关于电脑CPU的基础知识,你全都掌握吗?

说起CPU,想必各位小伙伴多少都有一定的了解。毕竟它的好坏直接关系到我们电脑的性能,是我们购买电脑前必须要关注的重点,

那么,CPU为什么如此重要呢?主频和缓存又有什么含义呢?今天,就来跟大家简单聊聊,什么是CPU。


01、CPU是什么?

中央处理器(Central Processing Unit)简称CPU,主要包括控制器和运算器两个核心部分,还有解决内存与CPU之间运算速度不匹配问题的高速缓存(Cache)。它是计算机重要的运算核心和控制核心,是电脑的主要配件之一,如同大脑一般的存在。


02、CPU有什么作用?

作为电脑的核心配件,CPU主要负责解析计算机指令与处理各项软件中的数据。通常分为获取指令、指令解码、执行指令、访存取数、结果写回这五个主要阶段。

CPU可进行通用计算,可以处理常见的数据任务。通俗地讲,CPU像是“万能”计算器,可处理各种各样的数据。但是,通用不代表精通,CPU可以将专业的任务交给专业的硬件做。

电脑CPU就是个指挥官。举个例子,当我们在进行3D建模、渲染操作时,CPU会向显卡发出指令,将图形运算的任务交给显卡处理,将相关建模素材加载至内存中以待使用,也可将渲染好的模型储存至硬盘。是一个统筹整个硬件系统,规划分配任务给对应硬件的角色。


03、CPU专业名词解析

CPU主频:
主频指的就是时钟频率,也可以说是处理器在标准工作压力下的工作频率。通常来讲,在同代处理器情况下,CPU主频越高,速度越快,一个时钟周期内产生的信号也就越多,单位是Hz,GHz即十亿赫兹,1GHz相当于1000MHz。

制程工艺:
制程工艺是指在生产CPU过程中,集成电路的精细度,可以简单理解为晶体管间的距离,以纳米(nm)来表示, CPU制程工艺越先进,纳米数越小,单位面积所容纳晶体管就越多,集成度也会更高,理论性能更强。

工作电压:
CPU正常工作时所需的电压,早期核定为5伏左右,因为会导致CPU发热而降低其寿命的问题,如今逐渐呈下降趋势,目前主流台式处理器工作电压在1.1-1.2V,降低工作电压可以大幅减少功耗,降低CPU发热量。

高速缓存:
CPU与内存之间的数据交换缓冲区域,主要用来解决RAM与CPU之间运算速度不匹配问题,能够存取小部分CPU即将使用的数据,减少CPU访问内存时间,提高效率。

不过容量相对较小,但相对RAM有更接近于CPU的速度。一般分为一级缓存(L1 Cache)、二级缓存(L2 Cache)、三级缓存(L3 Cache)三种。

一级缓存:集成在CPU中,分为数据缓存和指令缓存,用来存储数据和执行指令,并能同时被CPU访问,提高效率。一般来说,一级缓存容量越大,CPU运算效率越高,但受限于其复杂的结构,容量不可能做得太大,通常为每个核心4-64KB。

二级缓存:L2 Cache,即CPU二级高速缓存,它只能存储数据,但也是CPU性能表现的关键之一。当CPU在一级缓存中找不到数据时,便会前往二级缓存中寻找。

相比一级缓存,二级缓存有着更大的存储空间,每个核心有自己的二级缓存,二级缓存容量提升越大,对CPU制造工艺的要求也就越高。

三级缓存:L3 Cache,相对一级缓存和二级缓存,三级缓存更像是“补丁”,拥有更大的容量。当CPU读取二级缓存未命中数据时,就会前往三级缓存中寻找,降低内存延迟,进一步提升处理器计算时的性能。


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