cpu的性能與什麼有關係?

拉普蘭德x德克薩斯


CPU性能首先是與架構有很大關係,不管頻率多高,核心數多強,如果架構本身效率低,那麼這顆CPU的效能也不會好,就像當年英特爾拿第一代酷睿架構和AMD k8架構對比那樣,酷睿E6300僅僅不到2Ghz的主頻就可以打敗AMD接近3Ghz的速龍CPU。

如果架構相同或者效率差不多的情況下,那麼就是拼主頻和核心數了,誰的主頻高,誰在單核性能和整體性能方面就有優勢,英特爾這幾年的八代和九代酷睿就把高主頻當作了一大賣點,突破5Ghz也成為很多遊戲玩家的追求,而AMD新款CPU儘管效能不錯,但是主頻仍然和英特爾差一截,從而導致銳龍3000和酷睿高端系列的單核性能差距。此外,這裡要說的是,CPU採用的製程工藝也會對主頻高低產生很大影響,更先進的工藝有利於提升頻率,但是前提是較為成熟的工藝。

AMD銳龍在核心數量上一直是有優勢的,如果你玩一些大型遊戲或者搞內容創作、視頻直播的話,更多的核心數量優勢很大,這也不是一點單核性能優勢可以彌補的,就像如果你需要多核性能,那麼在i5-9400和銳龍3600之間顯然是選擇後者。

緩存對CPU性能也有一定影響,不過發展到今天,CPU配備的緩存容量也基本能滿足需求了,各型號之間的緩存容量差距也不算很大,所以造成的性能差距也不是很明顯。


嘟嘟聊數碼


古希臘數學家畢達哥拉斯說,萬物皆數學。而數學的精髓是公式。衡量CPU性能的同樣有一個公式:CPU性能公式。我寫在紙上了,拍成圖片如下:

圖片中的CPU性能公式看著挺嚇人,概括後其實就是一句話:要提高CPU的性能,就要減少程序執行的時間。換句話說就是,提高CPU執行程序的效率。

換成通俗易懂的話就是,員工(CPU)幹同樣的活(執行程序),花的時間越少,則工作效率越高,老闆越高興。反之,工作效率越低,老闆會把這類員工優化掉。

從CPU性能公式可以看出,要讓CPU提高程序的執行效率(提高處理器性能),需要從三個方面入手:

  1. 減少程序的指令數;

  2. 減少指令的執行週期數;

  3. 減少時鐘週期時間(每週期的時間);

而要把這三方面做圓滿了,實際就等於重新設計一款CPU,用行話說就是採用新的CPU架構。換句話說,架構才是決定CPU性能的關鍵,一款CPU性能是否強大,和它是否採用了漂亮的新架構有決定關係。

至於頻率和工藝製程,則是影響CPU性能的次要因素。19年前的2000年,英特爾發佈了奔騰4,運行頻率達到4GHz,超過現今大多數CPU。

奔騰4採用NetBurst架構,英特爾號稱它能飆到10GHz,但由於NetBurst架構設計翻車,頻率是飆上去了,功耗也線性提升,性能(整數運算和浮點運算)卻被舊的P6架構吊打,後來搞得英特爾CEO貝瑞特為此當眾單膝著地致歉。

奔騰4的教訓說明架構對提升CPU性能遠比頻率重要。

由於工藝製程影響CPU運行頻率,所以三者對CPU性能影響,按重要程度從重到輕排列:架構>工藝製程>頻率。

架構對CPU性能的巨大影響,可能被很多人忽視,因為大多數人認為,工藝製程擠牙膏會導致CPU性能提升不明顯。其實,架構擠牙膏才是妨礙CPU性能提升的元兇。

同樣請出CPU界老大英特爾,其2013年發佈的i5-4300U,到2017年的i5-7300U,一共有4代CPU,工藝製程也從22nm節點上升到14nm節點,然而實際性能增長曲線就是一條平坦的線條(見下圖黃色線條),一點不性感。

低壓版i5的性能之所以沒有隨製程同步提升,主要原因就是,從i5-4300U的Haswell架構到2017年i5-7300U的Kaby Lake架構都是小修小補,不客氣地說就是,英特爾在架構上擠牙膏了。

CPU性能強不強,就看架構猛不猛。就這麼簡單。



魔鐵的世界


主頻

主頻也叫時鐘頻率,單位是MHz(或GHz),用來表示cpu的運算、處理數據的速度。cpu的主頻它直接的決定了cpu的性能,因此要想性能得到很好地提升,提高cpu的主頻是一個很好地途徑。不過並不是主頻越高cpu就越好,除了參考主頻之外,還要參考其它參數如何。

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,cup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。

核心與線程

如今的cpu都是多核,不管是intel還是amd。據悉最新的Intel十代i3桌面處理器都有了4核。核心數量越多,cpu能夠同時處理的任務也就相應地增多。

不過這不表示核心數越多就越好,就拿日常工作和看視頻來說,同代處理器4核和8核表現出的效果是一樣的,如果沒有涉及到超大型遊戲或做視頻、繪圖、大程序項目這些,買8核甚至更多核的處理器就是浪費資源。

線程指的就是一個單向的控制程序,線程數量增多就意味著在一個進程中可以通過多個線程處理完成不同的任務。通過多線程技術,可以把不同種類的任務通過不同線程萬成,提高CPU執行程序的效率。

製作工藝

製作工藝越小會在cpu內部集成更多的晶體管,使處理器實現更多的功能和更高的性能;製作工藝越小會使處理器的核心面積進一步減小,也就是說在相同面積的晶圓上可以製造出更多的cpu產品,直接降低了產品成本,從而最終會降低銷售價格使廣大消費者得利。此外還會減少處理器的功耗,從而減少其發熱量,解決處理器性能提升的障礙。

寄存器數量

cpu由於需要處理程序的信息,要將程序先調入內存中;但內存對於cpu的處理速度來說依然很慢,有一部分要調入寄存器和高速緩存中。寄存器過少或者高速緩存過小,就會大大的限制到cpu的處理效率。

如果說運算單元是人類的大腦,那麼寄存器就是給cpu傳遞信息的神經元。一個cpu如果寄存器性能不好或者是數量過少的話,那就會導致無法快速運行,這就像是一個高速的列車,雖然說馬力很高,但是卻沒有足夠的燃料來供它運行。

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