主频是什么

小白 QA 2020-04-16 14:11:16 阅读(...)

主频即CPU的时钟频率,计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行,每个时钟信号周期完成一步操作,时钟频率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢。

主频CPU时钟频率,计算机的操作在时钟信号的控制下分步执行,每个时钟信号周期完成一步操作,时钟频率的高低在很大程度上反映了 CPU 速度的快慢。

主频是什么

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。主频表示在 CPU 内数字脉冲信号震荡的速度,CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线、总线等各方面的性能指标。也就是说,主频仅仅是 CPU 性能表现的一个方面,而不代表 CPU 的整体性能。

简介

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)。

比如 AMD 公司的 AthlonXP 系列 CPU 大多都能以较低的主频,达到英特尔公司的 Pentium 4 系列 CPU 较高主频的 CPU 性能,所以 AthlonXP 系列 CPU 才以 PR 值的方式来命名。因此主频仅是 CPU 性能表现的一个方面,而不代表 CPU 的整体性能。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。

特点

主频和实际的运算速度存在一定的关系,但还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,因为 CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU 的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度,所以在一定情况下,很可能会出现主频较高的 CPU 实际运算速度较低的现象。比如 AMD 公司的 AthlonFX 系列 CPU 大多都能以较低的主频,达到英特尔公司的 Pentium 4 系列 CPU 较高主频的 CPU 性能,所以 AthlonFX 系列 CPU 才以 PR 值的方式来命名。因此主频仅是 CPU 性能表现的一个方面,而不代表 CPU 的整体性能。

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。

提高 CPU 工作主频主要受到生产工艺的限制。由于 CPU 是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证 CPU 运算正确。因此制造工艺的限制,是 CPU 主频发展的最大障碍之一。

说到处理器主频,就要提到与之密切相关的两个概念:倍频与外频,外频是 CPU 的基准频率,单位也是 MHz。外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度,而且绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为 CPU 的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态;倍频即主频与外频之比的倍数。主频、外频、倍频,其关系式:主频=外频×倍频。早期的 CPU 并没有“倍频”这个概念,那时主频和系统总线的速度是一样的。随着技术的发展,CPU 速度越来越快,内存、硬盘等配件逐渐跟不上 CPU 的速度了,而倍频的出现解决了这个问题,它可使内存等部件仍然工作在相对较低的系统总线频率下,而 CPU 的主频可以通过倍频来无限提升(理论上)。我们可以把外频看作是机器内的一条生产线,而倍频则是生产线的条数,一台机器生产速度的快慢(主频)自然就是生产线的速度(外频)乘以生产线的条数(倍频)了。厂商基本上都已经把倍频锁死,要超频只有从外频下手,通过倍频与外频的搭配来对主板的跳线或在 BIOS 中设置软超频,从而达到计算机总体性能的部分提升。所以在购买的时候要尽量注意 CPU 的外频。

查看方法

1.在 Windows 系统中,右击桌面上的“我的电脑”图标,选择“属性”即可查看。在 mac 系统中,单击屏幕左上角苹果图标,选择第一项(About This Mac)即可查看。

2.开机时按 pause break 此时由于是系统开机自检,即可查看 BIOS 里的 CPU 频率。

3.使用 CrystalCPUID 软件查看。这是一款处理器信息检测超频工具,和 WCPUID 功能基本相同,但是 CrystalCPUID 对处理器支持的范围更广。CrystalCPUID 支持几乎所有类型的处理器检测,最特别的是 CrystalCPUID 具备完整的处理器及系统资讯。

所受限制

提高 CPU 工作主频主要受到生产工艺的限制。由于 CPU 是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证 CPU 运算正确。因此制造工艺的限制,是 CPU 主频发展的最大障碍之一。

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 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。

内存主频

内存主频和 CPU 主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以 MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。

计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度,在石英晶片上加上电压,其就以正弦波的形式震动起来,这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来,这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器,因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的,也就是说内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。

DDR 内存和 DDR2 内存和 DDR3 的内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示,工作频率是内存颗粒实际的工作频率,但是由于 DDR 内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍;而 DDR2 内存和 DDR3 内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如 DDR 200 / 266 / 333 / 400 的工作频率分别是 100 / 133 / 166 / 200 MHz,而等效频率分别是 200 / 266 / 333 / 400 MHz;DDR2 400 / 533 / 667 / 800 的工作频率分别是 100 / 133 / 166 / 200 MHz,而等效频率分别是 400 / 533 / 667 / 800 MHz;DDR3 1066 / 1333 / 1600 / 1800 / 2000 的工作频率分别是 266 / 333 / 400 / 450 / 500 MHZ,而等效频率分别是 1066 / 1333 / 1600 / 1800 / 2000MHZ。

内存异步工作模式包含多种意义,在广义上凡是内存工作频率与 CPU 的外频不一致时都可以称为内存异步工作模式。首先,最早的内存异步工作模式出现在早期的主板芯片组中,可以使内存工作在比 CPU 外频高 33MHz 或者低 33MHz 的模式下(注意只是简单相差 33MHz),从而可以提高系统内存性能或者使老内存继续发挥余热。其次,在正常的工作模式(CPU 不超频)下,不少主板芯片组也支持内存异步工作模式,例如 Intel 910GL 芯片组,仅仅只支持 533MHz FSB 即 133MHz 的 CPU 外频,但却可以搭配工作频率为 133MHz 的 DDR 266、工作频率为 166MHz 的 DDR 333 和工作频率为 200MHz 的 DDR 400 正常工作(注意此时其 CPU 外频 133MHz 与 DDR 400 的工作频率 200MHz 已经相差 66MHz 了),只不过搭配不同的内存其性能有差异罢了。再次,在 CPU 超频的情况下,为了不使内存拖 CPU 超频能力的后腿,此时可以调低内存的工作频率以便于超频,例如 AMD 的 Socket 939 接口的 Opteron 144 非常容易超频,不少产品的外频都可以轻松超上 300MHz,而此如果在内存同步的工作模式下,此时内存的等效频率将高达 DDR 600,这显然是不可能的,为了顺利超上 300MHz 外频,我们可以在超频前在主板 BIOS 中把内存设置为 DDR 333 或 DDR 266,在超上 300MHz 外频之后,前者也不过才 DDR 500(某些极品内存可以达到),而后者更是只有 DDR 400(完全是正常的标准频率),由此可见,正确设置内存异步模式有助于超频成功。

DDR4 内存是新一代的内存规格。2011 年 1 月 4 日,三星电子完成史上第一条 DDR4 内存。

DDR4 相比 DDR3 最大的区别有三点:16bit 预取机制(DDR3 为 8bit),同样内核频率下理论速度是 DDR3 的两倍;更可靠的传输规范,数据可靠性进一步提升;工作电压降为 1.2V,更节能。严格的说,DDR4 应该叫 DDR4 SDRAM,DDR4 SDRAM 全称 Double Data Rate Fourth Synchronous Dynamic Random Access Memory,即第四代双倍数据率同步动态随机存取存储器。

直到 2014 年,DDR4 内存才首次得到应用,首款支持 DDR4 内存的是英特尔旗舰级 x99 平台,此时,DDR4 在性能和价格上于高频率 DDR3 相比,并没有什么优势,但当时如果用户想体验旗舰级平台,只能买高价位的 DDR4,因为 x99 只支持 DDR4。

主板芯片组几乎都支持内存异步,英特尔公司从 810 系列到较新的 875 系列都支持,而威盛公司则从 693 芯片组以后全部都提供了此功能在。

Intel2018 年发布了隶属于第八代酷睿处理器家族的 KBL-G 处理器,也就是传闻已久的 Intel CPU+AMD GPU 的处理器。KBL-G 处理器一共有 5 款,规格最高的是 i7-8809G,4 核心 8 线程,主频 3.1 GHz,最大睿频 4.2 GHz,8 M 三级缓存,内存支持双通道 DDR4-2 400 MHz,并且不锁倍频,显卡搭载的是 Radeon RX Vega M GH。

与外频对比

CPU 的主频即 CPU 内核工作的时钟频率( CPU Clock Speed)。CPU 的主频不代表 CPU 的速度,但提高主频对于提高 CPU 运算速度至关重要。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。但是电脑的整体运行速度不仅取决于 CPU 运算速度,还与其他各分系统的运行情况有关。

外频是 CPU 乃至整个计算机系统的基准频率,单位是 MHz。在早期的电脑中,内存与主板之间的同步运行速度等于外频。在这种方式下,可以理解为 CPU 外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态。对于目前的计算机系统来说,两者完全可以不相同,但是外频的意义仍然存在,计算机系统中大多数的频率都是在外频的基础上乘以一定的倍数实现的。

收藏 0个人收藏
走进科技生活方式

评论交流

泪雪默认头像 请「登录」后参与评论
  1. 加载中..

相关推荐