cpu与memory_IT / Computer_Professional信息之间的关系

还有记忆？您真的知道CPU和内存吗？ CPU频率也称为时钟频率，单位为MHz，用于表示CPU的计算速度。 CPU的工作频率（主频率）包括两部分：FSB和乘法器。两者的乘积是主频率。乘法因子称为乘法因子。 CPU的主频率与外部频率和倍频器之间存在比率关系。该比率是倍频系数，称为倍频。乘数可以从1. 5到23甚至更高，以0. 5作为间隔单位。 FSB和乘法器的乘法是主要频率，因此它们中的任何一个都可以增加CPU的主要频率。由于主频率不直接代表计算速度，因此在某些情况下，主频率较高的CPU的实际计算速度可能会较低。因此，主频率只是CPU性能的一个方面，并不代表CPU的整体性能。众所周知，计算机系统的时钟速度是通过频率来衡量的。晶体振荡器控制时钟速度。当电压施加到石英晶片上时，它以正弦波形式振动。该振动可以通过晶片的变形和尺寸来记录。晶体的振动以正弦谐波和变化的电流表示，该变化的电流是时钟信号。内存本身没有晶体振荡器，因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥提供的，或者由主板的时钟发生器直接提供的，这意味着内存无法确定其自身的工作频率，其实际工作频率由主板决定。

让我谈谈为什么有前端总线。总线是一组传输线，用于将信息与一个或多个源组件传输到一个或多个目标组件。用外行的话来说，这是多个组件之间的通用连接，用于在每个组件之间传输信息。人们经常以MHz为单位描述总线频率。公共汽车有很多类型。前端总线的英文名称是Front Side Bus，通常用FSB表示。它是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率由计算机的前端总线频率和Northbridge芯片确定。该速率由CPU和北桥芯片共同确定。北桥芯片负责与具有最大数据吞吐量的内存，图形卡和其他组件联系，并与南桥芯片连接。 CPU通过前端总线（FSB）连接到北桥芯片，然后通过北桥芯片与内存和图形卡交换数据。前端总线是CPU与外界交换数据的最重要通道。因此，前端总线的数据传输容量对计算机的整体性能有很大的影响。如果没有足够快的前端总线，则无论CPU的功能多么强大，都无法显着提高计算机的整体速度。数据传输的最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽=（总线频率×数据位宽度）数据带宽=（总线频率×数据带宽=（总线频率数据位宽度） ÷8。目前，在PC上可以实现的前端总线频率为266MHz，333MHz，400MHz，533MHz和800MHz，前端总线频率越大，CPU与CPU之间的数据传输能力就越大。北桥芯片，可以充分利用更多的CPU功能。

当前的CPU技术发展迅速，计算速度也在迅速提高。较大的前端总线可以保证要向CPU提供足够的数据，而较低的前端总线将不能向CPU提供足够的数据，因此受到限制。因此，CPU性能成为系统瓶颈。 FSB和FSB频率之间的区别：FSB的速度是指CPU与北桥芯片之间的总线速度，更实质地表示CPU与外界之间的数据传输速度。 FSB的概念基于数字脉冲信号Speed基础的振荡。在上面，换句话说，100MHz FSB特别是指每秒振荡10,000次的数字脉冲信号，它更多地影响PCI和其他总线的频率。前端总线和FSB这两个概念容易混淆的主要原因是，在很长一段时间之前（主要是在Pentium 4出现之前以及Pentium 4刚出现时），前端总线的频率和FSB是相同的因此，前端总线通常直接称为FSB，这最终会引起这种误解。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于FSB，因此使用QDR（四倍速率）技术或其他类似技术来实现这一目标。这些技术的原理类似于AGP的2X或4X。它们使前端总线的频率比FSB的频率高2倍，4倍甚至更高。从那时起，前端总线与FSB的区别就开始受到关注。

让我们谈谈AMD和INTER之间的区别。目前AMD与Intel之间最大的差异是指令集的差异。 AMD双核的概念已得到长期应用，但它不如当前的双核处理器成熟。这就是为什么Intel使用G表示数字，而AMD使用XXXX +表示数字的原因。英特尔的高频低耗能，AMD的低频高耗能，那么为什么同等档次的产品AMD的主频通常都低于英特尔的主频，实际上它并不低，只是性能方法有所不同。例如，AMD的2500+相当于英特尔的2. 5G。 CPU的处理性能不仅应着眼于主频，而且INTEL是基于相当多的人对CPU的无知，使用加长管道来增加频率的方法，从而误导了相当多的人盲目购买。 CPU的处理能力可以简单地认为是：实际处理能力=主频率*执行效率，以P4E为例，其主频率是基于较长管线的使用，而主频率仅为执行速度。流水线的每个阶段的执行与执行效率无关。延长管道的好处与每个阶段的更快执行速度有关。但是，流水线越长（阶段数越多），执行效率就越低，并且可能导致AMD的PR值。每个人都不知所措，但客观地划分了对手想要的处理器的功能。为什么只有1. 8G实际频率的AMD 2500+处理器比2. 4G P4- 2. 4B实际频率快？为什么具有0. 13微米工艺的Tulatin核心的处理器只能达到1. 4G，而具有0. 18微米工艺的Willamette核心的处理器却可以轻松实现2G？让我们分析一下导致上述两种“怪圈”存在的原因。

每个CPU中都有一个“执行管线管道”（以下称为“管线”）。流水线与CPU之间的关系类似于汽车装配线与汽车之间的关系。 CPU的管道不是物理意义上的数据输入和输出的管道或通道。就执行指令而言，这是“需要完成的下一步”。每个指令的执行必须经过相同的步骤。我们称此类步骤为“级别”。流水线中的“级别”任务包括要在分支旁边执行的指令，分支数据的操作结果，分支结果的存储位置，执行操作等。最基本的CPU管道可以分为5个级别：1、获取指令2、解密指令3、计算操作数4、执行指令5、并将其存储在高速缓存中。您可能会发现上述五个级别中的每个级别的描述都非常笼统，如果添加一些特殊阶段，则流水线将得到扩展：1、提取指令1 2、提取指令2 3、解密指令1 [ k13]解密指令2 5、计算操作数6、确认分派操作7、后，8、执行指令9、存储到高速缓存1 1 0、存储到高速缓存2最基本的流水线或扩展的管道必须完成相同的任务：接受指令，输出操作结果。两者的区别在于，前者只有5个级别，每个级别比后者的10个级别处理更多的工作。

如果所有其他详细信息完全相同，则在第一种情况下，您必须要使用“ 5级”管道。原因很简单：填充5级数据比填充10级数据更容易。并且，如果处理器的流水线并不总是充满数据，那么宝贵的执行效率将会丢失–这意味着CPU的执行效率将有所降低。那么，CPU管道的长度有何不同？ -关键是管道的长度不是简单的重复。可以说，每个级别的原始工作都经过了改进，使每个级别的工作变得更加轻松，因此每个级别的工作都是在“级别10”模式下完成的，时间明显比“级别5”模式下要快。最慢（也是最复杂）的“阶段”结构决定了整个管道中每个“阶段”的速度，请记住这一点！我们假设上述第一种流水线模式的每个阶段需要一个时钟周期来执行，最慢的流水线可以在1ns内完成，那么基于这种流水线结构的处理器的主频率可以达到1GHz（1 / 1ns = 1GHz ）。当前的情况是，CPU中有越来越多的流水线阶段。因此，必须显着缩短时钟周期以提供与较短流水线处理器相同或更高的性能。幸运的是，减少了较长管线中每个时钟周期中完成的工作，因此，即使处理器频率增加，每个时钟周期也将缩短，并且每个“阶段”使用的时间也相应减少。这样可以使CPU以更高的频率运行。

如果上述第二种流水线模式可用于将处理器频率提高到2GHz，那么如果流水线保持满载，我们应该能够获得原始处理器性能的两倍。但这种情况并非如此。在预读期间，任何CPU内部管道中总会有错误。一旦发生错误，必须从管道的第一阶段重新执行该指令。稍加计算即可得出结论。 ：如果具有5级流水线的CPU执行一条指令并且在执行到第四级时发生错误，则从第一级流水线重新执行指令的速度要比具有10级流水线的CPU快。流水线当出现错误时，第8级流水线的重新执行会更快，也就是说，我们无法充分利用CPU的所有资源，那么为什么我们需要更高频率的CPU？ ？回顾几年前，​​让我们看一下1. 4GHz和1. 5GHz Pentium 4处理器开始时的情况：当时，英特尔公司将最初的Pentium 3处理器的10级流水线增加到Pentium 4 20级管道的长度增加了100％。最初列出的1. 5GHz Pentium IV处理器一直在挣扎。流水线较长的负面影响是由于预读指令的错误导致执行效率严重降低，甚至无法在1 GHz频率下使用Pentium III进行处理。处理器相对困难，但是明显的优点是主频率大大提高了。与10级流水线相比，缩短了流水线每个阶段的执行时间。尽管执行效率降低了，但是处理器的主频率是：取决于流水线每个阶段的执行时间，但它与执行效率无关，这就是为什么具有[...] Willamette内核的奔腾四核处理器的原因。 k2] 18微米工艺可以轻松达到2G主频！尽管更精致的制造工艺也可以在提高处理器的主频率方面发挥作用，但是当奔腾4替换为采用13微米制造工艺的Northwood核时，主频率优势已得到极大体现。 3. 4G，长流水线CPU仅在主频率较高的情况下才能充分发挥其优势-使用非常高的频率和较短的时钟周期，以弥补预取指令错误时浪费的指令重新执行，时间。

但是，具有20级流水线和采用0. 13微米工艺的Northwood内核的奔腾IV处理器的理论频率极限是3. 5G。我们应该做什么？英特尔一直采用久经考验的方法来提高“扩展管线”的时钟速度-带有Prescott内核的新型奔腾4处理器（通常称为P4-E）实际上使用了31级管线。通过以上介绍，显然可以得出结论，Prescott奔腾4处理器在一个时钟周期内的处理效率明显低于Northwood奔腾4处理器，这意味着原始的P4-E不如P4 -C。尽管P4-E具有更大的L2缓存，但在相同的频率下，P4-E绝对不是P4-C的对手。只有当P4-E的主频率增加到5G或更高时，P4- 3. 4C CPU才会相互竞争，著名的CPU性能测试软件SuperPi可以反映出这一差距：P4- 3. 4E处理器，将Pi值计算到100万小数位只需要47秒，与P4- 2. 4C和P4- 3. 4C的运算结果仅需31秒相比，P4- 3. 4E 、、以相同的频率远远落后！ ！ AMD 2500+处理器使用10级流水线，只有1. 8G的主频率可以匹配2. 4G的P4；苹果的G4处理器使用7级流水线，只有1. 2G。英特尔的主频可以匹配2. 8C的P4。这些都是由于较短的管道带来更高的执行效率。与他们相比，英特尔的执行效率失去了流水线的长度，但主要频率在改进方面，英特尔赢得了流水线的长度，因为与“流水线”相比，大多数消费者仍然不熟悉这个更为的问题。人们只知道处理器频率越高，速度越快。错误，错误，荒谬的理论！ ！这就是英特尔多么聪明！ ！ ！存储器的主频率与CPU的主频率相同。通常用于指示内存速度。它代表内存可以达到的最高工作频率。

存储器的主频率以MHz（兆赫）为单位。内存频率在一定程度上越高，内存可以达到的速度就越快。内存的主频率决定了内存可以正常工作的最大频率。当前，更主流的内存频率空间是333MHz和400MHz DDR内存，以及533MHz和667MHz DDR2内存。 DDR内存和DDR2内存的频率可以两种方式表示：工作频率和等效频率。工作频率是存储器颗粒的实际工作频率。但是，由于DDR存储器可以在脉冲的上升沿和下降沿都传输数据，因此数据传输速率等效频率是工作频率的两倍； DDR2存储器的每个时钟都可以以四倍的工作频率读写数据，因此等效的数据传输频率是四倍的工作频率。例如，DDR 200/266/333/400的工作频率为100/133/166 / 200MHz，等效频率为200/266/333 / 400MHz； DDR2 400/533/667/800的工作频率为100/133/166 / 200MHz，等效频率分别为400/533/667 / 800MHz。内存异步工作模式有很多含义。从广义上讲，当内存工作频率与CPU的FSB不一致时可以使用它，这称为内存异步工作模式。

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