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  • 1 # 觀風看世界

    外頻

    CPU的外頻,通常為系統匯流排的工作頻率(系統時鐘頻率),CPU與周邊裝置傳輸資料的頻率,具體是指CPU到晶片組之間的匯流排速度。外頻是CPU與主機板之間同步執行的速度,而且目前的絕大部分電腦系統中外頻,也是記憶體與主機板之間的同步執行的速度,在這種方式下,可以理解為CPU的外頻直接與記憶體相連通,實現兩者間的同步執行狀態。

    在486之前,CPU的主頻還處於一個較低的階段,CPU的主頻一般都等於外頻。而在486出現以後,由於CPU工作頻率不斷提高,而PC機的一些其他裝置(如插卡、硬碟等)卻受到工藝的限制,不能承受更高的頻率,因此限制了CPU頻率的進一步提高。因此出現了倍頻技術,該技術能夠使CPU內部工作頻率變為外部頻率的倍數,從而透過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技術就是使外部裝置可以工作在一個較低外頻上,而CPU主頻是外頻的倍數。

    在Pentium時代,CPU的外頻一般是60/66MHz,從Pentium Ⅱ 350開始,CPU外頻提高到100MHz,目前CPU外頻已經達到了200MHz。由於正常情況下CPU匯流排頻率和記憶體匯流排頻率相同,所以當CPU外頻提高後,與記憶體之間的交換速度也相應得到了提高,對提高電腦整體執行速度影響較大。

    倍頻

    基頻以外的其他振動能級躍遷產生的紅外吸收頻率統稱為倍頻。v=0至v=2的躍遷稱為第一個倍頻2n,相應地3n, 4n……等均稱為倍頻。

    使獲得頻率為原頻率整數倍的方法。利用非線性器件從原頻率產生多次諧波,透過帶通濾波器選出所需倍數的那次諧波。在數位電路中則利用邏輯閘來實現倍頻。

    倍頻係數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關係。在相同的外頻下,倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間資料傳輸速度是有限的,一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU就會出現明顯的“瓶頸”效應--CPU從系統中得到資料的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。

    CPU的倍頻,全稱是倍頻係數。CPU的核心工作頻率與外頻之間存在著一個比值關係,這個比值就是倍頻係數,簡稱倍頻。理論上倍頻是從1.5一直到無限的,但需要注意的是,倍頻是以0.5為一個間隔單位。外頻與倍頻相乘就是主頻,所以其中任何一項提高都可以使CPU的主頻上升。

    原先並沒有倍頻概念,CPU的主頻和系統匯流排的速度是一樣的,但CPU的速度越來越快,倍頻技術也就應允而生。它可使系統匯流排工作在相對較低的頻率上,而CPU速度可以透過倍頻來無限提升。那麼CPU主頻的計算方式變為:主頻 = 外頻 x 倍頻。也就是倍頻是指CPU和系統匯流排之間相差的倍數,當外頻不變時,提高倍頻,CPU主頻也就越高。

    一個CPU預設的倍頻只有一個,主機板必須能支援這個倍頻。因此在選購主機板和CPU時必須注意這點,如果兩者不匹配,系統就無法工作。此外,現在CPU的倍頻很多已經被鎖定,無法修改。

    主頻

    在電子技術中,脈衝訊號是一個按一定電壓幅度,一定時間間隔連續發出的脈衝訊號。脈衝訊號之間的時間間隔稱為週期;而將在單位時間(如1秒)內所產生的脈衝個數稱為頻率。頻率是描述週期性迴圈訊號(包括脈衝訊號)在單位時間內所出現的脈衝數量多少的計量名稱;頻率的標準計量單位是Hz(赫)。電腦中的系統時鐘就是一個典型的頻率相當精確和穩定的脈衝訊號發生器。頻率在數學表示式中用“f”表示,其相應的單位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其中1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,1kHz=1000Hz。計算脈衝訊號週期的時間單位及相應的換算關係是:s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(納秒),其中:1s=1000ms,1 ms=1000μs,1μs=1000ns。

    CPU的主頻,即CPU核心工作的時鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的,而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認為CPU的主頻就是其執行速度,其實不然。CPU的主頻表示在CPU內數字脈衝訊號震盪的速度,與CPU實際的運算能力並沒有直接關係。主頻和實際的運算速度存在一定的關係,但目前還沒有一個確定的公式能夠定量兩者的數值關係,因為CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的效能指標(快取、指令集,CPU的位數等等)。由於主頻並不直接代表運算速度,所以在一定情況下,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以較低的主頻,達到英特爾公司的Pentium 4系列CPU較高主頻的CPU效能,所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式來命名。因此主頻僅是CPU效能表現的一個方面,而不代表CPU的整體效能。

    CPU的主頻不代表CPU的速度,但提高主頻對於提高CPU運算速度卻是至關重要的。舉個例子來說,假設某個CPU在一個時鐘週期內執行一條運算指令,那麼當CPU執行在100MHz主頻時,將比它執行在50MHz主頻時速度快一倍。因為100MHz的時鐘週期比50MHz的時鐘週期佔用時間減少了一半,也就是工作在100MHz主頻的CPU執行一條運算指令所需時間僅為10ns比工作在50MHz主頻時的20ns縮短了一半,自然運算速度也就快了一倍。只不過電腦的整體執行速度不僅取決於CPU運算速度,還與其它各分系統的執行情況有關,只有在提高主頻的同時,各分系統執行速度和各分系統之間的資料傳輸速度都能得到提高後,電腦整體的執行速度才能真正得到提高。

    提高CPU工作主頻主要受到生產工藝的限制。由於CPU是在半導體矽片上製造的,在矽片上的元件之間需要導線進行聯接,由於在高頻狀態下要求導線越細越短越好,這樣才能減小導線分佈電容等雜散干擾以保證CPU運算正確。因此製造工藝的限制,是CPU主頻發展的最大障礙之一。

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