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cpu性能怎么去看(cpu的各种参数解读)

2021-12-03 08:21:18【天气信息】人次阅读

简介CPU是电脑的核心,负责电脑所有的运算及控制。选购CPU是电脑DIY中最重要的环节,所以我们在选购CPU之前要先了解CPU最基本的一些知识,那么下面就让我来介绍一下有关CPU的一些信息

CPU是电脑的核心,负责电脑所有的运算及控制。选购CPU是电脑DIY中最重要的环节,所以我们在选购CPU之前要先了解CPU最基本的一些知识,那么下面就让我来介绍一下有关CPU的一些信息。

01认识CPU

一、CPU的含义及功能

CPU是英文central processing unit的缩写,意为中央处理器,是电脑的核心,通常是一块超大规模的集成电路,是电脑的运算中心和控制中心。

它的主要功能是解释电脑指令以及处理电脑软件中的数据。

认识CPU,了解CPU的各个参数
中央处理器(CPU)主要包括两个部分,即控制器和运算器,其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的若干数控、控制的总线。

二、CPU的制造工艺

CPU是由半导体硅及一些金属及化学原料制造的。CPU的制造是一项极为精密复杂的过程,当今只有少数的几家厂商具备研发和生产CPU的能力。那么它到底有多复杂,需要经过哪些工序才能制作完成呢?

1、硅提纯

生产CPU等芯片的材料是半导体,现阶段的主要原料就是硅(Si),这是一种非金属元素,从化学的角度来看,由于它处于元素周期表与非金属元素的交界处,所以具有半导体的性质,适合制造各种微小的晶体管,是目前最适合制造现代大规模集成电路的材料之一。

CPU 在生产过程中,对硅的纯度要求很高,几乎不能掺杂任何杂质,平均100万个硅原子中最多有一个杂质原子。在硅提纯的过程中,原材料硅将被熔化,并放进一个巨大的石英熔炉。这时向熔炉里放入一颗晶种,以便硅晶体围着这颗晶体“生长”,直到形成一个几近完美的单晶硅锭,这颗硅锭的直径大都是300毫米。

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单晶硅锭

2、切割晶圆

提纯完毕,接下来,将单晶硅锭切割成片状,因为是对圆柱体横向切割,截面为圆形,所以称为晶圆。

晶圆才是真正制作CPU的材料。

切割晶圆就是是用机器从单晶硅棒上切割下一片事先确定规格的硅晶片,并将其划分为多个细小的区域,每个区域都将成为一个CPU的内核。一般来说,晶圆切得越薄,相同量的硅材料能够制造的CPU成品就越多。

接下来就是把切割的晶圆磨光,并检查是否有变形或者其他问题。质量检查直接决定着CPU的最终良品率。被切割出的晶圆经过抛光后几乎完美无瑕,表面甚至可以直接当镜子。所以就光切割晶圆这一过程就如此复杂,更别说其他的工序了,就连著名的因特尔公司都不生产这种晶圆,而是从第三方购买成品,然后利用自己的技术再进行其他的工序。

3、影印

抛光完成后,在经过热处理得到的硅氧化物层上面涂敷一种光阻物质,叫做光敏抗蚀膜或光刻胶。

4、蚀刻

这一步是CPU生产过程中最重要的一步,也是CPU工业中的重头技术。蚀刻技术把对光的应用推向了极限。蚀刻使用的是波长很短的紫外光并配合很大的镜头。短波长的光将透过这些石英遮罩的孔,照在光刻胶上,使之曝光。

为了避免让不需要被曝光的区域也受到光的干扰,必须制造遮罩来遮蔽这些区域。期间发生的化学反应类似于老式相机按下快门后胶片的变化。被紫外线照射的地方光阻物质溶解。接下来停止光照并移除遮罩,使用特定的化学溶液清洗掉被曝光的光敏抗蚀膜,以及在下面紧贴着抗蚀膜的一层硅。这个是一个相当复杂的过程,每一个遮罩的复杂程度得用10GB的数据来描述。

然后,曝光的硅将被原子轰击,使得暴露的硅基片局部掺杂,从而改变这些区域的导电状态,以制造出N井或P井,结合上面制造的基片,CPU的门电路就完成了。

5、重复、分层

为加工一层新的电路,再次生长硅氧化物,然后沉积一层多晶硅,涂敷光阻物质,重复影印、蚀刻过程,得到含多晶硅和硅氧化物的沟槽结构。重复多遍,形成一个3D结构,这才是最终的CPU核心。每几层中间都要填上金属作为导体。层数决定于设计时CPU的布局,以及通过的电流大小。

6、晶圆测试、切片

晶圆制作完成后,需要进行测试,这一步将测试晶圆的电气性能,以检查是否出了差错,以及这些差错出在了哪个步骤。接下来,将晶圆切割成块,每一块就是一个处理器的内核,测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下好的准备进入下一步。晶圆上的每个CPU核心都将会被分开测试。可以鉴别出每一可处理器的关键特性,比如最高频率,功耗,发热量等,并确定处理器的等级,如果性能好且稳定的话,作为高端处理器内核,否则按照核心的稳定频率,进行定义、锁频后封装,作为中端处理器销售,按照该方法,完成整个系列的分级。

7、封装

这时的CPU是一块块晶圆,它还不能直接被用户使用,必须将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中。这样就可以将其很容易地装在一块电路板上了。封装结构各有不同,但等级越高的CPU封装越复杂,新的封装往往能带来芯片电器性能和稳定性能的提升,并间接地为主频的提升提供坚实可靠的基础。

02CPU的参数

在我们选购CPU时,最重要的参考标准就是CPU的各项参数。

1、CPU的频率

(1)主频

主频也叫时钟频率,单位是兆赫(MHz)或者千兆赫(GHz),用来表示CPU的运算、处理数据的速度。通常主频越高,CPU处理数据的速度就越快。

CPU的主频=外频*倍频系数。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。所以CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有关系的,还要看CPU的流水线、总线等各方面的指标性能。

(2)外频

外频是CPU的基准频率,单位是兆赫(MHz)。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说,在台式机中,所说的超频,都是超CPU的外频。CPU决定着主板的运行速度,准确地说,直接关系到内存的运行频率。

(3)倍频

倍频是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下,倍频越高,CPU的频率也越高。但实际上,在相同的外频的前提下,高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输的速度是有限的,如果一味地追求高主频而得到高倍频的CPU,就会出现明显的瓶颈效应——CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU的运算速度。一般除了工程样板的inter的CPU,其他CPU都已锁了倍频。

(4)前端总线频率

前端总线,是将CPU连接到北桥芯片的总线。选购主板和CPU时要考虑两者的搭配问题,一般来说,前端总线是由CPU决定的,如果主板不支持CPU所需要的前端总线。系统就无法工作。也就是说,需要主板和CPU都支持某个前端总线,系统才能工作,只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的,因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以,这也就是为什么我说配主板前先选择CPU的原因之一。前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道,其频率高低直接影响CPU访问内存的速度。

由于inter与AMD采用了不同的技术,所以他们之间FSB频率跟外频的关系式也不同。现时的inter处理器的两者关系是,FSB频率=外频*4;而AMD是:FSB频率=外频*2。

外频与前端总线FSB频率的区别是,前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是CPU与主板之间同步运行速度,也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可以接受的数据传输量是100MHz*64bit/8bit/Byte=800MB/s。

2、CPU的缓存

缓存指可以进行高速数据交换的区域,缓存大小也是CPU的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大。缓存的容量越小,但是运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘。

实际工作是,CPU要读取数据,首先从高速缓存中查找,找到了就直接拿来用,否则就从内存中查找并使用,然后将其放入缓存中。因为高速缓存速度极快,直接提高了CPU的处理和运算能力。

一级缓存是CPU第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。一级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静态RAM组成,结构较为复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,一级缓存的容量不可能做的太大。

二级缓存是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。二级缓存容量也会影响CPU的性能,理论上是越大越好。

三级缓存分为两种,早期的是外置形式,现在集成在CPU中。三级缓存在速度上不及一二级缓存,但是在容量上却大得多。目前主流的CPU三级缓存在8M左右。

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