1.2.1 CPU解析与选购技巧

中央处理器（Central Processing Unit，CPU），是计算机主机的运算和控制大脑，用来解释计算机指令和处理计算机数据。CPU由运算器、控制器、寄存器、内部总线和系统总线等组成。CPU处理流程大致是指令先进入控制单元进行调度，分配到逻辑运算单元运算，将运算结果存放在存储单元等待调用。目前，普通用户主流CPU产品核心主要为四核和八核。CPU有Intel（英特尔）和AMD（超微）两大品牌。

1．总线区分

总线是计算机各种功能部件之间传送信息的共享性公共通信干线，依据其连接功能标准可以将总线划分为不同的类型。

1）内部总线：即“片总线”，用于CPU结构单元内部连接技术，属于CPU片内总线，包括I2C总线、SPI总线和SCI总线等。运行速度比外部总线和系统总线快。

2）系统总线：即“内总线”和“板级总线”，具体有ISA总线和PCI总线等，主要用来连接计算机各功能部件。按功能可分为数据总线、地址总线和控制总线3种。

● 数据总线（Data Bus）：是用来在CPU与内存或I/O接口间传输数据的双向三态总线。常见的数据总线分为ISA、EISA、VESA和PCI等。

● 地址总线（Address Bus）：是用来将CPU中的地址传送至外部存储器或I/O接口传送地址的单向三态总线。地址总线位数（N）决定CPU直接寻址内存空间大小（2^N）。地址总线宽度为32位时，CPU最多可直接访问4096MB物理空间（4GB）。

● 控制总线（Control Bus）：是用来传输控制信号和时序信号的双向总线。

3）外部总线：是计算机和外部设备之间的通信总线，如USB总线、RS-485总线和IEEE-488总线等。

2．频率换算

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。计算机的不同设备存在不同的频率计量指标，常用有以下几种频率。

1）主频：是CPU内部时钟频率，也是CPU运算和处理数据速度的主要参数，单位是MHz（兆赫）或GHz（千兆赫）。同一系列CPU，主频越高，性能越好，速度越快。不同系列的CPU，频率高低与性能不能做简单比较。

2）外频：是CPU及计算机系统基准频率，通常为系统总线基准工作频率，就是CPU与其他芯片组等周边设备之间传输数据的频率，即总线速度，单位是MHz。绝大部分计算机系统，CPU与主板间运行速度同步，可以理解为CPU外频直接与内存相连通。CPU外频决定主板运行速度。Intel Core i3/i5/i7外频为100MHz～133MHz，Athlon II X2/X3/X4外频为200MHz。“超频”指突破CPU外频，对于倍频被锁的CPU不能超频。因此，购买时需要关注外频数值，外频对系统性能有决定性作用。另外，为确保系统稳定，服务器CPU不能超频。

3）倍频：是CPU主频与外频之间的比例关系，计算公式为：主频=外频×倍频。倍频是以1.5为起点，以0.5为间隔单位。目前流行的CPU倍频为7.5X～39X。相同外频，倍频越高，CPU主频越高。过于追求高倍频和高主频，CPU从系统获取数据速度难以满足CPU高倍频要求，会出现系统“瓶颈”。

4）前端总线频率（Front Side BUS，FSB）：前端总线位于CPU和北桥芯片之间，是CPU与外界数据传输的唯一通道，也称CPU总线。前端总线频率有两个概念：一是总线的物理工作频率（外频）；二是有效的工作频率（FSB频率），直接决定前端总线的数据传输速率。前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz和1333MHz等几种。CPU前端总线带宽=前端总线频率（FSB）×64位总线位宽÷8。例如，外频为133MHz的P4 CPU的前端总线频率为533MHz，带宽为533×64÷8=4.2GB/s。

基于Intel与AMD采用不同的技术，FSB频率与外频关系式不同：①Intel公司CPU：FSB频率=外频×4；②AMD公司CPU：FSB频率=外频×2。

外频与前端总线FSB频率区别：外频是CPU与主板之间的同步运行速度，前端总线的频率指数据的传输速率。例如，100MHz外频特指数字脉冲信号每秒振荡1亿次。100MHz前端总线指CPU每秒可接收的数据传输量800MB/s。

3．接口类型

CPU接口类型有Slot和Socket两种。CPU接口以封装技术+触点数目或针脚数目来命名。Slot接口为卡式接口，插槽型、长方形接口成本高，已被淘汰。Socket接口为方形插座，针脚式接口，有Socket 7、Socket 370和Socket 754等，如图1-2所示。

Intel接口类型有Socket LGA（Land Grid Array，平面网格阵列封装），又叫Socket T，包括LGA775、LGA1150、LGA1151、LGA1155、LGA1156（支持两通道）、LGA1366（支持三通道）、LGA2011（支持四通道）和LGA2011-V3等。LGA1150插座如图1-3所示。LGA接口CPU底部采用触点式，通过与对应的插槽内有弹性的触针接触传输信号，有效提升处理器信号强度和处理器频率，避免损坏。笔记本计算机采用BGA插槽类型，用锡焊死，不方便更换芯片。

AMD接口类型有Socket，内部亦存在相应的系列细分和发展迭代，且AMD CPU可向下兼容。

CPU接口类型决定对应插槽类型主板，不能混搭。

4．缓存

缓存是集成在CPU内部，速度快于内存的存储空间。为解决CPU和内存速度差异，减少CPU工作时因等待低速主存所导致的延迟，引入一级、二级和三级缓存技术，通过读取缓存数据加快运行速度。

1）一级缓存：即L1 Cache，使用SRAM（静态内存，直接存储不必刷新电路）包括数据缓存和指令缓存，建立在CPU内部，与CPU同步工作，CPU工作时先调用其中的数据，对CPU性能影响较大。因其结构复杂，受CPU管芯面积影响，容量通常较小，为32～256KB。

2）二级缓存：即L2 Cache，使用DRAM（动态随机存取存储器，存储数据须刷新电路）包括内部和外部两种芯片，内部芯片二级缓存运行速度与主频相同，外部芯片二级缓存运行速度为主频的一半。L2 Cache容量越大，CPU性能越好，容量通常为512KB～6MB。

3）三级缓存：即L3 Cache，速度低于一、二级缓存，但容量大于一、二级缓存。目前，主流三级缓存在12MB左右。三级缓存可降低内存延迟，提升数据计算处理性能。

5．CPU选购原则

CPU是计算机的大脑，其性能优劣直接决定计算机运行稳定性和可靠性。CPU更新换代快，芯片技术日新月异。因此，熟悉CPU各项技术指标对理性选择一款符合自己需求的高性价比CPU十分重要。

1）按需定档：一般家用娱乐与学习用机，注重适用性与性价比，双核CPU即可，而对于有较高性能要求的游戏玩家或专业设计则应选用较高性能的四核以上CPU。

2）品牌选择：从经验数据看，Intel CPU性价比较低，但兼容性强，AMD CPU性价比高，但兼容性弱。CPU性能好坏在于运算能力水平，Intel CPU一般只有两个浮点执行单元，AMD CPU有三个并行浮点执行单元，在相同档次的CPU中，AMD CPU浮点运算能力优于Intel CPU。因此，两类同档次的CPU进行比较，AMD CPU在三维制作、游戏应用、视频处理等方面有优势；Intel开发有SSE3指令集提升多媒体性能，Intel CPU在商业应用、多媒体应用、平面设计等方面有优势。

3）主频和核心数：主频越高越好，核心数越多越好，同时兼顾价格，做到价廉物美。

4）购买时机：建议购买推出半年到一年时间的产品，性价比最高。

5）注意分辨包装方式：正品盒装CPU能享有完善的售后服务，有品质保证。为防止商家用散片CPU和劣质散热风扇以盒装方式出售，购买时应仔细辨别，防止被欺诈。CPU可选散片、原包而非盒装（后包），应学会看CPU铭牌。Intel CPU铭牌如图1-4所示，其常用的一些标识解读见表1-1。AMD CPU铭牌如图1-5所示，其标识解读见表1-2。