CPU概述

CPU（Central Processing Unit,也稱中央處理器）是一塊超大規模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。

計算機的性能在很大程度上由CPU的性能決定，而CPU的性能主要體現在其運行程序的速度上。影響運行速度的性能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統和邏輯結構等參數。

頻率

1.主頻

主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理數據的速度。通常，主頻越高，CPU處理數據的速度就越快。

CPU的主頻=外頻×倍頻係數。主頻和實際的運算速度存在一定的關係，但並不是一個簡單的線性關係。　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內數字脈衝信號震盪的速度。在Intel的處理器產品中，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至強（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、總線等各方面的性能指標。

2.外頻

外頻是CPU的基準頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。通俗地說，在臺式機中，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。但對於服務器CPU來講，超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度，兩者是同步運行的，如果把服務器CPU超頻了，改變了外頻，會產生異步運行，（臺式機很多主板都支持異步運行）這樣會造成整個服務器系統的不穩定。

絕大部分電腦系統中外頻與主板前端總線不是同步速度的，而外頻與前端總線（FSB）頻率又很容易被混為一談。

3.總線頻率

前端總線（FSB)是將CPU連接到北橋芯片的總線。前端總線（FSB）頻率（即總線頻率）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=（總線頻率×數據位寬）/8，數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方，支持64位的至強Nocona，前端總線是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（FSB）頻率的區別：前端總線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，100MHz外頻特指數字脈衝信號在每秒鐘震盪一億次；而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

4.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與系統之間數據傳輸速度是有限的，一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的“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，少量的如Intel酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些至尊版的CPU不鎖倍頻，而AMD之前都沒有鎖，AMD推出了黑盒版CPU（即不鎖倍頻版本，用戶可以自由調節倍頻，調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多）。

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，工作效率遠遠大於系統內存和硬盤。實際工作時，CPU往往需要重複讀取同樣的數據塊，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，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，不過高速緩衝存儲器均由靜態RAM組成，結構較複雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般服務器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，分內部和外部兩種芯片。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高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，筆記本電腦中也可以達到2M，而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高，可以達到8M以上。

L3　Cache(三級緩存），分為兩種，早期的是外置，內存延遲，同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對遊戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效，故它比較慢的磁盤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度。其實最早的L3緩存被應用在AMD發佈的K6-III處理器上，當時的L3緩存受限於製造工藝，並沒有被集成進芯片內部，而是集成在主板上。在只能夠和系統總線頻率同步的L3緩存同主內存其實差不了多少。後來使用L3緩存的是英特爾為服務器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器，和以後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，由此可見前端總線的增加，要比緩存增加帶來更有效的性能提升。

產品選購小技巧

目前市面上主要的處理器產品就兩家，AMD和Intel，自AMD的銳龍系列出來後，不說與Intel平分天下，至少讓Intel感覺到了不小的壓力，就單核能力的話因為架構的區別，AMD的產品確實稍弱，但是綜合能力並不差於Intel。就目前的產品線佈局來看，無論是Intel還是AMD，都針對不同需求的用戶推出了多款從入門到旗艦的產品。Inel除了有我們熟悉的酷睿i3/i5/i7系列產品外，還為入門級平臺推出了奔騰及賽揚系列，以及為高端用戶推出了酷睿至尊系列處理器。而AMD近兩年的產品線也在大幅增加，除了帶有獨顯核心的APU系列產品之外，還有面向主流人群的Ryzen 3/5/7以及面向高端用戶的Ryzen Threadripper系列產品。也就是說，我們在選購CPU的過程中，無論選擇哪家廠商的產品，都有能夠滿足需求對應型號，不必太過於糾結。

對於處理器的選擇首先就要看你的需求和預算了，而如何在預算之內選擇性能最好的處理器才是重點。就目前來說由於Intel供貨不足瘋狂漲價，只要不是重度“依賴”Intel 的，筆者建議選擇AMD平臺的性價比更高，比如中端的R３２２００，中高端的R５２６００，高端的R７２７００都是性價比非常高的產品。

附CPU天梯圖（部分）