关于电脑CPU的基础知识，你全都掌握吗？

由 demi 提交于周四, 13 七月 2023 - 09:28

说起CPU，想必各位小伙伴多少都有一定的了解。毕竟它的好坏直接关系到我们电脑的性能，是我们购买电脑前必须要关注的重点，

那么，CPU为什么如此重要呢？主频和缓存又有什么含义呢？今天，就来跟大家简单聊聊，什么是CPU。

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01、CPU是什么？

中央处理器（Central Processing Unit）简称CPU，主要包括控制器和运算器两个核心部分，还有解决内存与CPU之间运算速度不匹配问题的高速缓存（Cache）。它是计算机重要的运算核心和控制核心，是电脑的主要配件之一，如同大脑一般的存在。

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02、CPU有什么作用？

作为电脑的核心配件，CPU主要负责解析计算机指令与处理各项软件中的数据。通常分为获取指令、指令解码、执行指令、访存取数、结果写回这五个主要阶段。

CPU可进行通用计算，可以处理常见的数据任务。通俗地讲，CPU像是“万能”计算器，可处理各种各样的数据。但是，通用不代表精通，CPU可以将专业的任务交给专业的硬件做。

电脑CPU就是个指挥官。举个例子，当我们在进行3D建模、渲染操作时，CPU会向显卡发出指令，将图形运算的任务交给显卡处理，将相关建模素材加载至内存中以待使用，也可将渲染好的模型储存至硬盘。是一个统筹整个硬件系统，规划分配任务给对应硬件的角色。

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03、CPU专业名词解析

CPU主频：
主频指的就是时钟频率，也可以说是处理器在标准工作压力下的工作频率。通常来讲，在同代处理器情况下，CPU主频越高，速度越快，一个时钟周期内产生的信号也就越多，单位是Hz，GHz即十亿赫兹，1GHz相当于1000MHz。

制程工艺：
制程工艺是指在生产CPU过程中，集成电路的精细度，可以简单理解为晶体管间的距离，以纳米（nm）来表示， CPU制程工艺越先进，纳米数越小，单位面积所容纳晶体管就越多，集成度也会更高，理论性能更强。

工作电压：
CPU正常工作时所需的电压，早期核定为5伏左右，因为会导致CPU发热而降低其寿命的问题，如今逐渐呈下降趋势，目前主流台式处理器工作电压在1.1-1.2V，降低工作电压可以大幅减少功耗，降低CPU发热量。

高速缓存：
CPU与内存之间的数据交换缓冲区域，主要用来解决RAM与CPU之间运算速度不匹配问题，能够存取小部分CPU即将使用的数据，减少CPU访问内存时间，提高效率。

不过容量相对较小，但相对RAM有更接近于CPU的速度。一般分为一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）、三级缓存（L3 Cache）三种。

一级缓存：集成在CPU中，分为数据缓存和指令缓存，用来存储数据和执行指令，并能同时被CPU访问，提高效率。一般来说，一级缓存容量越大，CPU运算效率越高，但受限于其复杂的结构，容量不可能做得太大，通常为每个核心4-64KB。

二级缓存：L2 Cache，即CPU二级高速缓存，它只能存储数据，但也是CPU性能表现的关键之一。当CPU在一级缓存中找不到数据时，便会前往二级缓存中寻找。

相比一级缓存，二级缓存有着更大的存储空间，每个核心有自己的二级缓存，二级缓存容量提升越大，对CPU制造工艺的要求也就越高。

三级缓存：L3 Cache，相对一级缓存和二级缓存，三级缓存更像是“补丁”，拥有更大的容量。当CPU读取二级缓存未命中数据时，就会前往三级缓存中寻找，降低内存延迟，进一步提升处理器计算时的性能。

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