CPU的主要技術指標和特點

一、字長

CPU的字長通常是指其數(shù)據(jù)總線寬度，單位是二進制的位(bit)。它是CPU數(shù)據(jù)處理能力的重要指標，反映了CPU能夠處理的數(shù)據(jù)寬度、精度和速度等，因此常常以字長位數(shù)來稱呼CPU。比如，486CPU的數(shù)據(jù)線為32位／字長為32位，稱為32位處理器。也有的CPU內部和外部數(shù)據(jù)線不一樣，比如8088
CPU內部數(shù)據(jù)線為16位，而外部數(shù)據(jù)線為8位，它的字長為16位，仍是16位處理器，只不過以8位方式傳送數(shù)據(jù)。又比如Pentium
CPU內部數(shù)據(jù)線為32位，而外部數(shù)據(jù)線為64位，它的字長仍為32位，是32位處理器，不能稱其為64位處理器，它只是以64位方式與內存交換數(shù)據(jù)。
二、CPU的外部總線
CPU的總線是指CPU芯片與外部連接的總線，由其引腳引出，包括數(shù)據(jù)線(Data
Bus)、地址線(Address
Bus)和控制線(Control
Bus)三組。數(shù)據(jù)線傳送數(shù)據(jù)，是雙向的(Input／Output)。其寬度通常表示著CPU的字長，即CPU的位數(shù)。但出于種種原因，一些CPU的內、外部數(shù)據(jù)線可能不一樣。地址線傳送內存單元的地址或I／O口地址，是單向(Output)指向內存或外設的。地址線的寬度，即位數(shù)表示著CPU直接尋址物理內存的大小。比如286CPU的地址線為24位，則它可以支持的最大地址為224，即直接尋址內存16MB。又比如486 CPU的地址線為32位，則它可以支持的最大地址為232，即直接尋址內存4GB�？刂凭�傳送CPU發(fā)出的各種控制命令和外部返回的響應和申請，控制線也是單向的，其中有的是從CPU輸出(Output)，有的是輸入(Input)到CPU。
三、主頻率

CPU的主頻是指CPU的工作時鐘頻率，單位是MHz或GHz(1GHz=1024MHz)，它是CPU速度的重要指標，通常標注在CPU表面的型號中。比如Pentium Ⅱ600和Pentium Ⅲ 800的主頻分別為600MHz和800MHz，它們的結構相似，二者相比，Pentium Ⅲ 800要比Pentium Ⅲ 600的速度快。從486DX2、DX4誕生以來，為了將高主頻的CPU與較低時鐘頻率的主板相匹配，CPU主頻采用了較低的輸入時鐘頻率和在內部倍頻到主時鐘頻率的方法。 CPU輸入時鐘稱為外頻，常取為主板系統(tǒng)總線的頻率，如33、50、66、75、83、100和133MHz等，CPU內部倍頻常取為X3、X3．5、X4、X4．5、X5、X5．5、X6、X6．5、X7、X7．5和X8等。如果這個主板可以通過跳線開關對CPU外頻和倍率做這樣的選擇，則表明這個主板可以支持的最高CPU主頻為1GHz (=133MHzx8)。
外頻對于CPU的性能來說非常重要，在主頻相同或相近的情況下，往往高外頻的CPU會有更優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。加之現(xiàn)在的CPU幾乎都采取了鎖住倍頻的措施，所以對于超頻愛好者來說，提高CPU的外頻不僅是提升性能的主要方法，而且?guī)缀跏俏ㄒ坏倪x擇。
主頻、外頻、 倍率、前端總線他們的關系如下圖所示：

主頻、外頻、 倍率、前端總線他們之間的關系

四、運算速度
CPU的運算速度是指其每秒鐘能夠處理的指令數(shù)，單位為MIPS(兆指令／秒)。這個指標是CPU速度的本質指標，它不僅取決于主頻，更主要地取決于CPU處理指令的邏輯結構。以前CPU處理一條指令需要幾個時鐘周期，目前的CPU采用了超標量結構等技術，一個時鐘周期就可以處理幾條指令。舉例來說，Intel 80286—12MHz CPU的運算速度為2.66MIPS，80386 DX 33MHz CPU的運算速度為11.4MIPS，80486DX 33MHz CPU的運算速度為27MIPS，80486DX2 66MHz CPU的運算速度為54MIPS，Pentium 66 MHz CPU的運算速度為112MIPS�？梢钥闯鰞牲c：第一，CPU的改進使得運算速度成倍地提高了；第二，即使在同樣主頻下，不同檔次的CPU，其運算速度也有成倍的差別。
五、內部FPU

以前的286或386系統(tǒng)，在用于數(shù)學和圖形處理時，為了加快復雜運算速度和減少CPU的負擔，可以在主板上另行安裝一個叫做80287或80387的數(shù)學浮點協(xié)處理器。在486以上的CPU，則把這個協(xié)處理器集成到CPU芯片內部，叫做內部浮點處理器(Floating Point Unit，F(xiàn)PU)，因而大大提高了CPU的運算速度。
六、內部Cache

以前的系統(tǒng)，為了解決主機中低速內存與高速CPU的不匹配，加快CPU對內存的訪問速度，采用了在CPU和內存間插入高速緩沖存儲器(Cache)的方法。通常主板的Cache存儲器為9片IC，安裝在主板上，對CPU而言稱為外部Cache(External Cache)，容量為64KB、128KB或256KB等。從486 CPU開始，處理器內部包含了Cache，486是8KB，Pentium是16KB。加上主板上的Cache，便構成二級Cache結構，CPU內的稱為L1 Cache，CPU外主板上的稱為L2 Cache。從PentiumⅡ開始，CPU除了包含核心芯片內的32KB的L1 Cache，還包括CPU板上分立的512KB的L2Cache。再加上主板上512KB的L2Cache，便構成三級Cache結構。目前Pentium Ⅲ等CPU的核心芯片內就包含了二級Cache。由于CPU內部采用了高速寬帶總線，因此，一般來說，CPU芯片內的L1和L2Cache要比CPU芯片外的L2 Cache快得多，效率也高得多，前者能同步運行在CPU的主頻上，稱為全速Cache。
七、指令系統(tǒng)

CPU是靠執(zhí)行指令來計算和控制系統(tǒng)的。每種CPU在設計時就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)，包括幾十或幾百條指令。指令系統(tǒng)功能的強弱是CPU的重要指標。
Intel的MMX(Multi Media Extended)、AMD的3DNow!和Intel的SSE(Streaming-Single Instruction multiple data-Extensions)等都是新增的特殊指令集，分別增強了CPU的多媒體、圖形圖像和Intemet等處理能力。
八、CPU電源的雙電壓

早期的CPU僅以5或3．3V供電，稱為單電壓CPU。而現(xiàn)在的CPU一般都采用雙電壓供電，CPU核心用低電壓，它的I／O電路則用較高的電壓，既保證了電路的驅動能力和可靠性，又減少了功耗。CPU的核心電壓(Vcore)從2．9到1．8V，甚至到0．8V。CPU的I／O電壓(Vio)從3．3到3．6V。
九、超頻
超頻是指把主板的CPU工作時鐘調整為略高于CPU的規(guī)定值，企圖使之超高速工作。例如把Celeron 466的主時鐘定為533MHz。通常不提倡對CPU進行超頻來提高系統(tǒng)性能，這會造成CPU過熱、減少壽命、系統(tǒng)運行混亂甚至燒毀CPU。但也有一些CPU，比如賽揚366等，允許進行較大幅度 (20％)的超頻使用，以滿足電腦發(fā)燒族的愿望。