CPU基本知识大全
CPU 的全称是 Central Processing Unit(中央处理器)，是电脑中最硬核组件。CPU 是计算机最核心组件。CPU 核心：从程序或应用程序获取指令并执行计算。这个过程可以分为三个关键阶段：提取，解码和执行。下面就让小编带你去看看CPU基本知识大全，希望能帮助到大家!
CPU超频小知识：CPU什么情况下需要超频?CPU超频需要什么条件?
一、什么是CPU频率吗?
CPU频率其实就是指CPU在一秒内发生脉冲的次数，单位是赫兹，同一款CPU在一秒内发生脉冲的次数越多，就说明它的运行速度越快。
二、CPU超频有什么用?
CPU超频的作用是可以使工作频率提高，并让其在高于其额定的频率状态下稳定工作，能够让cpu发挥更强大的性能，以提高电脑的运行速度。通常所说的超频简单来说就是人为提高CPU的外频或倍频，使之运行频率得到大幅提升，即CPU超频。
公式：CPU主频=CPU倍频__CPU外频;
举个例子：
例如：i7 9700K基础频率大小3.6GHz，通过设置超频，让其频率固定在5Ghz，超过它原来限制的频率上。
打个比方说，我们在跑步的时候，以5米/S的速度进行跑步，但是您想要快点跑到终点，这时候您就需要加速跑，这时您的速度调到了7米/S，你的步频就加快了。
三、CPU超频需要什么条件?
1、CPU需要支持超频
intel在CPU市场实行了严格的产品等级划分，只有CPU带K后缀的型号，例如i7-9700K，才可以支持超频，其它CPU频率已经锁死了。而AMD这边良心点，因为要抢占市场份额，目前几乎全系CPU采用不锁频技术，均支持超频。
2、主板需要支持超频
在intel主板芯片组中，Z开头才支持超频，例如Z370、Z390主板，而在AMD主板芯片组中，__开头、B开头的主板芯片组支持超频，例如__470、B450。一般主板采用6相核心供电或者更多的主板就可以进行超频尝试。
3、CPU散热器加强
由于CPU超频之后，会带来更高的温度表现，如果散热器太垃圾，超频产生的巨量热量无法尽快散热，导致温度飙升，CPU稳定性就会大大折扣。
4、电源功率
超频后CPU的耗电是大幅度增加，所以电源功率有合理预留一定的空间。
四、CPU什么情况下需要超频?
当你对这块CPU的性能不满意的时候，这时候可以考虑通过超频来提升性能。
五、超频对cpu的影响
由于CPU超频之后，主板和CPU的温度升高，对硬件使用寿命会有一定的影响。如果超频不当，还有可能造成CPU损坏、缩肛(CPU无法稳定运行在默认出厂的频率上)等问题。
以上就是装机之家分享的CPU超频小知识，如果CPU在平时够用的情况下，是无需超频的，正常使用即可，只有当性能不够的情况下，例如老处理器，才可以尝试超频，以提高CPU的性能。
CPU 高速缓存知识
01概述
在计算机系统中，CPU高速缓存(英语：CPU Cache，在本文中简称缓存)是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层，仅次于CPU寄存器。其容量远小于内存，但速度却可以接近处理器的频率。
当处理器发出内存访问请求时，会先查看缓存内是否有请求数据。如果存在(命中)，则不经访问内存直接返回该数据;如果不存在(失效)，则要先把内存中的相应数据载入缓存，再将其返回处理器。
缓存之所以有效，主要是因为程序运行时对内存的访问呈现局部性(Locality)特征。这种局部性既包括空间局部性(Spatial Locality)，也包括时间局部性(Temporal Locality)。有效利用这种局部性，缓存可以达到极高的命中率。
在处理器看来，缓存是一个透明部件。因此，程序员通常无法直接干预对缓存的操作。但是，确实可以根据缓存的特点对程序代码实施特定优化，从而更好地利用缓存。
02CPU 的多级缓存
CPU 缓存离 CPU 核心更近，由于电子信号传输是需要时间的，所以离 CPU 核心越近，缓存的读写速度就越快。但 CPU 的空间很狭小，离 CPU 越近缓存大小受到的限制也越大。所以，综合硬件布局、性能等因素，CPU 缓存通常分为大小不等的三级缓存。
CPU 缓存的材质 SRAM 比内存使用的 DRAM 贵许多，所以不同于内存动辄以 GB 计算，它的大小是以 MB 来计算的。比如，在我的 Linu__ 系统上，离 CPU 最近的一级缓存是 32KB，二级缓存是 256KB，最大的三级缓存则是 20MB。
你可能注意到，三级缓存要比一、二级缓存大许多倍，这是因为当下的 CPU 都是多核心的，每个核心都有自己的一、二级缓存，但三级缓存却是一颗 CPU 上所有核心共享的。
程序执行时，会先将内存中的数据载入到共享的三级缓存中，再进入每颗核心独有的二级缓存，最后进入最快的一级缓存，之后才会被 CPU 使用，就像下面这张图。
通过上图可以知道：
L1缓分成两种，一种是指令缓存，一种是数据缓存。L2缓存和L3缓存不分指令和数据。
L1和L2缓存在每一个CPU核中，L3则是所有CPU核心共享的内存。
L1、L2、L3的越离CPU近就越小，速度也越快，越离CPU远，速度也越慢。
缓存要比内存快很多，那么我们来看下他们的访问速度是什么样的。
L1 的存取速度：4 个CPU时钟周期
L2 的存取速度：11 个CPU时钟周期
L3 的存取速度：30 个CPU时钟周期
RAM内存的存取速度：100 个CPU时钟周期以上
根据上面的访问速度可知，如果 CPU 所要操作的数据在缓存中，则直接读取，这称为缓存命中。命中缓存会带来很大的性能提升，因此，我们的代码优化目标是提升 CPU 缓存的命中率。
通常我们查看 CPU 缓存时会发现有 2 个一级缓存(比如 Linu__ 上就是上图中的 inde__0 和 inde__1)，这是因为，CPU 会区别对待指令与数据。比如，“1+1=2”这个运算，“+”就是指令，会放在一级指令缓存中，而“1”这个输入数字，则放在一级数据缓存中。虽然在冯诺依曼计算机体系结构中，代码指令与数据是放在一起的，但执行时却是分开进入指令缓存与数据缓存的，因此我们要分开来看二者的缓存命中率。
03提升L1数据缓存的命中率
在说明这个问题之前。我们需要了解一个术语 Cache Line。缓存基本上来说就是把后面的数据加载到离自己近的地方，对于CPU来说，它是不会一个字节一个字节的加载的，因为这非常没有效率，一般来说都是要一块一块的加载的，对于这样的一块一块的数据单位，术语叫“Cache Line”，一般来说，一个主流的CPU的Cache Line 是 64 Bytes，64Bytes也就是16个32位的整型，这就是CPU从内存中捞数据上来的最小数据单位。
比如：Cache Line是最小单位(64Bytes)，所以先把Cache分布多个Cache Line，比如：L1有32KB，那么，32KB/64B = 512 个 Cache Line。
Linu__ 上你可以通过 coherency_line_size 配置查看它。
Cache的数据放置的策略决定了内存中的数据块会拷贝到CPU Cache中的哪个位置上，因为Cache的大小远远小于内存，所以，需要有一种地址关联的算法，能够让内存中的数据可以被映射到Cache中来。这个有点像内存地址从逻辑地址向物理地址映射的方法，但不完全一样。
基本上来说，我们通常会想到如下的算法:
一种方法是，任何一个内存地址的数据可以被缓存在任何一个Cache Line里，这种方法是最灵活的，但是，如果我们要知道一个内存是否存在于Cache中，我们就需要进行O(n)复杂度的Cache遍历，这是很没有效率的。
另一种方法，为了降低缓存搜索算法，我们需要使用像Hash Table这样的数据结构，最简单的hash table就是做“求模运算”，比如：我们的L1 Cache有512个Cache Line，那么，公式：(内存地址 mod 512)__ 64 就可以直接找到所在的Cache地址的偏移了。但是，这样的方式需要我们的程序对内存地址的访问要非常地平均，不然冲突就会非常严重。这成了一种非常理想的情况了。
为了避免上述的两种方案的问题，于是就要容忍一定的hash冲突，也就出现了 N-Way 关联。也就是把连续的N个Cache Line绑成一组，然后，先把找到相关的组，然后再在这个组内找到相关的Cache Line。这叫 Set Associativity。如下图所示。
对于 N-Way 组关联，可能有点不好理解，举个例子进行说明，Intel 大多数处理器的L1 Cache都是32KB，8-Way 组相联，Cache Line 是64 Bytes。
这意味着，
32KB的可以分成，32KB / 64 = 512 条 Cache Line。
因为有8 Way，于是会每一Way 有 512 / 8 = 64 条 Cache Line。
于是每一路就有 64 __ 64 = 4096 Byts 的内存。
为了方便索引内存地址，
Tag：每条 Cache Line 前都会有一个独立分配的 24 bits用来存的 tag，其就是内存地址的前24bits
Inde__：内存地址后续的6个bits则是在这一Way的是Cache Line 索引，2^6 = 64 刚好可以索引64条Cache Line
Offset：再往后的6bits用于表示在Cache Line 里的偏移量
当拿到一个内存地址的时候，先拿出中间的 6bits 来，找到是哪组。
然后，在这一个8组的cache line中，再进行O(n) n=8 的遍历，主要是要匹配前24bits的tag。如果匹配中了，就算命中，如果没有匹配到，那就是cache miss，如果是读操作，就需要进向后面的缓存进行访问了。L2/L3同样是这样的算法。而淘汰算法有两种，一种是随机一种是LRU。现在一般都是以LRU的算法(通过增加一个访问计数器来实现)
这也意味着：
L1 Cache 可映射 36bits 的内存地址，一共 2^36 = 64GB的内存
当CPU要访问一个内存的时候，通过这个内存中间的6bits 定位是哪个set，通过前 24bits 定位相应的Cache Line。
就像一个hash Table的数据结构一样，先是O(1)的索引，然后进入冲突搜索。
因为中间的 6bits 决定了一个同一个set，所以，对于一段连续的内存来说，每间隔4096的内存会被放在同一个组内，导致缓存冲突。
此外，当有数据没有命中缓存的时候，CPU就会以最小为Cache Line的单元向内存更新数据。当然，CPU并不一定只是更新64Bytes，因为访问主存实在是太慢了，所以，一般都会多更新一些。好的CPU会有一些预测的技术，如果找到一种pattern的话，就会预先加载更多的内存，包括指令也可以预加载。这叫 Prefetching 技术。关于预取技术是如何影响性能的请看我们下面的案例。
CPU(一篇有点搞笑的CPU科普)
主频：
我们常在CPU的信息里看到 3.0GHz、3.7GHz等就是CPU的主频，严谨的说他是CPU内核的时钟频率，但是我们也可以直接理解为运算速度。
举个有趣的例子：CPU的主频相当于我们胳膊的肌肉(力量)，主频越高，力量越大。
核心：
我们更多听到的是，这个CPU是几核几核的。如2核、4核、6核、8核、16核等等。
这个核心可以理解为我们人类的胳膊，2核就是两条胳膊，4核就是4条胳膊，6核就是6条胳膊。
线程：
光有胳膊(核心)和肌肉(频率)是干不了活的，还必须要有手(线程)才行。
一般来说，单核配单线程、双核配双线程，就相当于一条胳膊长一只手。后来由于技术越来越厉害，造出了一条胳膊长两只手的情况，这样干活的效率就大大的提高了。
架构：
现在胳膊有了，肌肉有了，手也有了，就差一个工具就可以干活了，这个工具就是CPU的架构，架构对性能的影响巨大。
所以说有句话叫“抛开架构看核心、频率都是耍流氓!”这就是为啥以前AMD的CPU虽然核心数量和频率都比同时期的英特尔高，但是依然流传着“i3战A8，i5秒全家、i7轰成渣”这样的说法了。
这个时候可能有的人不理解了，怎么看架构呢?这个其实不用担心，因为一般来说，每一代CPU的架构都是一样的，比如i3-8100、i5-8500、i7-8700都是8代的CPU，使用的架构也是一样的，现在官方店在售的也都是最新款。
缓存：
缓存也是CPU里一项很重要的参数。由于CPU的运算速度特别快，在内存条的读写忙不过来的时候，CPU就可以把这部分数据存入缓存中，以此来缓解CPU的运算速度与内存条读写速度不匹配的矛盾，所以缓存是越大越好。
参数就算是说完了。既然开头就说了“CPU也跟人脑一样，术业有专攻。”那接下来就分析一波，什么样的U适合干什么样的工作。
游戏：
由于游戏运行需要的是粗暴直接的计算工作，所以主频高的CPU会更有优势。
这就好比我的工作是要搬个砖，肌肉强点，力气大才是硬性需求。就算我有8条胳膊16只手，看起来张牙舞爪的很厉害，但是我搬砖的时候根本用不到，而且这些胳膊大多力气又小，所以效果并不会很好。
所以，有游戏需求的玩家可以选择主频高点的CPU，核心和线程数少一点无所谓。(4核4线程就差不多了)
整体来说，英特尔i3、i5、i7和锐龙2代的CPU主频都挺高的，很适合玩游戏。英特尔后面带“K”的CPU不仅主频更高，而且是支持超频的(需要用Z系或__系主板)。新出的锐龙2代CPU主频也很高，而且性价比也还不错。
图形渲染等工作需求：
对于需要进行大量并行运算的图形渲染来说，多核心多线程同时工作能比单核心高主频的傻大粗节省大量的时间。
绿巨人虽然搬砖能力出众，但是如果让他去完成一幅复杂的拼图，速度自然是比那种有多条胳膊和多只手同时工作的小机灵慢了不少。
适合图形渲染和视频制作的CPU：
日常家用，偶尔玩LOL、DNF等
这一类的用户平时就是看看网页，看看视频、看文档、玩玩LOL、DNF等游戏。
这类用户可以选择自带核显的CPU，如699元的AMD 锐龙3 2200G、英特尔600块的奔腾G5500，或者800元的i3-8100。这类CPU的自带的HD630核显完全可以轻松解码4K视频以及流畅运行LOL、DNF这类游戏，省下的钱买块固态硬盘，加条内存岂不是美滋滋。(使用核显请尽量组双通道内存条，为什么可以看我内存条的文章)
总结：
1.游戏用户选择高主频的CPU，4核4线程差不多就够用了。如英特尔i3-8350K、i5-8600K(这种带K的CPU还可以通过超频来达到更高的频率，不过要搭配较贵的Z370系主板使用);锐龙二代CPU也很不错，建议购买后缀带__的如 锐龙R5 2600__，虽然本身性价比并不突出，但是好在可以搭配AMD平台较便宜的B350主板进行超频。
2.对于需要做图形渲染工作的用户来说，多核心多线程的CPU是最优的选择。AMD多核心多线程的锐龙系列性价比非常的高。
3.普通用户，如果没有大型游戏需求，AMD的锐龙R3 2200G绝对是最有性价比的选择。首先是4核4线程3.5GHz，性能足够用，而且自带的核显性能也不俗，LOL、DNF毫无压力，还能省下买显卡的钱。
4.选择CPU的时候，一定要询问店家是不是支持自己的主板。有时候虽然接口针脚数量是一样的，但是可能并不兼容。(英特尔，别左右瞎看了，说的就是你)
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