「电脑知识科普系列」

  现如今,电脑已经完全的融入我们社会,成为了我们生活中必须的一部分,无论是工作还是娱乐,都能见到它们的身影。然后我们每天都在用电脑,那我们对电脑的了解多吗?这里开始,我会根据自己的计算机相关知识,及对电脑的理解,从介绍、选型、使用、养护、注意事项等多方面,带大家逐步深入了解它。(电脑组装知识网)这一期带来的是计算机的心脏-CPU。
 
  1. 什么是CPU?
 
  CPU全称central processing unit及中央处理器,作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。中央处理器(CPU),是电子计算机的主要设备之一,电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令,对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分,即控制器、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数据、控制的总线。电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令(电脑组装知识网)、执行操作、控制时间、处理数据。
 
  在计算机体系结构中,CPU 是对计算机的所有硬件资源(如存储器、输入输出单元) 进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。CPU 是计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作,最终都将通过指令集映射为CPU的操作。
 
  2. CPU的参数
 
  2.1. 制作工艺:例如10纳米
 
  是指在生产处理器的过程中,集成电路的精细度,也就是说精度越高,生产工艺越先进。在同样的体积下可以塞进更多电子元件,处理器的性能更强,功耗更低。
 
  2.2. 插槽类型:例如LGA 1151
 
  CPU插槽主要分为Socket、Slot这两种,就是用于安装CPU的插座。采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等,应用广泛的CPU接口一般为针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。CPU接口类型不同,在插孔数、体积、形状都有变化,所以不能互相接插。这里的LGA1151是指LGA型1151针数。
 
  注:Intel处理器采用触点设计,主板插槽的防呆接口全部在CPU的周围。通过形状不规则的主板插槽,可以避免CPU放置错误的事情发生,但也需要对好缺口安装,以免压坏触电。
 
  AMD处理器全部采用针脚式设计,其防呆接口多利用插槽中不同的针脚排列。通过排列不均匀的防呆接口,起到了防止CPU安装错误的作用,因此安装AMD处理器的时候主要注意以上防呆设计标示。
 
  2.3. CPU主频:例如3.6GHz
 
  CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系(也就是说现今CPU主频的高低不会直接影响CPU运算能力,并不是说对运算能力没影响。只是因为现今CPU主频再低,也比其他硬件频率如内存高的多)。
 
  CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。
 
  频率与速度
 
  频率与速度的关系:一般说来,一个时钟周期完成的指令数是固定的,所以主频越高,CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同,所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。但CPU主频的高低可以决定电脑的档次和价格水平。以Pentium 4 2.0为例,它的工作主频为2.0GHz,这说明了什么呢?
 
  具体来说,2.0GHz意味着每秒钟它会产生20亿个时钟脉冲信号,每个时钟信号周期为0.5纳秒。而Pentium 4 CPU(电脑组装知识网)有4条流水线运算单元,如果负载均匀的话,CPU在1个时钟周期内可以进行4个二进制加法运算。
 
  这就意味着该Pentium 4 CPU每秒钟可以执行80亿条二进制加法运算。但如此惊人的运算速度不能完全为用户服务,电脑硬件和操作系统本身还要消耗CPU的资源。但Athlon XP处理器采用了PR标称方式,AMD公开的266MHz前端总线频率的Athlon XP处理器标称频率和实际频率的转换计算公式如下:标称频率=3×实际频率/2-500 实际频率=2×标称频率/3+333 例如,Athlon XP 2100+的实际频率为1733MHz=2×2100/3+333。
 
  阿萨德
 
  2.4. CPU动态加速频率:例如5GHz
 
  动态加速即是指turbo boost 睿频加速,用这种方式使处理器的频率提升是不需要任何手动设置的,CPU在任务繁忙的时候,这个处理器会自动提速到指定的频率(一般不高)如I7 2600K,主频3.4G最大睿频3.8G,当然是要有睿频功能的CPU才会动态加速,而超频指的是人为的手动设置。
 
  2.5. CPU核心数:例如8核心
 
  CPU核数,即指的是CPU内核数量。CPU内核是CPU的重要组成部件,由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由内核执行。
 
  常见的CPU核数有双核、四核、六核、八核、十二核等。在内核频率、缓存大小等条件相同的情况下,CPU内核数量越多,CPU的整体性能越强。比如3.8GHz的6核CPU就比3.8GHz的双核CPU性能要强。
 
  2.6. CPU线程数:例如16线程
 
  是一种逻辑的概念,简单地说,就是模拟出的CPU核心数。比如,可以通过一个CPU核心数模拟出2线程的CPU,也就是说,这个单核心的CPU被模拟成了一个类似双核心CPU的功能。
 
  有的CPU是4核4线程,及为单线程技术;有的CPU是8核16线程即为超线程技术;
 
  CPU的线程数概念仅仅只针对Intel的CPU才有用,因为它是通过Intel超线程技术来实现的,最早应用在Pentium4上。如果没有超线程技术,一个CPU核心对应一个线程。所以,对于AMD的CPU来说,只有核心数的概念,没有线程数的概念。
 
  CPU之所以要增加线程数,是源于多任务处理的需要。线程数越多,越有利于同时运行多个程序,因为线程数等同于在某个瞬间CPU能同时并行处理的任务数。 因此,线程数是一种逻辑的概念,简单地说,就是模拟出的 CPU 核心数。一个核心最少对应一个线程,但英特尔有个超线程技术可以把一个物理线程模拟出两个线程来用,充分发挥 CPU 性能,即一个核心可以有两个到多个线程。
 
  2.7. CPU缓存:例如三级缓存16MB
 
  在计算机系统中,CPU高速缓存(英语:CPU Cache,在本文中简称缓存)是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层,仅次于CPU寄存器。其容量远小于内存,但速度却可以接近处理器的频率。
 
  当处理器发出内存访问请求时,会先查看缓存内是否有请求数据。如果存在(命中),则不经访问内存直接返回该数据;如果不存在(失效),则要先把内存中的相应数据载入缓存,再将其返回处理器。
 
  2.8. CPU功耗:例如95W
 
  及CPU的功耗,这个没啥好说的,CPU的性能和功耗在同工艺下成正比,发热量也与功耗大小成正比。
 
  3. 如何看型号识别CPU的性能?
 
  3.1. Intel
 
  Intel有很多不同的产品,Core酷睿、Pentium奔腾、Celeron赛扬、Xeon至强、Atom凌动等。Core酷睿主流,Pentium奔腾高端(以前),Celeron赛扬低端,Xeon至强服务器,Atom凌动平板。
 
  图片来源于网络
 
  1、i3/i5/i7/i9这是CPU的等级,通常等级越高性能越好,但也不绝对,可以看一下天梯图。
 
  2、CPU等级后面(i3/i5/i7/i9)会跟着4个数,而这四位数的第一个数字代表着版本,比如i5-8XXX,就是代表这i5系列的第8代版本了。
 
  3、cpu版本后面的3位数字就是代表这Intel SKU型号,而数字越是大,那么就是型号就越新,那么性能自然也就越好了,当初性价比最好的i5-8600的性能就比i5-8500的新能高上许多,而这个也就只是一个数字的差别。
 
  4、cpu的最后一位就比较特殊了,不带字母的就不用管了,是一张普通的cpu,而那些带字母的有着一些其他含义:
 
  字母M:代表标准电压cpu是可以拆卸的;
 
  字母Y:超低电压版本,省电,性能不好;
 
  字母U:低电压版的笔记本CPU,目前主流笔记本经常采用;
 
  字母H:高性能标准电压处理器,是焊接的,不能拆卸;
 
  字母K:代表不锁倍频的处理器;
 
  字母X:代表高性能,可拆卸的;
 
  字母Q:代表至高性能级别;
 
  字母MQ:标准电压至高性能处理器;
 
  字母HQ:四核标准电压封装,不能拆卸;
 
  字母MX:标准电压高性能处理器;
 
  字母QM:至高性能标准电压处理器;
 
  字母XM:高性能标准电压处理器。
 
  3.2. AMD
 
  锐龙处理器有不同的系列,Ryzen Threadripper锐龙线程撕裂者、EPYC霄龙、Ryzen锐龙、Ryzen Pro锐龙Pro。
 
  而在这当中Ryzen是最为常见的,也是最多人买的,Ryzen Pro是针对商业用的安全性能高,但是不是用来游戏的没有性能,而Ryzen Threadripper是用来跑分的,核心超多,同样价格也就超多了。
 
  1. 锐龙和因特尔一样是有3/5/7的级别划分。
 
  2. 第一个数字也是很老套的代表几代处理器,比如5700X就是五代,7700X就是七代。代数后的三个数字也还是SKU型号,数字大的性能好。
 
  3. 后缀比Intel少很多了。
 
  字母X:支持XFR技术,自适应动态扩频,频率的最大值受到散热器散热效果而变化,散热器越强,频率跟高。
 
  字母G:AMD的CPU通常不带核心显卡,所以只有带有字母G的AMD处理器,才有核心显卡,也就是常说的APU,集成Vega显卡。
 
  字母U:笔记本上常见的AMD处理器,集成Vega核显,一般在轻薄本上常见。
 
  4. CPU闲谈
 
  4.1. i7 10710U性能不如i3 9100F?
 
  事实上i7 10710U性能确实不如i3 9100F,虽然i7 10710U是6核12线程,但是主频仅为1.1GHz,功耗15W,多用于高端商务笔记本电脑,主打低功耗超长续航;而i3 9100F是桌面级处理器,为4核4线程,却有3.6GHz高的主频,65W的功耗加上台式机的散热加持, 作战能力是优于i7 10710U的。
 
  4.2. CPU的扇热有多重要?如何进行维护?
 
  CPU是电脑里发热量最大的元器件了,CPU在运行时的发热量远超出我们的想象,一颗没有安装散热器的CPU很可能在按下开机键以后几分钟中就烧毁,有的甚至在没开机之前就挂掉了,有一套好的CPU散热系统可以让CPU发挥出它该有的性能,更高更快的运行速度,更强的持续作战能力。
 
  CPU的发热量也是和CPU的功耗相关,当我们电脑在运行时,高负荷的运算下,如果CPU所发的热量没有合理被释放掉,造成CPU温度过高,先是计算机自动识别,加快风扇转速,如果依旧不能进行合理散热,电脑将逐渐出现卡顿,当超过CPU的承载范围时,电脑会自动关闭,甚至有可能损坏CPU。这也就是为什么很多游戏电脑都要加装水冷系统的原因了。
 
  我们应经常对电脑的散热系统进行维护(电脑组装知识网),如果是风冷散热,我们可以定期清理风扇上的灰尘,保证风扇的风量足够大,如果的水冷,我们可以定期检查水泵的运行情况,流量是否正常。当然还有一项是CPU散热硅脂,它的作用是为了让CPU与散热器的接触面能够紧密的贴合,在更换CPU散热硅脂时要注意,硅脂不需要太厚,薄薄的一层即可,可以用卡片刮匀。
 
  4.3. 如何延长CPU的寿命?
 
  其实CPU是是电脑故障率最低的部件之一,我们平时正常进行使用就可以,尽量避免CPU高负荷运行(长时间让CPU使用率超过80%),保证CPU的散热,一颗CPU运行10年之久是没问题的。
 
  4.4. 怎样选型购买到性价比高的CPU?
 
  对于CPU的性能参考,我们可以直接用CPU天梯图进行查看,在购买时,我们可以选择同性能下比较旧的型号,很多厂商为了清库存,会把价格压的很低。例如:i7 3930X与i7 7700K;我们还可以选择同性能下较低端系列的,例如:i5 8400约1200元,而同性能的i7 7700K约2800元。我们可以多查一查,多比一比。友情提示,同性能的AMD笔记本电脑要比Intel笔记本便宜很多。很多厂商卖笔记本电脑以第十代i7作为噱头,价格一万多,其实商务笔记本,第八代i5就足够了,(电脑组装知识网)相比之下性能并没有超出那么多。
 

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