讲了这么多年的CPU频率,到底是什么?

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讲了这么多年的CPU频率,到底是什么?

2024-05-24 04:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

在日常装机中,大家挑选CPU处理器的时候,无非是先看看这块CPU有多少个物理核心,是否支持超线程技术,以intel为例就决定了你选择i7、i5还是i3系列;再细分一些就需要考虑CPU的频率高低问题,这个就直接决定选购的具体型号。那么我们平常总会说这款intel Core i3-8350k默频是4GHz,这个AMD锐龙3 1300X默频为3.5GHz,那么这个CPU频率真的就是CPU的运行速度了吗?它是由什么来决定呢?

Intel、AMD在发布新CPU的时候总会公布其的基础频率,其实这个频率多少多少GHz,其实指的是CPU内部的数字时钟信号频率,又称为时钟频率,因此它并不能代表CPU的真实性能水平,4GHz的CPU不一定就比3GHz的强,至少我们不能一概而论。但是时钟频率的高低确实关系到一个CPU的运算速度,频率越高意味着运算的速度越快?那么4GHz频率是有多快呢?

频率的概念

在CPU这个复杂的数字系统中,为了确保内部所有硬件单元能够协同快速工作,CPU架构工程师们往往会设计一套时钟信号与系统同步进行操作。时钟信号是由一系列的脉冲信号构成,并且总是按一定电压幅度、时间间隔连续发出的方波信号,它周期性地在0与1之间往复变化。如下图所示。

在第一脉冲和第二个脉冲之间的时间间隔称之为周期,它的单位是秒(s)。但单位时间1s内所产生的脉冲个数称之为频率,频率的最基本计量单位就是赫兹Hz。

时钟频率(f)与周期(T)两者互为倒数:f=1/T

这个公式表明的就是频率表示时钟在1秒钟内重复的次数,而目前的CPU普遍已经处于GHz级,也就是说每秒钟产生10亿个脉冲信号。

CPU处理器主频

以Intel Core i3-8350k为例,它的默频是4GHz,意味着它内部时钟频率为4GHz,一秒钟可以产生40亿个脉冲信号,换句话说每一个脉冲信号仅仅用时0.25ns(时钟周期)。这是多么令人震惊的时钟,可以想象到CPU内部结构是多么精妙,可以处理如此之短的信号,整套系统协同有序地运行,所以才会说CPU是全人类智慧的结晶,极大地提升了我们的科技水平进步。

时钟周期作为CPU操作的最小时间单位,内部的所有操作都是以这个时钟周期作为基准。一般来说CPU都是以时钟脉冲的上升沿作为执行指令的基准,频率越高,CPU执行的指令数越多,工作速度越快。

那么CPU频率是由什么决定的呢?其实这个是一个非常复杂的问题,因为决定这个频率是一个系统学的东西,影响到频率高度的因素非常之多,诸如CPU的架构、流水线设计、内部寄存器设计、支持的指令甚至是功耗、温度这些物理因素,所以说CPU出厂频率就是综合多种考虑,以木桶效应下的最小值作为CPU的最高频率



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