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为什么CPU频率和十年前比没高多少却提高了速度,速度是什么决定的?

为什么感觉现在的CPU频率相比十年前没有多大提升,为啥速度却提高了这么多?

首先CPU的运行速度不单单是和频率有关,而且还和架构、制作工艺等有关,频率只是其中的一个方面。然后整体的运行速度不单单和CPU的运行速度有关,还和与它有联系的设备有关(比如内存、散热)。


CPU的运行速度和什么有关?

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1.频率

CPU频率的定义是指正常工作时的时钟频率,是指它在单位时间内所能完成指令的数量。也就是同等条件下,频率越高的单位时间内可以完成的指令数越多,也就是处理得越快!所以理论上是同等条件下,频率越高的运行速度会越快!

那这样的话为什么不把CPU频率做得更高呢?其实不是不可以,但是如果一昧的提高频率的话,晶体管的数量增多,CPU运行的时候温度会越来越高,然后就会越来越不好控制,容易出现各种解决不了的问题。还有就是其他设备也承受不来太高频率的CPU,所以最后只能折中,只有达到两端平衡的才是最好的解决方案!

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2.架构

除了频率之外架构也是影响CPU运行速度的一个重要的原因,所以前面也强调了同等条件下,其中就包括架构。那架构是什么呢?简单来讲,一个处理器里面是有很多个部件组成的,然后架构就是指串联这些部件的方式,每个厂家都会有不同的方式,也就是不同的架构。好的架构,就算频率没有那么高,但是速度也可以做到比频率比它高的速度还快!

举个例子的话,一个处理器就好像是一个军队,大家都是一百号人可以用。然后处理任务就好像是去打仗,而架构就相当于打仗时候的布局。如果布局够好的话,一百人也可以打赢两百人,差不多就是这个道理!

3.制作工艺

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除了上面的两个原因之外,工艺也是个重要因素。十年前的几十纳米工艺,然而现在可以做到7纳米,甚至5纳米。那这样有什么好处呢?更先进的制作工艺可以在相同体积里面加入更过的晶体管,而且发热还会更低!因为CPU运行的时候会产生大量的热,然后当温度太高的话,CPU就会降频,降频就相当于处理速度下降,然后就会导致卡顿。所以越先进的制作工艺的越好!

4.核心数

这个很好理解,以前是单核心的CPU,就相当于一个人干活的意思,然后现在4核、8核、甚至16核,就相当于很多人在干活,对于一些大活的话,核心多的可以把任务分配给每一个人,这样的话做得肯定就比较快了(同等条件下)。


整体的运行速度,还和其他设备有关

一台电脑或者是一台手机,决定它的运行速度的,CPU只是其中的一个原因。除了CPU之外还有各种与它相连的设备有关,比如内存的速度、光盘的速度等等。单单是CPU的速度提上去了还不行,其他相关的设备的速度也要提上来才行,这样才能达到一个平衡,整体的速度才会跟上来!


总结:经过上面的分析,相信你已经大概了解了影响CPU运行速度的一些主要原因,还有影响整体运行速度的原因。希望我的回答能让你学到一点东西,我是小白数码之家,关注我,我们一起学习,一起进步!

CPU作为系统的运算和控制核心,是电脑中最重要的部件,一台电脑的性能强弱很大程度上由它决定。

随着CPU的快速发展,同样的定位下现在的CPU和十年以前的相比,性能提高非常巨大。有心的朋友也能看出来,CPU的频率并不像总体性能那样有了翻天覆地的变化,甚至某些型号的基础频率变得更低了。

为什么频率差不多,运算速度却提高了?这是因为CPU性能提升的因素有非常多,频率并不占主要原因,下文将重点介绍CPU的发展以及影响CPU性能的多种因素。

我们在购买CPU的时候,总会关注它的频率是多少GHz,这个频率是CPU内部的数字时钟信号频率,通常叫它主频。

主频的其实真正代表的是脉冲信号的振动速度,并不能直接代表CPU的性能,事实上目前仍有任何算法可以量化主频和实际性能的关系。就像当初AMD推出的推土机架构处理器,和同时代的酷睿i相比它的频率高出很多但是实际性能低下,而且难以控制发热。

既然如此,为什么厂商仍旧要去提高主频,还有很多玩家乐此不疲的对CPU进行超频。可以想象一下,如果某个CPU工作频率是1Ghz,根据时钟周期和时钟频率互为倒数的关系可以算出一秒钟有10亿脉冲信号,一个时钟周期只有1纳秒。假如在一个时钟周期内可以执行一条指令,现在把它的主频提高到2GHz,很显然同样执行一条指令只需要0.5纳秒。同样的运算量需要的时间更少,性能就提高上去了。

当然上面这样计算的大前提是“假设一个时钟周期内可以执行一条指令”,而实际上不同的核心执行能力也不一样,不同的CPU之间出现高频<低频性能也就见怪不怪。

在CPU发展的早期,高主频是提升性能的重要法宝,但是随着提高主频带来的副作用就是发热量剧增而且非常不稳定,早期Intel和AMD的1.1GHz之争就证明了这一点。在处理器主频还在MHz时代,谁先发布1GHz主频的CPU便成了Intel和AMD的必争之地,最后Intel和AMD先后拿出了自己的产品。随后焦点就落在了1.1GHz上,Intel又抢先一步发布奔腾III铜矿主频甚至达到1.13GHz,然而随后不久就大规模召回了这款处理器,原因是为了抢先发布而对铜矿核心增加了0.1伏特电压,强行提高了主频而发热量过大(Intel解释为电路设计存在问题),最后造成了死机或不稳定的现象。

再举一个例子,AMD在Intel发布酷睿系列处理器之后便逐步落后于对手,而这时候AMD对技术趋势判断出现了偏差,认为以后应该是多核心、整数运算的方向,浮点运算则应该交于更强的GPU处理。于是推出将两个核心集成为一个模块并共用一个浮点运算单元的多核心推土机处理器,然是后来的发展并没有印证AMD的判断,单核性能仍然是重中之重,AMD不得已为了提高单个核心性能,只能尽可能提高主频。当然其热实际功耗也达到了125W,和同时期的Intel相比,八核的推土机只能和四核i5打成平手,在注重单核性能的应用中表现更差,而后者的热设计功耗只有95W!

从以上例子可以看出,厂商并不能无限制的提高CPU的主频,而且主频的高低并不能完全代表实际性能的高低。

事实上从2004年的奔腾四处理器达到3.8GHz主频,到如今主流CPU的睿频(自动加速频率)

4.XGHz

IPC的意思是每个时钟指令,即每个时钟周期能够执行多少指令,通俗来说就是同频性能,CPU实际性能=IPC×频率。

举一个通俗的例子,把CPU性能比作行走路程的话,那么IPC就代表每一步能够迈出多远的距离,而频率相当于单位时间内能够迈出多少步。IPC提高就是步子迈的更大,那么就算迈出的步数不变,单位时间内行走的路程也会更长。

要想性能更强,只有提高主频或者IPC,上文中讲到过Intel强行提高处理器主频并引发了各种问题,那么在主频难以提高且副作用很大的情况下,CPU厂商就把提高IPC放在了主要位置。去年AMD发布的ZEN2架构,相比上一代提升了15%的IPC,换算过来就是同样的频率下,ZEN2的CPU比上一代提高了百分之十五的性能。

那么IPC靠什么提高呢?这主要得益于架构的更新。多年一来Intel和AMD每推出新一代处理器,都会对架构进行升级和优化。包括逐步的加入各种指令集,改进总线和控制器,并逐步整合多个功能到CPU内部等,如此才使得架构逐渐的增强。

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