了解電腦的心臟-CPU

1971年11月15日，Intel公司的工程師M.E.Hoff推出了世界上第一個微處理器（CPU）—4004。這款4位微處理器雖然只有45條指令，每秒也只能執行5萬條指令，運行速度只有108KHz，甚至比不上1946年世界第一台計算機ENIAC。但它的集成度卻要高很多，重量也很輕。


這一突破性的微處理器為無生命體和個人計算機的智能嵌入鋪平了道路。


當然也開啟並奠定了Intel在CPU硬體上的霸主地位。


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Central Processing Unit（CPU）是一塊超大規模的集成電路，是一台計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的數據。
對於多數消費者，在選時往往看中主頻，但一款CPU運算的能力，遠遠不止主頻那麼簡單。


①主頻


CPU主頻也稱為時鐘速度，有點像人的心跳。但並不是說主頻越高處理能力就一定強，處理速度是與處理器架構、緩存、指令集各方面多方面綜合起來的一個結果。在同一代、同一個系列，同一定位下CPU的主頻越高的處理能力越強。


②指令集


指令集是CPU內部進行各種基本運算的一個程序，它的優劣關係到CPU工作方法是否高效。
舉個例子
如果完成一次加分，A指令集需要三步，B指令集需要兩步，使用B指令集處理的速度快三分之一，所以指令集也影響著CPU的處理速度。


③核心和線程


Pentium 4處理器是Intel當年的巔峰之作，主頻高達4GHz，但是由於承受不了過高的功耗帶來的發熱量，它的主頻止步於4GHz。Intel與AMD的主頻之爭就此結束。雙方開發重點專轉向了多核心。
多核，就是在一個CPU上有多個可獨立工作的處理單元；多線程，就是CPU對多個任務同時處理。
起初個人電腦的cpu都是單核的，但當任務同時出現很多時， 只好讓一個CPU來回切換處理多項任務，只不過CPU來回切換速度非常快，讓人覺得是多個任務同時在進行。
舉個例子
四線程就是四件事情都讓一個人干，這個人分配好時間同時做這件事，一個人如果能力夠，同時干四件工作，是不是工作效率就提高啦！但如果任務較繁重，一個人來不及處理，這時候二個人一起來工作，兩個人就能幹完這四件事了，這就是雙核的概念。
當工作任務很輕，作業系統這個大管家會讓其中一個人休息來節省功耗。因此，雙核處理器也並不是時時刻刻都是雙核在工作的。


④CPU緩存


位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小得多但是交換速度卻比內存要快得多。用於解決CPU與內存數據處理速度差的問題，在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可先緩存中調用，從而加快讀取速度。所以其他參數相同時，CPU緩存越大，性能越好。


⑤ CPU功耗（TDP）


在其他參數相同時，功耗越高，性能越強，發熱量越大。隨著CPU性能的不斷發展和移動辦公的興起，低功耗、長續航成了用戶新的追求。




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理解了CPU主頻、核心、線程、緩存、功耗幾個概念之後，我們就有了一把衡量CPU性能高低的尺子。以最常見的Intel i系列筆記本產品為例，到底哪款CPU更適合我們呢？


i3是Intel i系列入門級產品，其性能可勝任基礎辦公、家庭影音娛樂需求；i5是Intel i系列中端性能級產品，可以勝任大部分非專業性辦公及大部分家庭影音遊戲需求；i7是Intel i系列旗艦性能級產品，主要滿足專業級用戶使用需求及發燒級遊戲玩家。


除此之外，Intel i系列的定位還分為U、H、Q等不同定位的產品，U代表低電壓，功耗低，續航時間長，適合辦公一族使用，常應用於商務筆記本及輕薄本；H表示高性能，功耗高，性能強，多見於遊戲本；Q表示四核處理器，Intel同系列裡的性能旗艦級產品，多見於性能級產品，比如遊戲本，專業用途筆記本等。


Intel i系列到目前已發展到第七代產品，它的任務響應速度更快，4K視頻處理能力極強，能迅速地在應用程式和網頁間切換，工作效率更高。
intel創始Gordon Moore用摩爾定律道：「當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。」
要在集成電路上做更多的元器件就依賴cpu的製造工藝了，製造工藝越精細，就能在晶圓上（矽提純，再切割後叫晶圓）做越多的元器件，無疑性能就越強大。像我們常聽到的8納米，7納米製造工藝就是說這個。過去的半個世紀半導體行業真真實實得驗證了摩爾定律，CPU在很大程度上推動了電腦行業的進步


在2018年擁有一台i9 CPU、X-Class MB、GTX2080 Ti、DDR5 RAM、M.2 SSD、8K IPS三螢幕的電腦不知是多少人的夢（花痴臉）。
我有個朋友家月收等於我們家年收，上次去他們家，順便看了一下電腦的配備：X299 GAMING-M7ACK、i9 7900XE、GTX1080Ti*4、DDR4 4133-128G、850 EVO 4T*6、SM961 1T*2、DELL 8K 32"*3...
天啊！一套總共應該接近100萬新台幣了！普通人可以買多少台電腦+螢幕了！只能說他真好命，含著金湯匙長大的~