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主頻率,外頻和二級緩存和FSB!這仨指數是最重要的。
•主頻
主頻也叫時鍾頻率,單位是MHz,用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻=外頻×倍頻系數。很多人認為主頻就決定著CPU的運行速度,這不僅是個片面的認識,而且對於服務器來講,這個認識也出現了偏差。至今,沒有一條確定的公式能夠實現主頻和實際的運算速度兩者之間的量值關系,即使是兩大處理器廠家Intel和AMD,在這點上也存在著很大的爭議,我們從Intel的產品的發展趨勢,可以看出Intel很注重加強自身主頻的發展。像其他的處理器生產廠家,有人曾經拿過一塊1G的全美達來做比較,它的運行效率相當於2G的Intel處理器。
所以,CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的,主頻表示在CPU內數字脈衝信號震蕩的速度。在Intel的處理器產品中,我們也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium芯片能夠表現得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標。
當然,主頻和實際的運算速度是有關的,只能說主頻是CPU性能表現的一個方面,而不能代表CPU的整體性能。
•外頻
外頻是CPU的基准頻率,單位也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。說白了,在臺式機中,我們所說的超頻,都是超CPU的外頻(當然一般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對於服務器CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度,兩者是同步運行的,如果把服務器CPU超頻了,改變了外頻,會產生異步運行,(臺式機很多主板都支持異步運行)這樣會造成整個服務器系統的不穩定。
目前的絕大部分電腦系統中外頻也是內存與主板之間的同步運行的速度,在這種方式下,可以理解為CPU的外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態。外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為一談,下面我們在前端總線的介紹中談談兩者的區別。
緩存(Cache)大小是CPU的重要指標之一,其結構與大小對CPU速度的影響非常大。簡單地講,緩存就是用來存儲一些常用或即將用到的數據或指令,當需要這些數據或指令的時候直接從緩存中讀取,這樣比到內存甚至硬盤中讀取要快得多,能夠大幅度提昇CPU的處理速度。
•緩存
所謂處理器緩存,通常指的是二級高速緩存,或外部高速緩存。即高速緩衝存儲器,是位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic RAM)之間的規模較小的但速度很高的存儲器,通常由SRAM(靜態隨機存儲器)組成。用來存放那些被CPU頻繁使用的數據,以便使CPU不必依賴於速度較慢的DRAM(動態隨機存儲器)。L2高速緩存一直都屬於速度極快而價格也相當昂貴的一類內存,稱為SRAM(靜態RAM),SRAM(Static RAM)是靜態存儲器的英文縮寫。由於SRAM采用了與制作CPU相同的半導體工藝,因此與動態存儲器DRAM比較,SRAM的存取速度快,但體積較大,價格很高。
處理器緩存的基本思想是用少量的SRAM作為CPU與DRAM存儲系統之間的緩衝區,即Cache系統。80486以及更高檔微處理器的一個顯著特點是處理器芯片內集成了SRAM作為Cache,由於這些Cache裝在芯片內,因此稱為片內Cache。486芯片內Cache的容量通常為8K。高檔芯片如Pentium為16KB,Power PC可達32KB。Pentium微處理器進一步改進片內Cache,采用數據和雙通道Cache技術,相對而言,片內Cache的容量不大,但是非常靈活、方便,極大地提高了微處理器的性能。片內Cache也稱為一級Cache。由於486,586等高檔處理器的時鍾頻率很高,一旦出現一級Cache未命中的情況,性能將明顯惡化。在這種情況下采用的辦法是在處理器芯片之外再加Cache,稱為二級Cache。二級Cache實際上是CPU和主存之間的真正緩衝。由於系統板上的響應時間遠低於CPU的速度,如果沒有二級Cache就不可能達到486,586等高檔處理器的理想速度。二級Cache的容量通常應比一級Cache大一個數量級以上。在系統設置中,常要求用戶確定二級Cache是否安裝及尺寸大小等。二級Cache的大小一般為128KB、 256KB或512KB。在486以上檔次的微機中,普遍采用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和CPU采用了相同的時鍾周期,以相同的速度同步工作。相對於異步Cache,性能可提高30%以上。
目前,PC及其服務器系統的發展趨勢之一是CPU主頻越做越高,系統架構越做越先進,而主存DRAM的結構和存取時間改進較慢。因此,緩存(Cache)技術愈顯重要,在PC系統中Cache越做越大。廣大用戶已把Cache做為評價和選購PC系統的一個重要指標。
•前端總線(FSB)頻率
前端總線(FSB)頻率(即總線頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。有一條公式可以計算,即數據帶寬=(總線頻率×數據位寬)/8,數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方,現在的支持64位的至強Nocona,前端總線是800MHz,按照公式,它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。
外頻與前端總線(FSB)頻率的區別:前端總線的速度指的是數據傳輸的速度,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數字脈衝信號在每秒鍾震蕩一千萬次;而100MHz前端總線指的是每秒鍾CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
其實現在『HyperTransport』構架的出現,讓這種實際意義上的前端總線(FSB)頻率發生了變化。之前我們知道IA-32架構必須有三大重要的構件:內存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的芯片組Intel 7501、Intel7505芯片組,為雙至強處理器量身定做的,它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端總線,配合DDR內存,前端總線帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著處理器性能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而『HyperTransport』構架不但解決了問題,而且更有效地提高了總線帶寬,比方AMD Opteron處理器,靈活的HyperTransport I/O總線體系結構讓它整合了內存控制器,使處理器不通過系統總線傳給芯片組而直接和內存交換數據。這樣的話,前端總線(FSB)頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何談起了.
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