硬件介——CPU篇

本篇介绍CPU的构成和它们的作用，还有如何辨别它们的真伪（别说大天朝没有造假的能力，自行百度开盖王师傅了解真相 ）本篇基于CPU-Z来讲解附上百度云链接http://pan.baidu.com/s/1c2K7Mus下面说的都是X86架构

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这是我的笔记本CPU，下面说下各项的意义
①型号
一般情况我们会选择看 名字 ，但是有些工程样品就看不出特定的型号了，所以我们就要看 规格，CPU型号的后缀代表也不同
例如：
u   代表移动版低压处理器
M  代表移动版标压处理器
H  代表BGM封装移动版处理器（也就是焊死在主板上，）
MQ 代表四核移动版处理器
HQ 大多是带锐炬显卡的移动版处理器，显卡比较比较牛X，性能大概和750M同级，不过**较贵
MX 代表代表四核至尊版处理器
K 代表不锁倍频版，可以超频
R 代表BGA封装的台式机处理器
TE，E，EQ 代表嵌入式处理器
T、S代表节能版
Y 代表超低压低功耗移动版处理器，面向平板使用
我的这个是 封装移动版i5-4210处理器

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②处理器架构
CPU架构是CPU厂商给属于同一系列的CPU产品定的一个规范，主要目的是为了区分不同类型CPU的重要标示，架构决定了该处理器的新旧程度，比如Intel的第二代酷睿i系列架构为Sandy Bridge，第三代架构为Ivy Bridge，第四代架构为Haswell和Crystallwell
第五代架构为Broadwell，第六代架构为Skylake架构 。目前五代只在移动端销售，五六带都是采用14NM制程，支持DDR4内存，节能。
架构后面有时还有子系列，比如DT、MB、ULT、ULX、WS、EP和EX等。DT代表桌面级产品，MB代表移动级产品，ULT、ULX代表低电压产品，WS代表工作站/服务器产品，EP代表High End进阶级产品（通常为服务器最高端级架构），EX代表Extreme Edition至尊级产品。
所以，服务器CPU、台式机CPU、笔记本CPU实际上只是子系列架构的不同而已

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③TDP
TDP散热设计功耗（TDP，Thermal Design Power）是指正式版CPU在满负荷(CPU 利用率为100%的理论上)可能会达到的最高散热热量，散热器必须保证在处理器TDP最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围之内。
但要注意，由于CPU的核心电压与核心电流时刻都处于变化之中，这样CPU的实际功耗（其值：功率W=电流A×电压V）也会不断变化，因此TDP值并不等同于CPU的实际功耗，更没有算术关系。因此，TDP只是一个参考值，用来表征该CPU发热的高低

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④插槽类型
针脚是CPU与主板的CPU插槽连接的必要部件。CPU-Z上的“插槽”一栏显示的即为该CPU采用的针脚个数及其封装类型。CPU的封装类型分为BGA和PGA两种。

PGA其主要特点是主板有CPU插槽，和CPU的针脚对应。INTEL在台式机的CPU上将原来的针脚改为触点形式，称为LGA，以避免CPU运输过程中发生针脚折损的问题。PGA还可分成mPGA和rPGA。rPGA未对硅晶顶部加装铝盖，而mPGA则有，避免硅晶因过度挤压受损。mPGA为台式CPU采用（LGA仅是底部针脚形式改变，实际上也属于mPGA），而rPGA为笔记本CPU采用。

BGA是将CPU直接焊接在主板上，以减少CPU和主板之间连接需要的高度，提高机器的集成度，这类CPU通常面向超极本，超薄笔记本和一体机。BGA的CPU由于直接焊接在主板上，想要更换非常困难，所以笔记本上带H的U大家还是别想着换了

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⑤制程工艺
制程工艺就是通常我们所说的CPU的“制作工艺”，是指在生产CPU过程中，集成电路的精细度，也就是说精度越高，生产工艺越先进。
制程的单位是纳米，大家只要知道它的提升会在相同范围内提升CPU的性能节约成本，还会减少处理器的功耗，从而减少其发热量，解决处理器性能提升的障碍

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⑥步进
通俗来说就是同一款产品不同时期的制造工艺和改进，整体性能会有些许提升，在cpu-z修订栏一般用A0，B1，C2  字母越后越新，同字母下数字越大越新。

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⑦指令集
指令集是存储在CPU内部，对CPU运算进行指导和优化的硬程序。CPU依靠指令来自计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。不同的指令集，对CPU的某些方面产生特定的优化，例如AVX指令集理论上使CPU内核浮点运算性能提升到了2倍。一般说来，指令集支持越多，其CPU执行效率越高。Intel和AMD的CPU指令集不完全相同，因而对每个程序的执行效率也不同。
新架构往往会添加新的指令集支持。在同一代CPU中，为了区分CPU性能高低，也往往在低端CPU上减少对新指令集的支持。
不过，新指令集并不代表会带来性能的提升。新指令集需要相应的程序支持使用，才能得到应用，提高CPU的使用效率。因此，有时候我们并不用担心新指令集的缺少带来的性能损失。
⑧频率
CPU的频率主要包含主频，外频和倍频三部分。
CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

主频=外频*倍频，这是X86架构的CPU计算频率的公式。外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。一般情况下，同代（同针脚）的CPU，其外频往往是一样的，只是倍频系数的变化导致主频不同。
为什么会有外频和倍频的区分呢？这个是和CPU的发展有关的，这里仅作简单介绍。简单说来，就是CPU发展太快，而其他硬件无法达到同样频率来交互，于是CPU进行妥协，将外频作为和主板之间通讯的频率，而工作频率靠倍频来调节提升。

当下CPU的外频普遍为100mhz，曾经的产品有过最高默认400mhz外频。通常情况下，倍频是有限制的，也就是常说的锁倍频。只有一些工程样品和至尊版处理器或者黑盒版处理器才开放倍频。提高外频和倍频就可以提高CPU的频率，这也就是俗称的“超频”。超频需谨慎，新手不建议超频。

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⑨睿频技术
睿频技术是指当处理器的功耗小于TDP而需要较大负载时，可以将倍频进行提高来进行“超频”，使得处理器获得更高的性能，更快的处理数据，睿频技术需要参照TDP的大小。当处理器启动睿频后，仍未超过TDP的规定值，则睿频功能继续保持，直至CPU负载减轻到一定数值。此外，如果CPU温度超过了主板设置的阈值范围，也会取消睿频支持。

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10，前端总线
前端总线
前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了QDR（Quad Date Rate）技术，或者其他类似的技术实现这个目的。
FSB是将CPU连接到北桥芯片的总线，也是CPU和外界交换数据的主要通道，因此前端总线的数据传输能力对整机性能影响很大，数据传输最大带宽取决于所有同时传输数据的宽度和传输频率，即数据带宽=总线频率×数据位宽÷8。
以前的CPU曾采用过其他总线，如HyperTransport（AMD）总线、QPI（INTEL）总线。

在CPU-Z的左下角时钟（Clocks）一栏， 最下方显示总线名称和频率

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11，缓存
CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。目前的CPU拥有一级、二级和三级缓存（L1 L2 L3 Cache），部分处理器还拥有四级缓存，主要看的是一级和二级缓存大小。注意，Intel和AMD的CPU定义的缓存并不相同，不能直接比较，同品牌不同针脚的CPU一般也不能直接比较缓存来区分性能高低。

一级缓存（L1 Cache）位于CPU内核的旁边，是与CPU结合最为紧密的CPU缓存，也是历史上最早出现的CPU缓存。由于一级缓存的技术难度和制造成本最高，提高容量所带来的技术难度增加和成本增加非常大，所带来的性能提升却不明显，性价比很低，而且现有的一级缓存的命中率已经很高，所以一级缓存是所有缓存中容量最小的，比二级缓存要小得多。
一般来说，一级缓存可以分为一级数据缓存（Data Cache，D-Cache）和一级指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据以及对执行这些数据的指令进行即时解码。大多数CPU的一级数据缓存和一级指令缓存具有相同的容量，例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一级数据缓存和64KB的一级指令缓存，其一级缓存就以64KB 64KB来表示，其余的CPU的一级缓存表示方法以此类推。

二级缓存（L2 Cache）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是4MB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达2MB—4MB，有的高达8MB或者19MB。

三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。
L3 Cache（三级缓存），分为两种，早期的是外置，截止2012年都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

四级缓存对于核显的性能提升比较显著，但是对于CPU原本的计算则没有影响。

CPU-Z的右下角可以查看CPU的缓存大小，查看四级缓存则需要切换到第二个选项卡“缓存（Caches）”

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12.核心数/线程数
多内核是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎；超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率，超线程技术带来的效率提升可达30%之多 ，这就不难解释i5和神U e3之间运算之间的差异

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