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时钟频率

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时钟频率,是提供电脑定时信号的一个源,这个源产生不同频率的基准信号,用来同步CPU的每一步操作,通常简称其为频率。CPU的主频,是其核心内部的工作频率(核心时钟频率),它是评定CPU性能的重要指标。一般来说主频数字值越大越好。外频,是CPU外部的工作频率,是由主板提供的基准时钟频率。FSB频率,是连接CPU和主板芯片组中的北桥芯片的前端总线(Front Side Bus)上的数据传输频率。CPU的主频和外频间存在这样的关系:主频=外频×倍频。
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1 概述
2 发展史
3 参考资料
时钟频率-概述
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。
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。
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100MHz主频时,将比它运行在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,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。
时钟频率-发展史
时钟频率 是根本利率在 转每秒, 被测量在赫兹, 计算机进行其最基本的行动譬如增加二个数字或转移价值从一台处理器记数器到另一个。不同的芯片在同样计算机主板也许有不同的时钟频率。通常当提到计算机, 规定"时钟频率" 使用提到CPU 的速度。
CPU 的时钟频率由摆动器水晶的频率通常确定。原始的IBM 个人计算机, 大约1981 年, 有4.77 兆赫的时钟频率(4,770,000 cycles/second) 。1995 年, 英特尔的奔腾芯片运行在100 兆赫(100 百万cycles/second), 2002 年并且, 英特尔奔腾4 模型被介绍了作为第一CPU 以3 千兆赫的时钟频率(三十亿cycles/second) 。
计算机的时钟频率是只有用的为提供比较在之间计算机芯片同样处理器家庭。一台IBM 个人计算机与英特尔486 CPU 运行在50 兆赫将是两次快速地象一个以同样CPU 、记忆和显示运行在25 兆赫。但是, 有许多其它因素考虑当比较整个计算机的速度, 象计算机的前方公共汽车的时钟频率, 存储芯片的时钟频率, 宽度在CPU's 公共汽车的位, 和相当数量水平1 和二级高速缓存。
时钟频率不应该被利用当比较不同的计算机或不同的处理器家庭。相反, 某一软件基准应该被使用。时钟频率可能是非常引入歧途的, 因为不同的计算机芯片可能做在一个周期的相当数量工作变化。例如, RISC CPUs 比CISC 倾向于有更加简单的指示CPUs (但更高的时钟频率), 并且用管道运输的加工者执行超过一指示每周期。
在90 年代初期, 多数计算机公司首要给他们的计算机的速度做广告由提到他们的CPUs' 时钟频率。这导致各种各样的营销比赛, 譬如苹果电脑的决定创造和销售力量Macintosh 8100/110 以110 兆赫的时钟频率, 以便苹果计算机公司能做广告其计算机有最快速的时钟速度可利用-- 最快速的英特尔处理器可利用当时运行了在100 兆赫。这优势在时钟速度, 然而, 是无意义的;PowerPC 和奔腾CPU 建筑是完全地不同的。力量Mac 是更加快速在一些任务, 但更慢的在其他方面。
在2000s, 英特尔的竞争者AMD 开始使用模型号代替时钟频率销售其CPUs, 说"兆赫神话" 没有讲其CPUs 的力量的原委。在2004 年中英特尔宣布它会做同样, 大概由于消费者混乱在其奔腾M 流动CPU, 据报道运行了在大约一半大致等效奔腾4 CPU 的时钟频率。



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xqh0813    


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