Chapter Zero 0.2.1 执行运算与判断的CPU
执行运算与判断的CPU
个人计算机通常指x86的个人计算机架构,
现主要有两大主流x86开发商(Intel,AMD)的CPU架构,而Intel为大宗。
早起的芯片组通常分南北桥控制各个组件的沟通:
- 北桥:连接速度较快的CPU、主存储器、显示适配器等组件。
- 南桥:连接速度较慢的硬盘、USB、网络适配器等等。
其中北桥最重要的就是CPU与主存储器的桥接。
早期,北桥可以连接CPU,主存储器和显示适配器。但CPU想要读写主存储器时,
还要经过北桥支持,会瓜分掉北桥的总可用带宽,浪费资源。
如今,大多将内存控制器整合到CPU中,现如今只会看到CPU而没有以往的北桥芯片。
这样CPU与主存储器之间的沟通是直接交流的,速度快,不会消耗更多带宽!
CPU效能比较的指标
CPU可比较的效能指标,暂介绍 微指令集
和频率
。
微指令集:微指令集不同,CPU架构也不一样,导致CPU工作效率优劣不同。
频率:频率表示CPU每秒钟可以进行的工作次数,频率高,这颗CPU在单位
时间内可以做更多的事情。如Intel的i7-4790CPU频率为3.6GHz,表示这颗
CPU在一秒钟内可以进行3.6*10^9次工作。
同时地,不同款式(即不同架构)CPU不能单纯以频率判断运算效能!频率目前仅能比较同款CPU!
CPU的工作频率:外频与倍频
早起的CPU架构主要通过北桥连接系统最重要的CPU、主存储器与显示适配器。
因为所有的设备都要通过北桥连接,所以每个设备的工作频率必须相同。
于是就有所谓的前端总线/外部数据总线(Front Side Bus,FSB)
这个东西产生。但因为CPU的指令周期比其他设备快,
又为了满足FSB
的频率,因此厂商在CPU的内部再进行加速,于是就有所谓的外频和倍频了。
外频:CPU与外部组件进行数据传输时的速度。
倍频:CPU内部用来加速工作效能的倍数。
内频:外频与倍频相乘而得,即
内频
=外频
*倍频
。
举个例子:内频为3GHz的CPU,外频是333MGz,那么倍频就是9倍!
32位与64位的CPU与总线[宽度]
CPU内的内存控制芯片与主存储器间的前端总线速度/外部数据总线速度(Front Side Bus,FSB)
越快,
主存储器能提供的数据速度效能越快。与CPU的频率类似, 主存储器也有工作的频率,主存储器频率的限制是由CPU内的内存控制器决定的,
如果CPU内的内存控制芯片对于主存储器的工作频率最高可以到1600MHz,这只是工作频率(每秒几次)。我们的计算机CPU一般都是64位的,
每次频率能传输的数据量,大多为64位的,这个64位就是所谓的宽度
了,因此,CPU可以从内存中取得的最快带宽就是:
1600 MHz * 64 bit = 1600 MHz * 8 Bytes = 12.8 GBytes/s
CPU每次能处理的数据量成为字组长度(word size),字组长度依据CPU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CPU做一次解析的字组长度
而来的。
早期的32位CPU中,因为CPU每次能解析的数据量有限,因此主存储器传来的数据量就有限制,
也导致32位的CPU最多只支持最大到4GBytes的内存。
主存储器通过系统总线与CPU沟通,而显示适配器通过PCI-E序列通道与CPU沟通:
得益于北桥整合到CPU内部的设计,CPU可以个别地和各个组件沟通,每种组件和CPU沟通有很多的不同方式。
主存储器通过系统总线与CPU沟通,而显示适配器通过PCI-E序列通道与CPU沟通,离CPU最近的PCI-E卡槽与CPU沟通的速度最快。
CPU的等级
CPU型号的详细介绍(一)
CPU型号的详细介绍(二)
不看后悔!现在市场上的CPU到底该怎么选!!!走你!
超线程(Hyper—Threading,HT)
在每一个CPU内部,将重要的缓存器(register)分成两群,而让程序分别使用这两群缓存器,
也就是说,可以有两个程序同时竞争CPU的运算单元
,而非通过操作系统的多任务切换。
这一过程就会让CPU好像同时有两个核心的模样。因此,虽然大部分i7等级的CPU只有四个实体核心,
通过HT机制,操作系统可以抓到8个核心,并让每个核心逻辑上分离,就可以同时运作八个程序了!
网上摘下几张主板图
先走他个装机介绍!
无北桥的主板图
早起有北桥的主板图