為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加
為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加
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為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加：
CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加是很多不同類別的原因?qū)е碌?。?dāng)設(shè)計一個CPU的微架構(gòu)時，其中一個關(guān)鍵的設(shè)計決策就是如何實現(xiàn)更高的性能。在奔騰4時代，英特爾選擇了具有非常高的時鐘頻率和相對較窄的管道。這種方法有很多優(yōu)點，其中之一就是它很容易加快單線程和串行代碼。軟件內(nèi)并不需要操作很多的并行指令，因此大多數(shù)軟件會立刻見其好處。
然而，這種方法也有它的缺點，它忽略奔騰4本身的執(zhí)行瑕疵。在這里，我們只講概念本身的缺陷。主要是CPU的微架構(gòu)一直與電墻沖突，并且，高頻的微架構(gòu)與很多已被發(fā)明出來用來處理功率問題的低功耗設(shè)計技術(shù)都不適合。此處，我將觸及兩個主要的低功耗設(shè)計方法。
一個是時鐘門控技術(shù)，時鐘門控技術(shù)會在每個狀態(tài)元件(寄存器、鎖等)之前插入一個時鐘啟動系統(tǒng)，以至于如果沒有新的數(shù)據(jù)寫入的話，元件將沒有時鐘控制。這樣就可以節(jié)省大量因回寫相同的高速緩存而浪費的充電/放電時間。這個方式也將一個附加延遲(門控功能)插入時鐘路徑。高頻率的設(shè)計一般是低利潤率運行，根本就不適合在最關(guān)鍵的信號(時鐘)插入附加可變延遲。
另一個常見的技巧是電源門控。這涉及到要在芯片不同部分的電壓源上放上晶體管。通常情況下，當(dāng)不使用時，那些不同的功能模塊和供電部分會關(guān)閉，但高頻設(shè)計往往不會這樣做。電源控制晶體管不但需要添加一個額外的壓降，從而延緩晶體管開關(guān)速度，而且一個非常細的流水線處理器根本沒有多少部分可以在任何給定的時間內(nèi)被關(guān)閉。
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說到處理器主頻，就要提到與之密切相關(guān)的兩個概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運行的速度，而且絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通，實現(xiàn)兩者間的同步運行狀態(tài);倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關(guān)系式：主頻=外頻×倍頻。早期的CPU并沒有“倍頻”這個概念，那時主頻和系統(tǒng)總線的速度是一樣的。
隨著技術(shù)的發(fā)展，CPU速度越來越快，內(nèi)存、硬盤等配件逐漸跟不上CPU的速度了，而倍頻的出現(xiàn)解決了這個問題，它可使內(nèi)存等部件仍然工作在相對較低的系統(tǒng)總線頻率下，而CPU的主頻可以通過倍頻來無限提升(理論上)。我們可以把外頻看作是機器內(nèi)的一條生產(chǎn)線，而倍頻則是生產(chǎn)線的條數(shù)，一臺機器生產(chǎn)速度的快慢(主頻)自然就是生產(chǎn)線的速度(外頻)乘以生產(chǎn)線的條數(shù)(倍頻)了。廠商基本上都已經(jīng)把倍頻鎖死，要超頻只有從外頻下手，通過倍頻與外頻的搭配來對主板的跳線或在BIOS中設(shè)置軟超頻，從而達到計算機總體性能的部分提升。購買的時候要盡量注意CPU的外頻。
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