1.主頻

主頻也叫時(shí)鐘頻率，單位是MHz，用來(lái)表示CPU的運算速度。CPU的主頻＝外頻×倍頻系數。

很多人認為主頻就決定著(zhù)CPU的運行速度，這不僅是個(gè)片面的，而且對于工控機來(lái)講，這個(gè)認識也出現了偏差。 至今，沒(méi)有一條確定的公式能夠實(shí)現主頻和實(shí)際的運算速度兩者之間的數值關(guān)系，即使是兩大處理器廠(chǎng)家Intel和AMD， 在這點(diǎn)上也存在著(zhù)很大的爭議，我們從Intel的產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，可以看出Intel很注重加強自身主頻的發(fā)展。像其他的處理器廠(chǎng)家，有人曾經(jīng)拿過(guò)一快1G的全美達來(lái)做比較，它的運行效率相當于2G的Intel處理器。所以，CPU的主頻與CPU實(shí)際的運算能力是沒(méi)有直接關(guān)系的，主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度。

在Intel的處理器產(chǎn)品中，我們也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium芯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(xiàn)的各方面的性能指標。當然，主頻和實(shí)際的運算速度是有關(guān)的，只能說(shuō)主頻僅僅是CPU性能表現的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體性能。

2.外頻

外頻是CPU的基準頻率，單位也是MHz。CPU的外頻決定著(zhù)整塊主板的運行速度。

說(shuō)白了，在臺式機中，我們所說(shuō)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(diǎn)是很好理解的。但對于服務(wù)器CPU來(lái)講，超頻是絕對不允許的。前面說(shuō)到CPU決定著(zhù)主板的運行速度，兩者是同步運行的，如果把服務(wù)器CPU超頻了，改變了外頻，會(huì )產(chǎn)生異步運行，（臺式機很多主板都支持異步運行）這樣會(huì )造成整個(gè)服務(wù)器系統的不穩定。目前的絕大部分電腦系統中外頻也是內存與主板之間的同步運行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內存相連通，實(shí)現兩者間的同步運行狀態(tài)。外頻與前端總線(xiàn)(FSB)頻率很容易被混為一談，下面的前端總線(xiàn)介紹我們談?wù)剝烧叩膮^別。

3.前端總線(xiàn)(FSB)頻率

前端總線(xiàn)(FSB)頻率(即總線(xiàn)頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。

有一條公式可以計算，即數據帶寬＝(總線(xiàn)頻率×數據帶寬)/8，數據傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方，現在的支持64位的至強Nocona，前端總線(xiàn)是800MHz，按照公式，它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。外頻與前端總線(xiàn)(FSB)頻率的區別：前端總線(xiàn)的速度指的是數據傳輸的速度，外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說(shuō)，100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩一千萬(wàn)次；而100MHz前端總線(xiàn)指的是每秒鐘CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。其實(shí)現在“HyperTransport”構架的出現，讓這種實(shí)際意義上的前端總線(xiàn)(FSB)頻率發(fā)生了變化。

之前我們知道IA-32架構必須有三大重要的構件：內存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片組 Intel 7501、Intel7505芯片組，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的前端總線(xiàn)，配合DDR內存，前端總線(xiàn)帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著(zhù)處理器性能不斷提高同時(shí)給系統架構帶來(lái)了很多問(wèn)題。而“HyperTransport”構架不但解決了問(wèn)題，而且更有效地提高了總線(xiàn)帶寬，比方AMD Opteron處理器，靈活的HyperTransport I/O總線(xiàn)體系結構讓它整合了內存控制器，使處理器不通過(guò)系統總線(xiàn)傳給芯片組而直接和內存交換數據。這樣的話(huà)，前端總線(xiàn)(FSB)頻率在A(yíng)MD Opteron處理器就不知道從何談起了。

4、CPU的位和

字長(cháng)位：在數字電路和電腦技術(shù)中采用二進(jìn)制，代碼只有“0”和“1”，其中無(wú)論是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。字長(cháng)：電腦技術(shù)中對CPU在單位時(shí)間內(同一時(shí)間)能一次處理的二進(jìn)制數的位數叫字長(cháng)。所以能處理字長(cháng)為8位數據的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在單位時(shí)間內處理字長(cháng)為32位的二進(jìn)制數據。字節和字長(cháng)的區別：由于常用的英文字符用8位二進(jìn)制就可以表示，所以通常就將8位稱(chēng)為一個(gè)字節。字長(cháng)的長(cháng)度是不固定的，對于不同的CPU、字長(cháng)的長(cháng)度也不一樣。8位的CPU一次只能處理一個(gè)字節，而32位的CPU一次就能處理4個(gè)字節，同理字長(cháng)為64位的CPU一次可以處理8個(gè)字節。

5.倍頻系數

倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關(guān)系。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實(shí)際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義并不大。這是因為CPU與系統之間數據傳輸速度是有限的，一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU就會(huì )出現明顯的“瓶頸”效應—CPU從系統中得到數據的極限速度不能夠滿(mǎn)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(méi)有鎖。

6.緩存

緩存大小也是CPU的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大于系統內存和硬盤(pán)。實(shí)際工作時(shí)，CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率，而不用再到內存或者硬盤(pán)上尋找，以此提高系統性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來(lái)考慮，緩存都很小。

L1　Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存，分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過(guò)高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般服務(wù)器CPU的L1緩存的容量通常在32—256KB。

L2　Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存，分內部和外部?jì)煞N芯片。內部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì )影響CPU的性能，原則是越大越好，現在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達256-1MB，有的高達2MB或者3MB。

L3　Cache(三級緩存)，分為兩種，早期的是外置，現在的都是內置的。而它的實(shí)際作用即是，L3緩存的應用可以進(jìn)一步降低內存延遲，同時(shí)提升大數據量計算時(shí)處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在服務(wù)器領(lǐng)域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著(zhù)的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會(huì )更有效，故它比較慢的磁盤(pán)I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長(cháng)度。

其實(shí)最早的L3緩存被應用在A(yíng)MD發(fā)布的K6-III處理器上，當時(shí)的L3緩存受限于制造工藝，并沒(méi)有被集成進(jìn)芯片內部，而是集成在主板上。在只能夠和系統總線(xiàn)頻率同步的L3緩存同主內存其實(shí)差不了多少。后來(lái)使用L3緩存的是英特爾為服務(wù)器市場(chǎng)所推出的Itanium處理器。接著(zhù)就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器，和以后24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要，比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手，由此可見(jiàn)前端總線(xiàn)的增加，要比緩存增加帶來(lái)更有效的性能提升。

7.CPU擴展指令集

CPU依靠指令來(lái)計算和控制系統，每款CPU在設計時(shí)就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標，指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。從現階段的主流體系結構講，指令集可分為復雜指令集和精簡(jiǎn)指令集兩部分，而從具體運用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended）、SSE、 SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的擴展指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。我們通常會(huì )把CPU的擴展指令集稱(chēng)為"CPU的指令集"。

SSE3指令集也是目前規模最小的指令集，此前MMX包含有57條命令，SSE包含有50條命令，SSE2包含有144條命令，SSE3包含有13條命令。目前SSE3也是最先進(jìn)的指令集，英特爾Prescott處理器已經(jīng)支持SSE3指令集，AMD會(huì )在未來(lái)雙核心處理器當中加入對SSE3指令集的支持，全美達的處理器也將支持這一指令集。

8.CPU內核和I/O工作電壓

從586CPU開(kāi)始，CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓兩種，通常CPU的核心電壓小于等于I/O電壓。 其中內核電壓的大小是根據CPU的生產(chǎn)工藝而定，一般制作工藝越小，內核工作電壓越低；I/O電壓一般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過(guò)大和發(fā)熱過(guò)高的問(wèn)題。

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