如何選擇處理器的三個關鍵：工作頻率（時鐘速度）、緩存和內(nèi)核數(shù)量

微處理器是當今制造的每臺計算機的核心。它是幫助運行和管理每個應用程序和程序的工作馬。由于這部分的重要性，因此在構建基于計算機的系統(tǒng)時，每個用戶都必須首先選擇他們的處理器。

但是，您如何選擇處理器？每個處理器都有許多不同的規(guī)格。在規(guī)格之上，項目類型會影響需要哪種類型的處理器。為了為任何場景選擇最佳處理器，需要考慮幾個關鍵品質(zhì)。

關于當前的微處理器及其架構可以寫一整本書。為了幫助簡化細節(jié)，工作頻率（時鐘速度）、緩存和內(nèi)核數(shù)量是當今主流臺式機微處理器的三個最重要的品質(zhì)。這三者對計算機的整體性能影響最大。

多核計算

多年來，計算機體系結構發(fā)生了巨大的變化。有許多不同的架構，但相同的架構不會停留很長時間。為了在競爭中脫穎而出，每年都必須開發(fā)新的創(chuàng)新架構。最流行的架構是 x86 架構。在某些時候，當今的大多數(shù)處理器都源自這種基本架構。一些現(xiàn)代微架構包括 Prescott、Nahalem、Sandy Bridge、Bobcat 和 Bulldozer。這些只是英特爾和 AMD 在過去幾年中生產(chǎn)的子微架構的幾個例子。

主要的芯片制造商改變了他們生產(chǎn)的每種架構的結構和能力。構成架構的重要特征包括：內(nèi)核、CPU 時鐘頻率、L3 緩存和熱設計功耗 (TDP)。

過去幾年來處理架構進步的最重要的發(fā)展是多核處理器的可能性。直到 2000 年代中期，工作頻率的上升足以補償正在制作的節(jié)目。但是，不斷上升的溫度和頻率限制會阻礙僅增加工作頻率。為了解決這個問題，工程師開發(fā)了增加芯片內(nèi)核數(shù)量的能力。在電氣方面，該芯片在單個芯片上制造有 2-8 個以上的內(nèi)核。這些內(nèi)核是它們自己的中央處理單元 (CPU)，它們通過芯片與處理器上的其他單元相互通信，從而提高利用并行計算的程序的整體速度。

雙核設置

在選擇處理器時，使用更多內(nèi)核總是更有利。處理能力隨著每增加一個內(nèi)核而增加，這允許程序跨多個內(nèi)核運行，以及允許多個程序在單獨的內(nèi)核上運行?？偠灾?，擁有多核可在性能上邁出一大步，并且是選擇現(xiàn)代處理器的關鍵規(guī)范。

工作頻率

正如架構部分所強調(diào)的那樣，工作頻率在處理器性能中起著關鍵作用。每個微處理器都以某種振蕩器頻率的函數(shù)運行。振蕩器頻率與振蕩器晶體的設計頻率直接相關。該振蕩器頻率通常通過電子電路轉換為方波。方波對于處理器內(nèi)部程序的執(zhí)行至關重要。然后，基于方波的數(shù)字表示，處理器可以“處理”1 和 0 中的函數(shù)，然后使處理器可以讀取脈沖，以便它可以執(zhí)行指令。每個時鐘周期只能執(zhí)行一條指令，這就增加了提高工作頻率的重要性。工作頻率越高，可以處理的指令越多。如果正在處理更多指令，則可以在更短的時間內(nèi)完成更多工作。

今天的處理器可以在 2 GHz 到 4 GHz 的任何頻率范圍內(nèi)運行。這意味著計算機平均每秒可以執(zhí)行大約 125,000 百萬條指令 (MIPS)。僅根據(jù)此質(zhì)量購買的處理器將提供運行一些程序和應用程序的功能。顯然，我們不只是期望打開一個網(wǎng)絡瀏覽器并在打開一個選項卡的情況下瀏覽網(wǎng)絡。隨著多核處理的出現(xiàn)，工作頻率可以被放大。每個核心都以制造商規(guī)格中提供的速度運行。這意味著相同的操作序列可能會在不同的內(nèi)核上同時運行。更確切地說，并發(fā)進程可以在不同的內(nèi)核上運行，從而使處理器能夠同時處理多個進程。

緩存

緩存是與處理器相關的第三個最重要的組件。緩存充當更小、更快的內(nèi)存存儲設備。處理器將經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)存儲在適當?shù)奈恢谩Ｋ兄诤喕瘮?shù)據(jù)傳輸并通過減少訪問內(nèi)存的平均時間來提高效率。

現(xiàn)代處理器包含多個緩存源。處理器上最常見的緩存層次結構是多級緩存。通常，有三級緩存；級別 1 (L1)、L2 和 L3。這些緩存相互結合運行以存儲處理器將使用的最重要的數(shù)據(jù)。處理器檢查 L1 緩存中是否有它需要的數(shù)據(jù)，如果處理器找不到它需要的數(shù)據(jù)，則進入下一級緩存。
高速緩存在制造過程中以電氣方式實現(xiàn)到芯片中。隨著多核處理的引入，人們認為共享緩存更有用的方法是為每個內(nèi)核提供自己的緩存。然而，這將包括更多的布線和跨內(nèi)核延遲的增加。因此，現(xiàn)代處理器只有 1 個緩存層次結構，而不是跨內(nèi)核拆分它們。

多核、單緩存處理器芯片

在選擇現(xiàn)代處理器時，查看 L3 緩存是最有益的。許多操作系統(tǒng)的主要功能都存儲在 L1 和 L2 緩存中，讓 L3 緩存來填補空缺。具有 6MB-12MB 的 L3 緩存，處理器應該能夠處理當今所有的應用程序。

結論

通過多核選擇、運行頻率速度和緩存大小，很容易找到適合您需求的處理器。多核功能增加了高時鐘速度的實用性。每個內(nèi)核都可以以出廠設置的時鐘速度執(zhí)行指令。L3 Cache 會將重要數(shù)據(jù)存儲在其內(nèi)存中，并將其提供給下一個需要它的核心。每個現(xiàn)代處理器都將在其規(guī)格中包含這些細節(jié)。在選擇處理器時，重要的是要考慮這三個組件之間的關系，以及它們?nèi)绾卧谶\行時使功能受益。

資料來源：

英特爾。第一個 Nehalem 處理器。數(shù)字圖像。英特爾.com。英特爾，2008 年 11 月 17 日。網(wǎng)絡。2013 年 2 月 10 日。.

施密茨，丹尼斯。通用雙核。數(shù)字圖像。維基百科。Np，2007 年 6 月 8 日。網(wǎng)絡。2013 年 2 月 19 日。

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