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什么是主頻和睿頻?cpu主頻越高越好嗎

ss ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-09-10 11:17 ? 次閱讀

本文主要是關于主頻和睿頻的相關介紹,并著重對主頻和睿頻的不同進行了詳盡的區分。

主頻

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是多少兆赫的,而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認為CPU的主頻就是其運行速度,其實不然。CPU的主頻表示在CPU內數字脈沖信號震蕩的速度,與CPU實際的運算能力并沒有直接關系。由于主頻并不直接代表運算速度,所以在一定情況下,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象。

CPU的主頻隨著技術進步和市場需求的提升而不斷提高,但外部設備所能承受的頻率極限與CPU核心無法相提并論,于是外頻的概念產生了。一般說來,我們能見到的標準外頻有100MHz、133MHz,甚至更高的166MHz,又有了200MHz的高外頻。CPU的工作頻率(主頻)包括兩部分:外頻與倍頻,兩者的乘積就是主頻。倍頻的全稱為倍頻系數。CPU的主頻與外頻之間存在著一個比值關系,這個比值就是倍頻系數,簡稱倍頻。倍頻可以從1.5一直到23以至更高,以0.5為一個間隔單位。外頻與倍頻相乘就是主頻(主頻=外頻×倍頻),所以其中任何一項提高都可以使CPU的主頻上升。

我們知道,電腦有許多配件,配件不同,速度也就不同。在286、386和早期的486電腦里,CPU的速度不是太高,和內存保持一樣的速度。后來隨著CPU速度的飛速提升,內存由于電氣結構關系,無法象CPU那樣提升很高的速度(就算內存達到400、533,但跟CPU的幾個G的速度相比,根本就不是一個級別的),于是造成了內存和CPU之間出現了速度差異。在486之前,CPU的主頻還處于一個較低的階段,CPU的主頻一般都等于外頻。而在486出現以后,由于CPU工作頻率不斷提高,而PC機的一些其他設備(如插卡、硬盤等)卻受到工藝的限制,不能承受更高的頻率,因此限制了CPU頻率的進一步提高。因此出現了倍頻技術,該技術能夠使CPU內部工作頻率變為外部頻率的倍數,從而通過提升倍頻而達到提升主頻的目的。倍頻技術就是使外部設備可以工作在一個較低外頻上,而CPU主頻是外頻的倍數。

在Pentium時代,CPU的外頻一般是60/66MHz,從Pentium Ⅱ350開始,CPU外頻提高到100MHz,CPU外頻已經達到了200MHz。由于正常情況下外頻和內存總線頻率相同,所以當CPU外頻提高后,與內存之間的交換速度也相應得到了提高,對提高電腦整體運行速度影響較大。

CPU主頻、外頻和前端總線(FSB)頻率的單位都是Hz,通常是以MHz和GHz作為計量單位。需要注意的是不要將外頻和FSB頻率混為一談,我們時常在IT媒體上可以看見一些外頻800MHz、533MHz的詞語,其實這些是把外頻和FSB給混淆了。例如Pentium 4處理器的外頻目前有100MHz和133MHz兩種,由于Intel使用了四倍傳輸技術,受益于Pentium4處理器的四倍數據傳輸(QDR,Quad data Rate)總線。該技術可以使系統總線在一個時鐘周期內傳送4次數據,也就是傳輸效率是原來的4倍,相當于用了4條原來的前端總線來和內存發生聯系。在外頻仍然是133MHZ(如P4 Northwood處理器)的時候,前端總線的速度增加4倍變成了133×4=533MHZ,當外頻升到200MHZ,前端總線變成800MHZ,所以你會看到533前端總線的P4和800前端總線的P4,就是這樣來的。他們的實際外頻只有133和200。即FSB=CPU外頻×4。AMD Athlon 64處理器基于同樣的道理,也將會以200MHz外頻支持800MHz的前端總線頻率。但是對于AMD Athlon XP處理器,因其前端總線使用雙倍數據傳輸技術(DDR,Double Date Rate),它的前端總線頻率為外頻的兩倍,所以外頻200MHz的Athlon XP處理器的前端總線頻率為400MHz。對于早期的處理器,如Pentium III,其外頻和前端總線頻率是相等的。

前端總線

前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數字脈沖信號震蕩速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間里(主要是在Pentium 4出現之前和剛出現Pentium 4時),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發展,人們發現前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理類似于AGP的2X或者4X,它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之后前端總線和外頻的區別才開始被人們重視起來。

FSB是將CPU連接到北橋芯片的總線,也是CPU和外界交換數據的主要通道,因此前端總線的數據傳輸能力對整機性能影響很大,數據傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=總線頻率×數據位寬÷8。例如Intel公司的PⅡ333使用6 6MHz的前端總線,所以它與內存之間的數據交換帶寬為528MB/s =(66×64)/8,而其PⅡ350則使用100MHz的前端總線,所以其數據交換峰值帶寬為800MB/s=(100×64)/8。再比如Intel 845芯片組只支持單通道DDR333內存,所以理論最高內存帶寬為333MHz×8Bytes(數據寬度)=2.7GB/s,而Intel 875平臺在雙通道下的內存帶寬最高可達400MHz×8Bytes(數據寬度)×2=6.4GB/s。PC機常用的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz幾種。

外頻

提到外頻,我們就順便再說一下PCI工作頻率。電腦上的硬盤、聲卡等許多部件都是采用PCI總線形式,并且工作在33MHz的標準工作頻率之下。PCI總線頻率并不是固定的,而是取決于系統總線速度,也就是外頻。當外頻為66MHz時,主板通過二分頻技術令PCI設備保持33MHz的工作頻率;而當外頻提高到100MHz時,三分頻技術一樣可以令PCI設備的工作頻率不超標;在采用四分頻、五分頻技術的主板上,當外頻為133MHz、166MHz時,同樣可以讓PCI設備工作在33MHz。但是如果外頻并沒有采用上述標準頻率,而是定格如75MHz、83MHz之下,則PCI總線依然只能用二分頻技術,從而令PCI系統的工作頻率為37.5MHz甚至是41.5MHz。這樣一來,許多部件主必須工作在非額定頻率之下,是否能夠正常運作就要取決于產品本身的質量了。此時,硬盤能否撐得住是最關鍵的,因為PCI總線提升后,硬盤與CPU的數據交換速度增加,極有可能導致讀寫不正常,從而產生死機。

高外頻對系統的影響呈兩面性,有利因素可歸結為兩個,一是提升CPU乃至整體系統的執行效率,二是增加系統可以獲得的內存帶寬。兩者帶來的最終結果自然是整體性能明顯提升。

因此從上面我們可以看出,外頻對系統性能起著決定性的作用:CPU的主頻由倍頻和外頻綜合決定,前端總線頻率根據采用的傳輸技術由外頻來決定,主板的PCI頻率由外頻和分頻倍數決定,內存子系統的數據帶寬也受外頻決定。

高外頻系統需要有足夠的內存帶寬滿足系統需要。理論而言,前端總線與內存規格同步是最有效率的內存系統工作模式。要想充分發揮200MHz外頻的性能,內存帶寬就要與外頻、前端總線相匹配,否則,內存就會成為系統瓶頸。起初,英特爾之所以采用DDR內存,并不是看重了DDR的性能,而是因為RDRAM內存的價格過于昂貴,用戶無法接受。在主流市場上,英特爾所提供的內存規格一直無法滿足處理器帶寬的需要,始終給人以落后一步的感覺。只是在高端平臺上,雙通道DDR和雙通道RDRAM內存才剛好夠用。

當外頻為200MHz時,前端總線達到800MHz后,帶寬也隨之提高到6.4GB/s,采用雙通道DDR400可以解決匹配問題,雙通道DDR400的內存帶寬將達到6.4GB/s,剛好可以滿足需要。對于Athlon XP來說,因其前端總線為400MHz時,帶寬為3.2GB/s,單通道DDR400內存帶寬為3.2GB/s,也可以滿足系統需求。因此,在未來的時間里,DDR400將會大行其道。這也是為什么英特爾轉而支持DDR400的原因所在。

200MHz的外頻、800MHz的前端總線及配合雙通道DDR400,將PC的系統性能推到了一個新的臺級,并且極大地滿足未來的需要,而且還具有相當大的升級空間。

睿頻

睿頻是指當啟動一個運行程序后,處理器會自動加速到合適的頻率,而原來的運行速度會提升 10%~20% 以保證程序流暢運行的一種技術。

處理器應對復雜應用時,可自動提高運行主頻以提速,輕松進行對性能要求更高的多任務處理;當進行工作任務切換時,如果只有內存和硬盤在進行主要的工作,處理器會立刻處于節電狀態。這樣既保證了能源的有效利用,又使程序速度大幅提升。通過智能化地加快處理器速度,從而根據應用需求最大限度地提升性能,為高負載任務提升運行主頻高達20%以獲得最佳性能即最大限度地有效提升性能以符合高工作負載的應用需求:通過給人工智能、物理模擬和渲染需求分配多條線程處理,可以給用戶帶來更流暢、更逼真的游戲體驗。同時,英特爾智能高速緩存技術提供性能更高、更高效的高速緩存子系統,從而進一步優化了多線程應用上的性能。

cpu主頻越高越好嗎

多核心還是主頻?

先說說多核心和主頻的關系和區別吧,尤其是很多小伙伴并不清楚自己需要的究竟是什么,所以還是針對影響性能最大的兩個方向來說明。

先說游戲型需求,一般來說游戲是雙核心調用比較多,多核心的少一些。因為游戲需要的是最簡單粗暴的計算工作,這方面多核心有點無用武之地。也就是說,多核心CPU在玩游戲的時候很多核心處于半閑置狀態,利用率并不高。哦對了,小編要提醒大家一下,所謂的多核心小編是指超過4個核心(包括)的CPU。

對了,睿頻技術提升頻率的時候,不是全部核心都可以到最高值的。睿頻在提升頻率的時候,根據CPU不同提升的方式方法也不一樣。再最高睿頻狀態下,其中只是單一核心可以達到最高值,而雙核心睿頻狀態下,比最高睿頻低一點(一般是100MHz)或一致;三核心、四核心處于睿頻狀態時,基本也是以100MHz遞減最高睿頻值。道理很簡單,提高單核心頻率,有助于游戲類對CPU頻率更依賴的應用。

其實,從CPU的多線程技術上就能看到這個端倪——多線程繼續無非是繼續壓榨單一CPU核心的處理器能力,讓工作任務充分填滿CPU負載,否則,為什么不真多核心做進一步優化,而回過頭來在多核處理器上針對單核心處理能力做文章呢?具體小編在里已經說過了,這里也就不多說了。再來就是工作類需求了,尤其是設計類工作,多核心比高主頻重要得多。多核心多線程并行處理,對設計類工作,尤其是比如渲染啊之類的非常重要,頻率反而是其次的。當然,這就需要更快更大的緩存(甚至是緩存工作的機制)來幫助CPU暫存海量的運算數據了。簡單說,這類應用需求追求的是精細計算,不像游戲那樣簡單粗暴,“多人協力”是最好的處理器方法。

某種程度上講,多核心處理器也可以覆蓋很多游戲型需求,畢竟自身主頻并不差勁,比如說7700K這樣的處理器,單線程性能足夠強大,多核心能力也數一數二;還有就是像Ryzen 1700X、Ryzen1800X這類處理器,以錯位競爭的形式將多核心多線程下放到中高端玩家市場(專業市場更加需要多核心多線程);再有就是針對專業領域應用的CPU,比如Intel即將推出的i9系列處理器,多核心多線程更符合專業應用領域的要求。

結語

關于主頻和睿頻的相關介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。

相關閱讀推薦:cpu耗能和頻率的關系你知道嗎?

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