¿Qué es una CPU de computadora y sus funciones?

Explicación detallada de los principales parámetros funcionales de la CPU

1: Frecuencia de la CPU:

Este es un indicador que más llama la atención a los principiantes, y se refiere a la velocidad de trabajo del núcleo de la CPU (CPU Clock Speed). Se suele decir que una determinada CPU tiene una frecuencia de MHz, y este MHz es la "frecuencia de reloj de la CPU". A menudo escucho a algunas personas preguntar en la escuela: ¡la CPU del cibercafé XXX es 2.66G! El cibercafé XXX solo tiene 2G, y algunas personas usan 2.66G Celeron para compararlo con 2.0G-2.66G P4. Esto es un signo de ignorancia y no tiene sentido discutir con ellos :). Aunque la frecuencia principal está relacionada con la velocidad de la CPU, no es absolutamente proporcional, porque la velocidad de cálculo de la CPU también depende de varios indicadores de rendimiento de la tubería de la CPU (que se describen a continuación) (caché, conjunto de instrucciones, número de bits de la CPU, etc.). Por lo tanto, la frecuencia principal no representa el rendimiento general de la CPU, pero aumentar la frecuencia principal es crucial para aumentar la velocidad de procesamiento de la CPU. La fórmula de cálculo de la frecuencia principal es: frecuencia principal = frecuencia externa * multiplicador.

Dos: FSB:

El FSB es la frecuencia base de la CPU e incluso de todo el sistema informático, y la unidad es MHz (megahercios). En las primeras computadoras, la velocidad de operación sincrónica entre la memoria y la placa base era igual al FSB. De esta manera, se puede entender que el FSB de la CPU está conectado directamente a la memoria para lograr un estado de ejecución sincrónico entre los dos. Para los sistemas informáticos actuales, los dos pueden ser completamente diferentes, pero la importancia del FSB aún existe. La mayoría de las frecuencias en los sistemas informáticos se basan en el FSB y se multiplican por un múltiplo determinado. Si es mayor que 1, es. también puede ser menor que 1.

Tres: Multiplicador: Multiplicador

El multiplicador de la CPU, el nombre completo es el coeficiente multiplicador. Existe una relación de relación entre la frecuencia de funcionamiento central de la CPU y la frecuencia externa. Esta relación es el coeficiente de multiplicación de frecuencia, denominado multiplicación de frecuencia. Teóricamente, la multiplicación de frecuencia es de 1,5 al infinito, pero cabe señalar que la multiplicación de frecuencia se basa en 0,5 como unidad de intervalo. La multiplicación del FSB y el multiplicador es la frecuencia principal, por lo que cualquier aumento en cualquiera de ellos puede aumentar la frecuencia principal de la CPU. Originalmente, no existía el concepto de multiplicación de frecuencia. La frecuencia principal de la CPU era la misma que la velocidad del bus del sistema. Sin embargo, a medida que la velocidad de la CPU se hizo cada vez más rápida, nació la tecnología de multiplicación de frecuencia. Permite que el bus del sistema funcione a una frecuencia relativamente baja y la velocidad de la CPU se puede aumentar infinitamente mediante la multiplicación de frecuencia. Entonces el método de cálculo de la frecuencia principal de la CPU se convierte en: frecuencia principal === FSB x multiplicador. Es decir, el multiplicador de frecuencia se refiere al múltiplo de la diferencia entre la CPU y el bus del sistema. Cuando la frecuencia externa permanece sin cambios, el multiplicador de frecuencia aumenta y la frecuencia principal de la CPU será mayor.

Habiendo hablado del factor de frecuencia principal, ahora veamos otras "cosas" que afectan la velocidad de la CPU. Permítanme llamarlo una cosa y decir que la función está activa.

Cuatro:

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Línea de montaje:

Quienes estudian geografía deben entender esto. El libro de geografía de primer grado decía que equivale a una parte de una milla. ¡Permítanme hacer una analogía! Por ejemplo: tomemos como ejemplo correr y caminar. Se dividen en dos niveles de líneas de montaje, es decir, el pie izquierdo, luego el pie derecho, y el ciclo continúa en el primer nivel, se puede decir que está saltando. con ambos pies Esto por supuesto es ineficiente, ¿verdad? . . . . . Esta es la línea de ensamblaje de la vida. Cuando sales con el pie izquierdo, si encuentras un montón de caca frente a ti, debes comenzar de nuevo (asumiendo que debes dar 2 pasos a la vez). que volverá a calcular los errores que siguen después de que sube el nivel de la línea de montaje. . . . .

Tal vez no entendí bien lo que dije. Citaré las palabras de otra persona a continuación. En el proceso de fabricación de CPU, además del diseño de hardware, también existe el diseño de tuberías que pertenece a la categoría de diseño lógico. Por ejemplo, tomemos una empresa. La fábrica de automóviles utiliza cuatro grandes grupos para completar los cuatro pasos de producción en el proceso de producción de automóviles: un grupo produce el chasis del automóvil, el segundo grupo instala el motor en el chasis y el tercer grupo ensambla la carcasa del automóvil. y neumáticos, y el cuarto grupo se dedica a pintar, instalar vidrios y otras cosas, lo que se denomina línea de montaje de cuatro niveles (hoy en día, los grandes fabricantes de automóviles siguen líneas de montaje similares para mejorar la eficiencia de la producción). Entonces, si dejamos que un grupo grande trabaje en Después de terminar el chasis de un automóvil, inmediatamente comienzan a producir el chasis del siguiente. Después de terminar el motor de un automóvil, el segundo grupo comienza inmediatamente a ensamblar el motor del siguiente. Y así sucesivamente, el trabajo del tercer y cuarto grupo es el mismo, de esta forma se producirá un Mercedes-Benz o BMW cada hora, lo que equivale a la ejecución secuencial de instrucciones por parte de la CPU. ¿También desea mejorar la eficiencia de producción de la fábrica? Entonces podemos dividir cada uno de los grupos grandes anteriores en dos grupos para formar una línea de producción de 8 niveles. De esta manera, cada grupo (tenga en cuenta el "grupo") solo necesita la mitad. hora para completar su trabajo, por lo que cada media hora Un automóvil saldrá de la línea de producción cada hora, lo que mejora la eficiencia (no es fácil de entender aquí, piénselo detenidamente y lo comprenderá). Según esta razón, la línea de ensamblaje de CPU no es difícil, simplemente convierte la producción de automóviles en la ejecución de instrucciones del programa.

Entonces, aquí puede pensar: si se alarga la tubería, ¿se puede mejorar la eficiencia? Cuando las personas aplicaron esta idea al diseño de CPU, descubrieron que debido a que la tubería se usa para organizar instrucciones, es muy útil. Inconveniente. Flexible Una vez que ocurre un error en la ejecución de instrucciones en un cierto nivel, toda la canalización se detendrá y el error se encontrará paso a paso, y luego toda la canalización se borrará y las instrucciones se volverán a cargar. Se desperdiciará mucho tiempo y la eficiencia de ejecución es muy baja. Para resolver este problema, los científicos han utilizado varias tecnologías de predicción para mejorar la precisión de la ejecución de las instrucciones. Con la esperanza de evitar la tragedia de vaciar la tubería mientras se mantiene un tiempo prolongado. Pipeline Esto es lo que vemos a menudo en el anuncio de Intel "Este procesador utiliza tecnología avanzada de predicción de ramas ...". Cuando comprendas lo que dije anteriormente, sabrás que es muy misterioso, pero en realidad no es más que eso.

Lo que más hay que decir es: un largo proceso permitirá que la CPU alcance fácilmente una frecuencia operativa muy alta, pero ¿cuántas de estas frecuencias 2G y 3G son frecuencias operativas realmente efectivas? Hay etapas, cuanto más largo es el retraso acumulado, porque el grupo de trabajo generará retrasos en la señal al entregar el trabajo. Aunque cada retraso es muy corto, el retraso acumulado de la línea de montaje de 20 o incluso 30 niveles no se puede ignorar, por lo que. Esto crea una situación muy curiosa. La tecnología Pipeline aumenta la frecuencia del procesador, pero crea una gran brecha de eficiencia debido a sus propios defectos, lo que contrarresta las ventajas de las CPU de alta frecuencia que también traen consigo un alto consumo de energía y una alta generación de calor. Cuanto más largo sea el proceso, mejor

En los últimos años, el procesador Ben4 de Intel ha pasado por tres etapas de desarrollo. El primer procesador Ben4 utilizó el núcleo (William), que solo tenía 13 etapas. Pipeline, la frecuencia general no es de hasta 2G y la velocidad es promedio. El Pentium 4 de segunda generación usa el núcleo (northwoog Northwood). Este núcleo tiene un pipeline de 20 etapas. El primer oficial aumentó la velocidad del Pentium 4, pero no afectó la eficiencia de ejecución. En ese momento, el Pentium 4 2.4A era un producto clásico, que suprimió la serie Athlon XP de AMD. Intel probó la dulzura y pronto lanzó el Prescott. (Poseidón) El nuevo núcleo a largo plazo con una tubería de 31 etapas llevó al Pentium 4 a velocidades cercanas a 3G. Este número estaba fuera del alcance de AMD, pero la gente pronto descubrió que la eficiencia operativa real del nuevo Pentium 4 no era tan grande. bueno como el del antiguo núcleo Pentium 4. Sin embargo, la frecuencia es muy alta y el consumo de calor y energía son muy altos. Intel se ha ganado "gloriosamente" la reputación de "alta frecuencia y baja energía" con este nuevo núcleo. Esta vez, AMD lanzó oportunamente la serie "Athlon 64", una arquitectura completamente nueva. La línea de ensamblaje de 20 niveles, el bajo consumo de calor y energía y, lo más importante, la baja frecuencia y la alta eficiencia, derrotaron al nuevo Ben4 de una sola vez. Y recibió grandes elogios. Intel también se tragó una píldora amarga de su propia creación: se vio obligada a detener el desarrollo de 4G Ben4. Incluso el presidente Barrett se arrodilló ante el público en IDF05.

Caché de CPU:

Memoria caché) es una memoria temporal ubicada entre la CPU y la memoria. Su capacidad es menor que la memoria pero la velocidad de intercambio es más rápida. Los datos en el caché son una pequeña parte de la memoria, pero la CPU está a punto de acceder a esta pequeña parte en un corto período de tiempo. Cuando la CPU llama a una gran cantidad de datos, puede evitar la memoria y llamarla. directamente desde el caché, acelerando así la velocidad de lectura. Se puede ver que agregar caché a la CPU es una solución eficiente, de modo que toda la memoria interna (caché + memoria) se convierte en un sistema de almacenamiento que tiene tanto la alta velocidad del caché como la gran capacidad de la memoria. El caché tiene un gran impacto en el rendimiento de la CPU, principalmente debido a la secuencia de intercambio de datos de la CPU y el ancho de banda entre la CPU y el caché.

El principio de funcionamiento del caché es que cuando la CPU quiere leer un dato, primero lo busca en el caché. Si lo encuentra, lo lee inmediatamente y lo envía a la CPU para su procesamiento. Si no lo encuentra, lo lee del caché a una velocidad relativamente lenta. Lee los datos de la memoria y los envía a la CPU para su procesamiento. Al mismo tiempo, transfiere el bloque de datos donde se encuentran los datos. en el caché, de modo que todo el bloque de datos se pueda leer desde el caché en el futuro sin tener que llamar a la memoria.

Es este mecanismo de lectura el que hace que la tasa de aciertos de la caché de lectura de la CPU sea muy alta (la mayoría de las CPU pueden alcanzar aproximadamente el 90%), lo que significa que el 90% de los datos que la CPU leerá a continuación se encuentran en solo aproximadamente Es necesario leer el 10% del caché desde la memoria.

Esto ahorra mucho tiempo a la CPU para leer directamente la memoria y básicamente elimina la necesidad de que la CPU espere al leer datos. En general, el orden en que la CPU lee los datos es primero el caché y luego la memoria.

El primer caché de CPU era completo y su capacidad era muy baja. Intel comenzó a clasificar cachés de la era Pentium. En ese momento, el caché integrado en el núcleo de la CPU ya no era suficiente para satisfacer las necesidades de la CPU y las limitaciones en el proceso de fabricación no podían aumentar significativamente la capacidad del caché. Por lo tanto, hay un caché integrado en la misma placa de circuito o placa base que la CPU. En este momento, el caché integrado en el núcleo de la CPU se llama caché de primer nivel y el externo se llama caché de segundo nivel. El caché de primer nivel también se divide en caché de datos (Data Cache, D-Cache) y caché de instrucciones (Instruction Cache, I-Cache). Los dos se utilizan para almacenar datos y ejecutar instrucciones para estos datos respectivamente, y la CPU puede acceder a ambos al mismo tiempo, lo que reduce los conflictos causados ​​por la contienda por la caché y mejora el rendimiento del procesador. Cuando Intel lanzó el procesador Pentium 4, reemplazó el caché de instrucciones con un nuevo caché de seguimiento de primer nivel con una capacidad de 12KμOps, lo que significa que puede almacenar 12K microinstrucciones.

Con el desarrollo de la tecnología de fabricación de CPU, la caché de segundo nivel se puede integrar fácilmente en el núcleo de la CPU y su capacidad también aumenta año tras año. Ya no es exacto definir las cachés de primer y segundo nivel en función de si están integradas dentro de la CPU o no. Además, como el caché secundario está integrado en el núcleo de la CPU, la situación anterior de división de frecuencia con una gran brecha entre el caché secundario y la CPU también ha cambiado. En este momento, funciona a la misma velocidad que la frecuencia principal. lo que puede proporcionar una mayor velocidad de transmisión para la CPU.

La caché de segundo nivel es una de las claves del rendimiento de la CPU. Cuando el núcleo de la CPU no cambia, aumentar la capacidad de la caché de segundo nivel puede mejorar enormemente el rendimiento. La distinción entre CPU de gama alta y de gama baja con el mismo núcleo a menudo difiere en la caché de segundo nivel, lo que muestra la importancia de la caché de segundo nivel para la CPU.

Cuando la CPU encuentra datos útiles en la caché, se denomina acierto. Cuando no hay datos requeridos por la CPU en la caché (esto se denomina error), la CPU accede a la memoria. Teóricamente, en una CPU con caché de segundo nivel, la tasa de aciertos para leer la caché de primer nivel es del 80%. En otras palabras, los datos útiles que se encuentran en el caché de primer nivel de la CPU representan el 80% de los datos totales y el 20% restante se lee del caché de segundo nivel. Dado que los datos que se ejecutarán no se pueden predecir con precisión, la tasa de aciertos de la lectura del caché de segundo nivel también es de aproximadamente el 80% (los datos útiles leídos del caché de segundo nivel representan el 16% de los datos totales). Luego hay que recuperar los datos restantes desde la memoria, pero esto ya es una proporción bastante pequeña. Las CPU actuales de gama alta también tienen un caché de tercer nivel, que es un caché diseñado para los datos que faltan después de leer el caché de segundo nivel. En una CPU con un caché de tercer nivel, solo alrededor del 5% de los datos es necesario. llamarse desde la memoria, lo que mejora aún más la eficiencia de la CPU.

Para garantizar una mayor tasa de aciertos durante el acceso a la CPU, el contenido de la caché debe reemplazarse de acuerdo con un algoritmo determinado. Uno de los algoritmos más utilizados es el "algoritmo utilizado menos recientemente" (algoritmo LRU), que elimina las filas que han sido menos visitadas en el período reciente. Por lo tanto, es necesario configurar un contador para cada fila. El algoritmo LRU borra el contador de la fila de aciertos y suma 1 a los contadores de otras filas. Cuando es necesario realizar un reemplazo, se elimina la fila de datos con el valor de contador de fila más grande. Este es un algoritmo científico y eficiente. Su proceso de borrado de contador puede eliminar algunos datos que ya no son necesarios después de llamadas frecuentes desde el caché y mejorar la utilización del caché.

En los productos de CPU, la capacidad del caché de primer nivel es básicamente entre 4 KB y 64 KB, y la capacidad del caché de segundo nivel se divide en 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, etc. Hay poca diferencia entre la capacidad de la caché de primer nivel entre productos, mientras que la capacidad de la caché de segundo nivel es la clave para mejorar el rendimiento de la CPU. El aumento de la capacidad de la caché L2 está determinado por el proceso de fabricación de la CPU. Un aumento de la capacidad conducirá inevitablemente a un aumento en el número de transistores dentro de la CPU. Para integrar una caché más grande en un área limitada de la CPU, los requisitos del proceso de fabricación. será mayor

Bus frontal:

El bus frontal es el canal de datos entre el procesador y el chip Northbridge de la placa base o el concentrador de control de memoria. Su frecuencia afecta directamente al. la velocidad de la CPU que accede a la memoria puede considerarse como un software que memoriza la configuración relacionada con la computadora y puede ajustar la configuración relacionada a través de él.

El BIOS se almacena en un chip de la placa y el nombre de este chip es COMS RAM. Pero al igual que ATA e IDE, la mayoría de la gente los confunde.

Debido a que la placa base afecta directamente el rendimiento, la estabilidad, la funcionalidad y la escalabilidad de todo el sistema, su importancia es evidente. Comprar una placa base puede parecer sencillo, pero en realidad hay muchas cosas a las que debes prestar atención. Al comprar, preste atención al conjunto de chips del producto, los materiales de mano de obra, las interfaces funcionales e incluso la facilidad de uso. Esto requiere un conocimiento profundo de la placa base para poder elegir un producto satisfactorio.

Un bus es un conjunto de líneas de transmisión que transmiten información desde uno o más componentes de origen a uno o más componentes de destino. En términos sencillos, es una conexión pública entre múltiples componentes, que se utiliza para transmitir información entre varios componentes. La frecuencia del bus a menudo se describe en términos de velocidad en MHz. Hay muchos tipos de autobuses. El nombre en inglés del bus frontal es Front Side Bus, generalmente representado por FSB. Es el bus que conecta la CPU con el chip Northbridge. La frecuencia del bus frontal de la computadora está determinada conjuntamente por la CPU y el chip Northbridge.

La CPU se conecta al chip Northbridge a través del bus frontal (FSB) y luego intercambia datos con la memoria y la tarjeta gráfica a través del chip Northbridge. El bus frontal es el canal principal para que la CPU intercambie datos con el mundo exterior. Por lo tanto, la capacidad de transmisión de datos del bus frontal juega un papel importante en el rendimiento general de la computadora sin un bus frontal lo suficientemente rápido. bus lateral, no importa cuán potente sea la CPU, no puede mejorar significativamente la velocidad general de la computadora. El ancho de banda máximo de transmisión de datos depende del ancho y la frecuencia de transmisión de todos los datos transmitidos simultáneamente, es decir, ancho de banda de datos = (frecuencia del bus × ancho de bits de datos) ÷ 8. Actualmente, las frecuencias del bus frontal que se pueden alcanzar en las PC incluyen 266 MHz, 333 MHz, 400 MHz, 533 MHz y 800 MHz. Cuanto mayor sea la frecuencia del bus frontal, mayor será la capacidad de transmisión de datos entre la CPU y el chip Northbridge. mejor podrá la CPU utilizar plenamente su función. La tecnología de CPU actual se está desarrollando rápidamente y la velocidad de computación está aumentando rápidamente. Un bus frontal lo suficientemente grande puede garantizar que se suministren suficientes datos a la CPU. Un bus frontal más bajo no podrá suministrar suficientes datos a la CPU. , lo que limita el rendimiento de la CPU y se convierte en el cuello de botella del sistema.

La velocidad del bus entre la CPU y el chip Northbridge representa más sustancialmente la velocidad de transmisión de datos entre la CPU y el mundo exterior. El concepto de FSB se basa en la velocidad de oscilación de las señales de pulso digitales. En otras palabras, el FSB de 100 MHz se refiere específicamente a la oscilación de las señales de pulso digitales 10 millones de veces por segundo, lo que afecta más a la frecuencia del PIC y de otros buses. La razón principal por la que los dos conceptos de bus frontal y FSB se confunden fácilmente es que durante mucho tiempo en el pasado (principalmente antes de la aparición del Pentium 4 y cuando apareció por primera vez el Pentium 4), la frecuencia del bus frontal y el FSB eran iguales, por lo que el autobús frontal suele denominarse directamente FSB, lo que al final da lugar a este tipo de malentendidos. Con el desarrollo de la tecnología informática, la gente descubrió que la frecuencia del bus frontal debe ser mayor que el FSB, por lo que se utiliza la tecnología QDR (Quad Date Rate) u otras tecnologías similares para lograrlo. Los principios de estas tecnologías son similares a 2X o 4X de AGP. Hacen que la frecuencia del bus frontal sea 2 veces, 4 veces o incluso mayor que la del FSB. A partir de entonces, la gente comenzó a prestar atención a la diferencia entre los FSB. y el FSB.

Proceso de CPU:

Se refiere al ancho de las líneas de conexión de los componentes internos al producir la CPU en material de silicio, generalmente expresado en micras. Cuanto menor sea el valor en micras, más avanzado será el proceso de fabricación, mayor será la frecuencia que podrá alcanzar la CPU y más transistores se podrán integrar. Actualmente, tanto el P4 de Intel como el XP de AMD han alcanzado un proceso de fabricación de 0,13 micrones y el próximo año alcanzarán un proceso de fabricación de 0,09 micrones.

De lo anterior hemos aprendido sobre la estructura lógica de la CPU y algunos parámetros técnicos básicos. Este artículo continuará comprendiendo de manera integral los parámetros técnicos relevantes que afectan el rendimiento de la CPU.

Introducción a los tipos de CPU en términos simples <1>

Para un sistema informático, el papel de la CPU es tan importante como el corazón para nosotros. Cuando compramos una computadora, siempre preguntamos primero: ¡es 486 o 586, 100 o 300, MMX o 3D-NOW! Todos estos se refieren a los indicadores de la CPU. El papel central de la CPU en todo el sistema de microcomputadoras es suficiente para usarse como estándar para clasificar los grados de CPU, lo que la convierte casi en sinónimo de varios grados de microcomputadoras.

Podemos decir que el rendimiento de la CPU puede reflejar aproximadamente el rendimiento de nuestro sistema de microcomputadora, y la importancia de esto para nuestra elección es obvia.

1. ¿Qué es la CPU?

CPU es la abreviatura de “Unidad Central de Procesamiento” en inglés. Su traducción literal en chino es “Unidad Central de Procesamiento”. La función principal de la CPU es realizar cálculos y operaciones lógicas. unidades de operación y unidades de control y unidades de almacenamiento. La unidad de control y operación lógica incluye algunos registros, que se utilizan para el almacenamiento temporal de datos mientras la CPU los procesa. Aquí, no necesitamos comprender los principios complejos de la CPU, solo tenemos algunos conocimientos necesarios a partir de la selección de parámetros de rendimiento, lo cual es muy útil para comprender, comprar y configurar computadoras.

2. Los principales indicadores de rendimiento de la CPU:

Frecuencia de reloj: Es la frecuencia de reloj del núcleo interno de la CPU, generalmente en megahercios (MHz). Este es el parámetro que más nos preocupa, y lo que normalmente llamamos 233, 300, 450, etc. se refiere a él. Para el mismo tipo de CPU, cuanto mayor sea la frecuencia principal, más rápida será la CPU y mayor será el rendimiento de toda la máquina. Debido a las diferentes estructuras internas, los diferentes tipos de CPU no se pueden comparar directamente por la frecuencia de reloj. Además, el rendimiento real de una CPU con una alta velocidad de reloj también está relacionado con el tamaño del FSB, la memoria caché, etc. Las CPU con instrucciones especiales sí lo son. relativamente El grado depende del grado de optimización del software.

FSB y multiplicador: FSB es la frecuencia de reloj externo de la CPU. La relación entre la frecuencia principal de la CPU y el FSB es: Frecuencia principal de la CPU = FSB × multiplicador de frecuencia El FSB lo proporciona la placa base de la computadora. El FSB del 486 es generalmente de 33 MHz o 40 MHz. generalmente 66 MHz. La placa base admite 75 y 83 MHz. En la actualidad, el último chipset 440BX de Intel puede utilizar frecuencias de reloj de 100 MHz o incluso superiores. Además, los conjuntos de chips MVP3, MVP4, APPLO PRO y otros que no son de Intel de VIA también han comenzado a admitir FSB de 100MHz. Debido a su tecnología sofisticada y avanzada, algunas placas base se pueden usar de manera estable con overclocking de más de 1/3, lo que las convierte en las mejores. primera opción para los entusiastas del overclocking. El chip de placa base de próxima generación de Intel admitirá un FSB de 133 MHz, y el K7 de AMD incluso utilizará un FSB de 200 MHz.

Introducción a los tipos de CPU en términos simples <2>

Caché interna (caché L1): hecha de SRAM extremadamente rápida, la caché está empaquetada dentro del chip junto con la CPU. se utiliza para almacenar temporalmente las últimas instrucciones y datos durante el funcionamiento de la CPU. La velocidad de acceso es la misma que la frecuencia principal de la CPU (generalmente llamada velocidad máxima. La capacidad del caché L1 generalmente está en KB). La caché L1 funciona a máxima velocidad. Cuanto mayor sea su capacidad, más fácil será que los datos y resultados utilizados con más frecuencia ingresen a la CPU para su cálculo lo antes posible. Cuando la CPU está funcionando, menos veces intercambia datos con la. Caché y memoria L2 más lentos en comparación con las computadoras. La velocidad de operación se puede mejorar. 486 es mucho más rápido que 386 debido a su caché interna integrada. Los primeros 486 generalmente tenían una caché L1 de 1K a 8K. La caché L1 del Pentium II actual generalmente tiene 32K, mientras que los chips Cyrix y AMD tienen 64K o más en su interior.

Caché de nivel 2 (caché L2): un caché integrado fuera de la CPU. La capacidad general de la caché L2 es de 128 K~2 M. Cuanto mayor sea la capacidad, mayor será el rendimiento general del sistema. El caché L2 general funciona a la mitad del FSB del sistema o la frecuencia principal de la CPU. Más tarde, el L2 utilizado por el procesador Pentium Pro funcionaba a la misma frecuencia que la CPU debido a que el rendimiento del chip era demasiado bajo y el costo era elevado. La caché L2 del Pentium II se ejecutó posteriormente a la mitad de la frecuencia de la CPU, pero la capacidad aumentó a 512 K. El procesador Xeon actual utiliza una caché L2 de alta velocidad y la capacidad aumenta entre 512K y 2M para mejorar el rendimiento. El rendimiento del procesador Celeron sin caché cae mucho.

Tecnología MMX: Es la abreviatura de “Multimedia Extended Instrucciones Set”.

MMX es una nueva tecnología adoptada por Intel para mejorar la CPU Pentium en aplicaciones audiovisuales, gráficas y de comunicación. Esta tecnología agrega 57 nuevas instrucciones MMX a la CPU y aumenta la caché L1 en el chip de la CPU de los 16 KB originales a 32 KB (16 KB de instrucciones + 16 KB de datos). Por lo tanto, la CPU MMX es más rápida que las CPU normales al ejecutar programas que contienen instrucciones MMX. ., la capacidad de manejar multimedia mejora en aproximadamente un 60%. Incluso los programas que no utilizan instrucciones MMX pueden lograr una mejora de rendimiento de aproximadamente el 15%. MMX se ha convertido en un estándar básico para seleccionar CPU. Actualmente, la mayoría de las CPU tienen tecnología MMX. Además de las CPU Pentium P55C (Pentium MMX) y Pentium II, también existen K6, K6 3D (K6-2), MII, 6X86MX, IDT. C6, etc Las CPU que no admiten instrucciones MMX se pueden ignorar.

Tecnología de instrucción 3D: las instrucciones MMX resuelven el cuello de botella de las operaciones multimedia, pero solo aceleran las operaciones de números enteros y son impotentes para el procesamiento de gráficos 3D y los juegos que requieren operaciones de punto flotante a gran escala. En respuesta a los crecientes requisitos de procesamiento 3D, admitir instrucciones 3D será tan importante como admitir instrucciones MMX. Actualmente, la única CPU que admite instrucciones 3D es AMD y utiliza 3D-Now! La tecnología avanzada de CPU puede acelerar enormemente la velocidad de procesamiento tridimensional, llevando así el procesamiento de juegos y gráficos a un nuevo ámbito. El próximo conjunto de instrucciones MMX2 de Intel será más potente. Estos conjuntos de instrucciones deben depender del soporte de optimización del software para aprovechar al máximo el rendimiento de la CPU. Proceso de fabricación: la unidad es micra. El proceso de fabricación de CPU actual es generalmente de 0,35 micrones, y los últimos PII y K6-2 pueden alcanzar entre 0,28 y 0,25 micrones. En un futuro próximo, el proceso de fabricación de CPU puede alcanzar 0,18 micrones o incluso 0,13 micrones. El nivel de micrones de la CPU determina directamente la frecuencia máxima de la CPU. La frecuencia de funcionamiento de una CPU de 0,35 micrones generalmente no supera los 250 MHz, mientras que el chip con tecnología de núcleo de cobre de 0,13 micrones puede funcionar de manera estable a 1000 MHz.

Tipos. de C P U

CPU

Hay tres tipos de CPU disponibles en el mercado: INTEL, AMD y CYRIX/IBM.

INTEL es conocido como el líder. Sus CPU ciertamente tienen el mejor rendimiento, pero también son las más caras, especialmente aquellas con altas velocidades de reloj. Para aplicaciones que tienen requisitos de alto rendimiento, como procesamiento de gráficos, juegos 3D, etc., las CPU INTEL tienen un rendimiento más destacado.

La CPU MMX de CYRIX/IBM tiene un precio extremadamente bajo, tiene el mejor rendimiento entero y es débil en operaciones de punto flotante. Tiene una alta participación de mercado en las máquinas de ensamblaje domésticas y comerciales de gama baja. mercado.

AMDK5 ya no es popular, K6 es más popular, su rendimiento de punto flotante y entero está entre INTEL y CYRIX, pero su precio no está muy lejos del PENTIUM MMX, y parece que los compradores no están interesados ​​en el mercado minorista muchos.

El mercado de CPU atraviesa el Romance de los Tres Reinos. INTEL, AMD y CYRIX son uno fuerte y el otro débil Sin embargo, INTEL destaca porque la situación está cambiando. Las tecnologías K6+ y K63D de AMD se están desarrollando rápidamente. En 1998 se lanzará un lote de nuevas CPU y placas base que competirán con Intelpii y capturarán el 30% de la cuota de mercado. Después de ser adquirida por National Semiconductor, CYRIX cuenta con un fuerte respaldo. Recientemente ha publicado los detalles técnicos de varias CPU futuras de alto rendimiento y las operaciones de punto flotante se han convertido en su punto fuerte. En 1998 y 1999, habrá una feroz batalla en el mercado de CPU.

Tipos de CPU

En términos de selección de CPU, nunca nos hemos enfrentado a tantas opciones como ahora. Intel es el jugador dominante y AMD es el rival más poderoso. , que ha aumentado considerablemente su popularidad, e IDT, que acaba de salir, tienen casi 25 tipos de CPU en total. Para permitir que todos elijan mejor las CPU, hemos realizado una evaluación de estos 25 tipos de CPU.

Selección del procesador

Para poder elegir el mejor procesador, primero debe determinar qué desea que haga. Por ejemplo, suele utilizar programas comerciales. Si está preocupado por el precio del procesador, entonces los chips que no son MMX (Pentium, K5, 6X86) son su mejor opción, pero los chips de este nivel pronto serán retirados del mercado. Aunque las CPU MMX actuales no ofrecen muchos beneficios, las CPU MMX más nuevas tienen mejoras en otros aspectos que les permiten lograr un mayor rendimiento al ejecutar todos los programas, y el precio de las CPU MMX ahora ha bajado a una posición muy razonable, MMX. La CPU debería ser tu mejor opción. En los chips de sexta generación, si usa con frecuencia programas como los que se ejecutan en Winstone y también desea tener tecnología MMX, entonces el K6 de AMD y el MII de Cyrix son más valiosos. Los mismos grados de K6 y MII pueden proporcionar puntuaciones de Winstone que son más valiosas. muy cerca de PentiumII, y su precio es más de la mitad más barato que PentiumII, pero su rendimiento MMX es mucho peor que PentiumII (esto se verá reforzado en sus CPUKII y Mxi de próxima generación), pero es mucho mejor que una CPU sin MMX. Después de las pruebas, Pentium II ha demostrado ser el mejor, ya sea en aplicaciones comerciales o de alta gama, ha demostrado su debido rendimiento en pruebas MMX y de punto flotante, aún más, como incomparable. Si es un usuario de alto nivel o un fanático de los juegos 3D, no se preocupe, Pentium II es su mejor opción, ya sea 233 MHZ o el reciente 450 MHZ. Porque la tecnología de doble bus de PentiumII y su potente rendimiento de punto flotante le permitirán obtener el mejor rendimiento en su aplicación.

Introducción al procesador

El K5 de AMD es la primera CPU de clase x86 producida de forma independiente por la compañía. Debido a problemas encontrados en el desarrollo de K5, K5 ha pospuesto su fecha de lanzamiento y se ha limitado a. CPU de nivel básico, el K5 fue eliminado del mercado a finales de 1997. La siguiente es la hoja de especificaciones de K5

Rendimiento del procesador Velocidad de reloj

(MHz) Velocidad del bus

(MHz) Bus PCI Velocidad

(MHz) Multiplicador

K5 PR75 75 50 25 1,5

K5 PR 90 90 60 30 1,5

K5 PR 100 100 66 33 1,5

K5 PR 120 90 60 30 1,5

K5 PR133 100 66 33 1,5

K5 PR 166 116,66 66 33 1,75

K5 El rendimiento es mejor que el Pentium con la misma frecuencia, por lo que AMD utiliza el sistema de clasificación PR para el K5.

Sin embargo, AMD puso sus esperanzas en su K6

K6 fue modificado del 686 de la compañía NexGen original (AMD adquirió la compañía NexGen), obteniendo así la fortaleza técnica del chip de NexGen en investigación y desarrollo. K6 tiene tecnología MMX y más caché de alto nivel en el chip (32K instrucciones, 32K datos) que K5, que puede procesar más instrucciones en paralelo y ejecutarse a una frecuencia de reloj más alta.

Según las pruebas de aplicaciones comerciales bajo Windows 95, el K6 de AMD se posiciona a un nivel más fuerte que el Pentium MMX a la misma velocidad, y esta posición ha sido confirmada por nuestras pruebas. El rendimiento del K6/233 basado en AMD en las pruebas comerciales de Windows95 está bastante cerca del PentiumII/233, pero todavía está por detrás en varios puntos porcentuales. Pero supera fácilmente al Pentium MMX/233, que alcanzó una puntuación comercial Winstone 97 de entre un 7 y un 9 por ciento más alta que el correspondiente chip Intel.

Dado que el K6 tiene una caché L1 más grande, puede lograr mejoras de rendimiento más significativas que el Pentium MMX a medida que aumenta la frecuencia. Donde el K6 se queda ligeramente atrás es en la ejecución de aplicaciones que requieren el uso de MMX o FP (instrucciones de punto flotante). Porque la cantidad de chips diseñados para estas funciones en el K6 es menor que la de Intel. Por ejemplo, la unidad MMX de AMD sólo puede procesar una instrucción a la vez, mientras que la unidad MMX de Intel puede procesar dos instrucciones.

El rendimiento de FP y MMX depende del tiempo de respuesta y del rendimiento. El tiempo de reflexión es el tiempo que tarda una operación en comenzar y finalizar. Es un factor decisivo para un cálculo independiente cuyo resultado es necesario para su posterior procesamiento. El rendimiento indica qué tan rápido se pueden procesar varias operaciones nuevas; en un multiplicador de múltiples tuberías o una unidad de punto flotante, se pueden superponer dos o más operaciones, lo que acelera la velocidad, pero al mismo tiempo aumenta nuevamente el tiempo de reacción; Todas las CPU Intel tienen unidades MMX y FP completamente canalizadas, por lo que puede comenzar una nueva operación en cada ciclo de reloj, incluso si los resultados de la operación pueden no estar disponibles hasta varios ciclos de reloj después. Al realizar una larga secuencia de cálculos, como es común en algunas aplicaciones multimedia, el rendimiento tiene prioridad sobre el tiempo de reflexión.

El K6 de AMD tiene un tiempo de respuesta más corto que el procesador de Intel cuando realiza ciertas operaciones MMX, pero su rendimiento es el mismo cuando procesa una sola operación y el tiempo de respuesta más corto no puede compensarlo. Deficiencias de dos instrucciones MMX al mismo tiempo. (Sin embargo, la unidad MMX de Intel sólo tiene un multiplicador y un desplazador, por lo que no puede realizar operaciones MMX y FP al mismo tiempo. Además, sólo una instrucción MMX puede acceder a la memoria o al registro de configuración al mismo tiempo). Cuando se ejecuta FP, K6 está ejecutando un cierto Estas instrucciones tienen un tiempo de respuesta más corto que Intel, pero solo puede iniciar una operación cada dos ciclos de reloj, mientras que el chip de Intel puede iniciar una nueva operación cada ciclo de reloj, y el resultado es que está realizando muchas operaciones FP en En ese momento, el rendimiento del K6 sólo podía alcanzar aproximadamente la mitad del del procesador Intel.

Estas debilidades se reflejan en el pobre rendimiento de K6 en ZD 3D WinMark 97, punto flotante sintético, Photoshop y otras pruebas. En las pruebas anteriores, el K6/233 fue mucho más lento que el Pentium II/233 y, a veces, incluso más lento que el Pentium MMX/233. Especialmente en la prueba de ZD 3DWinMard. Por lo tanto, para los fanáticos del diseño gráfico o de los juegos 3D, el K6 de AMD puede no ser su elección, al menos hasta que se lance KII (K6 con tecnología 3DNow!), ya que AMD no ha proporcionado más información sobre KII, por el momento, todo lo que sabemos. es que KII viene con 3DNow! Tecnología: un conjunto de instrucciones utilizado para mejorar las capacidades informáticas de punto flotante de la CPU. Otra cosa es que KII se producirá utilizando tecnología de 0,25 micrones y utilizará un FSB de 100 MHZ. La frecuencia cuando se lance será de 300 MHZ. Más adelante también veremos una CPU llamada KII+ de AMD, que es una versión mejorada. de KII, integre el caché L2 de 512K en la CPU, y la frecuencia cuando se libere será una frecuencia de reloj de 350MHZ.

IBM y la empresa

Después de que Cyrix se fusionara con National Semiconductor, finalmente tiene su propia línea de producción de chips y sus productos terminados serán cada vez más completos y completos. El 6x86 de Cyrix fue el primer procesador compatible con Pentium que lanzó al mercado. Utiliza la clasificación PR para calificar la CPU. Su CPU PR-133 funciona a 120 MHZ, pero su rendimiento es el mismo que el del Pentium 133. ¿Pero qué pasó?/ca>