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DIY攒机知识:CPU架构、主频、核心、线程、缓存等主要参数知识科普

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1、什么是CPU架构

CPU架构就是体系结构,是CPU制造商为属于同一系列的CPU产品提供的规范,一般不同品牌(intel和AMD)或者不同代数,产品的架构也是不同的。intel和AMD会不断推出新一代的CPU,架构也会随之改进与升级,一般来说,CPU架构越新性能越好,我们可以理解为物流公司内部搬运货,老架构相当于使用了平板车搬运货,然后人们发现平板车搬运货效率太低了,需要改进且提高工作效率,新架构就相当于使用了叉车搬运货,在工作效率上提高了不少,所以架构的改进与升级对CPU性能的影响巨大。

关于全新的混合架构,intel全新推出基于10nmESF制程工艺的12代酷睿CPU,首次采用了全新的高性能混合架构,也广称为“大小核”设计,其中大核为主导性能发挥的性能核,称之为P核,采用的是Golden Cove架构,主要侧重于游戏与生产力工具的重负载大型应用。小核主要针对的是能效表现的能效核,称之为E核,采用了是Gracemot架构设计,主要增加了多线程吞吐的承载能力和后台管理。

2、什么是制程工艺

制程工艺是指制造CPU时的集成电路精细度,工艺制程越先进,就能缩小晶体管的体积,相同面积的晶圆就能集成更多的晶体管,从而提升性能,同时有效降低处理器功耗和发热量,在架构上也得到进一步升级。例如28nm、14nm、10nm、7nm(纳米),一般来说这个数字越小代表制造精度越好。

3、什么是频率

CPU频率就是内核工作的时钟频率,我们可以理解为CPU运算速度,频率相当于人的力量,频率越高,那么力量(性能)则越大。当然频率只限于与同代CPU相比,由于架构不同的影响,例如intel 12代Alder Lake架构相比11代Rocket Lake架构在IPC性能提升了19%,也就是说12代和11代CPU在相同频率的情况下,性能提升了19%。

CPU频率为主频和睿频,CPU主频就是基础频率,一般是我们在轻度使用电脑的工作频率,而睿频就是最大频率,一般在高负载运行的CPU频率,例如在玩大型游戏或者运行大型应用软件的情况下。睿频可以智能调节频率、电压来自动提升性能,CPU会根据当前的任务量而自动调整处理器主频,从而重任务的时候以发挥最大的性能,而轻任务的时候会发挥最大的节能优势。而超频需要人为干预,在BIOS中人为提高CPU的外频或倍频,并让其在高于其额定的频率状态下稳定工作,能够让cpu发挥更强大的性能,榨干CPU的全部性能,一般超频性能提升在5%-10%左右,需要主板和CPU支持超频才可以实现,还需要更好的散热条件,但是超频是有一定的CPU损坏风险,如今CPU性能过剩的年代,没有必要考虑,毕竟超频导致的CPU损坏是无法质保的。

4、什么是核心线程

核心即运算核心,为了提高CPU多任务性能,厂家会为CPU逐渐增加物理核心,成为现在的多核心CPU,例如四核心、六核心、八核心等。而线程就是intel研发了的一种多线程技术,将一个物理核心模拟成两个逻辑核心,可同时执行双线程,例如四核心八线程,六核心十二线程,进一步提升CPU多任务性能。举个例子,你可以理解成所谓的核心就是人体的胳膊,双核就是两条胳膊,四核就是四条胳膊,胳膊越多我们同时进行的任务越多。单核单线程我们可以理解为一条胳膊长一只手,例如双核配双线程或者双核四线程、四核八线程的处理器,由于技术越来越厉害,造出了一条胳膊长两只手的情况,大大提升了工作效率。也就是说,CPU的核心线程数量越多,同时多开的程序就越多,例如我需要软件多开或者游戏多开,核心和线程数量越多,同时多开的程序数量就越多。

5、什么是缓存

CPU缓存是CPU重要的参数,缓存是介于内存与CPU之间的存储器,容量虽小,但是速度比内存更快,用于缓解CPU的运算速度与内存条读写速度不匹配的矛盾,因此缓存越高越好。缓存的原理是,如果CPU需要读取一个数据,首先会从缓存中查找,如果找到会立即读取并发送给CPU进行处理,大大减少了CPU访问内存的时间。 如果CPU没有在缓存中找到这个数据,就需要从较慢速度的内存中读取并发送给CPU,同时也会将这个数据调入高速缓存中,以便CPU再次读取这个数据,可以直接从缓存中读取,无需从内存调用。CPU缓存细分为一级缓存,二级缓存,三级缓存,CPU在实际数据读取中重要的却是一级缓存,因为一级缓存速度最快,二级缓存其次,三级缓存属于最慢的,但是三级缓存的容量最大,CPU读取缓存时会先从一级缓存开始,然是二级缓存,而读取二级缓存有时会出现数据未命中的情况,这时候就需要从三级缓存读取。

如果说,我们将CPU比喻成一个大型饭店厨房,内存为食材的大仓库,缓存为饭店厨房和大仓库之间的中转小仓库,距离CPU较近的小仓库是一级缓存,其次二级缓存,最后是三级缓存(你可以理解为小仓库的三个房间,最靠近是小房间,其次是中号房间,最远的是大房间),如果厨房想要做某个菜的时候需要某些食材,那么就需要提前将所需的食材从大仓库调出来,暂存到小仓库中,这样避免了饭店厨房需要某个食材的时候还需要从最远的大仓库中调取。缓存的大小相当于小仓库的面积,面积越大,可以存放的食材就越多,假设做这桌菜需要10种食材,但是因为小仓库面积太小,导致了只能存放8种食材,还有2种食材只有从更远的大仓库调取,从而影响了整个做菜时长,所以缓存大小对CPU性能存在一定的影响。

6、什么是内置核显

内置核心显卡,其实早期我们叫集成显卡,不过早期的集成显卡的显示芯片都是集成在主板上的,而如今无论是AMD还是intel,主板已经不在集成显卡芯片,而是将显示芯片内置在CPU中了,有了内置核显,我们即使不搭配独立显卡的时候,也可以点亮电脑开机使用,但是如果CPU无内置核显,例如锐龙系列CPU除了G后缀的CPU或者intel F后缀的CPU,那么必须搭配独立显卡才可以点亮的。可能有人会想,如果CPU内置核心显卡,为什么还有人需要搭配独立显卡,那肯定是追求图形性能啊,核显性能只能相当于最入门的独立显卡,玩玩轻量级游戏完全没有问题,例如LOL之类的游戏,如果是想要玩3D大型游戏,那么没有性能好的独立显卡,画面卡成PPT很正常。

7、什么是TDP功耗

一般来说,CPU功耗越低,发热量越小,越省电。TDP的英文全称是“Thermal Design Power”,中文翻译为“热设计功耗”,是反应一颗处理器热量释放的指标,它的含义是当处理器达到负荷最大的时候,释放出的热量,单位为瓦(W)。由此可以看出,TDP功耗并非实际功耗,TDP功耗只是CPU最大的发热量值,CPU实际功耗会更大,了解CPU的TDP功耗,只是为了让我们更好的选择适合的散热器。

8、什么是CPU指令集

CPU指令集都是存储在CPU内部的,主要是对CPU运算进行优化、指导的硬件程序,有了这些CPU指令集,CPU就能够更快速高效的工作。系统所安排的每一个命令,都需要CPU根据预先设定好的某一条指令来完成,而这些预先设定好的指令统称为cpu指令集。CPU依靠外来的指令“激活”内存指令,来操控与计算电脑。一般来说,预设存储的指令越多,那么CPU就越“聪明”,预设存储的指令越先进,CPU也就越高级,预设的很多指令集中在一起,那么就是所谓的“指令集”。

9、什么是CPU封装和接口

目前CPU封装有三种,分别是LGA、PGA以及BGA。

LGA全称为“LandGridArray”,中文名为“栅格阵列封装”。被英特尔广泛的应用于自家的桌面级处理器。目前intel桌面级CPU就是使用的LGA封装技术。

PGA全称为“PinGridArrayPackage”,中文名为“插针网格阵列封装”,被AMD广泛的应用于自家的桌面级处理器。

BGA全称为“BallGridArrayPackage”,中文名为”球栅阵列封装“,被广泛的应用于笔记本移动版处理器,BGA封装技术,因为是焊接在主板上,不可随意拆卸,如果想要更换需要使用专业的工具。

由此,我们可以看出,由于intel和AMD采用的封装方式不同,所以两者无法兼容,说白点就是intel CPU无法使用AMD的主板,AMD CPU无法使用intel的主板,就算是相同的封装方式,接口不同也无法兼容。例如12代i5 12600K采用的就是LGA1700,采用的是LGA封装方式,数字1700代表拥有1700触点面(接口),那么我们就需要搭配intel支持LGA1700插槽的主板,例如intel 600系列主板,如果您使用上一代500系列的LGA1200插槽的主板,肯定也是无法兼容的。

10、什么是CPU步进

CPU步进指的是某一款CPU在制造的过程中经过改良之后产品编号,例如CPU步进编号A0、B0、B1,C2、U0等,而字母或数字越靠后的步进也就是越新的产品,步进的编号会随着这一系列的生产工艺改进,或者修复上一个版本的BUG漏洞,又或者是特性的增加而改变,所以相同的CPU有不同的步进很正常。

对于小白来说,可以理解CPU步进就是版本的意思,CPU步进越靠后,其版本就越新,可能修复了上一个版本的缺陷。举个例子,就像Windows10系统一样,官方会对Windows10不断升级改良,修复BUG漏洞,增加新特性、新功能等,然后对更新之后的Windows10起了一个版本号,比如Windows10 1903、1909版本,道理相似。

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