1.1.1 CPU 发展简史
在选购CPU 之前我们多少应该对CPU 性能制造工艺和发展
历史有所了解当然对这方面不感兴趣的朋友可以跳过这一小节
在我们后面的章节里同样会介绍一些和专业相关的知识

作为有电
脑水平进阶愿望的朋友的参考资料下面我们进入介绍内容
CPU 的英文全称是Central Processing Unit 即中央处理器CPU

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从雏形出现到发展壮大的今天

由于制造技术的越来越先进
其集
成度越来越高内部的晶体管数达到几百万个虽然从最初的CPU
发展到现在其晶体管数增加了几十倍但是CPU 的内部结构仍然可
分为控制单元逻辑单元和存储单元三大部分CPU 的性能大致上
反映出了它所配置的那部微机的性能因此CPU 的性能指标十分重
要
CPU 主要的性能指标有以下几点

第一主频也就是CPU 的时钟频率简单地说也就是CPU 的
工作频率

一般说来
一个时钟周期完成的指令数是固定的
所以
主频越高CPU 的速度也就越快了不过由于各种CPU 的内部结构
也不尽相同所以并不能完全用主频来概括CPU 的性能至于外频
就是系统总线的工作频率而倍频则是指CPU 外频与主频相差的倍
数用公式表示就是主频=外频倍频而我们购买计算机主要看
CPU 的主频
第二

内存总线速度或者叫系统总路线速度
一般等同于CPU
的外频
内存总线的速度对整个系统性能来说很重要
由于内存速
度的发展滞后于CPU 的发展速度为了缓解内存带来的瓶颈所以
出现了二级缓存
来协调两者之间的差异
而内存总线速度就是指
CPU 与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率

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第三工作电压工作电压指的也就是CPU 正常工作所需的电

压早期CPU 386 486 由于工艺落后它们的工作电压一般为

5V 奔腾等是3.5V/3.3V/2.8V 等随着CPU 的制造工艺与主频的
提高

CPU 的工作电压有逐步下降的趋势
Intel 最新出品的
Coppermine 已经采用1.6V 的工作电压了低电压能解决耗电过大和
发热过高的问题这对于笔记本电脑尤其重要
第四协处理器或者叫数学协处理器在486 以前的CPU 里面
是没有内置协处理器的

由于协处理器主要的功能就是负责浮点运
算因此386 286 8088 等等微机CPU 的浮点运算性能都相当落
后自从486 以后CPU 一般都内置了协处理器协处理器的功能
也不再局限于增强浮点运算现在CPU 的浮点单元协处理器往
往对多媒体指令进行了优化是比如Intel 的MMX 技术MMX 多
媒体扩展指令集
的缩写
MMX 是Intel 公司在1996 年为增强
Pentium CPU 在音像图形和通信应用方面而采取的新技术为CPU
新增加57 条MMX 指令把处理多媒体的能力提高了60 左右现
在铜矿P 还有MMX2 技术将来还会有三代四代MMX 技
术名称可能不同意思是一样的
第五流水线技术超标量流水线(pipeline) 是 Intel 首次在486
芯片中开始使用的

流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水

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线在CPU 中由5~6 个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水
线然后将一条X86 指令分成5~6 步后再由这些电路单元分别执行
这样就能实现在一个CPU 时钟周期完成一条指令因此提高了CPU
的运算速度超流水线是指某型 CPU 内部的流水线超过通常的5~6
步以上例如Pentium pro 的流水线就长达14 步将流水线设计的
步(级)数越多其完成一条指令的速度越快因此才能适应工作主频
更高的CPU 超标量是指在一个时钟周期内CPU 可以执行一条以上
的指令这在486 或者以前的CPU 上是很难想象的只有Pentium
级以上CPU 才具有这种超标量结构这是因为现代的CPU 越来越
多的采用了RISC 技术所以才会超标量的CPU

第六乱序执行和分枝预测乱序执行是指CPU 采用了允许将
多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技
术

分枝是指程序运行时需要改变的节点
分枝有无条件分枝和有
条件分枝其中无条件分枝只需要CPU 按指令顺序执行而条件分
枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变因此需要分
枝预测技术处理的是条件分枝
第七L1 高速缓存也就是我们经常说的一级高速缓存在CPU
里面内置了高速缓存可以提高CPU 的运行效率内置的L1 高速缓
存的容量和结构对CPU 的性能影响较大不过高速缓冲存储器均由