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CPU的主频与外频是什么意思?

归档日期:08-02       文本归类:工作频率      文章编辑:爱尚语录

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  展开全部CPU的工作频率(主频)包括两个部分:外频与倍频,两者的乘积就是主频。所谓外部频率,指的就是系统总线频率,

  倍频的全称是倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系,这个比值就是倍频系数,简称倍频。倍频右以从1.5X一直到10X以上,以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频,所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频下升。

  在电脑中,系统总线通常是指CPU的I/O接口单元与系统内存、L2 cache和主板芯片组之间的数据、指令等传输通道。系统总线时钟就是我们常说的系统时钟和CPU外部时钟(外频),它是电脑系统的基本时钟,电脑中各分系统中所有不同频率的时钟都与系统时钟相关联,详细情况可参考图2。

  由于从486DX2(CPU)开始,CPU的内核工作频率和外频(系统时钟频率)就不一致了。在586、686电脑中,系统时钟就是CPU的“外频”,而将系统时钟按规定比例倍频后所得到时钟信号作为CPU的内核工作时钟。CPU内核工作时钟频率也就是我们平常所说的电脑主频,例如说某电脑是Pentium-233,那么这台电脑的系统时钟是66MHz,而它的主频则是(66×3.5)=233MHz。

  从图2可以看出,各分系统时钟和AGP接口时钟都是由系统时钟按照一定的比例分频或倍频得到的,所以调整电脑中的系统时钟频率必然将改变其它各分系统时钟信号频率,影响各分系统的实际运行情况,这一点对电脑发烧友进行CPU超外频运行时应该加以充分重视。

  在电脑数据通信中计算数据传输速率常使用公式:时钟频率×数据总线=Betys/s。在电脑系统中,CPU系统内存、显示接口(如AGP“总线”)以及通过主板芯片组与扩展总线(ISA、PCI)之间进行数据交换时,是按相应的时钟频率进行的。例如当系统时钟为66MHz时,系统内存与CPU之间的数据传输率是528MB/s,AGP高速显示接口工作在X1方式的时钟频率也是66MHz,但由于数据宽度只有32位,所以AGP接口的数据倍输速率只能达到266MB/s。PCI总线位,但由于PCI总线MHz,所以PCI总线的数据传输最高速率只有133MB/s。在Intel公司推出440BX主板芯片1将系统时钟频率由原来的66MHz提高到100MHz后,CPU系统内存之间的数据交换速率就达到了800MB/s(100×64÷8)。从这点可以看出,在同样的数据宽度条件下,只要提高工作时钟频率就能提高传输通道的数据传输速率。

  另外,提高CPU的主频对提高CPU运算速度也是非常有效的措施。举例说吧,假设某型CPU能在1个时钟周期(即图1中的一个周期)执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时得比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,所以在人们不断设法提高CPU工作主频的同时,还在努力试图提高电脑的系统时钟频率,这些努力的最终目的是想提高电脑的总体运行速度,因为只有当电脑中的CPU运算速度、各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。

  既然提高CPU主频和系统时钟频率可以提高电脑系统的运算速度,那么为什么至今为止Pentium Ⅱ的主频只能达到400MHz,电脑系统时钟频率也只由66MHz提高到100MHz?这都是因为提高CPU时钟频率和系统时钟频率受到了一些暂时还无法克服的技术障碍所造成的。

  提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确,然而目前的CPU生产工艺只能达到0.25um的水平,所以CPU的主频还只能达到400MHz左右。不过据业内人士声称,如果0.18um工艺技术过关,那么生产出主频为700MHz左右的CPU是毫无问题的,如果再能解决IBM提出的铜基导体技术难题,那么还有可能制造出工作主频更高的CPU。

  另一方面,提高系统时钟频率的尝试也受到了运行速度较慢的外部器件制约。几十年来,虽然外部设备,主要是数据存储设备技术也在逐步发展,但其发展的速度同CPU的发展进度相比是不可同日而语的。以硬盘为例,尽管生产厂家丝毫没有松懈地努力对硬盘制造技术进行改进,然而硬盘的读、写的实用速度也仅在7MB/s左右,硬盘接口也只能工作在33MHz左右的时钟下,一旦时钟频率提高太多,硬盘就可能无法正常运行。从图2可以清楚地看到,系统时钟频率改变的同时也改变了ISA和PCI等扩展总线的时钟频率,因此必然影响联接在这些接口上的外部设备运行状态,所以我们不能无节制地去提高系统时钟频率。

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