如何选择处理器的三个关键：工作频率（时钟速度）、缓存和内核数量

微处理器是当今制造的每台计算机的核心。它是帮助运行和管理每个应用程序和程序的工作马。由于这部分的重要性，因此在构建基于计算机的系统时，每个用户都必须首先选择他们的处理器。

但是，您如何选择处理器？每个处理器都有许多不同的规格。在规格之上，项目类型会影响需要哪种类型的处理器。为了为任何场景选择最佳处理器，需要考虑几个关键品质。

关于当前的微处理器及其架构可以写一整本书。为了帮助简化细节，工作频率（时钟速度）、缓存和内核数量是当今主流台式机微处理器的三个最重要的品质。这三者对计算机的整体性能影响最大。

多核计算

多年来，计算机体系结构发生了巨大的变化。有许多不同的架构，但相同的架构不会停留很长时间。为了在竞争中脱颖而出，每年都必须开发新的创新架构。最流行的架构是 x86 架构。在某些时候，当今的大多数处理器都源自这种基本架构。一些现代微架构包括 Prescott、Nahalem、Sandy Bridge、Bobcat 和 Bulldozer。这些只是英特尔和 AMD 在过去几年中生产的子微架构的几个例子。

主要的芯片制造商改变了他们生产的每种架构的结构和能力。构成架构的重要特征包括：内核、CPU 时钟频率、L3 缓存和热设计功耗 (TDP)。

过去几年来处理架构进步的最重要的发展是多核处理器的可能性。直到 2000 年代中期，工作频率的上升足以补偿正在制作的节目。但是，不断上升的温度和频率限制会阻碍仅增加工作频率。为了解决这个问题，工程师开发了增加芯片内核数量的能力。在电气方面，该芯片在单个芯片上制造有 2-8 个以上的内核。这些内核是它们自己的中央处理单元 (CPU)，它们通过芯片与处理器上的其他单元相互通信，从而提高利用并行计算的程序的整体速度。

双核设置

在选择处理器时，使用更多内核总是更有利。处理能力随着每增加一个内核而增加，这允许程序跨多个内核运行，以及允许多个程序在单独的内核上运行。总而言之，拥有多核可在性能上迈出一大步，并且是选择现代处理器的关键规范。

工作频率

正如架构部分所强调的那样，工作频率在处理器性能中起着关键作用。每个微处理器都以某种振荡器频率的函数运行。振荡器频率与振荡器晶体的设计频率直接相关。该振荡器频率通常通过电子电路转换为方波。方波对于处理器内部程序的执行至关重要。然后，基于方波的数字表示，处理器可以“处理”1 和 0 中的函数，然后使处理器可以读取脉冲，以便它可以执行指令。每个时钟周期只能执行一条指令，这就增加了提高工作频率的重要性。工作频率越高，可以处理的指令越多。如果正在处理更多指令，则可以在更短的时间内完成更多工作。

今天的处理器可以在 2 GHz 到 4 GHz 的任何频率范围内运行。这意味着计算机平均每秒可以执行大约 125,000 百万条指令 (MIPS)。仅根据此质量购买的处理器将提供运行一些程序和应用程序的功能。显然，我们不只是期望打开一个网络浏览器并在打开一个选项卡的情况下浏览网络。随着多核处理的出现，工作频率可以被放大。每个核心都以制造商规格中提供的速度运行。这意味着相同的操作序列可能会在不同的内核上同时运行。更确切地说，并发进程可以在不同的内核上运行，从而使处理器能够同时处理多个进程。

缓存

缓存是与处理器相关的第三个最重要的组件。缓存充当更小、更快的内存存储设备。处理器将经常使用的数据存储在适当的位置。它有助于简化数据传输并通过减少访问内存的平均时间来提高效率。

现代处理器包含多个缓存源。处理器上最常见的缓存层次结构是多级缓存。通常，有三级缓存；级别 1 (L1)、L2 和 L3。这些缓存相互结合运行以存储处理器将使用的最重要的数据。处理器检查 L1 缓存中是否有它需要的数据，如果处理器找不到它需要的数据，则进入下一级缓存。
高速缓存在制造过程中以电气方式实现到芯片中。随着多核处理的引入，人们认为共享缓存更有用的方法是为每个内核提供自己的缓存。然而，这将包括更多的布线和跨内核延迟的增加。因此，现代处理器只有 1 个缓存层次结构，而不是跨内核拆分它们。

多核、单缓存处理器芯片

在选择现代处理器时，查看 L3 缓存是最有益的。许多操作系统的主要功能都存储在 L1 和 L2 缓存中，让 L3 缓存来填补空缺。具有 6MB-12MB 的 L3 缓存，处理器应该能够处理当今所有的应用程序。

结论

通过多核选择、运行频率速度和缓存大小，很容易找到适合您需求的处理器。多核功能增加了高时钟速度的实用性。每个内核都可以以出厂设置的时钟速度执行指令。L3 Cache 会将重要数据存储在其内存中，并将其提供给下一个需要它的核心。每个现代处理器都将在其规格中包含这些细节。在选择处理器时，重要的是要考虑这三个组件之间的关系，以及它们如何在运行时使功能受益。

资料来源：

英特尔。第一个 Nehalem 处理器。数字图像。英特尔.com。英特尔，2008 年 11 月 17 日。网络。2013 年 2 月 10 日。.

施密茨，丹尼斯。通用双核。数字图像。维基百科。Np，2007 年 6 月 8 日。网络。2013 年 2 月 19 日。

编辑：hfy