Chapter Zero 0.2.1 执行运算与判断的CPU

执行运算与判断的CPU
CPU效能比较的指标
CPU的工作频率：外频与倍频
32位与64位的CPU与总线[宽度]
CPU的等级
超线程（Hyper—Threading，HT）
网上摘下几张主板图

执行运算与判断的CPU

个人计算机通常指x86的个人计算机架构，

现主要有两大主流x86开发商（Intel，AMD）的CPU架构，而Intel为大宗。

早起的芯片组通常分南北桥控制各个组件的沟通：

北桥：连接速度较快的CPU、主存储器、显示适配器等组件。
南桥：连接速度较慢的硬盘、USB、网络适配器等等。

其中北桥最重要的就是CPU与主存储器的桥接。

早期，北桥可以连接CPU,主存储器和显示适配器。但CPU想要读写主存储器时，

还要经过北桥支持，会瓜分掉北桥的总可用带宽，浪费资源。

如今，大多将内存控制器整合到CPU中，现如今只会看到CPU而没有以往的北桥芯片。

这样CPU与主存储器之间的沟通是直接交流的，速度快，不会消耗更多带宽！

CPU效能比较的指标

CPU可比较的效能指标，暂介绍 微指令集 和频率。

微指令集：微指令集不同，CPU架构也不一样，导致CPU工作效率优劣不同。

频率：频率表示CPU每秒钟可以进行的工作次数，频率高，这颗CPU在单位

时间内可以做更多的事情。如Intel的i7-4790CPU频率为3.6GHz，表示这颗

CPU在一秒钟内可以进行3.6*10^9次工作。

同时地，不同款式（即不同架构）CPU不能单纯以频率判断运算效能！频率目前仅能比较同款CPU！

CPU的工作频率：外频与倍频

早起的CPU架构主要通过北桥连接系统最重要的CPU、主存储器与显示适配器。

因为所有的设备都要通过北桥连接，所以每个设备的工作频率必须相同。

于是就有所谓的前端总线/外部数据总线（Front Side Bus,FSB）这个东西产生。但因为CPU的指令周期比其他设备快，

又为了满足FSB的频率，因此厂商在CPU的内部再进行加速，于是就有所谓的外频和倍频了。

外频：CPU与外部组件进行数据传输时的速度。

倍频：CPU内部用来加速工作效能的倍数。

内频：外频与倍频相乘而得，即 内频 = 外频 * 倍频。

举个例子：内频为3GHz的CPU，外频是333MGz，那么倍频就是9倍！

32位与64位的CPU与总线[宽度]

CPU内的内存控制芯片与主存储器间的前端总线速度/外部数据总线速度（Front Side Bus,FSB）越快，

主存储器能提供的数据速度效能越快。与CPU的频率类似，主存储器也有工作的频率，主存储器频率的限制是由CPU内的内存控制器决定的，

如果CPU内的内存控制芯片对于主存储器的工作频率最高可以到1600MHz，这只是工作频率（每秒几次）。我们的计算机CPU一般都是64位的，

每次频率能传输的数据量，大多为64位的，这个64位就是所谓的宽度了，因此，CPU可以从内存中取得的最快带宽就是：

1600 MHz * 64 bit = 1600 MHz * 8 Bytes = 12.8 GBytes/s

CPU每次能处理的数据量成为字组长度（word size），字组长度依据CPU设计有32位和64位，

我们现在所称的计算机是32位或64位主要是依据CPU做一次解析的字组长度而来的。

早期的32位CPU中，因为CPU每次能解析的数据量有限，因此主存储器传来的数据量就有限制，

也导致32位的CPU最多只支持最大到4GBytes的内存。

主存储器通过系统总线与CPU沟通，而显示适配器通过PCI-E序列通道与CPU沟通：

得益于北桥整合到CPU内部的设计，CPU可以个别地和各个组件沟通，每种组件和CPU沟通有很多的不同方式。

主存储器通过系统总线与CPU沟通，而显示适配器通过PCI-E序列通道与CPU沟通，离CPU最近的PCI-E卡槽与CPU沟通的速度最快。

CPU的等级

CPU型号的详细介绍（一）

CPU型号的详细介绍（二）

不看后悔！现在市场上的CPU到底该怎么选！！！走你！

超线程（Hyper—Threading，HT）

在每一个CPU内部，将重要的缓存器（register）分成两群，而让程序分别使用这两群缓存器，

也就是说，可以有两个程序同时竞争CPU的运算单元，而非通过操作系统的多任务切换。

这一过程就会让CPU好像同时有两个核心的模样。因此，虽然大部分i7等级的CPU只有四个实体核心，

通过HT机制，操作系统可以抓到8个核心，并让每个核心逻辑上分离，就可以同时运作八个程序了！

网上摘下几张主板图

先走他个装机介绍！

无北桥的主板图

早起有北桥的主板图