主頻簡(jiǎn)介及其頻率速度

主頻即CPU的時(shí)鐘頻率，計(jì)算機(jī)的操作在時(shí)鐘信號(hào)的控制下分步執(zhí)行，每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期完成一步操作，時(shí)鐘頻率的高低在很大程度上反映了CPU速度的快慢。

主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度存在一定的關(guān)系，但并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度，CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線、總線等各方面的性能指標(biāo)。也就是說(shuō)，主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體性能。

CPU的主頻，即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說(shuō)的某某CPU是多少兆赫的，而這個(gè)多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度，其實(shí)不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度，與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力并沒(méi)有直接關(guān)系(也就是說(shuō)現(xiàn)今CPU主頻的高低不會(huì)直接影響CPU運(yùn)算能力，并不是說(shuō)對(duì)運(yùn)算能力沒(méi)影響。只是因?yàn)楝F(xiàn)今CPU主頻再低，也比其他硬件頻率如內(nèi)存高的多)。

比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以較低的主頻，達(dá)到英特爾公司的Pentium 4系列CPU較高主頻的CPU性能，所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式來(lái)命名。因此主頻僅是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面，而不代表CPU的整體性能。CPU的主頻不代表CPU的速度，但提高主頻對(duì)于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，假設(shè)某個(gè)CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令，那么當(dāng)CPU運(yùn)行在100MHz主頻時(shí)，將比它運(yùn)行在50MHz主頻時(shí)速度快一倍。因?yàn)?00MHz的時(shí)鐘周期比50MHz的時(shí)鐘周期占用時(shí)間減少了一半，也就是工作在100MHz主頻的CPU執(zhí)行一條運(yùn)算指令所需時(shí)間僅為10ns比工作在50MHz主頻時(shí)的20ns縮短了一半，自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過(guò)電腦的整體運(yùn)行速度不僅取決于CPU運(yùn)算速度，還與其它各分系統(tǒng)的運(yùn)行情況有關(guān)，只有在提高主頻的同時(shí)，各分系統(tǒng)運(yùn)行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高后，電腦整體的運(yùn)行速度才能真正得到提高。

提高CPU工作主頻主要受到生產(chǎn)工藝的限制。由于CPU是在半導(dǎo)體硅片上制造的，在硅片上的元件之間需要導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)接，由于在高頻狀態(tài)下要求導(dǎo)線越細(xì)越短越好，這樣才能減小導(dǎo)線分布電容等雜散干擾以保證CPU運(yùn)算正確。因此制造工藝的限制，是CPU主頻發(fā)展的最大障礙之一。

頻率與速度的關(guān)系：一般說(shuō)來(lái)，一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快了。不過(guò)由于各種CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同，所以并不能完全用主頻來(lái)概括CPU的性能。但CPU主頻的高低可以決定電腦的檔次和價(jià)格水平。以Pentium 4 2.0為例，它的工作主頻為2.0GHz，這說(shuō)明了什么呢?

具體來(lái)說(shuō)，2.0GHz意味著每秒鐘它會(huì)產(chǎn)生20億個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)，每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期為0.5納秒。而Pentium 4 CPU有4條流水線運(yùn)算單元，如果負(fù)載均勻的話，CPU在1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以進(jìn)行4個(gè)二進(jìn)制加法運(yùn)算。

這就意味著該P(yáng)entium 4 CPU每秒鐘可以執(zhí)行80億條二進(jìn)制加法運(yùn)算。但如此驚人的運(yùn)算速度不能完全為用戶服務(wù)，電腦硬件和操作系統(tǒng)本身還要消耗CPU的資源。但Athlon XP處理器采用了PR標(biāo)稱方式，AMD公開(kāi)的266MHz前端總線頻率的Athlon XP處理器標(biāo)稱頻率和實(shí)際頻率的轉(zhuǎn)換計(jì)算公式如下：標(biāo)稱頻率=3×實(shí)際頻率/2-500 實(shí)際頻率=2×標(biāo)稱頻率/3+333 例如，Athlon XP 2100+的實(shí)際頻率為1733MHz=2×2100/3+333。