深入了解CPU：什么是CPU超频?什么是CPU缓存?

CPU 是计算机的运算和控制核心，计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPU的操作。为增进大家对CPU的认识，本文将对CPU超频以及CPU的缓存予以介绍。如果你对CPU具有兴趣，不妨和小编一起继续往下阅读哦。

一、cpu超频

通常所说的超频简单来说就是人为提高CPU的外频或倍频，使之运行频率得到大幅提升，即CPU超频。

为了了解怎样超频系统，首先必须懂得系统是怎样工作的。用来超频最常见的部件就是处理器了。

在购买处理器或CPU的时候，会看到它的运行速度。例如，PenTIum 4 3.2GHz CPU运行在3200MHz下。这是对一秒钟内处理器经历了多少个时钟周期的度量。一个时钟周期就是一段时间，在这段时间内处理器能够执行给定数量的指令。所以在逻辑上，处理器在一秒内能完成的时钟周期越多，它就能够越快地处理信息，而且系统就会运行得越快。1MHz是每秒一百万个时钟周期，所以3.2GHz的处理器在每秒内能够经历3，200，000，000或是32亿个时钟周期。

超频的目的是提高处理器的GHz等级，以便它每秒钟能够经历更多的时钟周期。计算处理器速度的公式是这个：

外频(以MHz为单位)×倍频 = 速度(以MHz为单位)。

FSB = 外频 × 4(AMD Athlon XP处理器除外)

来解释FSB和倍频是什么：

FSB(对AMD处理器来说是HTT*)，或前端总线，就是整个系统与CPU通信的通道。所以，FSB能运行得越快，显然整个系统就能运行得越快。

CPU厂商已经找到了增加CPU的FSB有效速度的方法。他们只是在每个时钟周期中发送了更多的指令。所以CPU厂商已经有每个时钟周期发送两条指令的办法(AMD CPU)，或甚至是每个时钟周期四条指令(Intel CPU)，而不是每个时钟周期发送一条指令。那么在考虑CPU和看FSB速度的时候，必须认识到它不是真正地在那个速度下运行。Intel CPU是“四芯的”，也就是它们每个时钟周期发送4条指令。这意味着如果看到800MHz的FSB，潜在的FSB速度其实只有200MHz，但它每个时钟周期发送4条指令，所以达到了800MHz的有效速度。相同的逻辑也适用于AMD CPU，不过它们只是“二芯的”，意味着它们每个时钟周期只发送2条指令。所以在AMD CPU上400MHz的FSB是由潜在的200MHz FSB每个时钟周期发送2条指令组成的。

这是重要的，因为在超频的时候将要处理CPU真正的FSB速度，而不是有效CPU速度。

速度等式的倍频部分也就是一个数字，乘上FSB速度就给出了处理器的总速度。例如，如果有一颗具有200MHz FSB(在乘二或乘四之前的真正FSB速度)和10倍频的CPU，那么等式变成：

(FSB)200MHz×(倍频)10 = 2000MHz CPU速度，或是2.0GHz。

在某些CPU上，例如Intel自1998年以来的处理器，倍频是锁定不能改变的。在有些上，例如AMD Athlon 64处理器，倍频是“封顶锁定”的，也就是可以改变倍频到更低的数字，但不能提高到比最初的更高。在其它的CPU上，倍频是完全放开的，意味着能够把它改成任何想要的数字。这种类型的CPU是超频极品，因为可以简单地通过提高倍频来超频CPU，市面上可以见到的AMD黑盒处理器和Intel以K末尾的处理器就是这类CPU。

在CPU上提高或降低倍频比FSB容易得多了。这是因为倍频和FSB不同，它只影响CPU速度。改变FSB时，实际上是在改变每个单独的电脑部件与CPU通信的速度。这是在超频系统的所有其它部件了。这在其它不打算超频的部件被超得太高而无法工作时，可能带来各种各样的问题。不过一旦了解了超频是怎样发生的，就会懂得如何去防止这些问题了。

* 在AMD Athlon 64 CPU上，术语FSB实在是用词不当。本质上并没有FSB。FSB被整合进了芯片。这使得FSB与CPU的通信比Intel的标准FSB方法快得多。它还可能引起一些混乱，因为Athlon 64上的FSB有时可能被说成HTT。如果看到某些人在谈论提高Athlon 64 CPU上的HTT，并且正在讨论认可为普通FSB速度的速度，那么就把HTT当作FSB来考虑。在很大程度上，它们以相同的方式运行并且能够被视为同样的事物，而把HTT当作FSB来考虑能够消除一些可能发生的混淆。

二、CPU缓存

CPU缓存是CPU和内存之间的临时存储器，虽然缓存的容量不能与内存和硬盘相比，但是交换速度却比它们快得多了，CPU缓存就是为了更快的连接CPU与内存而存储在中间媒介。简单来说，因为CPU的速度快，而内存的速度较慢，这时CPU缓存来解决这个问题，减少了CPU的等待时间，变相的提高了CPU的性能。

举个例子，比如CPU需要做一个加法运算，需要-2个时钟周期，如果从内存中读取数据需要100-300个周期，而CPU是不可能等待那么长的时间，即使是高端CPU也变成龟速，因此通过高速缓存来减少了CPU等待时间。

在主流的CPU中，一般缓存分为一级缓存、二级缓存、三级缓存，而它们之间的速度呈递减，容量呈递增，读取一级缓存中的信息需要3个周期，与CPU处理运算的速度无限接近了，读取二级缓存的周期大约10-15个周期，而三级缓存所需时间为50个周期左右。

之所以CPU需要采用这种层级结构，主要就是是从成本、性能、容量还有面积上来平衡的，对于CPU缓存来说，下面几点是它们提升的目前，也就所谓的CPU缓存的作用。

1、缩短延迟

访问缓存的时间应该尽可能缩短，可以通过多种的方式缩短这个时间，比如能够通过减小缓存的大小或关联性来降低缓存的延迟，还有方式预测、增加带宽等方法。

2、提升命中率

所谓的命中率是在高速缓存中找到内存引用的速率，我们希望能够首先通过缓存中获得信息，以得到速度优势，所以缓存需要最大限度地实现这一目标。对于单个高速缓存，大小、关联性和块大小决定命中率。

3、降低更低级别内存下的开销

高速缓存是内存层次结构的一部分，其性能会影响其它性能，处理其它内存花费的时间越长，意味着系统性能越低，也就是说尽可能让处理在缓存中完成。

4、减少错失惩罚

缓存中不能命中是无法避免的事情，但是我们可以减少处理未命中所需的时间以获得更好的处理器性能，通过提升命中率并通过应用不同的优化，能够降低错失惩罚。

高速缓存是CPU中十分重要的部分，占据了大量的资源开销和成本，如果您看过CPU架构图的话，您就会发现缓存占据了至少50%的面积，绝对至关重要。

总结：

CPU缓存的作用说白了就是提高命中率、降低延迟、降低内存开销、减少错失惩罚等，对于一般用户你只需了解CPU缓存能够提升CPU的工作效率即可，缓存在cpu参数中的作用举足轻重。

以上便是此次小编带来的CPU相关内容，通过本文，希望大家对CPU已经具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!