完整的双核。新推出的四核就不是了，它是独自完整，彼此配合的独立CPU内核，比现在的所谓双核提升了不知道几倍呢！

　　四核的最大优势是能同时处理更多任务，大大的提高了效率;如果是处理单个程序，那么四核或许比不上双核了，双核可能也比不上有些单核的CPU!假如某些软件对多核进行优化，那么运行这个软件的速度就会快点。假如把中心比作马路车道的话，那么双核就是双道马路，四核就是4道马路…核心越多，多任务(多线程)效率越高。比如您玩的某一款网络游戏，您需要多开，那么肯定是多核的CPU有优势。

　　或许说，CPU核心越多，电脑在处理多项任务，比方同时解压缩多个文件，同时转换多个多媒体文件的格式的速度要高很多。

　　但是这并不意味着核心越多就越快。速度是CPU地单中心主频越高，才越快。比如两块酷睿2的CPU，假设一个是双核，一个是四核，但是双核地频率比四核的频率高不少，那么在同一款游戏中地表现是高主频地双核表现更好(前提是游戏没有对四核进行优化)。

　　二、CPU的速度——缓存

　　缓存大小也是CPU的重要指标之一，缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大。而实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用到内存或硬盘上寻找，以此提高系统性能。但由于CPU芯片面积和成本等原因，CPU的缓存都很小。

　　需要注意的是，缓存也分为三个L(等级)，详情如下：

　　1、L1 Cache(一级缓存)

　　L1 Cache是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。在CPU管芯面积不能太大的情况下，一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。

　　2、L2 Cache(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。内部的芯片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高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB甚至更高。

　　3、L3cache(三级缓存)

　　分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。

　　缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到，就用相对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。

　　主频高运算速度快，二级缓存(L2)和三级缓存(L3)起到内存和CPU之间的缓冲作用，对缓解内存和CPU速度不匹配等问题起到提高CPU执行效率的作用。所以大L2、L3在CPU长时间大量数据处理的时候效率会比较高。高主频在短时间内少量数据的处理上会比较快。

　　总的来说，决定CPU性能是由CPU核心数量、主频、CPU构架、以及这些CPU缓存共同决定的，一般来说，Intel构架方面有技术优势，AMD处理器则有核心数量优势，二三级缓存也是决定CPU性能的细节方面，但并算不上决定性因素。

　　三、CPU的双频——主频And外频

　　1、主频

　　主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。主频和CPU的实际运算速度是有关的，但也只能说主频是CPU性能表现的重要参数，而不代表CPU的整体性能。

　　2、外频

　　外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。

　　目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。

　　咳咳，敲小黑板了！！！看完一脸懵X的小白，别急，给大家总结一下关于CPU选购的要点：