CPU的基礎知識
我們通常會將CPU比喻為人類的大腦，是計算機的核心硬件，決定了一臺電腦的運算性能好壞。我們在選購CPU的時候，通常都會在網上查詢處理器型號參數，主要是看主頻、核心、線程、緩存、架構等參數，下面就讓小編帶你去看看CPU的基礎知識吧，希望能幫助到大家!
CPU的一些基本知識總結
關于CPU和程序的執行
CPU是計算機的大腦。
1、程序的運行過程，實際上是程序涉及到的、未涉及到的一大堆的指令的執行過程。
當程序要執行的部分被裝載到內存后，CPU要從內存中取出指令，然后指令解碼(以便知道類型和操作數，簡單的理解為CPU要知道這是什么指令)，然后執行該指令。再然后取下一個指令、解碼、執行，以此類推直到程序退出。
2、這個取指、解碼、執行三個過程構成一個CPU的基本周期。
3、每個CPU都有一套自己可以執行的專門的指令集(注意，這部分指令是CPU提供的，CPU-Z軟件可查看)。
正是因為不同CPU架構的指令集不同，使得__86處理器不能執行ARM程序，ARM程序也不能執行__86程序。(Intel和AMD都使用__86指令集，手機絕大多數使用ARM指令集)。
注：指令集的軟硬件層次之分：硬件指令集是硬件層次上由CPU自身提供的可執行的指令集合。軟件指令集是指語言程序庫所提供的指令，只要安裝了該語言的程序庫，指令就可以執行。
4、由于CPU訪問內存以得到指令或數據的時間要比執行指令花費的時間長很多，因此在CPU內部提供了一些用來保存關鍵變量、臨時數據等信息的通用寄存器。
所以，CPU需要提供 一些特定的指令，使得可以從內存中讀取數據存入寄存器以及可以將寄存器數據存入內存。
此外還需要提供加法、減、not/and/or等基本運算指令，而乘除法運算都是推算出來的(支持的基本運算指令參見ALU Functions)，所以乘除法的速度要慢的多。這也是算法里在考慮時間復雜度時常常忽略加減法次數帶來的影響，而考慮乘除法的次數的原因。
5、除了通用寄存器，還有一些特殊的寄存器。典型的如：
PC：program counter，表示程序計數器，它保存了將要取出的下一條指令的內存地址，指令取出后，就會更新該寄存器指向下一條指令。
堆棧指針：指向內存當前棧的頂端，包含了每個函數執行過程的棧幀，該棧幀中保存了該函數相關的輸入參數、局部變量、以及一些沒有保存在寄存器中的臨時變量。
PSW：program status word，表示程序狀態字，這個寄存器內保存了一些控制位，比如CPU的優先級、CPU的工作模式(用戶態還是內核態模式)等。
6、在CPU進行進程切換的時候，需要將寄存器中和當前進程有關的狀態數據寫入內存對應的位置(內核中該進程的棧空間)保存起來，當切換回該進程時，需要從內存中拷貝回寄存器中。即上下文切換時，需要保護現場和恢復現場。
7、為了改善性能，CPU已經不是單條取指-->解碼-->執行的路線，而是分別為這3個過程分別提供獨立的取值單元，解碼單元以及執行單元。這樣就形成了流水線模式。
例如，流水線的最后一個單元——執行單元正在執行第n條指令，而前一個單元可以對第n+1條指令進行解碼，再前一個單元即取指單元可以去讀取第n+2條指令。這是三階段的流水線，還可能會有更長的流水線模式。
8、更優化的CPU架構是superscalar架構(超標量架構)。這種架構將取指、解碼、執行單元分開，有大量的執行單元，然后每個取指+解碼的部分都以并行的方式運行。比如有2個取指+解碼的并行工作線路，每個工作線路都將解碼后的指令放入一個緩存緩沖區等待執行單元去取出執行。
9、除了嵌入式系統，多數CPU都有兩種工作模式：內核態和用戶態。這兩種工作模式是由PSW寄存器上的一個二進制位來控制的。
10、內核態的CPU，可以執行指令集中的所有指令，并使用硬件的所有功能。
11、用戶態的CPU，只允許執行指令集中的部分指令。一般而言，IO相關和把內存保護相關的所有執行在用戶態下都是被禁止的，此外其它一些特權指令也是被禁止的，比如用戶態下不能將PSW的模式設置控制位設置成內核態。
12、用戶態CPU想要執行特權操作，需要發起系統調用來請求內核幫忙完成對應的操作。其實是在發起系統調用后，CPU會執行trap指令陷入(trap)到內核。當特權操作完成后，需要執行一個指令讓CPU返回到用戶態。
13、除了系統調用會陷入內核，更多的是硬件會引起trap行為陷入內核，使得CPU控制權可以回到操作系統，以便操作系統去決定如何處理硬件異常。
關于CPU的基本組成
1、CPU是用來運算的(加法運算+、乘法運算__、邏輯運算and not or等)，例如c=a+b。
2、運算操作涉及到數據輸入(input)、處理、數據輸出(output)，a和b是輸入數據，加法運算是處理，c是輸出數據。
3、CPU需要使用一個叫做存儲器(也就是各種寄存器)的東西保存輸入和輸出數據。以下是幾種常見的寄存器(前文也介紹了一些)
MAR: memory address register，保存將要被訪問數據在內存中哪個地址處，保存的是地址值
MDR: memory data register，保存從內存讀取進來的數據或將要寫入內存的數據，保存的是數據值
AC: Accumulator，保存算術運算和邏輯運算的中間結果，保存的是數據值
PC: Program Counter，保存下一個將要被執行指令的地址，保存的是地址值
CIR: current instruction register，保存當前正在執行的指令
4、CPU還要將一些常用的基本運算工具(如加法器)放進CPU，這部分負責運算，稱為算術邏輯單元(ALU, Arithmetic Logic Unit)。
5、CPU中還有一個控制器(CU, Control Unit)，負責將存儲器中的數據送到ALU中去做運算，并將運算后的結果存回到存儲器中。
控制器還包含了一些控制信號。
5、控制器之所以知道數據放哪里、做什么運算(比如是做加法還是邏輯運算?)都是由指令告訴控制器的，每個指令對應一個基本操作，比如加法運算對應一個指令。
6、例如，將兩個MDR寄存器(保存了來自內存的兩個數據)中的值拷貝到ALU中，然后根據指定的操作指令執行加法運算，將運算結果拷貝會一個MDR寄存器中，最后寫入到內存。
7、這就是馮諾依曼結構圖，也就是現在計算機的結構圖。
關于CPU的多核和多線程
1、CPU的物理個數由主板上的插槽數量決定，每個CPU可以有多核心，每核心可能會有多線程。
2、多核CPU的每核(每核都是一個小芯片)，在OS看來都是一個獨立的CPU。
3、對于超線程CPU來說，每核CPU可以有多個線程(數量是兩個，比如1核雙線程，2核4線程，4核8線程)，每個線程都是一個虛擬的邏輯CPU(比如windows下是以邏輯處理器的名稱稱呼的)，而每個線程在OS看來也是獨立的CPU。
這是欺騙操作系統的行為，在物理上仍然只有1核，只不過在超線程CPU的角度上看，它認為它的超線程會加速程序的運行。
4、要發揮超線程優勢，需要操作系統對超線程有專門的優化。
5、多線程的CPU在能力上，比非多線程的CPU核心要更強，但每個線程不足以與獨立的CPU核心能力相比較。
6、每核上的多線程CPU都共享該核的CPU資源。
例如，假設每核CPU都只有一個"發動機"資源，那么線程1這個虛擬CPU使用了這個"發動機"后，線程2就沒法使用，只能等待。
所以，超線程技術的主要目的是為了增加流水線(參見前文對流水線的解釋)上更多個獨立的指令，這樣線程1和線程2在流水線上就盡量不會爭搶該核CPU資源。所以，超線程技術利用了superscalar(超標量)架構的優點。
7、多線程意味著每核可以有多個線程的狀態。比如某核的線程1空閑，線程2運行。
8、多線程沒有提供真正意義上的并行處理，每核CPU在某一時刻仍然只能運行一個進程，因為線程1和線程2是共享某核CPU資源的。可以簡單的認為每核CPU在獨立執行進程的能力上，有一個資源是唯一的，線程1獲取了該資源，線程2就沒法獲取。
但是，線程1和線程2在很多方面上是可以并行執行的。比如可以并行取指、并行解碼、并行執行指令等。所以雖然單核在同一時間只能執行一個進程，但線程1和線程2可以互相幫助，加速進程的執行。
并且，如果線程1在某一時刻獲取了該核執行進程的能力，假設此刻該進程發出了IO請求，于是線程1掌握的執行進程的能力，就可以被線程2獲取，即切換到線程2。這是在執行線程間的切換，是非常輕量級的。(WIKI: if resources for one process are not available, then another process can continue if its resources are available)
9、多線程可能會出現一種現象：假如2核4線程CPU，有兩個進程要被調度，那么只有兩個線程會處于運行狀態，如果這兩個線程是在同一核上，則另一核完全空轉，處于浪費狀態。更期望的結果是每核上都有一個CPU分別調度這兩個進程。
關于CPU上的高速緩存
1、最高速的緩存是CPU的寄存器，它們和CPU的材料相同，最靠近CPU或最接近CPU，訪問它們沒有時延(<1ns)。但容量很小，小于1kb。
32bit：32__32比特=128字節
64bit：64__64比特=512字節
2、寄存器之下，是CPU的高速緩存。分為L1緩存、L2緩存、L3緩存，每層速度按數量級遞減、容量也越來越大。
3、每核心都有一個自己的L1緩存。L1緩存分兩種：L1指令緩存(L1-icache)和L1數據緩存(L1-dcache)。L1指令緩存用來存放已解碼指令，L1數據緩存用來放訪問非常頻繁的數據。
4、L2緩存用來存放近期使用過的內存數據。更嚴格地說，存放的是很可能將來會被CPU使用的數據。
5、多數多核CPU的各核都各自擁有一個L2緩存，但也有多核共享L2緩存的設計。無論如何，L1是各核私有的(但對某核內的多線程是共享的)。
電腦硬件知識大全(CPU篇)
一， CPU(中央處理器)全球目前分兩家來做，一家叫英特爾(牙膏大廠)一家叫AMD(農企)，這兩家CPU還是很好分辨的，電子硬件鐵律就是買新不買舊!所以咱們只需要分辨出什么是新產品就可以!
1、 先說一個誤區，以前所有人都覺的CPU要高，我多少多少預算，我就要買i7，i9。 其實這個是不對的，i3 i5 i7 i9 這只是英特爾對自家消費級產品的一個等級劃分而已，而且，CPU(中央處理器)這個東西僅僅是像人類大腦一樣，分辨數據，計算數據而已，跟整體電腦性能幾乎沒太大關系，也可以換個思路想，你覺得健全的身體更有作用呢還是有一個天才般的頭腦更強呢?這個問題看似很蠢，但是現實一點就是，可能你的工作需求根本不需要一個天才般得頭腦，更需要靈活的四肢，口語表達能力。你的感官等等。人類站在生物鏈的頂端不僅僅只靠大腦而已。
↑ 上面說的有點多，不過只是讓你們對電腦從新認知一下，顛覆你們被奸商洗腦的思想
2、說英特爾之前大家可以先百度一個協議，叫《瓦森納協定》，全稱為《關于常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納協定》目前共有美國、日本(無關緊要)、俄羅斯(無關緊要)、等40個成員國(不含中國)，對某些國家禁止出售高技術產品等等。為什么在咱們家很少有公司能研發高技術產物，原因就在這個瓦森納協定里面，任何高科技產物，軍事方面醫療方面，生物方面美國都禁止其他國家出口給咱們，之前說的天河二號表示抱歉，天河二號前段處理器為4096顆FT-1500 16核心SPARC V9架構處理器，40nm制程，FT-1500處理器是由國防科技大學為天河1研發(天朝)，主板是由浪潮集團研發(天朝)。并不全部自主研發，中央處理器為英特爾提供，型號為E5 2692v2 12核處理器，16000個運算節點，每個節點配備兩顆E5 12核處理器，三個Phi 57核心的協處理器。
話說回來華為是真的強，作為電子硬件愛好的我是真的感受到華為的能力。自主研發能與美國高通抗衡。部分人說華為東拼西湊代工什么的，嗯?請現實點，沒有一家公司能全部自主研發!你這是雞蛋里面挑骨頭
那么大家現在只能見到英特爾的 i 系列，也就是消費級處理器。 那么這么多 i 系列，怎么區分呢?
3、說到i 系列，就要說說英特爾這個公司，前兩年是剛過40周年，發布了一個u，叫 i7 8086，這個u其實是致敬第一代__86架構 IMB PC處理器，所有PC端__86架構處理器的祖宗 Intel 8086，那么英特爾創始人之一戈登·摩爾在當時提出來一個很有意思的說法，延續至今，被大家稱為摩爾定律!摩爾定律大概意思當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。那么英特爾也勉為其難的按照這個定律對自家處理器進行更新。
4、i7 6700(四核八線程 CPU主頻3.4Ghz 最大睿頻4.0Ghz 14nm工藝 )
i7 7700 (四核八線程 CPU主頻3.6Ghz 最大睿頻4.2Ghz 14nm工藝 )
i7 8700 (六核十二線程 CPU主頻3.2Ghz 最大睿頻4.6Ghz 14nm工藝 )
i7 9700K(八核八線程 CPU主頻3.6Ghz 最大睿頻4.9Ghz 14nm工藝 )
誒!有沒有發現，同樣是i7 但是具體參數不一樣，核心也不一樣，頻率也不一樣。那么i3 也好i5也好 i7也好，后面第一個數字就代表年份。按照摩爾定律，他們價格其實是一樣的，老產品還會更便宜。也就是說你六年前能買到i7 6700，那么同樣的價格能買到現在的i7 8700，這也是諸多奸商行騙的一個手段，也是線下賣電腦為什么要說，i3不好i5好，頂配買i7。一方面是可以用老產品來混淆新產品，二是給你灌輸一個思想，買電腦處理器好就行。
那么區分就很簡單了，以i3 8100為例子，8就是第八代酷睿處理器，100說的是規格也可以叫核心完整性，你可以比喻一下，第八代處理器完整度是1000 你100 300 400就可以劃分出來，(當然性能不是按照這么劃分，規格按照這個參數比喻一下)那么i3 8350K 中的350就是i3 這個等級中最高的(范圍100-350)超過350，那就是400,這個規格就被劃分到 i5 8400，那么i5 劃分區域為(400-650)上至700 那就是i7 8700，是不是懂了!誒我去，原來就這么簡單?還以為能有多難!同代產品，等級越高性能越好。但是不同代產品差距就很大!!!!
5、例子：i5 7400(四核四線程 CPU主頻3.0Ghz 最大睿頻3.5Ghz 14nm工藝 )
對標：i3 8100 (四核四線程 CPU主頻3.6Ghz 無睿頻加速 14nm工藝 )
對標：i3 7100 (二核四線程 CPU主頻3.9Ghz 無睿頻加速 14nm工藝 )
誒，i3 8100這個第八代處理器居然要比第七代i5 7400還要強?價格呢?i3 8100全新盒裝1049元，(散片 845)。i5 7400性能低 全新盒裝1299元(散片1030)。
是不是沒有對比就沒有傷害，更別提i3 7100這個渣渣了，所以并不是i5牛皮i7頂級，是根據工藝來判斷，判斷標準上面都寫了。還有一點就是按照你的需求，盡管你是i7 9700K這樣的CPU，你其他硬件跟不上，跟斷手斷腳沒區別，還不如不買。那么如何來正確的搭配其他配件呢，啊哈哈哈哈哈，就看你們的留言了。支持過50人就繼續更新。畢竟你們不支持我也沒動力繼續寫下去呀。哈哈哈哈。
看不懂CPU?學會看CPU只需明白這5點，如此簡單!
第一點：CPU型號的含義
現在呢，根據英特爾和AMD的方式，可以將處理器分為4個級別：
1、 入門：Core i3/Ryzen 3
2、 普通：Core i5/Ryzen 5
3、 高級：Core i7/Ryzen 7
4、 發燒：Core i9/Ryzen 9
在入門級下面，還有常見的英特爾的賽揚、AMD速龍處理器等等，而在發燒級上面，則有英特爾的__芯片組處理器以及AMD的線程撕裂者等等。
下面列舉一個例子，詳細解說其他部分，比如Intel Core i9-9900K!
其中，后面的第一個數字通常是表示第幾代產品，而這里的“9900K”的第1個9則表示是第9代產品。后面的其他數字，則表示同一代產品中的各種型號。
一般情況下，數值越高越好，因為這通常表示更多的核心線程或更高的頻率。
另外，英特爾CPU產品末尾帶字母“K”，則表示可以超頻。而且，英特爾CPU通常帶有核顯，如果帶有”F”代表沒有核顯。
AMD的Ryzen處理器都可以超頻，尾部的”__”通常表示意味著更高的處理器頻率。但是AMD的處理器很少帶核顯，如果末尾有字母”G”，則表示帶有核顯。
第二點：CPU的規格參數
CPU的組成其實是很復雜的，有許多的不同的規格和參數，下面就簡單講其中幾個相對更重要的規格參數!
1、核心數量：是指CPU的物理核心數量，一般情況下核心數量越多越好，建議4核起步
2、線程數量：是指CPU可以處理的獨立進程數，通常線程數越多越好，而理論上線程數等于內核數。不過，隨著多線程能力的加入(英特爾的超線程、AMD的SMT)，一個物理核心是可以創建兩個線程的。
3、CPU頻率：是指芯片運行的速度，單位為GHz，數字越高越快。
4、CPU緩存：目前只有3個級別的緩存，分別為：L1的容量最小但速度最快，L2容量和速度居中，L3容量最大但速度低。
5、TDP：是指處理器在不進行AV__任務，保持基本頻率時，全速運行所能產生的最大熱量值，一般來說TDP越高性能越強。而我們了解這一點，是為了更好的選擇合適的散熱器!
6、IPC：是指同頻性能，主要是用于不同架構的CPU之間的性能對比。但是，這個參數一般會不標注，需要各位朋友自己去看相關評測數據。
第三點：CPU對應主板的挑選
關于CPU對應主板的挑選，因為里面涉及比較多的點，比如插槽、BIOS以及芯片組等等，實際情況比較復雜，所以最好的方法就是，直接去官方網站查看CPU支持列表，同時咨詢官方客服了解情況。
第四點：CPU型號的挑選
其實，我們想要了解CPU的知識，無非是想選擇合適的CPU，使得電腦性價比更高，所以下面就來說一下如何根據實際情況選擇CPU。
1、日常使用款
如果你只是簡單的上網看視頻、聽音樂或者日常辦公，那么雙核心或者4核心的入門CPU都是可以的了。但是，考慮到4核心普及度，還是建議購買4核心的CPU。
2、游戲款
如果是想玩游戲，那么Intel i5或者Ryzen 5系列處理器基本就可以了，因為游戲性能更多是看顯卡，所以綜合一下，顯卡花多點錢，整體性價比更高。
3、專業高性能款
如果你使用電腦時，偶爾需要會運行性能要求高的任務，比如視頻編輯等等，但是不會作為專職使用。那么，英特爾的i7、i9或者AMD Ryzen7、Ryzen9處理器都是可以的。
4、 專業工作站款
如果你是專職于視頻編輯，或者海量數據處理，那么建議使用HEDT平臺的產品，主要是AMD的線程撕裂者處理器以及英特爾的__芯片組產品，因為它們具有大量的核心線程數量，適用于多線程任務處理。
5、 超頻款
這個就簡單了，現在AMD的處理器基本都開放了超頻功能，而英特爾的CPU只有名稱后綴帶”K”字母，才開放了超頻。另外，還有注意配套的主板芯片組等等。
第五點：電腦整體配置
CPU的重要性不言而喻，但是電腦是一個整體，我們還需要考慮顯卡性能，存儲性能等等。
如果電腦配置不平衡，那么整體性能會大幅度下降，正如上面所說，玩游戲的電腦需要側重于顯卡，打個比方在同等的條件下，i7處理器+GT__1050顯卡的游戲性能，是比不上i5處理器+GT__1660顯卡的。
而電腦存儲性能，重點是容量，建議內存8GB起步，最好16GB。而電腦硬盤，大家都清楚SSD硬盤的性能是高于機械硬盤的。當然，還有其他需要考慮的問題，但是一定不要忘記整體配置的均衡是很重要的!
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