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CPU效能浅谈:并不是主频越高效能越强

消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间:2024-05-11

报价宝综合消息CPU效能浅谈:并不是主频越高效能越强

在处理器的历史中,CPU主频一直是老生常谈的话题,作为与核心数同等重要,衡量处理器效能的重要引数之一。在前几年,英特尔在市场上独占鳌头的时代,CPU核心数并没有得到提升,每年更新换代产品都只是提升CPU主频,因此CPU主频的高低成为了CPU效能的指标。随着AMD释出锐龙3000系列处理器,在CPU主频比英特尔低的情况下,CPU的单核效能和多核效能却超越英特尔。主频似乎显得不那么重要,那么CPU主频能决定CPU效能吗?

CPU频率的概念

CPU主频,即CPU核心工作的时钟频率(CPU Clock Speed),单位为GHz。CPU是一个复杂的数字系统,为了确保内部所有硬件单元能够协同快速工作,CPU架构工程师们往往会设计一套时钟讯号与系统同步进行操作。时钟讯号是由一系列的脉冲讯号构成,并且总是按一定电压幅度、时间间隔连续发出的方波讯号,它周期性地在0与1之间往复变化。

很多人认为主频决定CPU的执行速度,其实是错误的,CPU主频表示在CPU内数字脉冲讯号震荡的速度,与CPU的实际执行速度并没有直接关系。主频与实际的运算速度有一定的关系,但没有去衡量它们之间关系的标准,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的效能指标(快取、指令集,CPU的位数等等)。所以会出现AMD推土机时代的那些高主频低效能,发热量还大的令人诟病的产品。

虽然CPU主频不能代表CPU的速度,但提高主频对于CPU运算速度却至关重要。举个例子,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,当它以100MHz主频进行运算时,所需时间是20ns,那么当主频提高到200MHz是,所需要时间就缩减到10ns。运算速度自然就快一倍。只不过电脑的整体执行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的执行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统执行速度和各分系统之间的资料传输速度都能得到提高后,电脑整体的执行速度才能真正得到提高。

除此之外还有外频与倍频,它们与主频之间的关系密切,倍频是主频与外频之比的倍数。主频、外频、倍频之间有一个关系公式:主频=外频×倍频,一般超频都是指超倍频,现在很少超外频了。

大家会觉得复杂难懂,我们只需要知道在不同架构的CPU之间不能以主频来对比其效能。

那么锐龙3900x系列是如何在主频低于i9 9900K的的情况下,单核效能与之持平的?

提高CPU单核效能有两个途径:提高主频和提高每个时钟周期内执行的指令数(IPC)。处理器微架构的变化可以改变IPC,效率更高的微架构可以提高IPC从而提高处理器的效能。但是,对于同一代的架构,改良架构来提高IPC的幅度是非常有限的,所以英特尔这几代CPU都是靠主频来衡量效能。

锐龙3000系列所采用的ZEN2架构,将提高每个时钟周期内执行的指令数(IPC)提升了15%,对于处理效能来说提升是非常明显的,它们之间也有一套公式:处理器效能 = 主频 x IPC

主频并不是决定CPU效能的标准,但也是非常直观的引数。在同代同架构CPU之间作为效能参考是可行的,除此之外,核心数、超执行绪等也是重要效能指标。

2019-12-29 19:51:00

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