處理器主頻

CPU的工作頻率(主頻)包括兩部分:外頻與倍頻，兩者的乘積就是主頻。倍頻的全稱為倍頻系數(shù)。CPU的主頻與外頻之間存在著一個比值關(guān)系，這個比值就是倍頻系數(shù)，簡稱倍頻。倍頻可以從1.5一直到23以至更高，以0.5為一個間隔單位。外頻與倍頻相乘就是主頻，所以其中任何一項提高都可以使CPU的主頻上升。主頻、外頻、倍頻，其關(guān)系式:主頻=外頻×倍頻。

處理器主頻以每秒處理器周期可運(yùn)行的百萬次計算。通常，具有較高M(jìn)Hz或GHz的處理器能夠提高電腦運(yùn)行創(chuàng)新、娛樂、通信和生產(chǎn)力應(yīng)用的性能。但主頻只是影響系統(tǒng)整體性能的一個方面，主頻高的機(jī)器整體性能并非就一定高。

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(jī)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(jī)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(dá)到計算機(jī)總體性能的部分提升。所以在購買的時候要盡量注意CPU的外頻。

主頻也叫時鐘頻率，單位是Hz，用來表示CPU的運(yùn)算速度。它決定計算機(jī)的運(yùn)行速度，隨著計算機(jī)的發(fā)展，在同系列微處理器，主頻越高就代表計算機(jī)的速度也越快，但對與不同類型的處理器，它就只能作為一個參數(shù)來作參考。另外CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度，所以在一定情況下，很可能會出現(xiàn)主頻較高的CPU實際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。因此主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。

主頻也叫時鐘頻率，單位是MHz（或GHz），用來表示CPU的運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)的速度。CPU的主頻=外頻×倍頻系數(shù)。很多人認(rèn)為主頻就決定著CPU的運(yùn)行速度，這不僅是個片面的，而且對于服務(wù)器來講，這個認(rèn)識也出現(xiàn)了偏差。至今，沒有一條確定的公式能夠?qū)崿F(xiàn)主頻和實際的運(yùn)算速度兩者之間的數(shù)值關(guān)系，即使是兩大處理器廠家Intel英特爾和AMD，在這點上也存在著很大的爭議，從Intel的產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，可以看出Intel很注重加強(qiáng)自身主頻的發(fā)展。像其他的處理器廠家，有人曾經(jīng)拿過一塊1G的全美達(dá)處理器來做比較，它的運(yùn)行效率相當(dāng)于2G的Intel處理器。

所以，CPU的主頻與CPU實際的運(yùn)算能力是沒有直接關(guān)系的，主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度。在Intel的處理器產(chǎn)品中，也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium芯片能夠表現(xiàn)得差不多跟2.66 GHz至強(qiáng)（ 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(yùn)算速度還要看CPU的流水線、總線等等各方面的性能指標(biāo)?。

主頻和實際的運(yùn)算速度是有關(guān)的，只能說主頻僅僅是CPU性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。

在電子技術(shù)中，脈沖信號是一個按一定電壓幅度，一定時間間隔連續(xù)發(fā)出的模擬信號。脈沖信號之間的時間間隔稱為周期；而將在單位時間（如1秒）內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)稱為頻率。頻率是描述周期性循環(huán)信號（包 括脈沖信號）在單位時間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計量名稱；頻率的標(biāo)準(zhǔn)計量單位是Hz（赫）。電腦中的系統(tǒng)時鐘就是一個典型的頻率相當(dāng)精確和穩(wěn)定的脈沖信號發(fā)生器。頻率在數(shù)學(xué)表達(dá)式中用“f”表示，其相應(yīng)的單位有：Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。計算脈沖信號周期的時間單位及相應(yīng)的換算關(guān)系是：s（秒）、ms（毫秒）、μs（微秒）、ns（納秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。

CPU的主頻，即CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed）。通常所說的某某CPU是多少兆赫的，而這個多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度，其實不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，與CPU實際的運(yùn)算能力并沒有直接關(guān)系。主頻和實際的運(yùn)算速度存在一定 的關(guān)系，但目前還沒有一個確定的公式能夠定量兩者的數(shù)值關(guān)系，因為CPU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)（緩存、指令集，CPU的位數(shù)等等）。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度，所以在一定情況下，很可能會出現(xiàn)主頻較高的CPU實際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。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值的方式來命名。因此主頻僅是CPU性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表CPU的整體性能。

CPU的主頻不代表CPU的速度，但提高主頻對于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。舉個例子來說，假設(shè)某個CPU在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令，那么當(dāng)CPU運(yùn)行在100MHz主頻時，將比它運(yùn)行在50MHz主頻時速度快一倍。因為100MHz的時鐘周期比50MHz的時鐘周期占用時間減少了一半，也就是工作在100MHz主頻的CPU執(zhí)行一條運(yùn)算指令所需時間僅為10ns比工作在50MHz主頻時的20ns縮短了一半，自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過電腦的整體運(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，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。

內(nèi)存主頻和CPU主頻一樣，習(xí)慣上被用來表示內(nèi)存的速度，它代表著該內(nèi)存所能達(dá)到的最高工作頻率。內(nèi)存主頻是以MHz（兆赫）為單位來計量的。內(nèi)存主頻越高在一定程度上代表著內(nèi)存所能達(dá)到的速度越快。內(nèi)存主頻決定著該內(nèi)存最高能在什么樣的頻率正常工作。目前較為主流的內(nèi)存頻率是667MHz和800MHz的DDR2內(nèi)存，以及1333MHz的DDR3內(nèi)存。較為高端的以GHz計算，如高端企業(yè)需求的主頻≥2.4GHz。

大家知道，計算機(jī)系統(tǒng)的時鐘速度是以頻率來衡量的。晶體振蕩器控制著時鐘速度，在石英晶片 上加上電壓，其就以正弦波的形式震動起來，這一震動可以通過晶片的形變和大小記錄下來。晶體的震動以正弦調(diào)和變化的電流的形式表現(xiàn)出來，這一變化的電流就是時鐘信號。而內(nèi)存本身并不具備晶體振蕩器，因此內(nèi)存工作時的時鐘信號是由主板芯片組的北橋或直接由主板的時鐘發(fā)生器提供的，也就是說內(nèi)存無法決定自身的工作頻率，其實際工作頻率是由主板來決定的。

DDR內(nèi)存和DDR2內(nèi)存的頻率可以用工作頻率和等效頻率兩種方式表示，工作頻率是內(nèi)存顆粒實際的工作頻率，但是由于DDR內(nèi)存可以在脈沖的上升和下降沿都傳輸數(shù)據(jù)，因此傳輸數(shù)據(jù)的等效頻率是工作頻率的兩倍；而DDR2內(nèi)存每個時鐘能夠以四倍于工作頻率的速度讀/寫數(shù)據(jù)，因此傳輸數(shù)據(jù)的等效頻率是工作頻率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作頻率分別是100/133/166/200MHz，而等效頻率分別是200/266/333/400MHz；DDR2 400/533/667/800的工作頻率分別是100/133/166/200MHz，而等效頻率分別是400/533/667/800MHz。

DDR31066/1333/1600/1800/2000的工作頻率分別是266/333/400/450/500MHZ，而等效頻率分別是1066/1333/1600/1800/2000MHZ。

內(nèi)存異步工作模式包含多種意義，在廣義上凡是內(nèi)存工作頻率與CPU的外頻不一致時都可以稱為內(nèi)存異步工作模式。首先，最早的內(nèi)存異步工作模式出現(xiàn)在早期的主板芯片組中，可以使內(nèi)存工作在比CPU外頻高33MHz或者低33MHz的模式下(注意只是簡單相差33MHz)，從而可以提高系統(tǒng)內(nèi)存性能或者使老內(nèi)存繼續(xù)發(fā)揮余熱。其次，在正常的工作模式(CPU不超頻)下，目前不少主板芯片組也支持內(nèi)存異步工作模式，例如Intel 910GL芯片組，僅僅只支持533MHz FSB即133MHz的CPU外頻，但卻可以搭配工作頻率為133MHz的DDR 266、工作頻率為166MHz的DDR 333和工作頻率為200MHz的DDR 400正常工作(注意此時其CPU外頻133MHz與DDR 400的工作頻率200MHz已經(jīng)相差66MHz了)，只不過搭配不同的內(nèi)存其性能有差異罷了。再次，在CPU超頻的情況下，為了不使內(nèi)存拖CPU超頻能力的后腿，此時可以調(diào)低內(nèi)存的工作頻率以便于超頻，例如AMD的Socket 939接口的Opteron 144非常容易超頻，不少產(chǎn)品的外頻都可以輕松超上300MHz，而此如果在內(nèi)存同步的工作模式下，此時內(nèi)存的等效頻率將高達(dá)DDR 600，這顯然是不可能的，為了順利超上300MHz外頻，我們可以在超頻前在主板BIOS中把內(nèi)存設(shè)置為DDR 333或DDR 266，在超上300MHz外頻之后，前者也不過才DDR 500(某些極品內(nèi)存可以達(dá)到)，而后者更是只有DDR 400(完全是正常的標(biāo)準(zhǔn)頻率)，由此可見，正確設(shè)置內(nèi)存異步模式有助于超頻成功。

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(yùn)行的速度，而且目前的絕大部分電腦系統(tǒng)中外頻也是內(nèi)存與主板之間的同步運(yùn)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(yùn)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(jī)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(jī)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?，F(xiàn)在的廠商基本上都已經(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(dá)到計算機(jī)總體性能的部分提升。所以在購買的時候要盡量注意CPU的外頻。

目前的主板芯片組幾乎都支持內(nèi)存異步，英特爾公司從810系列到目前較新的875系列都支持，而威盛公司則從693芯片組以后全部都提供了此功能。

在電腦中，系統(tǒng)總線通常是指CPU的I/O接口單元與系統(tǒng)內(nèi)存、L2 Cache和主板芯片組之間的數(shù)據(jù)、指令等傳輸通道。系統(tǒng)總線時鐘就是我們常說的系統(tǒng)時鐘和CPU外部時鐘（外頻），它是電腦系統(tǒng)的基本時鐘，電腦中各分系統(tǒng)中所有不同頻率的時鐘都與系統(tǒng)時鐘相關(guān)聯(lián)，詳細(xì)情況可參考圖2。

由于從486DX2（CPU）開始，CPU的內(nèi)核工作頻率和外頻（系統(tǒng)時鐘頻率）就不一致了。在586、686電腦中，系統(tǒng)時鐘就是CPU的“外頻”，而將系統(tǒng)時鐘按規(guī)定比例倍頻后所得到時鐘信號作為CPU的內(nèi)核工作時鐘。CPU內(nèi)核工作時鐘頻率也就是我們平常所說的電腦主頻，例如說某電腦是Pentium－233，那么這臺電腦的系統(tǒng)時鐘是66MHz，而它的主頻則是（66×3.5）=233MHz。

從圖2可以看出，各分系統(tǒng)時鐘和AGP接口時鐘都是由系統(tǒng)時鐘按照一定的比例分頻或倍頻得到的，所以調(diào)整電腦中的系統(tǒng)時鐘頻率必然將改變其它各分系統(tǒng)時鐘信號頻率，影響各分系統(tǒng)的實際運(yùn)行情況，這一點對電腦發(fā)燒友進(jìn)行CPU超外頻運(yùn)行時應(yīng)該加以充分重視。