来源:自主可控新鲜事
CPU(中央处理器)是一台计算机的运算核心和控制核心。CPU主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
CPU的运作原理可分为四个阶段: 提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,并执行指令。
CPU的主要性能参数包括:主频,倍频,外频。CPU的主频也叫时钟频率,CPU 主频为 CPU 的额定工作频率,当内核数目和缓存大小一样时,主频越高的CPU性能越好。通常,主频越高CPU处理数据的速度就越快,CPU的主频=外频×倍频系数。
为什么会有外频和倍频的区分呢?这个是和CPU的发展有关的。简单说来,就是CPU发展太快,而其他硬件无法达到同样频率来交互,于是CPU进行妥协,将外频作为和主板其他部件之间通讯的频率,而工作频率靠倍频来调节提升。
· 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MHz的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。
· 外频是CPU的基准频率,单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。
· 倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。一般情况下,同代(同针脚)的CPU,其外频往往是一样的,只是倍频系数的变化导致主频不同。
Intel TurboBoost 技术中文叫做 Intel 睿频加速技术,此技术运行 Intel CPU 工作在标称频率之上,性能分配上实现按需分配。
2017年7月份,英特尔(Intel)正式发布了代号为Purley的新一代服务器平台,包括代号为Skylake的新一代至强(Xeon)CPU,命名为英特尔至强可扩展处理器(Intel Xeon Scalable Processor,SP),也宣告了延续4代的至强E5/E7系列命名方式的终结。
至强可扩展处理器不再以E7、E5的方式来划分定位,而代之以铂金(Platinum)、金(Gold)、银(Silver)、铜(Bronze)的方式。 Skylake是新命名方式的一代,Cascade Lake是二代,两代共用Purley平台。
· 第一位数字:8(铂金)、6/5(金)、4(银)、3(铜)
· 第二位数字:(新命名体系下的)代次
· 第三四位数字:具体 SKU(库存单位)编号
Intel处理器工艺和架构更新成为Tick-Tock。Tick年(工艺年)更新制作工艺,Tock年(架构年)更新微架构。
2006年,Intel 正式发布了酷睿2/Core 2 处理器,同时宣布了每年更新 CPU 的“Tick-Tock”计划,“Tick”代表 CPU 制作工艺上的改进,而“Tock”则代表 CPU 架构上的更新。
Tick-Tock就是时钟的“嘀嗒”的意思,一个嘀嗒代表着一秒,而在 Intel 的处理器发展战略上,每一个”Tick-Tock”代表着 2 年一次的工艺制程进步。
这样在制程工艺和核心架构的两条提升道路上,总是交替进行,一方面避免了同时革新可能带来的失败风险,同时持续的发展也可以降低研发的周期,并可以对市场造成持续的刺激,并最终提升产品的竞争力。
多核处理器把多个CPU(核心)集成到单个集成电路芯片(Integrated Circuit Chip)中。一个双核的CPU有2个中央处理单元,操作系统可以看到真正的2个核心,所以2个不同的进程可以分别在不同的核心中同时执行,这大大加快了系统的速度。由于2个核心都在一个芯片上,因此它们之间的通信也要更快,系统也会有更小延迟。
超线程(Hyper Threading)其实就是同时多线程技术,是一项允许一个CPU执行多个控制流的技术。它的原理就是把一颗CPU当成两颗来用,将一颗具有超线程功能的物理CPU变成两颗逻辑CPU,而逻辑CPU对操作系统来说,跟物理CPU并没有什么区别。因此,操作系统会把工作线程分派给这两颗(逻辑)CPU上去执行,让(多个或单个)应用程序的多个线程,能够同时在同一颗CPU上被执行。注意:两颗逻辑CPU共享单颗物理CPU的所有执行资源。实际上,超线程技术就是对CPU的虚拟化。
目前主要的CPU芯片代工生产商是台积电(TSMC),它是全球最大的晶圆代工龙头企业,拥有世界最高7nm生产工艺的台湾公司,制造工艺全球领先。此外,可代工生产CPU的中国企业包括中芯国际、华虹半导体和华力微电子等公司,中芯国际预计19年可实现14nm工艺,国产厂商也发展迅速。