主频主要有什么作用?

2025-02-26 08:30:02
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回答1:

简单的说:
主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU的运算速度。CPU的工作频率(主频)包括两部分:外频与倍频,两者的乘积就是主频。倍频的全称为倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系,这个比值就是倍频系数,简称倍频。倍频可以从1.5一直到23以至更高,以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频,所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。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CPU实际运算速度较低的现象。因此主频仅仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。

具体一点讲:
什么是CPU倍频和主频
CPU的倍频,全称是倍频系数。CPU的核心工作频率与外频之间存在着一个比值关系,这个比值就是倍频系数,简称倍频。理论上倍频是从1.5一直到无限的,但需要注意的是,倍频是以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频,所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。
原先并没有倍频概念,CPU的主频和系统总线的速度是一样的,但CPU的速度越来越快,倍频技术也就应运而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上,而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为:主频 = 外频 x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数,当外频不变时,提高倍频,CPU主频也就越高。
在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期;而将在单位时间(如1秒)内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称;频率的标准计量单位是Hz(赫)。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的单位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其中1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是:s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒),其中:1s=1000ms,1 ms=1000μs,1μs=1000ns。
CPU的主频,即CPU内核工作的时钟频率(CPU Clock Speed)。通常所说的某某CPU是多少兆赫的,而这个多少兆赫就是“CPU的主频”。很多人认为CPU的主频就是其运行速度,其实不然。CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度,与CPU实际的运算能力并没有直接关系。主频和实际的运算速度存在一定的关系,但目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系,因为CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标(缓存、指令集,CPU的位数等等)。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CPU实际运算速度较低的现象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都能以较低的主频,达到英特尔公司的Pentium 4系列CPU较高主频的CPU性能,所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式来命名。因此主频仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。
CPU的主频不代表CPU的速度,但提高主频对于提高CPU运算速度却是至关重要的。举个例子来说,假设某个CPU在一个时钟周期内执行一条运算指令,那么当CPU运行在100MHz主频时,将比它运行在50MHz主频时速度快一倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半,也就是工作在100MHz主频的CPU执行一条运算指令所需时间仅为10ns比工作在50MHz主频时的20ns缩短了一半,自然运算速度也就快了一倍。只不过电脑的整体运行速度不仅取决于CPU运算速度,还与其它各分系统的运行情况有关,只有在提高主频的同时,各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后,电脑整体的运行速度才能真正得到提高。
提高CPU工作主频主要受到生产工艺的限制。由于CPU是在半导体硅片上制造的,在硅片上的元件之间需要导线进行联接,由于在高频状态下要求导线越细越短越好,这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证CPU运算正确。因此制造工艺的限制,是CPU主频发展的最大障碍之一。
在谈到200MHz外频时,不得不解释几个老名词:主频、外频和前端总线。
CPU的主频随着技术进步和市场需求的提升而不断提高,但外部设备所能承受的频率极限与CPU核心无法相提并论,于是外频的概念产生了。一般说来,我们现在能见到的标准外频有100MHz、133MHz,甚至更高的166MHz,目前又有了200MHz的高外频。CPU的工作频率(主频)包括两部分:外频与倍频,两者的乘积就是主频。倍频的全称为倍频系数。CPU的主频与外频之间存在着一个比值关系,这个比值就是倍频系数,简称倍频。倍频可以从1.5一直到23以至更高,以0.5为一个间隔单位。外频与倍频相乘就是主频,所以其中任何一项提高都可以使CPU的主频上升。
CPU主频、外频和前端总线(FSB)频率的单位都是Hz,目前通常是以MHz和GHz作为计量单位。需要注意的是不要将外频和FSB频率混为一谈,我们时常在IT媒体上可以看见一些外频800MHz、533MHz的词语,其实这些是把外频和FSB给混淆了。例如Pentium 4处理器的外频目前有100MHz和133MHz两种,由于Intel使用了四倍传输技术,受益于Pentium4处理器的四倍数据传输(QDR,Quad data Rate)总线,一块133MHz外频的Northwood处理器将能够以实际533MHz(133MHz×4)的前端总线速度传送数据,而200MHz外频的P4将会以800MHzr的前端总线速度传送数据,AMD Athlon 64处理器基于同样的道理,也将会以200MHz外频支持800MHz的前端总线频率。但是对于AMD Athlon XP处理器,因其前端总线使用双倍数据传输技术(DDR,Double Date Rate),它的前端总线频率为外频的两倍,所以外频200MHz的Athlon XP处理器的前端总线频率为400MHz。对于早期的处理器,如Pentium III,其外频和前端总线频率是相等的。
提到外频,我们就顺便再说一下PCI工作频率。目前电脑上的硬盘、声卡等许多部件都是采用PCI总线形式,并且工作在33MHz的标准工作频率之下。PCI总线频率并不是固定的,而是取决于系统总线速度,也就是外频。当外频为66MHz时,主板通过二分频技术令PCI设备保持33MHz的工作频率;而当外频提高到100MHz时,三分频技术一样可以令PCI设备的工作频率不超标;在采用四分频、五分频技术的主板上,当外频为133MHz、166MHz时,同样可以让PCI设备工作在33MHz。但是如果外频并没有采用上述标准频率,而是定格如75MHz、83MHz之下,则PCI总线依然只能用二分频技术,从而令PCI系统的工作频率为37.5MHz甚至是41.5MHz。这样一来,许多部件主必须工作在非额定频率之下,是否能够正常运作就要取决于产品本身的质量了。此时,硬盘能否撑得住是最关键的,因为PCI总线提升后,硬盘与CPU的数据交换速度增加,极有可能导致读写不正常,从而产生死机。
高外频对系统的影响呈两面性,有利因素可归结为两个,一是提升CPU乃至整体系统的执行效率,二是增加系统可以获得的内存带宽。两者带来的最终结果自然是整体性能明显提升。
因此从上面我们可以看出,外频对系统性能起着决定性的作用:CPU的主频由倍频和外频综合决定,前端总线频率根据采用的传输技术由外频来决定,主板的PCI频率由外频和分频倍数决定,内存子系统的数据带宽也受外频决定。
前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道,其频率高低直接影响CPU访问内存的速度;BIOS可看作是一个记忆电脑相关设定的软件,可以通过它调整相关设定。BIOS存储于板卡上一块芯片中,这块芯片的名字叫COMS RAM。但就像ATA与IDE一样,大多人都将它们混为一谈。