【奔腾e6500】电脑入门：硬件基础知识之CPU篇

一、CPU

中央处理单元(CPU)是一个超大规模集成电路，是一台计算机的计算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

二、基本介绍

程序是由指令构成的序列，执行程序就是按指令序列逐条执行指令。一旦把程序装入主存储器（简称主存）中，就可以由CPU自动地完成从主存取指令和执行指令的任务。

主要功能

1、顺序控制

这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机工作的正确性。

一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

2、时间控制

时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地自动工作。

3、数据加工

即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。

三、组成结构

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件，运算器和控制部件等。

1、运算逻辑部件

运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

2、寄存器部件

寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。

通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。

通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。

专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。

控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。

有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快，目前市场上的中高端中央处理器都有2M左右的二级缓存，高端中央处理器有4M左右的二级缓存。

3、控制部件

控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。

简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

四、基本术语

1、主频

主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。

CPU的主频=外频×倍频系数。主频和实际的运算速度存在一定的关系，但并不是一个简单的线性关系。　所以，CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中，也可以看到这样的例子：1 GHz Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GHz至强（Xeon）/Opteron一样快，或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。

2、外频

外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，所说的超频，都是超CPU的外频（当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。

目前的绝大部分电脑系统中外频与主板前端总线不是同步速度的，而外频与前端总线（FSB）频率又很容易被混为一谈。

3、前端总线频率

前端总线（FSB)频率（即总线频率）是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽=（总线频率×数据位宽）/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。比方，现在的支持64位的至强Nocona，前端总线是800MHz，按照公式，它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。

外频与前端总线（FSB）频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一亿次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

其实现在“HyperTransport”构架的出现，让这种实际意义上的前端总线（FSB）频率发生了变化。IA-32架构必须有三大重要的构件：内存控制器Hub (MCH),I/O控制器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片组Intel 7501.Intel7505芯片组，为双至强处理器量身定做的，它们所包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线，配合DDR内存，前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题，而且更有效地提高了总线带宽，比方AMD Opteron处理器，灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器，使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话，前端总线（FSB）频率在AMD Opteron处理器就不知道从何谈起了。

4、倍频系数

倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高主频而得到高倍频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应－CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。一般除了工程样版的Intel的CPU都是锁了倍频的，少量的如Intel 酷睿2核心的奔腾双核E6500K和一些至尊版的CPU不锁倍频，而AMD之前都没有锁，现在AMD推出了黑盒版CPU（即不锁倍频版本，用户可以自由调节倍频，调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多）。

5、缓存

缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。

L1　Cache(一级缓存）是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32－256KB。

L2　Cache（二级缓存）是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。

L3　Cache(三级缓存），分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

6、扩展指令集

CPU依靠指令来自计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。

从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分（指令集共有四个种类），而从具体运用看，如Intel的MMX（Multi Media Extended，此为AMD猜测的全称，Intel并没有说明词源）、SSE、SSE2（Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2）、SSE3、SSE4系列和AMD的3DNow！等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。

通常会把CPU的扩展指令集称为”CPU的指令集”。SSE3指令集也是目前规模最小的指令集，此前MMX包含有57条命令，SSE包含有50条命令，SSE2包含有144条命令，SSE3包含有13条命令。

7、工作电压

从586CPU开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

五、常见问题

1、CPU使用率高的原因及解决方法

1、当机器慢下来的时候，首先我们想到的当然是打开任务管理器了，看看到底是哪个程序占了较高的比例，如果是某个大程序那还可以原谅，在关闭该程序后只要CPU正常了那就没问题;如果不是，那你就要看看是什么程序了，当你查不出这个进程是什么的时候就去google或者baidu搜。有时只结束是没用的，在xp下我们可以结合msconfig里的启动项，把一些不用的项给关掉。

2、一些常用的软件，比如浏览器占用了很高的CPU，那么就要升级该软件或者干脆用别的同类软件代替，有时软件和系统会有点不兼容，当然我们可以试下xp系统下给我们的那个兼容项，右键点该.exe文件选兼容性。

3、 有时是比较头痛的，当你看到你的某个占用很大CPU时你可以去下个aports或者fport来检察其对应的程序路径，也就是什么东西在调用这个

4、右击文件导致100%的CPU占用我们也会遇到，有时点右键停顿可能就是这个问题了。官方的解释：先点左键选中，再右键（不是很理解）。非官方：通过在桌面点右键-属性-外观-效果，取消“为菜单和工具提示使用下列过度效果（U）”来解决。还有某些杀毒软件对文件的监控也会有所影响，可以关闭杀毒软件的文件监控;还有就是对网页，插件，邮件的监控也是同样的道理。

5、 一些驱动程序有时也可能出现这样的现象，最好是选择微软认证的或者是官方发布的驱动来装，有时可以适当的升级驱动，不过记得最新的不是最好的。

6、CPU降温软件，由于软件在运行时会利用所以的CPU空闲时间来进行降温，但Windows不能分辨普通的CPU占用和降温软件的降温指令之间的区别，因此CPU始终显示100%，这个就不必担心了，不影响正常的系统运行。

7、 在处理较大的word文件时由于word的拼写和语法检查会使得CPU累，只要打开word的工具-选项-拼写和语法把“检查拼写和检查语法”勾去掉。

8、单击avi视频文件后CPU占用率高是因为系统要先扫描该文件，并检察文件所有部分，并建立索引。解决办法：右击保存视频文件的文件夹-属性-常规-高级，去掉为了快速搜索，允许索引服务编制该文件夹的索引的勾。

2、温度过高

1、关机断电静止一段时间后再尝试安装。

2、处理机箱内部灰尘，增强散热。

3、调节外部环境，比如笔记本使用散热风扇，开空调、开风扇降低室内温度等。

3、CPU占用

1、打开任务管理器结束系统病毒进程“”。

2、使用杀毒软件查找病毒并删除。

3、进入Winnt/system32或Windows/system32目录中，找到文件并将其删除。

4、按Win+R键打开运行，输入regedit，打开注册表编辑器。

5、依次展开至：HKEY_LOCAL_MACHNE\Software\Microsoft\Windows\Current\Run，然后在右侧中找到service =%Windir%/ –serv并删除即可。

六、总结概括

第五代计算机的CPU由电路板，固件，晶体管，针脚，金属包装，一级缓存，二级缓存，三级缓存，组成，常用有3类，第一是X86和AMD64架构的CPU，第二类是ARMv7架构的CPU，第三是微处理器，位数通常小于16位,在很多电器中都有微处理器。

主流CPU缓存一般都是这样的：256KB 1级缓存，512KB 2级缓存，4096 KB 三级缓存

CPU和缓存频率都有比例

CPU频率并不代表性能，但是他排名第二，最大影响是架构，一分钱一分货

CPU频率可以被更改，电压可以被改----超频，降频，加压，降压。

CPU发热量和频率，电压有关系

AMD的CPU频率高，电压高，架构一般，性价比高

INTEL的CPU频率中，电压低，架构优秀，价格高

Cortex的CPU频率低，电压特低，架构差，价格低

若要对CPU下诏书，要学会bat批处理，做正式程序至少要学C语言，优秀程序要学C++，但是，一般人只依靠下载软件，推荐：安全软件360卫士，聊天QQ，输入法搜狗，360极速游览器

CPU处理的是一大串的01数码，也就是二进制的数字

七、使用率高

方法一：

按Win按钮，输入regedit回车打开注册表编辑器，展开以下位置：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\TimeBroker

在右侧找到start，将其值从3改为4。

要提醒的是，修改这一值会影响到Cortana的性能，它是导致CPU超高占用的可能原因之一。如果你不使用Cortana的话，可以参考这个方法。

方法二：

导致CPU占用的另一个原因可能是后台用于更新的P2P分享服务，你可以选择关闭P2P分享。方法：打开系统设置—更新和安全—Windows更新—高级选项—选择如何提供更新，将“更新来自多个位置”关闭即可。

方法三：

如果你使用的是Win10家庭版系统，并且启用了Windows聚焦(Spotlight)功能，可能是该功能的后台服务导致CPU占用超高。打开系统设置—个性化—锁屏界面，选择其他背景模式。

方法四：

Windows提示功能也可能会导致CPU占用居高，该功能会根据用户的操作习惯推送一些有关系统功能特性的通知，如果你已经非常熟悉Win10，可以将其关闭。打开系统设置—系统—通知和操作，关闭“显示有关Windows的提示”。

方法五：

如果你用的是Windows XP或Windows 7或其他，那么你可以用Ctrl+Alt+Delete，打开任务管理器——进程——CPU——看到CPU，数据大的选择结束进程。