從技術(shù)到應(yīng)用 深入分析什么才是好CPU

一、頻率戰(zhàn)、架構(gòu)戰(zhàn)、核心數(shù)量戰(zhàn)1965年4月，仙童公司電子工程師摩爾在《電子學(xué)》雜志上發(fā)表文章對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)做出預(yù)言：半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年翻一番(后來(lái)他將預(yù)言修正為芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每18個(gè)月翻一番)，這就是我們現(xiàn)在所熟悉的摩爾定律的由來(lái)。

　　而對(duì)于Diy發(fā)燒友而言，近兩年CPU的發(fā)展絕對(duì)令人嘆為觀止，其發(fā)展速度已經(jīng)大大超越了摩爾定律!在2007年，Intel發(fā)布了全球首款采用45nm工藝制程的Penryn家族處理器;2008年，Intel再次發(fā)布了采用45nm工藝制程的Nehalem架構(gòu)處理器;而在2009年底，Intel將率先步入32nm工藝制程，其將發(fā)布首款整合GPU的Westmere處理器。

    在Netburst時(shí)代，Intel與AMD兩大巨頭均熱衷于不斷地提升CPU的主頻，以獲得更高的處理性能，但是到后期，更高的頻率對(duì)于性能的提升越來(lái)越小，特別是其還帶來(lái)的發(fā)熱、功耗越來(lái)越大的問(wèn)題，已經(jīng)制約了CPU的發(fā)展。在這種情況下，Intel改而采用Core架構(gòu)，通過(guò)改善CPU架構(gòu)來(lái)提升處理性能，從而放棄了多年的頻率之爭(zhēng)!而從奔騰D時(shí)代開(kāi)始，雙核開(kāi)始成為了高端燒友的目標(biāo)，而后在Core架構(gòu)時(shí)代，雙核成為了主流的選擇，而三核、四核亦開(kāi)始普及，消費(fèi)者對(duì)于CPU的選擇標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從單純的頻率，轉(zhuǎn)移到了核心的數(shù)量、以及架構(gòu)的優(yōu)劣。那么，在目前的情況下，什么樣才是最優(yōu)秀的CPU呢?相信很多人對(duì)此還有疑惑，下面，我們就帶大家一起來(lái)了解一下，一款優(yōu)秀的CPU，其應(yīng)該擁有什么樣的配備呢。

　　二、架構(gòu)決定性能，同為45nm亦有區(qū)別

　　對(duì)于CPU而言，最重要的莫過(guò)于其所采用的架構(gòu)。從目前來(lái)看，Intel的Core微架構(gòu)無(wú)疑是最強(qiáng)的。

　　Core微架構(gòu)是Intel的以色列設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在Yonah微架構(gòu)基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來(lái)的新一代微架構(gòu)。其最顯著的變化在于在各個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行強(qiáng)化。為了提高兩個(gè)核心的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換效率采取共享式二級(jí)緩存設(shè)計(jì)，2個(gè)核心共享高達(dá)4MB的二級(jí)緩存。其內(nèi)核采用較短的14級(jí)有效流水線設(shè)計(jì)，每個(gè)核心都內(nèi)建32KB一級(jí)指令緩存與32KB一級(jí)數(shù)據(jù)緩存，2個(gè)核心的一級(jí)數(shù)據(jù)緩存之間可以直接傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè)核心內(nèi)建4組指令解碼單元，支持微指令融合與宏指令融合技術(shù)，每個(gè)時(shí)鐘周期最多可以解碼5條X86指令，并擁有改進(jìn)的分支預(yù)測(cè)功能。每個(gè)核心內(nèi)建5個(gè)執(zhí)行單元子系統(tǒng)，執(zhí)行效率頗高。加入對(duì)EM64T與SSE4指令集的支持。由于對(duì)EM64T的支持使得其可以擁有更大的內(nèi)存尋址空間，彌補(bǔ)了Yonah的不足。

    Core微架構(gòu)還使用了Intel最新的五大提升效能和降低功耗的新技術(shù)，包括：具有更好的電源管理功能;支持硬件虛擬化技術(shù)和硬件防病毒功能;內(nèi)建數(shù)字溫度傳感器;提供功率報(bào)告和溫度報(bào)告等。得益于優(yōu)秀的Core架構(gòu)，酷睿2處理器的功耗更低，性能更強(qiáng)，而且超頻也更為強(qiáng)悍!

　　雖然AMD同樣采用了45nm工藝制程，但是卻缺乏Core這樣優(yōu)良的架構(gòu)。第一代Phenom甚至還出現(xiàn)了TLB的缺陷，此外巴塞羅那架構(gòu)的執(zhí)行效率較低，也為玩家們所詬病。
 
　　三、低電壓高性能對(duì)于CPU而言，提升其性能的方法之一就是在有限的單位面積上堆積更多的晶體管。但是，當(dāng)晶體管數(shù)量過(guò)多的時(shí)候，不可避免會(huì)帶來(lái)漏電等問(wèn)題，以及電壓無(wú)法下降的問(wèn)題。因此，如何解決這一問(wèn)題，就成為芯片廠商攻關(guān)的焦點(diǎn)。

    AMD在2008年推出45nmCPU采用high-k工藝，這也意味著，AMD從一開(kāi)始的漠視，轉(zhuǎn)向了跟隨。事實(shí)上，從90nm工藝開(kāi)始，漏電問(wèn)題就一直困擾著芯片的開(kāi)發(fā)，而High-K金屬柵極技術(shù)，正是為了這一問(wèn)題而生的。[!--empirenews.page--]

    為了提高在單位面積上所集成的晶體管數(shù)量，晶體管間的連線寬度不斷被減小，以降低成本并提高性能。但晶體管連線寬度的不斷降低最終容易導(dǎo)致體積過(guò)小，密度過(guò)大，這就會(huì)產(chǎn)生晶體管相互之間的“漏電”問(wèn)題，一些晶體管有可能在“關(guān)閉”狀態(tài)下仍然是通電的，這樣就會(huì)帶來(lái)致命的電路錯(cuò)誤。晶體管漏電除了會(huì)造成漏電問(wèn)題之外，還間接導(dǎo)致CPU的核心電壓一直無(wú)法下降。

    而為了解決這一問(wèn)題，Intel在45nm的Penryn處理器中使用了Hafnium(鉿，元素周期表中序號(hào)72)為基礎(chǔ)來(lái)制造High-k材料，由于High-K材料對(duì)電子泄漏的阻隔效果比二氧化硅強(qiáng)，因此這種材料對(duì)電子泄漏的阻隔效果可以達(dá)到傳統(tǒng)材料二氧化硅的10倍，電子泄漏基本被阻斷，可大幅減少漏電量。而High-K材料與金屬柵極的組合，使驅(qū)動(dòng)電流或晶體管性能提高了20%以上。同時(shí)，使源極-漏極漏電降低了5倍以上，大幅提高了晶體管的效能。

　　四、應(yīng)用表現(xiàn)是關(guān)鍵

　　對(duì)于用戶而言，CPU所采用的架構(gòu)以及技術(shù)均是不可見(jiàn)的，普通用戶們更為看重的，是CPU的實(shí)際表現(xiàn)，那么，我們應(yīng)該從哪些方面來(lái)衡量CPU的性能表現(xiàn)呢?

　　首先，我們可以從系統(tǒng)對(duì)高清視頻進(jìn)行解碼這一項(xiàng)目來(lái)衡量CPU的性能表現(xiàn)。由于播放高清視頻時(shí)，需要依靠CPU對(duì)視頻文件進(jìn)行解碼，因此，通過(guò)觀察播放高清視頻時(shí)的CPU占用率，就可以看出一款CPU的性能強(qiáng)弱水平。從目前來(lái)看，酷睿2處理器在應(yīng)付高清視頻播放以及壓縮方面的表現(xiàn)均非常出色，其占用率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同定位的AMDCPU。

    除了高清方面之外，游戲性能亦是衡量一款CPU性能高低的主要指標(biāo)。在OpenGL時(shí)代，很多游戲的表現(xiàn)都較多地依賴CPU，雖然現(xiàn)在一些新游戲?qū)PU的要求有所降低，但是CPU始終還是影響游戲表現(xiàn)的主要因素之一。從大部分主流3D游戲的表現(xiàn)來(lái)看，酷睿2處理器無(wú)疑占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

　　而在辦公軟件方面，雖然目前主流級(jí)別的CPU均可以應(yīng)付日常的辦公應(yīng)用，比如Office、Photoshop等，但是在應(yīng)付超大文件時(shí)，CPU的性能差距就體現(xiàn)得非常明顯了。比如一個(gè)數(shù)百M(fèi)的PhotoshopPSD文件，在對(duì)其進(jìn)行修改時(shí)，CPU性能的差距就很容易體現(xiàn)出來(lái)了。而酷睿2處理器這一方面的表現(xiàn)令人非常滿意，得益強(qiáng)悍的多媒體處理能力以及文件辦公性能，酷睿2處理器在運(yùn)行速度上更快一籌!

　　總結(jié)

　　什么樣才是優(yōu)秀的CPU，相信在看過(guò)本文之后，大家心中亦有了一個(gè)大概的印象。一款出色的CPU，其必須擁有優(yōu)良的架構(gòu)，先進(jìn)的技術(shù)、工藝，以及出色的性能表現(xiàn)，當(dāng)然，合理的價(jià)格亦是相當(dāng)重要的!而Intel酷睿2處理器無(wú)疑具備了這些優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于要購(gòu)買(mǎi)CPU的用戶而言，酷睿2處理器無(wú)疑是目前最好的選擇。