工控机CPU的主要性能指标

1. 工控机CPU的位与字长

在计算机技术中，数据和指令都是采用二进制代码，也就是只有“0”和“1”。其中无论是“0”还是“1"，在CPU中都是一位。

对CPU在单位时间内（同一时间）能够一次处理的二进制的位数，我们称为字长。所以，能处理字长为16位数据的CPU通常就称16位CPU，同样地，32位的CPU能在单位时间内处理字长为犯位的二进制数据。

耀彩网登录在二进制中，我们将8位称为一个字节，字节的长度是不变的，而二进制数的位数则是不固定的，即字长的长度是不固定的。对于不同的CPU，能一次处理的字长的长度也不同。16位的CPU一次只能处理2个字节，而犯位的CPU一次能处理4个字节，至于64位CPU，一次可以处理的字节达到8个。

2．工控机CPU的主频

工控机CPU主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示工控机CPU的运算速度。工控机CPU的主频＝外频x倍频系数。很多人认为CPU的主频指的是工控机CPU运行的速度，实际上这个认识是很片面的。工控机CPU的主频表示在工控机CPU内数字脉冲信号振荡的速度，与CPU实际的运算能力是没有直接关系的。当然，主频和实际的运算速度是有关的，但是目前还没有一个确定的公式能够表示两者之间的数值关系，而且工控机CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的工控机CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是工控机CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。

3．工控机CPU的外频

外频是工控机CPU的基准频率，单位也是MHz。外频是工控机CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分计算机系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为工控机CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。

4．前端总线（FSB）频率

前端总线（F SB）频率（即总线频率）是直接影响CPu与内存直接交换数据的速度。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，即数据带宽＝（总线频率、数据带宽卜8。外频与前端总线（F SB）频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是工控机CPU与工控主板之间同步运行的速度。也就是说，100 MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟振荡一千万次；而100 MHz前端总线指的是每秒钟工控机CPU可接收的数据传输量是100 MHzx 64b二（sb/B)=800 MB/s。

耀彩网登录5．工控机CPU的倍频系数

耀彩网登录倍频系数是指工控机CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高工控机CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的工控机CPU本身意义并不大。这是因为工控机CPU与系统之间的数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应——工控机CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足工控机CPU运算的速度。

6．工控机CPU的缓存

耀彩网登录由于工控机CPU的速度越来越快，与速度较低的动态存储器DRAM配合工作时往往需要插入等待状态，这样就难以发挥出工控机CPU的优越性能。为了解决这一问题，可以在传输过程中放置一高速的静态存储器（S RAM)，存储CPu经常使用的数据和指令，这样可以大大提高数据传输速度，这就是缓存，又分一级缓存和二级缓存。

耀彩网登录（1）一级缓存（L1 Cache）又称内部缓存或片内缓存，集成在工控机CPU内部，用于工控机CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。L1 Cache的速度一般与工控机CPU内核速度相同，是所有Cache中最快的。L1 Cache的容量越大，存储信息就越多，可减少工控机CPU与内存之间数据交换的次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的工控机CPU芯片面积上，L1 Cache的容量不可能做得太大，一般通常为32KB一256 KB。

（2）二级缓存（L2 cache）是工控机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。LZ高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家用CPU容量最大的是2MB，而服务器和工作站耀彩网登录所用CPU的L2高速缓存更高达1 MB-3 MB。

耀彩网登录（3）二级缓存（L3 cache）三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。其运作原理在于使用较快速的储存装置保留一份从慢速储存装置中所读取数据且进行拷贝，当有需要再从较慢的储存体中读写数据时，缓存(cache)能够使得读写的动作先在快速的装置上完成，如此会使系统的响应较为快速。工控机CPU在读取数据时，先在L1 cache中寻找，再从L2 cache寻找，然后是内存，最后是外存储器。

耀彩网登录7. 工控机CPU的扩展指令集

耀彩网登录CPU扩展指令集指的是CPU增加的多媒体或者是3D处理指令，这些扩展指令可以提高CPU处理多媒体和3D图形的能力。著名的有MMX（多媒体扩展指令）、SSE（因特网数据流单指令扩展）和3DNow！指令集。

8. 工控机CPU的内核和I/O工作电压

耀彩网登录从Pentium开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种。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1.6V-3V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

9. 工控机CPU的工作电压

工作电压指CPU正常工作所需的电压，高CPU的稳定性能，但会增加CPU的发热，提高工作电压，可以增强CPU内部信号，提CPU温度升高将改变CPU的介质性质，降低CPU的寿命。早期CPU工作电压为SV，随着制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势，以降低CPU的发热和解决耗电过大的问题。

10．工控机CPU的制造工艺

制造工艺是指在硅材料上生产CPU时内部各元器材的连接线宽度，一般用纳米（nm）表示。纳米值越小，制作工艺越先进，CPU可以达到的频率越高，集成的晶体管就可以更多。目前Intel的酷睿系列都已经达到了14nm的制造工艺，目前最先进的CPU如AMD锐龙系列已经达到7nm的制造工艺。