
來源:自主可控新鮮事
CPU(中央處理器)是一臺計算機的運算核心和控制核心。CPU主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。CPU由運算器、控制器和寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構成。
CPU的運作原理可分為四個階段: 提取(Fetch)、解碼(Decode)、執(zhí)行(Execute)和寫回(Writeback)。CPU從存儲器或高速緩沖存儲器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼,并執(zhí)行指令。
CPU的主要性能參數(shù)包括:主頻,倍頻,外頻。CPU的主頻也叫時鐘頻率,CPU 主頻為 CPU 的額定工作頻率,當內核數(shù)目和緩存大小一樣時,主頻越高的CPU性能越好。通常,主頻越高CPU處理數(shù)據(jù)的速度就越快,CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。
為什么會有外頻和倍頻的區(qū)分呢?這個是和CPU的發(fā)展有關的。簡單說來,就是CPU發(fā)展太快,而其他硬件無法達到同樣頻率來交互,于是CPU進行妥協(xié),將外頻作為和主板其他部件之間通訊的頻率,而工作頻率靠倍頻來調節(jié)提升。
· CPU的主頻,即CPU內核工作的時鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少MHz的,而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。
· 外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。
· 倍頻系數(shù)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,只是倍頻系數(shù)的變化導致主頻不同。
Intel TurboBoost 技術中文叫做 Intel 睿頻加速技術,此技術運行 Intel CPU 工作在標稱頻率之上,性能分配上實現(xiàn)按需分配。
2017年7月份,英特爾(Intel)正式發(fā)布了代號為Purley的新一代服務器平臺,包括代號為Skylake的新一代至強(Xeon)CPU,命名為英特爾至強可擴展處理器(Intel Xeon Scalable Processor,SP),也宣告了延續(xù)4代的至強E5/E7系列命名方式的終結。
至強可擴展處理器不再以E7、E5的方式來劃分定位,而代之以鉑金(Platinum)、金(Gold)、銀(Silver)、銅(Bronze)的方式。 Skylake是新命名方式的一代,Cascade Lake是二代,兩代共用Purley平臺。
· 第一位數(shù)字:8(鉑金)、6/5(金)、4(銀)、3(銅)
· 第二位數(shù)字:(新命名體系下的)代次
· 第三四位數(shù)字:具體 SKU(庫存單位)編號
Intel處理器工藝和架構更新成為Tick-Tock。Tick年(工藝年)更新制作工藝,Tock年(架構年)更新微架構。
2006年,Intel 正式發(fā)布了酷睿2/Core 2 處理器,同時宣布了每年更新 CPU 的“Tick-Tock”計劃,“Tick”代表 CPU 制作工藝上的改進,而“Tock”則代表 CPU 架構上的更新。
Tick-Tock就是時鐘的“嘀嗒”的意思,一個嘀嗒代表著一秒,而在 Intel 的處理器發(fā)展戰(zhàn)略上,每一個”Tick-Tock”代表著 2 年一次的工藝制程進步。
這樣在制程工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可能帶來的失敗風險,同時持續(xù)的發(fā)展也可以降低研發(fā)的周期,并可以對市場造成持續(xù)的刺激,并最終提升產品的競爭力。
多核處理器把多個CPU(核心)集成到單個集成電路芯片(Integrated Circuit Chip)中。一個雙核的CPU有2個中央處理單元,操作系統(tǒng)可以看到真正的2個核心,所以2個不同的進程可以分別在不同的核心中同時執(zhí)行,這大大加快了系統(tǒng)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(tǒng)也會有更小延遲。
超線程(Hyper Threading)其實就是同時多線程技術,是一項允許一個CPU執(zhí)行多個控制流的技術。它的原理就是把一顆CPU當成兩顆來用,將一顆具有超線程功能的物理CPU變成兩顆邏輯CPU,而邏輯CPU對操作系統(tǒng)來說,跟物理CPU并沒有什么區(qū)別。因此,操作系統(tǒng)會把工作線程分派給這兩顆(邏輯)CPU上去執(zhí)行,讓(多個或單個)應用程序的多個線程,能夠同時在同一顆CPU上被執(zhí)行。注意:兩顆邏輯CPU共享單顆物理CPU的所有執(zhí)行資源。實際上,超線程技術就是對CPU的虛擬化。
目前主要的CPU芯片代工生產商是臺積電(TSMC),它是全球最大的晶圓代工龍頭企業(yè),擁有世界最高7nm生產工藝的臺灣公司,制造工藝全球領先。此外,可代工生產CPU的中國企業(yè)包括中芯國際、華虹半導體和華力微電子等公司,中芯國際預計19年可實現(xiàn)14nm工藝,國產廠商也發(fā)展迅速。