主頻也叫時鐘頻率,單位是MHz(或GHz),用來表示CPU的運算、處理數據的速度。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,而且對於服務器來講,這個認識也出現了偏差。至今,沒有壹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數值關系,即使是兩大處理器廠家Intel英特爾和AMD,在這點上也存在著很大的爭議,從Intel的產品的發展趨勢,可以看出Intel很註重加強自身主頻的發展。像其他的處理器廠家,有人曾經拿過壹塊1G的全美達處理器來做比較,它的運行效率相當於2 G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內數字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產品中,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壹樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron壹樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、總線等等各方面的性能指標。
當然,主頻和實際的運算速度是有關的,只能說主頻僅僅是CPU性能表現的壹個方面,而不代表CPU的整體性能。 3.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。有壹條公式可以計算,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外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩壹億次;而100MHz前端總線指的是每秒鐘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。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。 6.緩存
緩存大小也是CPU的重要指標之壹,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,壹般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬盤。實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬盤上尋找,以此提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。
L1 Cache(壹級緩存)是CPU第壹層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成,結構較復雜,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。壹般服務器CPU的L1緩存的容量通常在32—256KB。
L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種芯片。內部的芯片二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的壹半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,以前家庭用CPU容量最大的是512KB,現在筆記本電腦中也可以達到2M,而服務器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高,可以達到8M以上。
L3 Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,現在的都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進壹步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對遊戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。
9.制造工藝
制造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。制造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。密度愈高的IC電路設計,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。現在主要的180nm、130nm、90nm、65nm、45納米nm。最近官方已經表示有32納米nm的制造工藝了。