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    微型计算机的主频很大程度上决定了其运行速度,它是指什么

    青灯夜游青灯夜游2022-07-25 11:53:11原创354

    主频是指“微处理器时钟工作频率”。主频即CPU的时钟频率,计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行,每个时钟信号周期完成一步操作,时钟频率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢,即计算机的运行速度。主频和实际的运算速度存在一定的关系,主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度;但主频仅仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

    本教程操作环境:windows7系统、Dell G3电脑。

    微型计算机的主频很大程度上决定了计算机的运行速度,它是指“微处理器时钟工作频率”。

    主频即CPU的时钟频率,计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行,每个时钟信号周期完成一步操作,时钟频率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢。

    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(也就是说现今CPU主频的高低不会直接影响CPU运算能力,并不是说对运算能力没影响。只是因为现今CPU主频再低,也比其他硬件频率如内存高的多)。

    主频和实际的运算速度存在一定的关系,但并不是一个简单的线性关系。主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等各方面的性能指标。也就是说,主频仅仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

    主频的特点

    主频和实际的运算速度存在一定的关系,但还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数等等)。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。比如AMD公司的AthlonFX系列CPU大多都能以较低的主频,达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能,所以AthlonFX系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

    CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。

    提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,是CPU主频发展的最大障碍之一。

    说到处理器主频,就要提到与之密切相关的两个概念:倍频与外频,外频是CPU的基准频率,单位也是MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度,而且绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为CPU的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态;倍频即主频与外频之比的倍数。主频、外频、倍频,其关系式:主频=外频×倍频。早期的CPU并没有“倍频”这个概念,那时主频和系统总线的速度是一样的。随着技术的发展,CPU速度越来越快,内存、硬盘等配件逐渐跟不上CPU的速度了,而倍频的出现解决了这个问题,它可使内存等部件仍然工作在相对较低的系统总线频率下,而CPU的主频可以通过倍频来无限提升(理论上)。我们可以把外频看作是机器内的一条生产线,而倍频则是生产线的条数,一台机器生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。厂商基本上都已经把倍频锁死,要超频只有从外频下手,通过倍频与外频的搭配来对主板的跳线或在BIOS中设置软超频,从而达到计算机总体性能的部分提升。所以在购买的时候要尽量注意CPU的外频。

    频率与速度

    频率与速度的关系: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。但CPU主频的高低可以决定电脑的档次和价格水平。以Pentium 4 2.0为例,它的工作主频为2.0GHz,这说明了什么呢?

    具体来说,2.0GHz意味着每秒钟它会产生20亿个时钟脉冲信号,每个时钟信号周期为0.5纳秒。而Pentium 4 CPU有4条流水线运算单元,如果负载均匀的话,CPU在1个时钟周期内可以进行4个二进制加法运算。

    这就意味着该Pentium 4 CPU每秒钟可以执行80亿条二进制加法运算。但如此惊人的运算速度不能完全为用户服务,电脑硬件和操作系统本身还要消耗CPU的资源。但Athlon XP处理器采用了PR标称方式,AMD公开的266MHz前端总线频率的Athlon XP处理器标称频率和实际频率的转换计算公式如下:标称频率=3×实际频率/2-500 实际频率=2×标称频率/3+333 例如,Athlon XP 2100+的实际频率为1733MHz=2×2100/3+333。

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