CPU知识

CPU知识

概述

CPU（中央处理器）是计算机的核心。它里面有微指令集。计算机的功能都要参考这些微指令集。

CPU读取数据

CPU从内存读取数据，内存的数据则是从输入单元传输进来的。CPU 处理完的数据也必须要先写回内存中, 最后再从内存传输到输出单元。

微指令集分类

CPU里面的微指令集分为精简指令集(RISC) 和复杂指令集(CISC)。

精简指令集RISC：指令较为精简、运行时间都很短，完成的功能也极简单、纯粹，因此可以获得较高的效能。但是要完成复杂的任务，就需要执行更多的指令来完成。典型代表有ARM系列，Sun公司的SPARC系列，IBM的Power Architecture（PowerPC）系列。SPARC系列主要用于学术领域的大型工作站中；ARM系列则多用于手机、PDA、导航系统、网络设备（交换器、路由器）等，ARM也是目前世界上使用范围最广的CPU。复杂指令集CISC： 指令较为复杂、运行时间相对RISC较长，能够执行低阶的硬件操作。指令数目多而且复杂, 每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂，所以每条指令花费的时间较长。每条指令完成的工作也比较多。典型代表主要有 AMD、Intel、VIA 等 x86 架构的CPU，并被大量使用于个人计算机。个人计算机常被称为 x86 架构的计算机，因为最早的那颗CPU代号为 8086，后来依此架构又开发出 80286, 80386等等， 因此这种架构的 CPU 就被称为 x86 架构了。x86从8位发展到现在的64位。为了与x86区别开来，64位的x86架构又被统称为 x86_64架构。

CPU倍频与外频

CPU 内部含有微指令集,不同的微指令集会导致 CPU 工作效率的优劣。除此之外，CPU的效能还可以通过CPU的频率来体现。频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。频率越高，CPU在单位时间内可以做的事情就越多。

CPU与外部各组件的速度理论上应该要一致才好。但因为很多运算都在CPU内部处理，所以CPU需要较强大的运算能力，即处理速度会更快。为了协调CPU与外部各组件间的速度，在 CPU 内增加了一个加速功能。CPU的工作频率也就有了外频和倍频之分。

外频指的是CPU与外部组件进行数据传输时的速度，倍频则是 CPU 内部用来加速工作效能的一个倍数, 两者相乘才是CPU的频率速度。 以Intel Core 2 Duo E8400 CPU 为例，它的频率是 3.0GHz, 而外频是 333MHz,因此倍频就是9倍!(3.0G=333Mx9, 其中 1G=1000M)

CPU超频

超频是指通过主板的设定的功能将CPU的倍频或者外频更改成较高频率的一种方式。一般来说，CPU 的倍频在出厂时就被锁定了，而无法修改。常见的是超频为调整外频。如像上述 3.0GHz 的CPU如果想要超频, 可以将它的外频 333MHz 调整成为 400MHz,但如此一来整个主板的各个组件的运作频率可能都会被增加成原本的1.333 倍(4/3), 虽然 CPU 可能可以到达 3.6GHz,但可能因为频率并非正常速度，可能会出现宕机等问题。

北桥与南桥

内存与CPU沟通的速度就是外部频率，每次传送的数据量由总线决定。一般，主板芯片组有北桥与南桥。北桥的总线称为系统总线，是内存传输的主要信道，速度比较快。南桥就是输入输出（I/O)总线，联系硬盘、USB、网络卡等接口设备。

目前北桥所支持的频率可高达 333/400/533/800/1066/1333/1600MHz等不同频率，支持情况依芯片组功能而有所不同。北桥支持的频率，被称为前端总线速度（Front Side Bus，FSB），而每次传送的位数则是总线宽度。所以总线带宽＝FSBx总线宽度（即每秒种可传送的最大数据量）。目前常见的总线宽度有32/64位（bits）

与总线宽度相似，CPU每次能够处理的数据量称为字组大小（word size），字组大小依据CPU的设计有32位和64位。我们现在所称的计算机是32位或64位主要是依据这个CPU解析的字组大小而来的。

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