主频是什么？CPU成长应用知识普及（一）

  【雷竞技须安全稳定 DIY硬件频道】什么是CPU主频

  经过几次网友会的讨论，笔者发现虽然如今电脑技术已经非常了不得了。但是众多网友的CPU技术知识还是层次不齐，造成这种现象的原因笔者不想过多的去深究。遂即，笔者决定在今后的日子里，为大家推荐几期关于CPU基础知识的普及文章。

  在第一期中我给大家简单介绍一下什么是CPU的主频，它对于CPU而言有什么意义？如何了解一款CPU的主频高低等等……

  在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期;而将在单位时间(如1秒)内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称;频率的标准计量单位是Hz(赫)。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz(赫)、KHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1KHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒)，其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。

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  CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的，而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度，其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系，但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集，CPU的位数等等)。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。

  比如以往AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。如今的CPU(如酷睿2)工艺先进，运算流水线短，其主频的高低在一定意义上又可以体现CPU性能的高低。不过现在Intel和AMD如今的命名方式都不以主频来命名，因此主频可以作为购买CPU的参考指数之一。

  CPU的主频不代表CPU的速度，但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说，假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当CPU运行在1GHz主频时，将比它运行在500MHz主频时速度快一倍。因为1GHz的时钟周期比500MHz的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在1GHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为1ns比工作在500MHz主频时的2ns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，只有在提高主频的同时，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。

  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。因此制造工艺的限制，是CPU主频发展的最大障碍之一。如今CPU制造工艺已经达到了32nm(如英特尔酷睿系列)，并且明年很有可能向更高的22nm工艺挺进。