CPU，全稱“Central Processing Unit”，中文名爲“中央處理器”，在大多數網友的印象中，CPU只是一個方形配件，正面是金屬蓋，背面是一些密密麻麻的針腳或觸點，可以說毫無美感可言。但在這個小塊頭的東西上，卻是匯聚了無數的人類智慧在裏面，我們今天能上網、工作、玩遊戲等全都離不開這個小小的東西，它可謂是小塊頭有大智慧。
作爲普通用戶、網友，我們並不需要解讀CPU裏的所有“大智慧”，但CPU既然是電腦中最重要的配件、並且直接決定電腦的性能，瞭解它裏面的部分知識還是有必要的。下面筆者將給大家介紹CPU裏最重要的基礎知識，讓大家對CPU有新的認識。
1、CPU的最重要基礎：CPU架構
CPU架構：
採用Nehalem架構的Core i7/i5處理器
CPU架構，目前沒有一個權威和準確的定義，簡單來說就是CPU核心的設計方案。目前CPU大致可以分爲X86、IA64、RISC等多種架構，而個人電腦上的CPU架構，其實都是基於X86架構設計的，稱爲X86下的微架構，常常被簡稱爲CPU架構。
更新CPU架構能有效地提高CPU的執行效率，但也需要投入巨大的研發成本，因此CPU廠商一般每2-3年才更新一次架構。近幾年比較著名的X86微架構有Intel的Netburst（Pentium 4/Pentium D系列）、Core（Core 2系列）、Nehalem（Core i7/i5/i3系列），以及AMD的K8（Athlon 64系列）、K10（Phenom系列）、K10.5（Athlon II/Phenom II系列）。
Intel以Tick-Tock鐘擺模式更新CPU
自2006年發佈Core 2系列後，Intel便以“Tick-Tock”鐘擺模式更新CPU，簡單來說就是第一年改進CPU工藝，第二年更新CPU微架構，這樣交替進行。目前Intel正進行“Tick”階段，即改進CPU的製造工藝，如最新的Westmere架構其實就是Nehalem架構的工藝改進版，下一代Sandy Bridge架構將是全新架構。AMD方面則沒有一個固定的更新架構週期，從K7到K8再到K10，大概是3-4年更新一次。
製造工藝：
更新制作工藝，使同一面積的晶圓可切割出更多CPU芯片
我們常說的CPU製作工藝是指生產CPU的技術水平，改進製作工藝，就是通過縮短CPU內部電路與電路之間的距離，使同一面積的晶圓上可實現更多功能或更強性能。製作工藝以納米（nm）爲單位，目前CPU主流的製作工藝是45nm和32nm。對於普通用戶來說，更先進的製作工藝能帶來更低的功耗和更好的超頻潛力。
32位與64位CPU：
2003年AMD發佈第一款X86的64位CPU，開創民用64位先河
32/64位指的是CPU位寬，更大的CPU位寬有兩個好處：一次能處理更大範圍的數據運算和支持更大容量的內存。對於前者，普通用戶暫時沒法體驗到其優勢，但對於後者，很多用戶都碰到過，一般情況下32位CPU只支持4GB以內的內存，更大容量的內存無法在系統識別（服務器級除外）。於是就有了64位CPU，然後就有了64位操作系統與軟件。
64位CPU的優勢，需要64位操作系統和64軟件支持
目前所有主流CPU均支持X86-64技術，但要發揮其64位優勢，必須搭配64位操作系統和64位軟件。遺憾的是目前主流的軟件和遊戲均是基於32位開發的，採用64位系統難免會有一些兼容性問題，而直接採用64位開發的風險較高，這也是64位在過去7年一直不能普及的原因，但未來64位一定會取代32位成爲主流的。
2、決定CPU性能的參數：頻率、核心數、緩存
除了CPU架構外，決定CPU性能的幾個重要參數還有頻率、核心數、線程數以及緩存。TDP熱設計功耗也是網友關注的參數，下面將爲大家介紹這幾樣參數。
主頻、倍頻、外頻、超頻：
CPU盒裝會標出主頻、緩存等重要參數
CPU主頻，就是CPU運算時的工作頻率，在單核時代它是決定CPU性能的最重要指標，一般以MHz和GHz爲單位，如Phenom II X4 965主頻是3.4GHz。說到CPU主頻，就不得不提外頻和倍頻，由於CPU發展速度遠遠超出內存、硬盤等配件的速度，於是便提出外頻和倍頻的概念，它們的關係是：主頻=外頻x倍頻。而我們常說的超頻，就是通過手動提高外頻或倍頻來提高主頻。
核心數、線程數：
目前最強CPU擁有4個物理核心、8個邏輯核心
雖然提高頻率能有效提高CPU性能，但受限於製作工藝等物理因素，早在2004年，提高頻率便遇到了瓶頸，於是Intel/AMD只能另闢途徑來提升CPU性能，雙核、多核CPU便應運而生。目前主流CPU有雙核、三核和四核，六核也將在今年發佈。
其實增加核心數目就是爲了增加線程數，因爲操作系統是通過線程來執行任務的，一般情況下它們是1:1對應關係，也就是說四核CPU一般擁有四個線程。但Intel引入超線程技術後，使核心數與線程數形成1:2的關係，如四核Core i7支持八線程（或叫作八個邏輯核心），大幅提升了其多任務、多線程性能。關於超線程技術，後面將有詳細介紹。
緩存：
擁有三級緩存（L3 Cache）的CPU
緩存，Cache，它也是決定CPU性能的重要指標之一。爲什麼要引入緩存？在解釋之前必須先了解程序的執行過程，首先從硬盤執行程序，存放到內存，再給CPU運算與執行。由於內存和硬盤的速度相比CPU實在慢太多了，每執行一個程序CPU都要等待內存和硬盤，引入緩存技術便是爲了解決此矛盾，緩存與CPU速度一致，CPU從緩存讀取數據比CPU在內存上讀取快得多，從而提升系統性能。當然，由於CPU芯片面積和成本等原因，緩存都很小。目前主流級CPU都有一級和二級緩存，高端的甚至有三級緩存。
TDP熱設計功耗：
以前的盒裝CPU標有TDP熱設計功耗
TDP的是“Thermal Design Power”的簡稱，即“熱設計功耗”，它指的是CPU達到負荷最大的時候釋放出的熱量，單位是瓦特，它主要是給散熱器廠商的參考標準。高性能CPU同時也帶來了高發熱量，例如Phenom II X4 965，其TDP達到了140W，而主流級的Athlon II X2 250只有65W，對散熱器的要求顯然不同。
值得注意的是，CPU的TDP並不是CPU的實際功耗，CPU的實際功耗是通過初中學的物理知識來計算的：功率（P）＝電流（A）x電壓（V）。不要把TDP看成CPU的實際功耗，CPU的實際功耗必然小於TDP的
3、提高工作效率：多媒體指令和虛擬化技術
多媒體指令集：
通過CPU-Z等工具可查看CPU支持的指令集
MMX、3DNOW!和SSE均是CPU的多媒體擴展指令集，它們對CPU的運算有加速作用，前提是需要軟件支持。如果軟件對CPU的多媒體指令集有優化，那麼CPU的運算速度會有進一步提升。對於普通用戶而言，目前用得最多的多媒體指令是SSE系列，現在已經發展到SSE4（分爲SSE4.1和SSE4.2兩個部分）了。
多媒體指令需要軟件支持才能體現它的優勢
雖然多媒體指令的普及速度相對較慢，但隨着時間的推移，支持新指令的軟件和遊戲會越來越多，例如現在大部分遊戲和軟件均需要SSE、甚至SSE2指令支持，否則是運行不了。值得一提的是，AMD CPU支持的SSE4A和Intel CPU支持的SSE4是不完全相同的，可以這樣簡單理解：AMD SSE4A是Intel SSE4的簡化版，主要是精簡了爲Intel CPU優化的部分。
虛擬化技術：
Windows 7中安裝XP模式，需要CPU的虛擬化技術支持
CPU的虛擬化技術（Virtualization Technolegy，簡稱VT）就是單CPU模擬多CPU，並允許一個平臺同時運行多個操作系統，而應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高工作效率。在Windows 7中安裝XP模式就是一個很好的例子，當需要使用XP時直接調用，不需要重啓切換系統，這點對於程序員來說是非常有用的。
雖然虛擬化可以通過軟件實現，但是CPU硬件支持的話，執行效率會大大提升，也可以支持64位操作系統，其中Windows 7的XP模式則是必須要CPU的虛擬化技術支持。目前Intel/AMD絕大部分CPU都支持虛擬化技術，但對於普通用戶而言，虛擬化技術沒有實質作用。如果要用到虛擬化技術，需要先在BIOS開啓該技術。
節能技術：
CPU節能技術，空閒時自動降低頻率
隨着CPU的性能越來越強大，也帶來了更高的功耗，爲減少CPU在閒置時的能量浪費，Intel和AMD均不約而同地爲CPU添加節能技術。Intel方面，採用的節能技術叫“Enhance Intel SpeedStep Technology”，簡稱EIST，雖然經過多次增強優化，但名字始終沒變。而AMD的節能技術則是“Cool 'n' Quiet”，現在已經發展到3.0版。簡單來說，它們均是在CPU空閒時自動降低CPU的主頻，從而降低CPU功耗與發熱量，達到節能目的。
節能技術需要在BIOS開啓
無論是Intel還是AMD的節能技術，均需要在BIOS開啓纔有效，找到類似EIST（Intel CPU）或C'n'Q（AMD CPU）的選項進行開啓即可。
4、兩大特色技術：超線程和睿頻加速
超線程技術和睿頻加速技術可以說是Intel CPU兩大特色技術，下面我們爲大家介紹兩種技術。
Hyper-Threading，超線程技術：
Hyper-Threading，超線程技術
在前面我們已提到過超線程技術，本節我們將作詳細介紹。超線程技術（Hyper-Threading，簡稱HT），最早出現在2002年的Pentium 4上，它是利用特殊的硬件指令，把單個物理核心模擬成兩個核心（邏輯核心），讓每個核心都能使用線程級並行計算，進而兼容多線程操作系統和軟件，減少了CPU的閒置時間，提高CPU的運行效率。Core i7/i5/i3再次引入超線程技術，使四核的Core i7可同時處理八個線程操作，而雙核的Core i5 600、Core i3也可同時處理四線程操作，大幅增強它們多線程性能。
超線程技術使Core i7四核CPU擁有八個邏輯內核
超線程技術只需要消耗很小的核心面積代價，就可以在多任務的情況下提供顯著的性能提升，比起完全再添加一個物理核心來說要划算得多。相比Pentium 4的第一代HT，Core i7/i5/i3的優勢是有更大的緩存和更大的內存帶寬，能更有效地發揮多線程的作用。根據評測結果顯示，支持Core i7/i5/i3開啓HT後，多任務性能提升20-30%。
Turbo Boost，睿頻加速技術：
Turbo Boost，睿頻加速技術
Turbo Boost是一種動態加速技術，基於Nehalem架構的電源管理技術，通過分析當前CPU的負載情況，智能地完全關閉一些用不上的核心，把能源留給正在使用的核心，並使它們運行在更高的頻率，進一步提升性能；相反，需要多個核心時，動態開啓相應的核心，智能調整頻率。這樣，在不影響CPU的TDP（熱設計功耗）情況下，能把各核心的頻率調得更高。
單核渲染時，Turbo Boost使主頻從2.93G提升到3.2G
舉個簡單的例子，如果某個遊戲或軟件只用到一個核心，Turbo Boost技術就會自動關閉其他三個核心，把正在運行遊戲或軟件的那個核心的頻率提高，從而獲得最佳性能。但與超頻不同，Turbo Boost是自動完成，也不會改變CPU的最大功耗。反觀Core 2時代，即使是運行只支持的程序，其他核心仍會全速運行，得不到性能提升的同時，也造成了能源的浪費。目前只有Intel的Core i7/i5支持睿頻加速技術，有消息指AMD今年發佈的Phenom II X6六核也會引入類似技術。
總結：通過本次的CPU基礎知識充電，相信大家對CPU又有了進一步的認識，但科技的發展可謂日新月異，尤其是CPU，必須時常充電、武裝自己，才能走在科技的前面。如果你有任何疑問或建議，歡迎在評論區留言。
