一、決定CPU性能技術(shù)指標(biāo)

　　??每個買CPU的消費(fèi)者，第一時間要過問的就是它的性能，對于一個CPU來說，性能是否強(qiáng)大是它能否在市場上生存下去的第一要 素，那么CPU的性能是由哪些因素決定的咧?下面就列出影響CPU性能的主要技術(shù)指標(biāo)：

　　??1、主頻，也就是CPU的時鐘頻率，簡單地說也就是CPU的工作頻率。一般說來，一個時鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主 頻越高，CPU的速度也就越快了。不過由于各種CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同，所以并不能完全用主頻來概括CPU的性能。至于外頻 就是系統(tǒng)總線的工作頻率;而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。用公式表示就是：主頻=外頻×倍頻。 ;

　　??2、內(nèi)存總線速度或者叫系統(tǒng)總線速度，一般等同于CPU的外頻。內(nèi)存總線的速度對整個系統(tǒng)性能來說很重要，由于內(nèi)存速度的發(fā) 展滯后于CPU的發(fā)展速度，為了緩解內(nèi)存帶來的瓶頸，所以出現(xiàn)了二級緩存，來協(xié)調(diào)兩者之間的差異，而內(nèi)存總線速度就是指CPU與 二級(L2)高速緩存和內(nèi)存之間的工作頻率。

　　??3、L1高速緩存，也就是我們經(jīng)常說的一級高速緩存。在CPU里面內(nèi)置了高速緩存可以提高CPU的運(yùn)行效率。內(nèi)置的L1高速 緩存的容量和結(jié)構(gòu)對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在CPU管芯面積不能太大的情況 下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。采用回寫(Write Back)結(jié)構(gòu)的高速緩存。它對讀和寫操作均有可提供緩存。而采用寫通(Write-through)結(jié)構(gòu)的高速緩存，僅對讀操 作有效。在486以上的計(jì)算機(jī)中基本采用了回寫式高速緩存。在目前流行的處理器中，奔騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的 L1高速緩存，奔騰4為8KB，而AMD的Duron和Athlon處理器的L1高速緩存高達(dá)128KB。 &nbs p;

　　??4、L2高速緩存，指CPU第二層的高速緩存，第一個采用L2高速緩存的是奔騰 Pro處理器，它的L2高速緩存和CPU運(yùn)行在相同頻率下的，但成本昂貴，市場生命很短，所以其后奔騰 II的L2高速緩存運(yùn)行在相當(dāng)于CPU頻率一半下的。接下來的Celeron處理器又使用了和CPU同速運(yùn)行的L2高速緩存，現(xiàn) 在流行的CPU,無論是AthlonXP和奔騰4，其L2高速緩存都是和CPU同速運(yùn)行的。除了速度以外，L2高速緩存容量也會 影響CPU的性能，原則是越大越好，現(xiàn)在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達(dá) 1MB-3MB。

　　??5、流水線技術(shù)、超標(biāo)量。流水線(pipeline)是 Intel首次在486芯片中開始使用的。流水線的工作方式就象工業(yè)生產(chǎn)上的裝配流水線。在CPU中由5~6個不同功能的電路單 元組成一條指令處理流水線，然后將一條X86指令分成5~6步后再由這些電路單元分別執(zhí)行，這樣就能實(shí)現(xiàn)在一個CPU時鐘周期完 成一條指令，因此提高了CPU的運(yùn)算速度。超流水線是指某型 CPU內(nèi)部的流水線超過通常的5~6步以上，例如奔騰 4的流水線就長達(dá)20步。將流水線設(shè)計(jì)的步(級)數(shù)越多，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應(yīng)工作主頻更高的CPU。超標(biāo)量 是指在一個時鐘周期內(nèi)CPU可以執(zhí)行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有奔騰級以上CPU才具有這 種超標(biāo)量結(jié)構(gòu);這是因?yàn)楝F(xiàn)代的CPU越來越多的采用了RISC技術(shù)，所以才會有超標(biāo)量的CPU。

　　6、協(xié)處理器或者叫數(shù)學(xué)協(xié)處理器。在486以前的CPU里面，是沒有內(nèi)置協(xié)處理器的。由于協(xié)處理器主要的功能就是負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算， 因此386、286、8088等等微機(jī)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算性能都相當(dāng)落后，自從486以后，CPU一般都內(nèi)置了協(xié)處理器，協(xié)處理器 的功能也不再局限于增強(qiáng)浮點(diǎn)運(yùn)算。現(xiàn)在CPU的浮點(diǎn)單元(協(xié)處理器)往往對多媒體指令進(jìn)行了優(yōu)化。比如Intel的MMX技術(shù)， MMX是“多媒體擴(kuò)展指令集”的縮寫。MMX是Intel公司在1996年為增強(qiáng)奔騰 CPU在音像、圖形和通信應(yīng)用方面而采取的新技術(shù)。為CPU新增加57條MMX指令，把處理多媒體的能力提高了60%左右。現(xiàn)在 的CPU已經(jīng)普遍內(nèi)置了這些多媒體指令集，例如現(xiàn)在奔騰4內(nèi)置了SSE2指令集，而AthlonXP則內(nèi)置增強(qiáng)型的3DNow! 指令集。

　　??7、工作電壓。工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU(386、486)由于工藝落后，它們的工作電壓一 般為5V(奔騰等是3.5V/3.3V/2.8V等)，隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢， Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已經(jīng)采用1.475V的工作電壓了。低電壓能解決耗電過大和發(fā)熱過高的 問題。這對于筆記本電腦尤其重要。

　　??8、亂序執(zhí)行和分枝預(yù)測，亂序執(zhí)行是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規(guī)定的順序分開發(fā)送給各相應(yīng)電路單元處理的技術(shù)。 分枝是指程序運(yùn)行時需要改變的節(jié)點(diǎn)。分枝有無條件分枝和有條件分枝，其中無條件分枝只需要CPU按指令順序執(zhí)行，而條件分枝則必 須根據(jù)處理結(jié)果再決定程序運(yùn)行方向是否改變，因此需要“分枝預(yù)測”技術(shù)處理的是條件分枝。

　　??9、制造工藝，制造工藝雖然不會直接影響CPU的性能，但它可以可以極大地影響CPU的集成度和工作頻率，制造工藝越精細(xì)， CPU可以達(dá)到的頻率越高，集成的晶體管就可以更多。第一代奔騰 CPU的制造工藝是0.35微米， 最高達(dá)到266Mhz的頻率，PII和賽揚(yáng)是0.25微米，頻率最高達(dá)到450Mhz。銅礦核心的奔騰Ⅲ制造工藝縮小到了0.1 8微米，最高頻率達(dá)到1.13Ghz。最新Northwood核心的奔騰4 CPU制造工藝達(dá)到0.13微米，目前頻率已經(jīng)達(dá)到2.4Ghz，估計(jì)達(dá)到3Ghz也沒有問題。在明年，Intel CPU的制造工藝會達(dá)到0.09毫米。

　　二、CPU技術(shù)術(shù)語不完全手冊

　　??為了使讀者在日常購買操作電腦時方便查詢，特在本節(jié)最后列出和CPU有關(guān)的技術(shù)術(shù)語，安第一個字母的順序排列：

　　3DNow!(3D no waiting)

　　AMD公司開發(fā)的SIMD指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度，它的指令數(shù)為21條。

　　ALU(Arithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯單元)

　　在處理器之中用于計(jì)算的那一部分，與其同級的有數(shù)據(jù)傳輸單元和分支單元。

　　BGA(Ball Grid Array，球狀矩陣排列)

　　一種芯片封裝形式，例：82443BX。

　　BHT(branch prediction table，分支預(yù)測表)

　　處理器用于決定分支行動方向的數(shù)值表。

　　BPU(Branch Processing Unit，分支處理單元)

　　CPU中用來做分支處理的那一個區(qū)域。

　　Brach Pediction(分支預(yù)測)

　　從P5時代開始的一種先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法，由CPU來判斷程序分支的進(jìn)行方向，能夠更快運(yùn)算速度。

　　CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)

　　它是一類特殊的芯片，最常見的用途是主板的BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入/輸出系統(tǒng))。

　　CISC(Complex Instruction Set Computing，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))

　　相對于RISC而言，它的指令位數(shù)較長，所以稱為復(fù)雜指令。如：x86指令長度為87位。

　　COB(Cache on board，板上集成緩存)

　　在處理器卡上集成的緩存，通常指的是二級緩存，例：奔騰II

　　COD(Cache on Die，芯片內(nèi)集成緩存)

　　在處理器芯片內(nèi)部集成的緩存，通常指的是二級緩存，例：PGA賽揚(yáng)370

　　CPGA(Ceramic Pin Grid Array，陶瓷針型柵格陣列)

　　一種芯片封裝形式。

　　CPU(Center Processing Unit，中央處理器)

　　計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大腦，用于控制和管理整個機(jī)器的運(yùn)作，并執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。

　　Data Forwarding(數(shù)據(jù)前送)

　　CPU在一個時鐘周期內(nèi)，把一個單元的輸出值內(nèi)容拷貝到另一個單元的輸入值中。

　　Decode(指令解碼)

　　由于X86指令的長度不一致，必須用一個單元進(jìn)行“翻譯”，真正的內(nèi)核按翻譯后要求來工作。

　　EC(Embedded Controller，嵌入式控制器)

　　在一組特定系統(tǒng)中，新增到固定位置，完成一定任務(wù)的控制裝置就稱為嵌入式控制器。

　　Embedded Chips(嵌入式)

　　一種特殊用途的CPU，通常放在非計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如：家用電器。

　　EPIC(explicitly parallel instruction code，并行指令代碼)

　　英特爾的64位芯片架構(gòu)，本身不能執(zhí)行x86指令，但能通過譯碼器來兼容舊有的x86指令，只是運(yùn)算速度比真正的32位芯片有所 下降。

　　FADD(Floationg Point Addition，浮點(diǎn)加)

　　FCPGA(Flip Chip Pin Grid Array，反轉(zhuǎn)芯片針腳柵格陣列)

　　一種芯片封裝形式，例：奔騰III 370。

　　FDIV(Floationg Point Divide，浮點(diǎn)除)

　　FEMMS(Fast Entry/Exit Multimedia State，快速進(jìn)入/退出多媒體狀態(tài))

　　在多能奔騰之中，MMX和浮點(diǎn)單元是不能同時運(yùn)行的。新的芯片加快了兩者之間的切換，這就是FEMMS。 ;

　　FFT(fast Fourier transform，快速熱歐姆轉(zhuǎn)換)

　　一種復(fù)雜的算法，可以測試CPU的浮點(diǎn)能力。

　　FID(FID：Frequency identify，頻率鑒別號碼)

　　奔騰III通過ID號來檢查CPU頻率的方法，能夠有效防止Remark。

　　FIFO(First Input First Output，先入先出隊(duì)列)

　　這是一種傳統(tǒng)的按序執(zhí)行方法，先進(jìn)入的指令先完成并引退，跟著才執(zhí)行第二條指令。

　　FLOP(Floating Point Operations Per Second，浮點(diǎn)操作/秒)

　　計(jì)算CPU浮點(diǎn)能力的一個單位。

　　FMUL(Floationg Point Multiplication，浮點(diǎn)乘)

　　FPU(Float Point Unit，浮點(diǎn)運(yùn)算單元)

　　FPU是專用于浮點(diǎn)運(yùn)算的處理器，以前的FPU是一種單獨(dú)芯片，在486之后，英特爾把FPU與集成在CPU之內(nèi)。

　　FSUB(Floationg Point Subtraction，浮點(diǎn)減)

　　HL-PBGA(表面黏著、高耐熱、輕薄型塑膠球狀矩陣封裝)

　　一種芯片封裝形式。

　　IA(Intel Architecture，英特爾架構(gòu))

　　英特爾公司開發(fā)的x86芯片結(jié)構(gòu)。

　　ID(identify，鑒別號碼)

　　用于判斷不同芯片的識別代碼。

　　IMM(Intel Mobile Module, 英特爾移動模塊)

　　英特爾開發(fā)用于筆記本電腦的處理器模塊，集成了CPU和其它控制設(shè)備。

　　Instructions Cache(指令緩存)

　　由于系統(tǒng)主內(nèi)存的速度較慢，當(dāng)CPU讀取指令的時候，會導(dǎo)致CPU停下來等待內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)那闆r。指令緩存就是在主內(nèi)存與CPU之間 增加一個快速的存儲區(qū)域，即使CPU未要求到指令，主內(nèi)存也會自動把指令預(yù)先送到指令緩存，當(dāng)CPU要求到指令時，可以直接從指 令緩存中讀出，無須再存取主內(nèi)存，減少了CPU的等待時間。

　　Instruction Coloring(指令分類)

　　一種制造預(yù)測執(zhí)行指令的技術(shù)，一旦預(yù)測判斷被相應(yīng)的指令決定以后，處理器就會相同的指令處理同類的判斷。 ;

　　Instruction Issue(指令發(fā)送)

　　它是第一個CPU管道，用于接收內(nèi)存送到的指令，并把它發(fā)到執(zhí)行單元。

　　IPC(Instructions Per Clock Cycle，指令/時鐘周期)

　　表示在一個時鐘周期用可以完成的指令數(shù)目。

　　KNI(Katmai New Instructions，Katmai新指令集，即SSE)

　　Latency(潛伏期)

　　從字面上了解其含義是比較困難的，實(shí)際上，它表示完全執(zhí)行一個指令所需的時鐘周期，潛伏期越少越好。嚴(yán)格來說，潛伏期包括一個指 令從接收到發(fā)送的全過程。現(xiàn)今的大多數(shù)x86指令都需要約5個時鐘周期，但這些周期之中有部分是與其它指令交迭在一起的(并行處 理)，因此CPU制造商宣傳的潛伏期要比實(shí)際的時間長。

　　LDT(Lightning Data Transport，閃電數(shù)據(jù)傳輸總線)

　　K8采用的新型數(shù)據(jù)總線，外頻在200MHz以上。

　　MMX(MultiMedia Extensions，多媒體擴(kuò)展指令集)

　　英特爾開發(fā)的最早期SIMD指令集，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度。

　　MFLOPS(Million Floationg Point/Second，每秒百萬個浮點(diǎn)操作)

　　計(jì)算CPU浮點(diǎn)能力的一個單位，以百萬條指令為基準(zhǔn)。

　　NI(Non-Intel，非英特爾架構(gòu))

　　除了英特爾之外，還有許多其它生產(chǎn)兼容x86體系的廠商，由于專利權(quán)的問題，它們的產(chǎn)品和英特爾系不一樣，但仍然能運(yùn)行x86指 令。

　　OLGA(Organic Land Grid Array，基板柵格陣列)

　　一種芯片封裝形式。

　　OoO(Out of Order，亂序執(zhí)行)

　　Post-RISC芯片的特性之一，能夠不按照程序提供的順序完成計(jì)算任務(wù)，是一種加快處理器運(yùn)算速度的架構(gòu)。 &n bsp;

　　PGA(Pin-Grid Array，引腳網(wǎng)格陣列)

　　一種芯片封裝形式，缺點(diǎn)是耗電量大。

　　Post-RISC

　　一種新型的處理器架構(gòu)，它的內(nèi)核是RISC，而外圍是CISC，結(jié)合了兩種架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，擁有預(yù)測執(zhí)行、處理器重命名等先進(jìn)特性， 如：Athlon。

　　PSN(Processor Serial numbers，處理器序列號)

　　標(biāo)識處理器特性的一組號碼，包括主頻、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)編號等。

　　PIB(Processor In a Box，盒裝處理器)

　　CPU廠商正式在市面上發(fā)售的產(chǎn)品，通常要比OEM(Original Equipment Manufacturer，原始設(shè)備制造商)廠商流通到市場的散裝芯片貴，但只有PIB擁有廠商正式的保修權(quán)利。 & nbsp;

　　PPGA(Plastic Pin Grid Array，塑膠針狀矩陣封裝)

　　一種芯片封裝形式，缺點(diǎn)是耗電量大。

　　PQFP(Plastic Quad Flat Package，塑料方塊平面封裝)

　　一種芯片封裝形式。

　　RAW(Read after Write，寫后讀)

　　這是CPU亂序執(zhí)行造成的錯誤，即在必要條件未成立之前，已經(jīng)先寫下結(jié)論，導(dǎo)致最終結(jié)果出錯。

　　Register Contention(搶占寄存器)

　　當(dāng)寄存器的上一個寫回任務(wù)未完成時，另一個指令征用此寄存器時出現(xiàn)的沖突。

　　Register Pressure(寄存器不足)

　　軟件算法執(zhí)行時所需的寄存器數(shù)目受到限制。對于X86處理器來說，寄存器不足已經(jīng)成為了它的最大特點(diǎn)，因此AMD才想在下一代芯 片K8之中，增加寄存器的數(shù)量。

　　Register Renaming(寄存器重命名)

　　把一個指令的輸出值重新定位到一個任意的內(nèi)部寄存器。在x86架構(gòu)中，這類情況是常常出現(xiàn)的，如：一個fld或fxch或mov 指令需要同一個目標(biāo)寄存器時，就要動用到寄存器重命名。

　　Remark(芯片頻率重標(biāo)識)

　　芯片制造商為了方便自己的產(chǎn)品定級，把大部分CPU都設(shè)置為可以自由調(diào)節(jié)倍頻和外頻，它在同一批CPU中選出好的定為較高的一級 ，性能不足的定位較低的一級，這些都在工廠內(nèi)部完成，是合法的頻率定位方法。但出廠以后，經(jīng)銷商把低檔的CPU超頻后，貼上新的 標(biāo)簽，當(dāng)成高檔CPU賣的非法頻率定位則稱為Remark。因?yàn)樯a(chǎn)商有權(quán)力改變自己的產(chǎn)品，而經(jīng)銷商這樣做就是侵犯版權(quán)，不要 以為只有軟件才有版權(quán)，硬件也有版權(quán)呢。

　　Resource contention(資源沖突)

　　當(dāng)一個指令需要寄存器或管道時，它們被其它指令所用，處理器不能即時作出回應(yīng)，這就是資源沖突。

　　Retirement(指令引退)

　　當(dāng)處理器執(zhí)行過一條指令后，自動把它從調(diào)度進(jìn)程中去掉。如果僅是指令完成，但仍留在調(diào)度進(jìn)程中，亦不算是指令引退。

　　RISC(Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集計(jì)算機(jī))

　　一種指令長度較短的計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行速度比CISC要快。

　　SEC(Single Edge Connector，單邊連接器)

　　一種處理器的模塊，如：奔騰II。

　　SIMD(Single Instruction Multiple Data，單指令多數(shù)據(jù)流)

　　能夠復(fù)制多個操作，并把它們打包在大型寄存器的一組指令集，例：3DNow!、SSE。

　　SiO2F(Fluorided Silicon Oxide，二氧氟化硅)

　　制造電子元件才需要用到的材料。

　　SOI(Silicon on insulator，絕緣體硅片)

　　SONC(System on a chip,系統(tǒng)集成芯片)

　　在一個處理器中集成多種功能，如：Cyrix MediaGX。

　　SPEC(System Performance Evaluation Corporation，系統(tǒng)性能評估測試)

　　測試系統(tǒng)總體性能的Benchmark。

　　Speculative execution(預(yù)測執(zhí)行)

　　一個用于執(zhí)行未明指令流的區(qū)域。當(dāng)分支指令發(fā)出之后，傳統(tǒng)處理器在未收到正確的反饋信息之前，是不能做任何工作的，而具有預(yù)測執(zhí) 行能力的新型處理器，可以估計(jì)即將執(zhí)行的指令，采用預(yù)先計(jì)算的方法來加快整個處理過程。

　　SQRT(Square Root Calculations，平方根計(jì)算)

　　一種復(fù)雜的運(yùn)算，可以考驗(yàn)CPU的浮點(diǎn)能力。

　　SSE(Streaming SIMD Extensions，單一指令多數(shù)據(jù)流擴(kuò)展)

　　英特爾開發(fā)的第二代SIMD指令集，有70條指令，可以增強(qiáng)浮點(diǎn)和多媒體運(yùn)算的速度。

　　Superscalar(超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu))

　　在同一時鐘周期可以執(zhí)行多條指令流的處理器架構(gòu)。

　　TCP(Tape Carrier Package，薄膜封裝)

　　一種芯片封裝形式，特點(diǎn)是發(fā)熱小。

　　Throughput(吞吐量)

　　它包括兩種含義：

　　第一種：執(zhí)行一條指令所需的最少時鐘周期數(shù)，越少越好。執(zhí)行的速度越快，下一條指令和它搶占資源的機(jī)率也越少。 &n bsp;

　　第二種：在一定時間內(nèi)可以執(zhí)行的最多指令數(shù)，當(dāng)然是越大越好。

　　TLBs(Translate Look side Buffers，翻譯旁視緩沖器)

　　用于存儲指令和輸入/輸出數(shù)值的區(qū)域。

　　VALU(Vector Arithmetic Logic Unit，向量算術(shù)邏輯單元)

　　在處理器中用于向量運(yùn)算的部分。

　　VLIW(Very Long Instruction Word，超長指令字)

　　一種非常長的指令組合，它把許多條指令連在一起，增加了運(yùn)算的速度。

　　VPU(Vector Permutate Unit，向量排列單元)

　　在處理器中用于排列數(shù)據(jù)的部分。