核心電壓:CPU的工作電壓
CPU的工作電壓是指CPU正常運行所需的電壓。現(xiàn)代CPU的工作電壓呈現(xiàn)明顯的下降趨勢,這主要有三個優(yōu)點。首先,采用低電壓的CPU芯片可以降低總功耗,從而延長電池壽命,對于便攜式和移動系統(tǒng)非常重要。其次
CPU的工作電壓是指CPU正常運行所需的電壓?,F(xiàn)代CPU的工作電壓呈現(xiàn)明顯的下降趨勢,這主要有三個優(yōu)點。首先,采用低電壓的CPU芯片可以降低總功耗,從而延長電池壽命,對于便攜式和移動系統(tǒng)非常重要。其次,低電壓的CPU發(fā)熱量較少,不會過高,與系統(tǒng)更好地配合。第三,降低電壓也是CPU主頻提高的重要因素之一。
CPU的工作電壓分為核心電壓和I/O電壓兩個方面,其中核心電壓是驅(qū)動CPU核心芯片的電壓,而I/O電壓則是驅(qū)動I/O電路的電壓。通常情況下,CPU的核心電壓小于或等于I/O電壓。隨著制造工藝的提升,近年來各種CPU的工作電壓逐步下降。目前臺式機(jī)用CPU的核心電壓通常為2V以內(nèi),筆記本專用CPU的工作電壓相對更低,以實現(xiàn)功耗的大幅降低、延長電池壽命和降低CPU發(fā)熱量的目的。
現(xiàn)代CPU會通過特殊的電壓ID(VID)引腳來指示主板中嵌入的電壓調(diào)節(jié)器,自動設(shè)置正確的電壓級別。許多面向新款CPU的主板都會提供特殊的跳線或者軟件設(shè)置,可以手動調(diào)節(jié)CPU的工作電壓。實驗表明,在超頻時適度提高核心電壓可以加強(qiáng)CPU內(nèi)部信號,對CPU性能的提升有很大幫助。然而,這樣做也會增加功耗、影響壽命和發(fā)熱量,因此一般用戶不建議進(jìn)行此類操作。
超線程技術(shù):提升CPU性能的方法
為了提高CPU的性能,通常會提高時鐘頻率和增加緩存容量。然而,隨著CPU頻率的提高和緩存的增加,制造工藝上的限制和成本的增加成為制約因素。除此之外,目前CPU的執(zhí)行單元并沒有被充分利用,無法正常讀取數(shù)據(jù)以及缺乏指令級并行計算的支持,導(dǎo)致CPU性能未達(dá)到最大化。
為了解決這些問題,Intel采用了超線程技術(shù)。超線程技術(shù)通過特殊的硬件指令將兩個邏輯內(nèi)核模擬成兩個物理芯片,使單個處理器能夠同時執(zhí)行多個線程。這樣一來,CPU可以更高效地運行多線程操作系統(tǒng)和軟件,減少CPU的閑置時間,提高運行效率。
采用超線程技術(shù),應(yīng)用程序可以同時使用CPU的不同部分,兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件。盡管單線程芯片每秒鐘能夠處理大量指令,但在任何時刻只能對一條指令進(jìn)行操作。而超線程技術(shù)可以使芯片同時進(jìn)行多線程處理,從而提升芯片性能。然而,超線程技術(shù)并不是兩顆獨立的CPU,而是共享資源的一顆CPU。當(dāng)兩個線程同時需要某一個資源時,其中一個線程必須暫停并讓出資源,直到資源空閑后才能繼續(xù)執(zhí)行。因此,超線程的性能不能與兩顆獨立CPU相媲美。
要充分發(fā)揮超線程技術(shù)的優(yōu)勢,CPU需要得到芯片組和軟件的支持。目前支持超線程技術(shù)的芯片組包括英特爾i845GE、PE和矽統(tǒng)iSR658 RDRAM、SiS645DX、SiS651等。支持超線程技術(shù)的操作系統(tǒng)有Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003和Linux kernel 2.4.x以后的版本。
通過核心電壓的降低和超線程技術(shù)的應(yīng)用,CPU的性能得到了明顯的提升。這些技術(shù)的不斷發(fā)展將進(jìn)一步推動CPU領(lǐng)域的創(chuàng)新和進(jìn)步。