來源:自主可(kě)控新(xīn)鮮事
CPU(中(zhōng)央處理(lǐ)器)是一台計算機的運算核心和控制核心。CPU主要功能(néng)是解釋計算機指令以及處理(lǐ)計算機軟件中(zhōng)的數據。CPU由運算器、控制器和寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀态的總線(xiàn)構成。
CPU的運作(zuò)原理(lǐ)可(kě)分(fēn)為(wèi)四個階段: 提取(Fetch)、解碼(Decode)、執行(Execute)和寫回(Writeback)。CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中(zhōng)取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼,并執行指令。
CPU的主要性能(néng)參數包括:主頻,倍頻,外頻。CPU的主頻也叫時鍾頻率,CPU 主頻為(wèi) CPU 的額定工(gōng)作(zuò)頻率,當内核數目和緩存大小(xiǎo)一樣時,主頻越高的CPU性能(néng)越好。通常,主頻越高CPU處理(lǐ)數據的速度就越快,CPU的主頻=外頻×倍頻系數。
為(wèi)什麽會有(yǒu)外頻和倍頻的區(qū)分(fēn)呢(ne)?這個是和CPU的發展有(yǒu)關的。簡單說來,就是CPU發展太快,而其他(tā)硬件無法達到同樣頻率來交互,于是CPU進行妥協,将外頻作(zuò)為(wèi)和主闆其他(tā)部件之間通訊的頻率,而工(gōng)作(zuò)頻率靠倍頻來調節提升。
· CPU的主頻,即CPU内核工(gōng)作(zuò)的時鍾頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多(duō)少MHz的,而這個多(duō)少兆赫就是“CPU的主頻”。
· 外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定着整塊主闆的運行速度。
· 倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。一般情況下,同代(同針腳)的CPU,其外頻往往是一樣的,隻是倍頻系數的變化導緻主頻不同。
Intel TurboBoost 技(jì )術中(zhōng)文(wén)叫做 Intel 睿頻加速技(jì )術,此技(jì )術運行 Intel CPU 工(gōng)作(zuò)在标稱頻率之上,性能(néng)分(fēn)配上實現按需分(fēn)配。
2017年7月份,英特爾(Intel)正式發布了代号為(wèi)Purley的新(xīn)一代服務(wù)器平台,包括代号為(wèi)Skylake的新(xīn)一代至強(Xeon)CPU,命名(míng)為(wèi)英特爾至強可(kě)擴展處理(lǐ)器(Intel Xeon Scalable Processor,SP),也宣告了延續4代的至強E5/E7系列命名(míng)方式的終結。
至強可(kě)擴展處理(lǐ)器不再以E7、E5的方式來劃分(fēn)定位,而代之以鉑金(Platinum)、金(Gold)、銀(Silver)、銅(Bronze)的方式。 Skylake是新(xīn)命名(míng)方式的一代,Cascade Lake是二代,兩代共用(yòng)Purley平台。
· 第一位數字:8(鉑金)、6/5(金)、4(銀)、3(銅)
· 第二位數字:(新(xīn)命名(míng)體(tǐ)系下的)代次
· 第三四位數字:具(jù)體(tǐ) SKU(庫存單位)編号
Intel處理(lǐ)器工(gōng)藝和架構更新(xīn)成為(wèi)Tick-Tock。Tick年(工(gōng)藝年)更新(xīn)制作(zuò)工(gōng)藝,Tock年(架構年)更新(xīn)微架構。
2006年,Intel 正式發布了酷睿2/Core 2 處理(lǐ)器,同時宣布了每年更新(xīn) CPU 的“Tick-Tock”計劃,“Tick”代表 CPU 制作(zuò)工(gōng)藝上的改進,而“Tock”則代表 CPU 架構上的更新(xīn)。
Tick-Tock就是時鍾的“嘀嗒”的意思,一個嘀嗒代表着一秒(miǎo),而在 Intel 的處理(lǐ)器發展戰略上,每一個”Tick-Tock”代表着 2 年一次的工(gōng)藝制程進步。
這樣在制程工(gōng)藝和核心架構的兩條提升道路上,總是交替進行,一方面避免了同時革新(xīn)可(kě)能(néng)帶來的失敗風險,同時持續的發展也可(kě)以降低研發的周期,并可(kě)以對市場造成持續的刺激,并最終提升産(chǎn)品的競争力。
多(duō)核處理(lǐ)器把多(duō)個CPU(核心)集成到單個集成電(diàn)路芯片(Integrated Circuit Chip)中(zhōng)。一個雙核的CPU有(yǒu)2個中(zhōng)央處理(lǐ)單元,操作(zuò)系統可(kě)以看到真正的2個核心,所以2個不同的進程可(kě)以分(fēn)别在不同的核心中(zhōng)同時執行,這大大加快了系統的速度。由于2個核心都在一個芯片上,因此它們之間的通信也要更快,系統也會有(yǒu)更小(xiǎo)延遲。
超線(xiàn)程(Hyper Threading)其實就是同時多(duō)線(xiàn)程技(jì )術,是一項允許一個CPU執行多(duō)個控制流的技(jì )術。它的原理(lǐ)就是把一顆CPU當成兩顆來用(yòng),将一顆具(jù)有(yǒu)超線(xiàn)程功能(néng)的物(wù)理(lǐ)CPU變成兩顆邏輯CPU,而邏輯CPU對操作(zuò)系統來說,跟物(wù)理(lǐ)CPU并沒有(yǒu)什麽區(qū)别。因此,操作(zuò)系統會把工(gōng)作(zuò)線(xiàn)程分(fēn)派給這兩顆(邏輯)CPU上去執行,讓(多(duō)個或單個)應用(yòng)程序的多(duō)個線(xiàn)程,能(néng)夠同時在同一顆CPU上被執行。注意:兩顆邏輯CPU共享單顆物(wù)理(lǐ)CPU的所有(yǒu)執行資源。實際上,超線(xiàn)程技(jì )術就是對CPU的虛拟化。
目前主要的CPU芯片代工(gōng)生産(chǎn)商(shāng)是台積電(diàn)(TSMC),它是全球最大的晶圓代工(gōng)龍頭企業,擁有(yǒu)世界最高7nm生産(chǎn)工(gōng)藝的台灣公(gōng)司,制造工(gōng)藝全球領先。此外,可(kě)代工(gōng)生産(chǎn)CPU的中(zhōng)國(guó)企業包括中(zhōng)芯國(guó)際、華虹半導體(tǐ)和華力微電(diàn)子等公(gōng)司,中(zhōng)芯國(guó)際預計19年可(kě)實現14nm工(gōng)藝,國(guó)産(chǎn)廠商(shāng)也發展迅速。