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  • 1 # 喜歡獨自去旅行

    1.主頻也叫時鐘頻率,單位是 MHz,用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻=外頻×倍頻係數。很多人認為主頻就決定著 CPU的執行速度,這不僅是個片面的,而且對於伺服器來講,這個認識也出現了偏差。至今,沒有一條確定的公式能夠實現主頻和實際的運算速度兩者之間的數值關係,即使是兩大處理器廠家 Intel和 AMD,在這點上也存在著很大的爭議,我們從 Intel 的產品的發展趨勢,可以看出 Intel 很注重加強自身主頻的發展。像其他的處理器廠家,有人曾經拿過一塊 1G 的全美達來做比較,它的執行效率相當於 2 G 的 Intel處理器。

    所以,CPU的主頻與 CPU實際的運算能力是沒有直接關係的,主頻表示在 CPU內數字脈衝訊號震盪的速度。在 Intel 的處理器產品中,我們也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium 晶片能夠表現得差不多跟 2.66 GHz Xeon/Opteron一樣快,或是 1.5 GHz Itanium 2大約跟 4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看 CPU的流水線的各方面的效能指標。


    當然,主頻和實際的運算速度是有關的,只能說主頻僅僅是 CPU效能表現的一個方面,而不代表 CPU的整體效能。


    2.外頻
    外頻是 CPU的基準頻率,單位也是 MHz。CPU的外頻決定著整塊主機板的執行速度。說白了,在臺式機中,我們所說的超頻,都是超 CPU的外頻(當然一般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對於伺服器 CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到 CPU決定著主機板的執行速度,兩者是同步執行的,如果把伺服器 CPU超頻了,改變了外頻,會產生非同步執行,(桌上型電腦很多主機板都支援非同步執行)這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。


    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。外頻與前端匯流排(FSB)頻率很容易被混為一談,下面的前端匯流排介紹我們談談兩者的區別。


    3.前端匯流排(FSB)頻率 前端匯流排(FSB)頻率(即匯流排頻率)是直接影響 CPU與記憶體直接資料交換速度。有一條公式可以計算,即資料頻寬=(匯流排頻率×資料位寬)/8,資料傳輸最大頻寬取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸頻率。比方,現在的支援 64位的至強 Nocona,前端匯流排是 800MHz,按照公式,它的資料傳輸最大頻寬是 6.4GB/秒。


    外頻與前端匯流排(FSB)頻率的區別:前端匯流排的速度指的是資料傳輸的速度,外頻是 CPU與主機板之間同步執行的速度。也就是說,100MHz 外頻特指數字脈衝訊號在每秒鐘震盪一億次;而 100MHz 前端匯流排指的是每秒鐘 CPU可接受的資料傳輸量是 100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。


    其實現在“HyperTransport”構架的出現,讓這種實際意義上的前端匯流排(FSB)頻率發生了變化。之前我們知道 IA-32架構必須有三大重要的構件:記憶體控制器 Hub (MCH) ,I/O控制器 Hub 和 PCI Hub,像 Intel 很典型的晶片組 Intel 7501、Intel7505 晶片組,為雙至強處理器量身定做的,它們所包含的 MCH為 CPU提供了頻率為 533MHz 的前端匯流排,配合 DDR記憶體,前端匯流排頻寬可達到 4.3GB/秒。但隨著處理器效能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而“HyperTransport”構架不但解決了問題,而且更有效地提高了匯流排頻寬,比方 AMD Opteron 處理器,靈活的 HyperTransport I/O 匯流排體系結構讓它整合了記憶體控制器,使處理器不透過系統匯流排傳給晶片組而直接和記憶體交換資料。這樣的話,前端匯流排(FSB)頻率在 AMD Opteron 處理器就不知道從何談起了。


    4、CPU的位和字長
    位:在數位電路和電腦技術中採用二進位制,程式碼只有“0”和“1”,其中無論是 “0”或是“1”在 CPU中都是 一“位”。
    字長:電腦技術中對 CPU在單位時間內(同一時間)能一次處理的二進位制數的位數叫字長。所以能處理字長為 8位資料的 CPU通常就叫 8位的 CPU。同理 32位的 CPU就能在單位時間內處理字長為 32位的二進位制資料。位元組和字長的區別:由於常用的英文字元用 8位二進位制就可以表示,所以通常就將 8位稱為一個位元組。字長的長度是不固定的,對於不同的 CPU、字長的長度也不一樣。8位的 CPU一次只能處理一個位元組,而 32位的 CPU一次就能處理 4個位元組,同理字長為 64位的 CPU一次可以處理 8個位元組。


    5.倍頻係數
    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。


    一般除了工程樣版的 Intel 的 CPU都是鎖了倍頻的,而 AMD之前都沒有鎖,現在 AMD推出了黑盒版 CPU(即不鎖倍頻版本,使用者可以自由調節倍頻,調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多。)
    6.快取


    快取大小也是 CPU的重要指標之一,而且快取的結構和大小對 CPU速度的影響非常大,CPU內快取的執行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統記憶體和硬碟。實際工作時,CPU往往需要重複讀取同樣的資料塊,而快取容量的增大,可以大幅度提升 CPU內部讀取資料的命中率,而不用再到記憶體或者硬碟上尋找,以此提高系統性能。但是由於 CPU芯片面積和成本的因素來考慮,快取都很小。


    L1 Cache(一級快取)是 CPU第一層快取記憶體,分為資料快取和指令快取。內建的 L1快取記憶體的容量和結構對 CPU的效能影響較大,不過高速緩衝儲存器均由靜態 RAM 組成,結構較複雜,在 CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級快取記憶體的容量不可能做得太大。一般伺服器 CPU的 L1快取的容量通常在 32—256KB。


    L2 Cache(二級快取)是 CPU的第二層快取記憶體,分內部和外部兩種晶片。內部的晶片二級快取執行速度與主頻相同,而外部的二級快取則只有主頻的一半。L2快取記憶體容量也會影響 CPU的效能,原則是越大越好,以前家庭用 CPU容量最大的是 512KB,現在膝上型電腦中也可以達到 2M,而伺服器和工作站上用 CPU的 L2快取記憶體更高,可以達到 8M 以上。


    L3 Cache(三級快取),分為兩種,早期的是外接,現在的都是內建的。而它的實際作用即是,L3快取的應用可以進一步降低記憶體延遲,同時提升大資料量計算時處理器的效能。降低記憶體延遲和提升大資料量計算能力對遊戲都很有幫助。而在伺服器領域增加 L3快取在效能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大 L3快取的配置利用物理記憶體會更有效,故它比較慢的磁碟 I/O 子系統可以處理更多的資料請求。具有較大 L3快取的處理器提供更有效的檔案系統快取行為及較短訊息和處理器佇列長度。


    其實最早的 L3快取被應用在 AMD釋出的 K6-III 處理器上,當時的 L3快取受限於製造工藝,並沒有被整合進晶片內部,而是整合在主機板上。在只能夠和系統匯流排頻率同步的 L3快取同主記憶體其實差不了多少。後來使用 L3快取的是英特爾為伺服器市場所推出的 Itanium 處理器。接著就是 P4EE和至強 MP。Intel 還打算推出一款 9MB L3快取的Itanium2處理器,和以後 24MB L3快取的雙核心 Itanium2 處理器。


    但基本上 L3快取對處理器的效能提高顯得不是很重要,比方配備 1MB L3快取的 Xeon MP處理器卻仍然不是 Opteron 的對手,由此可見前端匯流排的增加,要比快取增加帶來更有效的效能提升。 

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