CPU的主要技術(shù)指標(biāo)和特點(diǎn)

一、字長(zhǎng)

CPU的字長(zhǎng)通常是指其數(shù)據(jù)總線寬度，單位是二進(jìn)制的位(bit)。它是CPU數(shù)據(jù)處理能力的重要指標(biāo)，反映了CPU能夠處理的數(shù)據(jù)寬度、精度和速度等，因此常常以字長(zhǎng)位數(shù)來(lái)稱呼CPU。比如，486CPU的數(shù)據(jù)線為32位／字長(zhǎng)為32位，稱為32位處理器。也有的CPU內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)線不一樣，比如8088
CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)線為16位，而外部數(shù)據(jù)線為8位，它的字長(zhǎng)為16位，仍是16位處理器，只不過(guò)以8位方式傳送數(shù)據(jù)。又比如Pentium
CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)線為32位，而外部數(shù)據(jù)線為64位，它的字長(zhǎng)仍為32位，是32位處理器，不能稱其為64位處理器，它只是以64位方式與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。
二、CPU的外部總線
CPU的總線是指CPU芯片與外部連接的總線，由其引腳引出，包括數(shù)據(jù)線(Data
Bus)、地址線(Address
Bus)和控制線(Control
Bus)三組。數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)，是雙向的(Input／Output)。其寬度通常表示著CPU的字長(zhǎng)，即CPU的位數(shù)。但出于種種原因，一些CPU的內(nèi)、外部數(shù)據(jù)線可能不一樣。地址線傳送內(nèi)存單元的地址或I／O口地址，是單向(Output)指向內(nèi)存或外設(shè)的。地址線的寬度，即位數(shù)表示著CPU直接尋址物理內(nèi)存的大小。比如286CPU的地址線為24位，則它可以支持的最大地址為224，即直接尋址內(nèi)存16MB。又比如486 CPU的地址線為32位，則它可以支持的最大地址為232，即直接尋址內(nèi)存4GB�？刂凭�傳送CPU發(fā)出的各種控制命令和外部返回的響應(yīng)和申請(qǐng)，控制線也是單向的，其中有的是從CPU輸出(Output)，有的是輸入(Input)到CPU。
三、主頻率

CPU的主頻是指CPU的工作時(shí)鐘頻率，單位是MHz或GHz(1GHz=1024MHz)，它是CPU速度的重要指標(biāo)，通常標(biāo)注在CPU表面的型號(hào)中。比如Pentium Ⅱ600和Pentium Ⅲ 800的主頻分別為600MHz和800MHz，它們的結(jié)構(gòu)相似，二者相比，Pentium Ⅲ 800要比Pentium Ⅲ 600的速度快。從486DX2、DX4誕生以來(lái)，為了將高主頻的CPU與較低時(shí)鐘頻率的主板相匹配，CPU主頻采用了較低的輸入時(shí)鐘頻率和在內(nèi)部倍頻到主時(shí)鐘頻率的方法。 CPU輸入時(shí)鐘稱為外頻，常取為主板系統(tǒng)總線的頻率，如33、50、66、75、83、100和133MHz等，CPU內(nèi)部倍頻常取為X3、X3．5、X4、X4．5、X5、X5．5、X6、X6．5、X7、X7．5和X8等。如果這個(gè)主板可以通過(guò)跳線開(kāi)關(guān)對(duì)CPU外頻和倍率做這樣的選擇，則表明這個(gè)主板可以支持的最高CPU主頻為1GHz (=133MHzx8)。
外頻對(duì)于CPU的性能來(lái)說(shuō)非常重要，在主頻相同或相近的情況下，往往高外頻的CPU會(huì)有更優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。加之現(xiàn)在的CPU幾乎都采取了鎖住倍頻的措施，所以對(duì)于超頻愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，提高CPU的外頻不僅是提升性能的主要方法，而且?guī)缀跏俏ㄒ坏倪x擇。
主頻、外頻、 倍率、前端總線他們的關(guān)系如下圖所示：

主頻、外頻、 倍率、前端總線他們之間的關(guān)系

四、運(yùn)算速度
CPU的運(yùn)算速度是指其每秒鐘能夠處理的指令數(shù)，單位為MIPS(兆指令／秒)。這個(gè)指標(biāo)是CPU速度的本質(zhì)指標(biāo)，它不僅取決于主頻，更主要地取決于CPU處理指令的邏輯結(jié)構(gòu)。以前CPU處理一條指令需要幾個(gè)時(shí)鐘周期，目前的CPU采用了超標(biāo)量結(jié)構(gòu)等技術(shù)，一個(gè)時(shí)鐘周期就可以處理幾條指令。舉例來(lái)說(shuō)，Intel 80286—12MHz CPU的運(yùn)算速度為2.66MIPS，80386 DX 33MHz CPU的運(yùn)算速度為11.4MIPS，80486DX 33MHz CPU的運(yùn)算速度為27MIPS，80486DX2 66MHz CPU的運(yùn)算速度為54MIPS，Pentium 66 MHz CPU的運(yùn)算速度為112MIPS�？梢钥闯鰞牲c(diǎn)：第一，CPU的改進(jìn)使得運(yùn)算速度成倍地提高了；第二，即使在同樣主頻下，不同檔次的CPU，其運(yùn)算速度也有成倍的差別。
五、內(nèi)部FPU

以前的286或386系統(tǒng)，在用于數(shù)學(xué)和圖形處理時(shí)，為了加快復(fù)雜運(yùn)算速度和減少CPU的負(fù)擔(dān)，可以在主板上另行安裝一個(gè)叫做80287或80387的數(shù)學(xué)浮點(diǎn)協(xié)處理器。在486以上的CPU，則把這個(gè)協(xié)處理器集成到CPU芯片內(nèi)部，叫做內(nèi)部浮點(diǎn)處理器(Floating Point Unit，F(xiàn)PU)，因而大大提高了CPU的運(yùn)算速度。
六、內(nèi)部Cache

以前的系統(tǒng)，為了解決主機(jī)中低速內(nèi)存與高速CPU的不匹配，加快CPU對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)速度，采用了在CPU和內(nèi)存間插入高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)的方法。通常主板的Cache存儲(chǔ)器為9片IC，安裝在主板上，對(duì)CPU而言稱為外部Cache(External Cache)，容量為64KB、128KB或256KB等。從486 CPU開(kāi)始，處理器內(nèi)部包含了Cache，486是8KB，Pentium是16KB。加上主板上的Cache，便構(gòu)成二級(jí)Cache結(jié)構(gòu)，CPU內(nèi)的稱為L(zhǎng)1 Cache，CPU外主板上的稱為L(zhǎng)2 Cache。從PentiumⅡ開(kāi)始，CPU除了包含核心芯片內(nèi)的32KB的L1 Cache，還包括CPU板上分立的512KB的L2Cache。再加上主板上512KB的L2Cache，便構(gòu)成三級(jí)Cache結(jié)構(gòu)。目前Pentium Ⅲ等CPU的核心芯片內(nèi)就包含了二級(jí)Cache。由于CPU內(nèi)部采用了高速寬帶總線，因此，一般來(lái)說(shuō)，CPU芯片內(nèi)的L1和L2Cache要比CPU芯片外的L2 Cache快得多，效率也高得多，前者能同步運(yùn)行在CPU的主頻上，稱為全速Cache。
七、指令系統(tǒng)

CPU是靠執(zhí)行指令來(lái)計(jì)算和控制系統(tǒng)的。每種CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)，包括幾十或幾百條指令。指令系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱是CPU的重要指標(biāo)。
Intel的MMX(Multi Media Extended)、AMD的3DNow!和Intel的SSE(Streaming-Single Instruction multiple data-Extensions)等都是新增的特殊指令集，分別增強(qiáng)了CPU的多媒體、圖形圖像和Intemet等處理能力。
八、CPU電源的雙電壓

早期的CPU僅以5或3．3V供電，稱為單電壓CPU。而現(xiàn)在的CPU一般都采用雙電壓供電，CPU核心用低電壓，它的I／O電路則用較高的電壓，既保證了電路的驅(qū)動(dòng)能力和可靠性，又減少了功耗。CPU的核心電壓(Vcore)從2．9到1．8V，甚至到0．8V。CPU的I／O電壓(Vio)從3．3到3．6V。
九、超頻
超頻是指把主板的CPU工作時(shí)鐘調(diào)整為略高于CPU的規(guī)定值，企圖使之超高速工作。例如把Celeron 466的主時(shí)鐘定為533MHz。通常不提倡對(duì)CPU進(jìn)行超頻來(lái)提高系統(tǒng)性能，這會(huì)造成CPU過(guò)熱、減少壽命、系統(tǒng)運(yùn)行混亂甚至燒毀CPU。但也有一些CPU，比如賽揚(yáng)366等，允許進(jìn)行較大幅度 (20％)的超頻使用，以滿足電腦發(fā)燒族的愿望。