為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加
為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加
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為什么CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加：
CPU時鐘頻率在過去5年里沒有增加是很多不同類別的原因?qū)е碌摹．?dāng)設(shè)計一個CPU的微架構(gòu)時，其中一個關(guān)鍵的設(shè)計決策就是如何實現(xiàn)更高的性能。在奔騰4時代，英特爾選擇了具有非常高的時鐘頻率和相對較窄的管道。這種方法有很多優(yōu)點，其中之一就是它很容易加快單線程和串行代碼。軟件內(nèi)并不需要操作很多的并行指令，因此大多數(shù)軟件會立刻見其好處。
然而，這種方法也有它的缺點，它忽略奔騰4本身的執(zhí)行瑕疵。在這里，我們只講概念本身的缺陷。主要是CPU的微架構(gòu)一直與電墻沖突，并且，高頻的微架構(gòu)與很多已被發(fā)明出來用來處理功率問題的低功耗設(shè)計技術(shù)都不適合。此處，我將觸及兩個主要的低功耗設(shè)計方法。
一個是時鐘門控技術(shù)，時鐘門控技術(shù)會在每個狀態(tài)元件(寄存器、鎖等)之前插入一個時鐘啟動系統(tǒng)，以至于如果沒有新的數(shù)據(jù)寫入的話，元件將沒有時鐘控制。這樣就可以節(jié)省大量因回寫相同的高速緩存而浪費的充電/放電時間。這個方式也將一個附加延遲(門控功能)插入時鐘路徑。高頻率的設(shè)計一般是低利潤率運行，根本就不適合在最關(guān)鍵的信號(時鐘)插入附加可變延遲。
另一個常見的技巧是電源門控。這涉及到要在芯片不同部分的電壓源上放上晶體管。通常情況下，當(dāng)不使用時，那些不同的功能模塊和供電部分會關(guān)閉，但高頻設(shè)計往往不會這樣做。電源控制晶體管不但需要添加一個額外的壓降，從而延緩晶體管開關(guān)速度，而且一個非常細(xì)的流水線處理器根本沒有多少部分可以在任何給定的時間內(nèi)被關(guān)閉。
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說到處理器主頻，就要提到與之密切相關(guān)的兩個概念：倍頻與外頻，外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率，單位也是MHz。外頻是CPU與主板之間同步運行的速度，而且絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運行的速度，在這種方式下，可以理解為CPU的外頻直接與內(nèi)存相連通，實現(xiàn)兩者間的同步運行狀態(tài);倍頻即主頻與外頻之比的倍數(shù)。主頻、外頻、倍頻，其關(guān)系式：主頻=外頻×倍頻。早期的CPU并沒有“倍頻”這個概念，那時主頻和系統(tǒng)總線的速度是一樣的。
隨著技術(shù)的發(fā)展，CPU速度越來越快，內(nèi)存、硬盤等配件逐漸跟不上CPU的速度了，而倍頻的出現(xiàn)解決了這個問題，它可使內(nèi)存等部件仍然工作在相對較低的系統(tǒng)總線頻率下，而CPU的主頻可以通過倍頻來無限提升(理論上)。我們可以把外頻看作是機器內(nèi)的一條生產(chǎn)線，而倍頻則是生產(chǎn)線的條數(shù)，一臺機器生產(chǎn)速度的快慢(主頻)自然就是生產(chǎn)線的速度(外頻)乘以生產(chǎn)線的條數(shù)(倍頻)了。廠商基本上都已經(jīng)把倍頻鎖死，要超頻只有從外頻下手，通過倍頻與外頻的搭配來對主板的跳線或在BIOS中設(shè)置軟超頻，從而達到計算機總體性能的部分提升。購買的時候要盡量注意CPU的外頻。
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