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读懂 CPU 参数 – 频率、核心、线程、缓存、架构、制程、功耗、接口

  CPU是电脑内部最核心的硬件设备,经常被比喻为“大脑”,这样的表述一点都不为过,甚至非常准确。它有频率、核心、线程、缓存大小、架构、制程、功耗,接口这些主要参数,支持的指令集、虚拟技术之类的新手也暂时没必要关注。本文具体阐述下 CPU 各个参数的功能特性。

CPU

架构 – 架构、核心、线程、频率是3个是很大程度上决定了CPU性能的参数,架构就是常看到的sandy bridge/ivy bridge/haswell/broadwell/skylake 都是架构的名字。

命名 – i5、i7指的并不是一个具体产品,而是一个产品系列,它同样需要与代数挂钩,从命名上也能看出来,比如第一代i5通常是i5 750/i5 760,第二代是i5 2XXX,第三代i5 3XXX(第二代开始后面的数字第一位就代表第几代)而每一代都会更新架构,性能的提升也都来自于这里。而通常同一代的i3/i5/i7的架构是一样的。

核心、线程 – 那同代i5和i7有什么区别呢?最大的区别其实就是i5是4核心4线程(桌面版标压版本),而i7是4核心8线程(桌面版标压版本),核心的意思就是在这个CPU里,有“几个人”,因为现在手机上有那种大小核心(高性能核心和低性能核心组合)的CPU,有一些是并不能所有核心一起工作的,所以并不是8核心就等于8个人工作,还是要看具体的架构设计。而线程的意思就是能处理任务的数量,1核心1线程就相当于一个普通的厨师,5分钟炒一盘菜,而1核心2线程,就相当于是一个老手,也许8分钟就能炒两个菜,但还是比不上两个普通厨师。

频率 – CPU的主频=外频x倍频,外频是 CPU 乃至整个计算机系统的基准频率,这一点详细将起来过于复杂,可以查一些资料,新手也不是太需要不细说了。而主频的比较是建立在其他条件基本相同的情况下来讨论的,比如你手机或许2.5GHz的频率,而我笔记本2.0GHz,并不代表你手机的CPU性能比我笔记本的还好。因为核心数、缓存、架构(最主要是它)等等参数完全不一样。所以同是i5 4460和i5 4590的时候,3.3GHz相对于3.2GHz才有优势,但0.1的频率实际感受有多大了?个人意见:几乎没有。

缓存 – 缓存是CPU自己的“内存”,用来放暂时处理不及的东西,因为它的作用像内存对电脑的作用,但为什么CPU不用内存而用自己的缓存呢?因为内存的速度虽然很快,但依然达不到CPU的读写频率,所以CPU需要这样一个缓存来快速读写。而内存用来存放目前运行的程序所必须占用的空间。

  而CPU又分为一级(L1)二级(L2)三级(L3)缓存,你通常会看到L1最小,L2次之,L3最大(很多普通CPU并没有三级,只有一二级),成这种结构是因为,L1制造难度大,成本高,但往大了做对系统提升却比较有限,所以都很小。而CPU的读取顺序也是先从L1里读,然后L2→L3→内存。L2作为其外部缓冲,而L3就是L2的缓冲(备胎当到老)。缓存当然是越大越好,毕竟它们都比内存快嘛,但以目前相同情况下,L1还是越大越好,相同L1比L2,相同L2比L3。

制程 – 制程也可以理解为工艺,常见的45nm,28nm都是说制程的。简单来概括,CPU就是几亿个负责开与关的晶体管,而在面积相同的一个CPU上,当然是塞进去的晶体管越多其性能越好。怎样放的更多呢?那就是降低晶体管的大小。同样数量不同大小的晶体管,更小的制程意味着更低的功耗和发热。

接口 – 我们常见的接口有1155,1150,FM2,这些只是接口的名字,就像USB、VGA、HDMI一样,Intel的接口通常数字代表了其针角的数量。而数字前面一般还有LGA,BGA,Socket等等字样,这代表的是其封装方式,这和接口一样,并没有孰优孰劣,只是平台不同。另外有一小点提一下,就是以前的LGA775这些,针脚是在CPU上的,但后面的1150等等都是针脚在主板上,CPU是一个光面,主要是防止针脚被掰断…(CPU绝大多数时候也确实比主板贵)

功耗 – 这个单独说说是因为,i3、i5、i7的性能不同,其功耗也不同,但i3/5/7也只是一个大系列,同样是i5,i5 4460/i5 4200M/i5 4200U他们的性能却完全不是一个量级。
4460属于桌面级,功率84W
4200M属于低电压版,功率37W
4200U,属于超低电压版,功率在10-20W之间

  而他们通常对应的应用场景也是 台式机(带K或无字母/一些特殊有字母型号)-普通笔记本(M结尾)-超级本(U/HQ结尾),更低功率意味着更低的功耗和更长的续航,当这都是以牺牲性能为代价的,4200U只相当于i3的3120M,而4200M又只相当于桌面版的i3 3210。另:核心数在低电压版和超低电压版上也和桌面版不一样。并非i5一定等于4核。

超频 – i5和i7的型号后面有结尾带K的,是指官方不锁倍频,可以在通过更改倍频来让处理器达到超频的目的。当然支持超频的也有一些特殊的,比如G3258,搭配B85超频…超频能带来一些性能上的提升,因为频率变高了嘛。但所承担的是发热、功耗的增加,在一些时候甚至可能烧坏CPU。这也是为啥能看到一些超频大赛用液氮来降温,因为散热确实很重要。

指令集 – 这个之前忘了写,CPU所支持的指令集,其实就是一个任务表,比如任务表里有ABCDE这5个选项,指令集发送A,那么A所对应的1、2、3、4、5步操作就由CPU来完成。而指令集越新,当然效率也越高。只是这确实不是我们平常选购时所关注的主要的点。

  看了这么多,可能你眼睛都看花了也还没明白到底购买的时候怎么选,所以我总结一下上面的内容,首先我们要知道什么东西是买CPU时最重要的东西。架构?核心?频率?我们来看一组数据对比:
A:8核心8线程,4.0GHz频率,二级缓存8MB,三级缓存8MB,32nm制程,核心代号Piledriver,125W
B:4核心8线程,3.6GHz频率,二级缓存1MB,三级缓存8MB,22nm制程,核心代号Haswell,84W

  你觉得哪个CPU的性能更强呢?好吧,A就是AMD FX-8350,而B就是Intel i7 4790,实际跑分下来,B比A的分值高25%左右。而看起来4790除了功耗和制程以外其他参数看起来都比8350低啊,为什么会出现这样的情况呢?玄机就在核心代号上,Haswell的单核性能超过Piledriver很多。所以选购的时候最重要的还是核心。然后再在同核心架构的情况下,比较同系列的高端、低端的性价比。核心数真不是最重要的,别听商家告诉你这个是8核那个是4核之类之类的。其实还有更简单的比较方法,那就是看价格,市售的正规渠道CPU,基本上不会出现像E3和i7这样的同级别性能价差达到3分之一以上的情况。所以i7 4790的价格也高出FX-8350一大截。总结:核心代号>核心/线程>频率>缓存>制程>其他。

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    • 生产日期:2019年5月07日 - 15时48分17秒

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