1. 什麼是工業級硬碟和內存有什麼特點
內存(Memory)也被稱為內存儲器,其作用是用於暫時存放CPU中的運算數據,以及與硬碟等外部存儲器交換的數據。只要計算機在運行中,CPU就會把需要運算的數據調到內存中進行運算,當運算完成後CPU再將結果傳送出來,內存的運行也決定了計算機的穩定運行。 內存是由內存晶元、電路板、金手指等部分組成的。
電腦硬碟是計算機的最主要的存儲設備。硬碟(港台稱之為硬碟,英文名:Hard Disk Drive 簡稱HDD 全名 溫徹斯特式硬碟)由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。作為計算機系統的數據存儲器,容量是硬碟最主要的參數。
硬碟的容量以兆位元組(MB)或千兆位元組(GB)為位,1GB=1024MB,1TB=1024GB。但硬碟廠商在標稱硬碟容量時通常取1G=1000MB,因此我們在BIOS中或在格式化硬碟時看到的容量會比廠家的標稱值要小。
硬碟的性能指標,包括硬碟容量、硬碟速度、硬碟轉速、介面、緩存、硬碟單碟容量等。
內存的性能參數:容量、頻率、延遲值。
2. 電腦CPU是怎麼分等級的
最簡單的拿市面上最主流的INTEL來比喻
先說數字:第一位代表第幾代CPU,一般越大,架構更優。i7-4770K>i7-3770K第二位代表處理器等級,數字越大,性能越好。i7-4810mq>i7-4710mq第三位代表核顯,可忽略不比第四位代表功耗可忽略不比
再說後綴:H,M,U,表示功耗,字母越小,功耗越大,性能越好。所以後綴:H>M>U。比如:i5-5350H>i7-4610m,i5-4330m>i7-4558UH:i7少見,i5的比較多M:筆記本專用,雙核,M前的數字代表電壓高低。比較復雜覺得可以不用太比較U:筆記本專用低電壓,雙核,性能比M差,其前的數字代表功耗。比較復雜覺得可以不用太比較
QM(MQ):筆記本專用,Q代表quad,即四核CPU。其前的數字代表功耗,數字越小,功耗越大,性能越好 比如3630qm>3635qmHQ:HQ與MQ的區別在於封裝方式不一樣,MQ可拆卸,而HQ不可拆卸。HQ性能略好於MQ。比如:i7-4710hq>i7-4710mqXM(MX):旗艦級CPU。
此外帶有MQ,HQ,XM的通常要比帶有H,M,U的性能要好很多!
還有一些CPU後面只跟了一個字母X,K,S,T的。X代表頂級至尊版(6核12線程)而K,S,T代表功耗,字母越小,功耗越大,性能越好。另外K還表示可超頻,性能大大的上升比如:i7-4770K>i7-4790S
最tm簡單的 看CPU天梯圖
3. 電腦CPU等級怎麼劃分
最簡單的拿市面上最主流的INTEL來比喻
先說數字:
第一位代表第幾代CPU,一般越大,架構更優。i7-4770K>i7-3770K
第二位代表處理器等級,數字越大,性能越好。i7-4810mq>i7-4710mq
第三位代表核顯,可忽略不比
第四位代表功耗可忽略不比
再說後綴:
H,M,U,表示功耗,字母越小,功耗越大,性能越好。所以後綴:H>M>U。比如:i5-5350H>i7-4610m,i5-4330m>i7-4558U
H:i7少見,i5的比較多
M:筆記本專用,雙核,M前的數字代表電壓高低。比較復雜覺得可以不用太比較
U:筆記本專用低電壓,雙核,性能比M差,其前的數字代表功耗。比較復雜覺得可以不用太比較
QM(MQ):筆記本專用,Q代表quad,即四核CPU。其前的數字代表功耗,數字越小,功耗越大,性能越好 比如3630qm>3635qm
HQ:HQ與MQ的區別在於封裝方式不一樣,MQ可拆卸,而HQ不可拆卸。HQ性能略好於MQ。比如:i7-4710hq>i7-4710mq
XM(MX):旗艦級CPU。
此外帶有MQ,HQ,XM的通常要比帶有H,M,U的性能要好很多!
還有一些CPU後面只跟了一個字母X,K,S,T的。
X代表頂級至尊版(6核12線程)
而K,S,T代表功耗,字母越小,功耗越大,性能越好。
另外K還表示可超頻,性能大大的上升
比如:i7-4770K>i7-4790S
最tm簡單的 看CPU天梯圖
4. 工業工程中cpu怎麼解釋
電子元件分為民用級、工業級、軍品級,這三個級別的質量依次提高,性能也是依次提高。同一型號的元件品級越高的性能越好。我們用的都是民用級,質量一般,工業級的質量比較好,軍品級最好,價格也最貴,一般是民用級的十幾倍。
工業中的cpu就是品質工業級的,一般工業用,價格較貴,質量較好
5. 工業cpu是什麼
主板的供電部分是一塊主板最重要的地方,這個部分設計的好壞直接影響到整塊主板的性能,通常我們會聽到某塊主板是三相供電的,某些主板是兩相供電的,究竟哪種好一些,還是說各有千秋呢?相信你在本文中能找到答案。
無論是給CPU供電,還是給內存、顯卡供電,主要的供電方式有兩種,一種是開關電源,另一種是線性電源。開關電源就是利用Mos(摩絲)管的輪流導通進行供電;而線性電源則是通過Mos管直接輸出供電。現在我們通過類比來看看這兩種供電方式的基本原理。
開關電源&線性電源
開關電源的主要工作原理就是上橋和下橋的Mos管輪流導通,首先電流通過上橋Mos管流入,利用線圈的存儲功能,將電能集聚在線圈中,最後關閉上橋Mos管,打開下橋的Mos管,線圈和電容持續給外部供電。然後又關閉下橋Mos管,再打開上橋讓電流進入,就這樣重復進行,因為要輪流開關Mos管,所以稱為開關電源。
我們以圖為例,首先打開上面的開關,讓水流入,一定時間後,關閉上面的開關,讓下面的水管開始放水。為什麼這么興師動眾動用兩個水管,還要一個儲水桶呢?問題就在於上面的水管比較小,而下面的水管比較大,所以控制這個開關的控制晶元開通上橋的時間和下橋的時間是不一樣的。通過輪流開關,使得大水流能夠持續下去。開關電源能夠高效率的轉換電能,不會產生太多熱消耗。
而線性電源就不一樣了,由於沒有開關介入,使得上水管一直在放水,如果有多的,就會漏出來,這就是我們經常看到的某些線性電源的Mos管發熱量很大,用不完的電能,全部轉換成了熱能。從這個角度來看,線性電源的轉換效率就非常低了,而且熱量高的時候,元件的壽命勢必要下降,影響最終的使用效果。
主板的CPU供電部分
1.什麼是穩定、干凈的電源
CPU是整個電腦系統的核心部分,也是最敏感的部件之一。CPU想要很安全地工作必須要有很穩定、干凈的電源才行。什麼是很穩定呢?穩定就是在CPU突然滿負荷運作時,電源可以提供相對穩定的電壓,而不是因為CPU負荷突然變化了,電壓也跟著一起變化,這就是我們說的穩定。這就好像水庫一樣,即使在上游出現了輕微的乾旱,或是大雨幾天,都不會影響下游的水位,這就是水庫的調節作用,它能夠使下游的流量保持穩定。
那什麼是干凈呢?干凈就是指提供的電源沒有太多的雜質,比如尖峰的毛刺、高頻的雜波等等。這些東西有什麼危害呢?就拿尖峰的毛刺來說,大家都知道CPU其實是比較脆弱的,裡面有數不清的晶體管,倘若因為一些尖峰的毛刺導致一些晶體管被擊穿,CPU就不能正常穩定的工作了,很容易就這樣縮短了CPU的壽命。這就好像用水庫里的水發電一樣,在進入發電機的葉片之前是需要過濾的,避免某些硬物對發電機的葉片造成損壞。所以在水庫入水口都會有一些柵欄起到過濾的作用,在主板的CPU供電部分也有類似作用的部件,那就是電容。所以很多時候電容的好壞直接影響到過濾的質量。
2.什麼是電路的相
接下來我們來說說這個「相」字,當486、586的時代過去後,CPU進入一個瘋狂時期,主頻不斷地增長,從原來的不足100MHz到今天的3000多MHz,隨之而來的是驚人的發熱量和不斷增加對電源的要求。這個時候單單靠一相的開關電源(圖3)是很難完成任務的,這就需要多增加一相或幾相開關電源來分擔一些任務,這就是兩相供電和多相供電的來歷了。i845系列以後的主板,基本上就步入了兩相供電(圖4)的時期,兩相供電的好處就是用兩組開關電源輪流分擔任務,這樣有效地降低了每相的負荷,能夠提供更大的電流,還能有效的降低熱損,提高轉換效率。
每一相都是一組獨立的開關電源,通過一個總的控制晶元將他們組合在一起。控制晶元輪流給每個開關電源信號,通過多個水管輪流放水,共同來分擔任務。
3.相數越多越好嗎
既然越多相能夠提供更多的電流,那是不是相數越多越好呢?
首先,我們先排除用料不同而每個開關電源的參數不同來說。相數越多,能夠提供的電流就越大,一般來說,一相能提供大約30A~80A的電流,兩相能提供大約60A~160A的電流。和我們上面看到的圖一樣,上水管越多,下水管就可以做得更粗。
最近Intel新發布了新核心Prescott處理器,這種新核心的CPU需求的電流比以前的Northwood核心的CPU大得多,所以有些主板就無法支持新的處理器。原因除了BIOS不支持外,在硬體上就是CPU的供電部分不符合要求。所以要支持最新的CPU,就必須滿足最新CPU的電流要求。怎麼解決呢?兩種方法,從水流的角度我們也能考慮出來,一就是將上水管換大一點的;二就是再加一條上水管。這就是目前市面上很多支持Prescott的主板中既有三相供電的,也有兩相供電的原因了。Intel新推出的915/925主板,由於CPU功耗較大,因此大多是三相或四相供電)。
三相
四相 其次,我們也應該注意到用料和設計,也就是說用料和設計到位的兩相供電的主板其實好過於用料和設計很差的三相電源的主板。這個道理很明顯,就像說兩條水管輸水量大還是三條水管輸水量大?回答這個問題必須先看看兩個管子內徑是不是同一個規格的。如果一樣大,那就是三條水管輸水量大,如果不是,那結果就不同了。
供電部分的做工與品質
了解了兩相與三相的差別,再來談談電源部分的做工與品質,剛剛說到一般來說兩相供電能夠提供大約60A~180A的電流,這里不是一個固定的值,說明提供的這個電流值和很多因素有關。首先是電路圖設計上是否符合要求,不符合要求的電路圖用再好的料都是沒有用的;其次是用料是否用到位,是不是該用料不能省的地方一個都沒有省,另一個就是用料的質量是不是過硬,當然過硬就需要增加成本。
電路的設計是有講究的。從兩相供電來說,有的是2×2的,有的是2×3的。這里說的2×2是指有兩相,每一相有兩個Mos管;2×3就是指每相有3個Mos管。2×3的好處是什麼呢?我們知道,在線圈釋放能量的時候,整個迴路要有大電流通過,下橋的Mos管正好在這個迴路中,這個時候Mos管內阻的大小就很重要了。熱功率的計算公是:功率=
。當電流一定的時候,降低發熱量只能從電阻下手,內阻越低,發熱量就會越小。於是就有了下橋用兩個Mos管並聯來降低內阻的方法。
兩相,每一相有兩個Mos管
2×3就是指每相有3個Mos管 講了那麼多,我們可以看到,主板電源部分的好壞和很多因素有關,料件的好壞只是其中的一環。兩相好還是三相好呢?這也要看很多方面,諸如設計、用料、布局等等。希望大家能從文章中找到點啟示,讓自己在眾多主板面前不再迷失方向。
6. cpu是什麼意思啊
CPU是中央處理單元(Central Process Unit)的縮寫,它可以被簡稱做微處理器。(Microprocessor),不過經常被人們直接稱為處理器(processor)。不要因為這些簡稱而忽視它的作用,CPU是計算機的核心,其重要性好比心臟對於人一樣。實際上,處理器的作用和大腦更相似,因為它負責處理、運算計算機內部的所有數據,而主板晶元組則更像是心臟,它控制著數據的交換。CPU的種類決定了你使用的操作系統和相應的軟體。CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部匯流排等構成,是PC的核心,再配上儲存器、輸入/輸出介面和系統匯流排組成為完整的PC。
CPU的基本結構、功能及參數CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部匯流排等構成。寄存器組用於在指令執行過後存放操作數和中間數據,由運算器完成指令所規定的運算及操作。
CPU主要的性能指標有:
1.主頻
主頻也叫時鍾頻率,單位是MHz,用來表示CPU的運算速度。CPU的主頻=外頻×倍頻系數。很多人認為主頻就決定著CPU的運行速度,這不僅是個片面的,而且對於伺服器來講,這個認識也出現了偏差。至今,沒有一條確定的公式能夠實現主頻和實際的運算速度兩者之間的數值關系,即使是兩大處理器廠家Intel和AMD,在這點上也存在著很大的爭議,我們從Intel的產品的發展趨勢,可以看出 Intel很注重加強自身主頻的發展。像其他的處理器廠家,有人曾經拿過一塊1G的全美達來做比較,它的運行效率相當於2
G的Intel處理器。
所以,CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的,主頻表示在CPU內數字脈沖信號震盪的速度。在Intel的處理器產品中,我們也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium晶元能夠表現得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標。
當然,主頻和實際的運算速度是有關的,只能說主頻僅僅是CPU性能表現的一個方面,而不代表CPU的整體性能。
2.外頻 外頻是CPU的基準頻率,單位也是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。說白了,在台式機中,我們所說的超頻,都是超CPU的外頻(當然一般情況下,CPU的外頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對於伺服器CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度,兩者是同步運行的,如果把伺服器CPU超頻了,改變了外頻,會產生非同步運行,(台式機很多主板都支持非同步運行)這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。
目前的絕大部分電腦系統中外頻也是內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的外頻直接與內存相連通,實現兩者間的同步運行狀態。外頻與前端匯流排(FSB)頻率很容易被混為一談,下面的前端匯流排介紹我們談談兩者的區別。
3.前端匯流排(FSB)頻率 前端匯流排(FSB)頻率(即匯流排頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。有一條公式可以計算,即數據帶寬=(匯流排頻率×數據位寬)/8,數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方,現在的支持64位的至強Nocona,前端匯流排是800MHz,按照公式,它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。
外頻與前端匯流排(FSB)頻率的區別:前端匯流排的速度指的是數據傳輸的速度,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鍾震盪一千萬次;而100MHz前端匯流排指的是每秒鍾CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
其實現在「HyperTransport」構架的出現,讓這種實際意義上的前端匯流排(FSB) 頻率發生了變化。之前我們知道IA-32架構必須有三大重要的構件:內存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的晶元組 Intel 7501、Intel7505晶元組,為雙至強處理器量身定做的,它們所包含的MCH為CPU提供了頻率為533MHz的前端匯流排,配合DDR內存,前端匯流排帶寬可達到4.3GB/秒。但隨著處理器性能不斷提高同時給系統架構帶來了很多問題。而「HyperTransport」構架不但解決了問題,而且更有效地提高了匯流排帶寬,比方AMD Opteron處理器,靈活的HyperTransport I/O匯流排體系結構讓它整合了內存控制器,使處理器不通過系統匯流排傳給晶元組而直接和內存交換數據。這樣的話,前端匯流排(FSB)頻率在AMD Opteron處理器就不知道從何談起了。
4、CPU的位和字長
位:在數字電路和電腦技術中採用二進制,代碼只有「0」和「1」,其中無論是 「0」或是「1」在CPU中都是 一「位」。
字長:電腦技術中對CPU在單位時間內(同一時間)能一次處理的二進制數的位數叫字長。所以能處理字長為8位數據的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在單位時間內處理字長為32位的二進制數據。位元組和字長的區別:由於常用的英文字元用8位二進制就可以表示,所以通常就將8位稱為一個位元組。字長的長度是不固定的,對於不同的CPU、字長的長度也不一樣。8位的CPU一次只能處理一個位元組,而32位的CPU一次就能處理4個位元組,同理字長為64位的CPU一次可以處理8個位元組。
5.倍頻系數
倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。在相同的外頻下,倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間數據傳輸速度是有限的,一味追求高倍頻而得到高主頻的CPU 就會出現明顯的「瓶頸」效應—CPU從系統中得到數據的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的,而 AMD之前都沒有鎖。
6.緩存
緩存大小也是CPU的重要指標之一,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬碟。實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬碟上尋找,以此提高系統性能。但是由於CPU晶元面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。
L1 Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成,結構較復雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般伺服器CPU的L1緩存的容量通常在32—256KB。
L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種晶元。內部的晶元二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家庭用CPU容量最大的是 512KB,而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達256-1MB,有的高達2MB或者3MB。
L3 Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,現在的都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在伺服器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。
其實最早的L3緩存被應用在AMD發布的K6-III處理器上,當時的L3緩存受限於製造工藝,並沒有被集成進晶元內部,而是集成在主板上。在只能夠和系統匯流排頻率同步的L3緩存同主內存其實差不了多少。後來使用L3緩存的是英特爾為伺服器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器,和以後24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。
但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要,比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手,由此可見前端匯流排的增加,要比緩存增加帶來更有效的性能提升。
7.CPU擴展指令集
CPU依靠指令來計算和控制系統,每款CPU在設計時就規定了一系列與其硬體電路相配合的指令系統。指令的強弱也是CPU的重要指標,指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。從現階段的主流體系結構講,指令集可分為復雜指令集和精簡指令集兩部分,而從具體運用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended)、SSE、 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的擴展指令集,分別增強了CPU的多媒體、圖形圖象和Internet等的處理能力。我們通常會把 CPU的擴展指令集稱為」CPU的指令集」。SSE3指令集也是目前規模最小的指令集,此前MMX包含有57條命令,SSE包含有50條命令,SSE2包含有144條命令,SSE3包含有13條命令。目前SSE3也是最先進的指令集,英特爾Prescott處理器已經支持SSE3指令集,AMD會在未來雙核心處理器當中加入對SSE3指令集的支持,全美達的處理器也將支持這一指令集。
8.CPU內核和I/O工作電壓
從586CPU開始,CPU的工作電壓分為內核電壓和I/O電壓兩種,通常CPU的核心電壓小於等於I/O電壓。其中內核電壓的大小是根據CPU的生產工藝而定,一般製作工藝越小,內核工作電壓越低;I/O電壓一般都在1.6~5V。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題。
9.製造工藝
製造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。製造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。密度愈高的IC電路設計,意味著在同樣大小面積的IC中,可以擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。現在主要的180nm、130nm、90nm、 65nm、45nm。最近官方已經表示有32nm的製造工藝了。
10.指令集
(1)CISC指令集
CISC指令集,也稱為復雜指令集,英文名是CISC,(Complex Instruction Set Computer的縮寫)。在CISC微處理器中,程序的各條指令是按順序串列執行的,每條指令中的各個操作也是按順序串列執行的。順序執行的優點是控制簡單,但計算機各部分的利用率不高,執行速度慢。其實它是英特爾生產的x86系列(也就是IA-32架構)CPU及其兼容CPU,如AMD、VIA的。即使是現在新起的X86-64(也被成AMD64)都是屬於CISC的范疇。
要知道什麼是指令集還要從當今的X86架構的CPU說起。X86指令集是Intel為其第一塊 16位CPU(i8086)專門開發的,IBM1981年推出的世界第一台PC機中的CPU—i8088(i8086簡化版)使用的也是X86指令,同時電腦中為提高浮點數據處理能力而增加了X87晶元,以後就將X86指令集和X87指令集統稱為X86指令集。
雖然隨著CPU技術的不斷發展,Intel陸續研製出更新型的i80386、i80486直到過去的PII至強、PIII至強、Pentium 3,最後到今天的Pentium 4系列、至強(不包括至強Nocona),但為了保證電腦能繼續運行以往開發的各類應用程序以保護和繼承豐富的軟體資源,所以Intel公司所生產的所有 CPU仍然繼續使用X86指令集,所以它的CPU仍屬於X86系列。由於Intel X86系列及其兼容CPU(如AMD Athlon MP、)都使用X86指令集,所以就形成了今天龐大的X86系列及兼容CPU陣容。x86CPU目前主要有intel的伺服器CPU和AMD的伺服器 CPU兩類。
(2)RISC指令集
RISC是英文「Reced Instruction Set Computing 」 的縮寫,中文意思是「精簡指令集」。它是在CISC指令系統基礎上發展起來的,有人對CISC機進行測試表明,各種指令的使用頻度相當懸殊,最常使用的是一些比較簡單的指令,它們僅占指令總數的20%,但在程序中出現的頻度卻佔80%。復雜的指令系統必然增加微處理器的復雜性,使處理器的研製時間長,成本高。並且復雜指令需要復雜的操作,必然會降低計算機的速度。基於上述原因,20世紀80年代RISC型CPU誕生了,相對於CISC型CPU ,RISC型CPU不僅精簡了指令系統,還採用了一種叫做「超標量和超流水線結構」,大大增加了並行處理能力。RISC指令集是高性能CPU的發展方向。它與傳統的CISC(復雜指令集)相對。相比而言,RISC的指令格式統一,種類比較少,定址方式也比復雜指令集少。當然處理速度就提高很多了。目前在中高檔伺服器中普遍採用這一指令系統的CPU,特別是高檔伺服器全都採用RISC指令系統的CPU。RISC指令系統更加適合高檔伺服器的操作系統 UNIX,現在Linux也屬於類似UNIX的操作系統。RISC型CPU與Intel和AMD的CPU在軟體和硬體上都不兼容。
目前,在中高檔伺服器中採用RISC指令的CPU主要有以下幾類:PowerPC處理器、SPARC處理器、PA-RISC處理器、MIPS處理器、Alpha處理器。
(3)IA-64
EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers,精確並行指令計算機)是否是RISC和CISC體系的繼承者的爭論已經有很多,單以EPIC體系來說,它更像Intel的處理器邁向 RISC體系的重要步驟。從理論上說,EPIC體系設計的CPU,在相同的主機配置下,處理Windows的應用軟體比基於Unix下的應用軟體要好得多。
Intel採用EPIC技術的伺服器CPU是安騰Itanium(開發代號即Merced)。它是64位處理器,也是IA-64系列中的第一款。微軟也已開發了代號為Win64的操作系統,在軟體上加以支持。在Intel採用了X86指令集之後,它又轉而尋求更先進的64-bit微處理器,Intel這樣做的原因是,它們想擺脫容量巨大的x86架構,從而引入精力充沛而又功能強大的指令集,於是採用EPIC指令集的IA-64架構便誕生了。IA-64 在很多方面來說,都比x86有了長足的進步。突破了傳統IA32架構的許多限制,在數據的處理能力,系統的穩定性、安全性、可用性、可觀理性等方面獲得了突破性的提高。
IA-64微處理器最大的缺陷是它們缺乏與x86的兼容,而Intel為了IA-64處理器能夠更好地運行兩個朝代的軟體,它在IA-64處理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了x86-to-IA-64的解碼器,這樣就能夠把x86指令翻譯為IA-64指令。這個解碼器並不是最有效率的解碼器,也不是運行x86代碼的最好途徑(最好的途徑是直接在x86處理器上運行x86代碼),因此Itanium 和Itanium2在運行x86應用程序時候的性能非常糟糕。這也成為X86-64產生的根本原因。
(4)X86-64 (AMD64 / EM64T)
AMD公司設計,可以在同一時間內處理64位的整數運算,並兼容於X86-32架構。其中支持 64位邏輯定址,同時提供轉換為32位定址選項;但數據操作指令默認為32位和8位,提供轉換成64位和16位的選項;支持常規用途寄存器,如果是32位運算操作,就要將結果擴展成完整的64位。這樣,指令中有「直接執行」和「轉換執行」的區別,其指令欄位是8位或32位,可以避免欄位過長。
x86-64(也叫AMD64)的產生也並非空穴來風,x86處理器的32bit定址空間限制在4GB內存,而IA-64的處理器又不能兼容x86。AMD充分考慮顧客的需求,加強x86指令集的功能,使這套指令集可同時支持64位的運算模式,因此AMD把它們的結構稱之為x86-64。在技術上AMD在x86-64架構中為了進行64位運算,AMD為其引入了新增了R8-R15通用寄存器作為原有X86處理器寄存器的擴充,但在而在32位環境下並不完全使用到這些寄存器。原來的寄存器諸如EAX、EBX也由32位擴張至64位。在SSE單元中新加入了8個新寄存器以提供對SSE2的支持。寄存器數量的增加將帶來性能的提升。與此同時,為了同時支持32和64位代碼及寄存器,x86-64架構允許處理器工作在以下兩種模式:Long Mode(長模式)和Legacy Mode(遺傳模式),Long模式又分為兩種子模式(64bit模式和Compatibility mode兼容模式)。該標准已經被引進在AMD伺服器處理器中的Opteron處理器.
而今年也推出了支持64位的EM64T技術,再還沒被正式命為EM64T之前是IA32E,這是英特爾64位擴展技術的名字,用來區別X86指令集。Intel的EM64T支持64位sub-mode,和AMD的X86-64技術類似,採用64位的線性平面定址,加入8個新的通用寄存器(GPRs),還增加8個寄存器支持SSE指令。與AMD相類似,Intel的64位技術將兼容IA32和 IA32E,只有在運行64位操作系統下的時候,才將會採用IA32E。IA32E將由2個sub-mode組成:64位sub-mode和32位 sub-mode,同AMD64一樣是向下兼容的。Intel的EM64T將完全兼容AMD的X86-64技術。現在Nocona處理器已經加入了一些 64位技術,Intel的Pentium 4E處理器也支持64位技術。
應該說,這兩者都是兼容x86指令集的64位微處理器架構,但EM64T與AMD64還是有一些不一樣的地方,AMD64處理器中的NX位在Intel的處理器中將沒有提供。
11.超流水線與超標量
在解釋超流水線與超標量前,先了解流水線(pipeline)。流水線是Intel首次在 486晶元中開始使用的。流水線的工作方式就象工業生產上的裝配流水線。在CPU中由5—6個不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線,然後將一條 X86指令分成5—6步後再由這些電路單元分別執行,這樣就能實現在一個CPU時鍾周期完成一條指令,因此提高CPU的運算速度。經典奔騰每條整數流水線都分為四級流水,即指令預取、解碼、執行、寫回結果,浮點流水又分為八級流水。
超標量是通過內置多條流水線來同時執行多個處理器,其實質是以空間換取時間。而超流水線是通過細化流水、提高主頻,使得在一個機器周期內完成一個甚至多個操作,其實質是以時間換取空間。例如Pentium 4的流水線就長達20級。將流水線設計的步(級)越長,其完成一條指令的速度越快,因此才能適應工作主頻更高的CPU。但是流水線過長也帶來了一定副作用,很可能會出現主頻較高的CPU實際運算速度較低的現象,Intel的奔騰4就出現了這種情況,雖然它的主頻可以高達1.4G以上,但其運算性能卻遠遠比不上AMD 1.2G的速龍甚至奔騰III。
12.封裝形式
CPU封裝是採用特定的材料將CPU晶元或CPU模塊固化在其中以防損壞的保護措施,一般必須在封裝後CPU才能交付用戶使用。CPU的封裝方式取決於CPU安裝形式和器件集成設計,從大的分類來看通常採用Socket插座進行安裝的CPU使用 PGA(柵格陣列)方式封裝,而採用Slot x槽安裝的CPU則全部採用SEC(單邊接插盒)的形式封裝。現在還有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封裝技術。由於市場競爭日益激烈,目前CPU封裝技術的發展方向以節約成本為主。
13、多線程
同時多線程Simultaneous multithreading,簡稱SMT。SMT可通過復制處理器上的結構狀態,讓同一個處理器上的多個線程同步執行並共享處理器的執行資源,可最大限度地實現寬發射、亂序的超標量處理,提高處理器運算部件的利用率,緩和由於數據相關或Cache未命中帶來的訪問內存延時。當沒有多個線程可用時,SMT 處理器幾乎和傳統的寬發射超標量處理器一樣。SMT最具吸引力的是只需小規模改變處理器核心的設計,幾乎不用增加額外的成本就可以顯著地提升效能。多線程技術則可以為高速的運算核心准備更多的待處理數據,減少運算核心的閑置時間。這對於桌面低端系統來說無疑十分具有吸引力。Intel從3.06GHz Pentium 4開始,所有處理器都將支持SMT技術。
14、多核心
多核心,也指單晶元多處理器(Chip multiprocessors,簡稱CMP)。CMP是由美國斯坦福大學提出的,其思想是將大規模並行處理器中的SMP(對稱多處理器)集成到同一晶元內,各個處理器並行執行不同的進程。與CMP比較, SMT處理器結構的靈活性比較突出。但是,當半導體工藝進入0.18微米以後,線延時已經超過了門延遲,要求微處理器的設計通過劃分許多規模更小、局部性更好的基本單元結構來進行。相比之下,由於CMP結構已經被劃分成多個處理器核來設計,每個核都比較簡單,有利於優化設計,因此更有發展前途。目前,IBM 的Power 4晶元和Sun的 MAJC5200晶元都採用了CMP結構。多核處理器可以在處理器內部共享緩存,提高緩存利用率,同時簡化多處理器系統設計的復雜度。
2005年下半年,Intel和AMD的新型處理器也將融入CMP結構。新安騰處理器開發代碼為Montecito,採用雙核心設計,擁有最少18MB片內緩存,採取90nm工藝製造,它的設計絕對稱得上是對當今晶元業的挑戰。它的每個單獨的核心都擁有獨立的L1,L2和L3 cache,包含大約10億支晶體管。
15、SMP SMP(Symmetric Multi-Processing),對稱多處理結構的簡稱,是指在一個計算機上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內存子系統以及匯流排結構。在這種技術的支持下,一個伺服器系統可以同時運行多個處理器,並共享內存和其他的主機資源。像雙至強,也就是我們所說的二路,這是在對稱處理器系統中最常見的一種(至強MP可以支持到四路,AMD Opteron可以支持1-8路)。也有少數是16路的。但是一般來講,SMP結構的機器可擴展性較差,很難做到100個以上多處理器,常規的一般是8個到16個,不過這對於多數的用戶來說已經夠用了。在高性能伺服器和工作站級主板架構中最為常見,像UNIX伺服器可支持最多256個CPU的系統。
構建一套SMP系統的必要條件是:支持SMP的硬體包括主板和CPU;支持SMP的系統平台,再就是支持SMP的應用軟體。
為了能夠使得SMP系統發揮高效的性能,操作系統必須支持SMP系統,如WINNT、 LINUX、以及UNIX等等32位操作系統。即能夠進行多任務和多線程處理。多任務是指操作系統能夠在同一時間讓不同的CPU完成不同的任務;多線程是指操作系統能夠使得不同的CPU並行的完成同一個任務
要組建SMP系統,對所選的CPU有很高的要求,首先、CPU內部必須內置 APIC(Advanced Programmable Interrupt Controllers)單元。Intel 多處理規范的核心就是高級可編程中斷控制器(Advanced Programmable Interrupt Controllers–APICs)的使用;再次,相同的產品型號,同樣類型的CPU核心,完全相同的運行頻率;最後,盡可能保持相同的產品序列編號,因為兩個生產批次的CPU作為雙處理器運行的時候,有可能會發生一顆CPU負擔過高,而另一顆負擔很少的情況,無法發揮最大性能,更糟糕的是可能導致死機。
16、NUMA技術
NUMA即非一致訪問分布共享存儲技術,它是由若干通過高速專用網路連接起來的獨立節點構成的系統,各個節點可以是單個的CPU或是SMP系統。在NUMA中,Cache 的一致性有多種解決方案,需要操作系統和特殊軟體的支持。圖2中是Sequent公司NUMA系統的例子。這里有3個SMP模塊用高速專用網路聯起來,組成一個節點,每個節點可以有12個CPU。像Sequent的系統最多可以達到64個CPU甚至256個CPU。顯然,這是在SMP的基礎上,再用 NUMA的技術加以擴展,是這兩種技術的結合。
17、亂序執行技術
亂序執行(out-of-orderexecution),是指CPU允許將多條指令不按程序規定的順序分開發送給各相應電路單元處理的技術。這樣將根據個電路單元的狀態和各指令能否提前執行的具體情況分析後,將能提前執行的指令立即發送給相應電路單元執行,在這期間不按規定順序執行指令,然後由重新排列單元將各執行單元結果按指令順序重新排列。採用亂序執行技術的目的是為了使CPU內部電路滿負荷運轉並相應提高了CPU的運行程序的速度。分枝技術:(branch)指令進行運算時需要等待結果,一般無條件分枝只需要按指令順序執行,而條件分枝必須根據處理後的結果,再決定是否按原先順序進行。
18、CPU內部的內存控制器
許多應用程序擁有更為復雜的讀取模式(幾乎是隨機地,特別是當cache hit不可預測的時候),並且沒有有效地利用帶寬。典型的這類應用程序就是業務處理軟體,即使擁有如亂序執行(out of order execution)這樣的CPU特性,也會受內存延遲的限制。這樣CPU必須得等到運算所需數據被除數裝載完成才能執行指令(無論這些數據來自CPU cache還是主內存系統)。當前低段系統的內存延遲大約是120-150ns,而CPU速度則達到了3GHz以上,一次單獨的內存請求可能會浪費 200-300次CPU循環。即使在緩存命中率(cache hit rate)達到99%的情況下,CPU也可能會花50%的時間來等待內存請求的結束- 比如因為內存延遲的緣故。
7. 晶元分為工業級,商業級,軍品級,請問是按什麼劃分的
數字晶元則是用來產生、放大和處理各種數字信號,數字晶元一般進行邏輯運算,CPU、內存晶元和DSP晶元都屬於數字晶元。數字晶元設計難點在於晶元規模大,工藝要求復雜,因此通常需要多團隊共同協同開發。
還有大家非常常見的,按照使用功能來分類,主要有CPU、GPU、FPGA、DSP、ASIC等。CPU是中央處理器,它作為計算機系統的運算和控制核心,是信息處理、程序運行的最終執行單元。CPU 是對計算機的所有硬體資源(如存儲器、輸入輸出單元) 進行控制調配、執行通用運算的核心硬體單元。
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GPU即圖形處理器,又稱顯示核心、視覺處理器、顯示晶元,是一種專門在個人電腦、工作站、游戲機和一些移動設備(如平板電腦、智能手機等)上做圖像和圖形相關運算工作的微處理器。 FPGA是在PAL、GAL等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定製電路而出現的,既解決了定製電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。FPGA可以無限次編程,延時性比較低,同時擁有流水線並行和數據並行(GPU只有數據並行)、實時性最強、靈活性最高。 DSP也就是能夠實現數字信號處理技術的晶元,DSP晶元的內部採用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬體乘法器,廣泛採用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現各種數字信號處理演算法。 ASIC也就是人們常說的專用集成電路,它應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、製造。 目前用CPLD(復雜可編程邏輯器件)和FPGA(現場可編程邏輯陣列)來進行ASIC設計是最為流行的方式之一。
與通用集成電路相比,ASIC體積更小、重量更輕、 功耗更低、可靠性更高、性能更高、保密性更強, 成本也進一步降低。如今晶元的製造工藝也成為人們重點關注的對象,製程越先進代表著晶元的性能水平越高。因此晶元也可以按照製造工藝來分,這種分類也很常見,平時經常聽到5nm晶元,7nm晶元,14nm晶元等等,都是按照這個工藝來分的。現在的工藝技術已經能達到5nm,下一步就是3nm。通常來說製程工藝越先進,晶元晶體管集成度越高,核心面積越小,成本越低,而性能會更強,不過這個說法是針對單一晶元而言的,如果放到全局來考慮就不一樣了。按照不同應用場景來分類,晶元又可以分為民用級(消費級),工業級,汽車級,軍工級晶元,它們主要區別還是在工作溫范圍。
軍工級晶元由於要面臨復雜的戰爭環境,其使用的電子器件要足夠的耐操,像導彈、衛星、坦克、航母裡面的電子元器件,任何一個部分拿出來都是最先進的,領先工業級10年,領先商業級20年左右,最貴最精密度的都在軍工級中體現出來,其工作溫度在-55℃~+150℃;汽車級晶元工作溫度范圍-40℃~+125℃;工業級晶元比汽車級檔次稍微低一點,價格次之,精密度次之,工作溫度范圍在-40℃~+85℃;民用/消費級晶元就是市場上交易的那種,電腦、手機,你能看到的基本上都是商用的。不過產品質量也有所不同,比如微軟做的晶元就算是商業級里的軍工級,價格最便宜,最常見最實用,工作溫度范圍在0℃~+70℃。
8. CPU是啥意思
CPU,(Central Processing Unit)也叫做中央處理器,是一台計算機的運算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。是計算機內的電子電路,通過執行由指令指定的基本算術、邏輯、控制和輸入/輸出(I/O)操作來執行計算機程序的指令。計算機工業至少從20世紀60年代初就使用了術語「中央處理單元」。主存儲器和I/O電路。
CPU的形式、設計和實現在它們的歷史進程中已經發生了變化,但是它們的基本操作幾乎沒有改變。CPU的主要組件包括執行算術和邏輯操作的算術邏輯單元(ALU)、向ALU提供操作數並存儲ALU操作結果的處理器寄存器和協調提取(從存儲器)和執行指令的控制單元。ONS通過引導ALU、寄存器和其他組件的協調操作。
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CPU佔用過大的解決方法:
一般來說CPU佔用過高都是因為在後台運行了某些應用或者是系統正在執行某些命令而造成的。
後台應用分為幾種情況,流氓軟體,游戲自動更新,或是其他你自己的操作。這個時候直接打開任務管理器查看哪個進程佔用比較大就能找到,如果是你自己啟動的軟體佔用較高,那就沒辦法了,只能等。
如果是流氓軟體的話就需要藉助360或者騰訊安全管家這樣的殺軟來幫忙清理並且防止其恢復,很多流氓軟體都做的特別厲害,普通用戶很難將其清理干凈。實在解決不了就重新安裝一個干凈的系統吧。
系統自己執行的操作主要包括系統自動更新,磁碟碎片整理,WindowsDefender掃描文件等,常見的就這幾種,系統更新可以通過關閉相關服務來解決,具體流程右鍵此電腦-管理-服務和應用程序-服務-WindowsUpdate-屬性-啟動類型:禁用。
磁碟碎片整理可以右鍵C盤-屬性-工具-對驅動器進行優化和碎片整理-優化,進入界面中設置其自動優化整理的時間。
WindowsDefender就直接關閉就好,流程為設置-更新和安全-WindowsDefender-關閉,就OK。
常見的CPU佔用過高的情況就是這些,如果你的處理器是很老的產品,在排出上述情況之後佔用還是很高,那說明可能是性能有點跟不上系統的需求,建議安裝WinXP或Win7這樣的老版本系統來使用;或者是直接更換新平台。
9. 工控機CPU與PC的CPU有什麼不同
IPC是工控機,PC是普通電腦,分別應用於工業生產和普通個人及商業領域。同作為電腦,工控機與PC的區別還是蠻大的。
作為同根生的電腦,主板、CPU、內存、各種外設串並口等基本配置是相同的。普通的PC機民用級的,工控機是工業級d的,所在的工作環境的要求在結構是有區別的。普通的個人電腦多數是開放的,配有一個電源風扇向外吹風,並且有一些散熱孔。工控機箱是被鐵皮全部包地嚴嚴實實的,分量很重,裡面會有2個風扇。包地嚴嚴實實地,又很重可以防塵,又可屏蔽電磁干擾。pc機有一個主板,上面有CPU插槽、內存槽、獨立顯卡等擴展槽。工控機有一叫無源底板的母版,帶有CPU的主板要插在這個母板上特殊的插槽里,其它的擴展板也要插在母板上,這個是和PC內部結構最大的區別。此外,電源對於工控機來說,非常重要。工控機電源採用的電阻電容和線圈等抗沖擊抗干擾,這個是PC機的電源無法比擬的。電源通常會在採用5-30V直流電源。