电脑硬件 CPU篇

电脑硬件 CPU篇

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（Control Unit）

它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。现在的超算、微机（也就是台式啦）、服务器及笔记本用CPU主要由Intel及AMD生产，前者市场份额更多。现在国产CPU也崛起了，但尚未有大的用武之地（当然有一些还是不错的，比如联发科和海思的SOC，不过既然说CPU那就不考虑Soc了）

组成

CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

逻辑部件

作用：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。（反正就是用来各种计算）

寄存器

简单地说就是用来存放指令的地方，比如x86架构的i386指令集（就是常说的32位），就需要用到多个拥有存放32个二进制数字的寄存器，还有x86架构的amd64指令集（也就是我们说的64位啦）需要多个拥有存放64个二进制数字的寄存器。而指令，顾名思义就是指CPU的指示和命令啦。

控制部件

简单地说就是用来控制cpu运算和对其他硬件进行操作。

使用cpu的工作流程就是：

从内存或者高速缓存拉取信息放入寄存器，然后通过逻辑部件进行运算，然后将将运算结果放入寄存器再传输到各种记忆体。

性能参数

终于到了我们喜闻乐见的部分——性能参数。

计算机的性能在很大程度上由CPU的性能决定，而CPU的性能主要体现在其运行程序的速度上。影响运行速度的性能指标包括CPU的工作频率、Cache容量、指令系统和逻辑结构等参数。

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。通常，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。CPU的主频=外频×倍频系数。但是！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，所以主频高就不一定这个CPU非常快。（但我觉得CPU性能和钱挂钩）。例如以前服务器用的至强处理器，其频率只有二点几GHz，却比三点几甚至四点几的家用U要快。

外频

外频是CPU的基准频率，单位一般是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。

倍频

倍频决定CPU的运算频率，也就是外频乘上这个倍数。CPU的工作频率一定的情况下，频率的配置可能多样，例如某颗CPU，外频是100MHz，倍频36；或者外频120MHz，倍频30，则实际的工作频率均为3.6GHz。在实际运行中，外频是固定的，而倍频可以根据使用率调整，不会一直处于最大频率。通常有上限酱和下限酱的制约。

超频

超频的英文是Overclock，简称OC，是指使用者对CPU的默认最大频率进行调整（通常是提升）以改善性能表现。在台式机中一些U能超CPU的外频（CPU的倍频被锁住），顺便提升内存频率，但同时核显也会失效；特定型号允许超倍频（所以很多人说可以超频其实就是可以超解锁CPU的倍频）。超频是一些玩家为之疯狂的体育项目（误），目前的世界纪录可以达到8GHz以上，使用液氮为CPU冷却！

超频不同于睿频，后者是厂家设定的可以动态调整的频率范围，如一个U的主频标为3.8GHz，睿频0.4GHz，那么在一些条件下，不超频可以（通常是单核而不是整体）运行在4.2GHz的最大值。

超频受到很多因素的制约，如散热条件、内存、主板功能等，以及不容忽视的CPU体质。同种型号不同的CPU体质难以统一，其超频能力也参差不齐（选购只能碰运气）。一般把超频能力较好的叫做雕，不好的叫做雷，买到不容易大幅超频的CPU叫踩雷。相同的超频频率下雕比雷电压更低，因而CPU更稳定。对Intel的CPU来说，工作电压最好不要超过1.4V。

再举个栗子，8700K的默频是3.7GHz，如果能在1.3V低电压下超频到5.0GHz甚至更高，那么这颗U就算是**了，哦不，是大雕。所以如果在默频的时候电压都飙到1.4那么这无疑是颗大雷。

超频通过主板的BIOS完成，如果超到一个频率不能进入系统，则需要重置BIOS，并重新更改频率，降到系统能够正常进入。接着再烤尻机几个小时（让CPU保持在最大频率），中途不出现问题即可正常使用，不过建议还是在此基础上再将频率稍稍降低以延长寿命（不过这样的话发热量还是很大所以最好上水冷散热）。

核心

早期CPU只有一核，现在至少也得有个两核才能见世面了。CPU核心通常有各自的L1，并共用L2/L3。这些核心可以分别独立运行程序指令，利用并行计算的能力，可以加快程序的运行速度，提供多任务能力。同样地，多核不代表性能好，如AMD的X4 740和Intel的i5 8100同为四核性能却是天地之别，所以不要听js说哪个CPU的核心多，所以性能比其他核心少的要强。而且有时在使用过程中明知CPU顶不住了，实际上却是一核有难剩余围观，这是因为很多程序会着重优化单核性能（现在很多游戏都有多核心优化所以买个四核的U基本不用担心这个问题）。不过建议要玩游戏及工作还是以四核起步。部分CPU支持超线程技术，突破一个核一个线程的限制，真可谓数框框奇器也。（天数有变，神器更易）

性能的测量

很多玩家喜欢用跑分工具衡量CPU的性能，如PCMark、Fritz国际象棋、wPrime、SuperPi、RAR压缩、CineBench、娱乐大师甚至是CPU-Z。这些跑分结果揭示了U真正的纯实力。

（不过国际象棋貌似最高只能用到16线程，所以如果你买的是AMD的线程撕裂者，Intel的i9-7980XE，那么就不能充分利用所有的线程，这时候CineBench就是最好的选择）

选购

对于电脑小白来说，这是一个极其困难的问题，而且很容易被js坑，所以这里就讲一下关于Intel和AMD的选购

intel

如果你选择Intel家的，那么老人机可以用赛扬，学校电脑室常用奔腾，稍微好一点的如老师用机会上到酷睿i3（七八百元左右），i5已经能提供很好的多媒体体验，价格从1000~1700不等；更上的还有i7提供给专业爱好者及游戏主播等，价格跨度更是从2000到7000。服务器的至强E3享有i5价格i7性能的美誉，不过跟酷睿相比其并不带有核显，而且只能超外频，并且超的幅度很小，而且会很不稳定（从Intel发布了八代酷睿以后基本没有见过买至强E3的，但也不是说E3辣鸡）。

而市面上最常见的就是酷睿系列，因为电子产品通常买新不买旧，所以教你了解一下八代酷睿。

以酷睿为例，处理器型号的典型案例如i7 8700k，其中第一位的8表示第八代（第一代则省去，如i7 960），第二位用来区分不同级别，第八代0 ~ 3为i3，4 ~ 6为i5，7 ~ 9为i7

（其实也有特殊的产品如i7 8086k，这是一个为了纪念X86处理器问世40周年而发行的限量版CPU，其实就是体质好一点的8700K，但是价格却贵了1000多，所以这是一款检测你对Intel信仰的CPU，还有一个唯一的i9产品7980XE）

对于大家普遍关心的台式机CPU，（同一代）后三位越大性能越高。末尾若加K，则表示可以超倍频。奔腾、赛扬及七代之前的i3是不能超倍频的（奔腾G3258例外），i5及i7也不全能。若是至强，则有E3/5/7之分，普遍说的神U就是E3，例如E3 1231V3，而E5基本不需要考虑了，性能好的基本卖到1w，甚至是2w多。

CPU的选择还受到芯片组及插槽的影响。理论上只要关注CPU的接口是否和主板插槽对应即可（这个说法是针对七代和七代以前的CPU，八代话需要300系列的主板）。不过如果是新U配旧板，也就是不原生支持的板（不是同一代），就要更新BIOS。

Intel CPU支持列表（台式机）

专栏这里做不了表格.....只能截图了

选购时需留意CPU的后缀编号，尤其是散片。例如当你要购买时i3 6100的最新修订为SR2HG，如果你买的不是这个，那就是旧的版本，BUG会更多。这个编号可以在CPU外壳上找到。

AMD

投靠农企？也有办法的。农企的产品线比较复杂，有低端的的APU（带核显）、中低端的推土机打桩机挖掘机（FX）以及现在已经能够和酷睿拼的Ryzen。FX最强的CPU也不过就比最强的i5要好上一丁点，还比不上前几代的i7（所以别看这U核多，其实性能一般般）。不过农企的核显好（比如新的Vega核显性能差不多是牙膏厂UHD630的两倍！！！），让对手很难追。

因为Ryzen之前的U因为性能实在是……所以我们还是选择和酷睿对标的Ryzen系列。其实Ryzen的命名基本和酷睿差不多，如一代Ryzen，R3 1300、R5 1600、R7 1700，二代R3 2200G、R5 2600。当然还有一些型号后面会带有X，比如R5 1600X，这里X就是解锁倍频的意思，也就是可以超频啦。

关于插槽，一代和二代Ryzen将良心地把插槽统一到AM4，（听说支持到2020年），也算是福利了。顺便提示一下，农企芯片组的主板普遍都比较丑。

另外，Intel从六代起（旗舰从四代起）支持DDR4，而农企除了少数FX和Ryzen外，都不支持DDR4（这也是不推荐买Ryzen之前的产品的原因之一，毕竟现在DDR4是主流）。

散片和盒装

CPU的渠道通常分散片和盒装两种。一般来讲，它们没有明显的区别。盒装是最正常的渠道，且享有完整的质保权利，但比散片贵一些。散片通常会被一捆一捆或一包一包地发放到销售者手中，因此表面可能会有划痕，可以通过看CPU两旁的小耳朵是否有压痕（Intel）来判断有没有上过机，尽管奸商还是有可能做手脚。如果你信不过，就多花点钱买盒装吧。而AMD一般是买不到散片的，所以Ryzen性价比有时候不及Intel的散片（woc现在8400又涨价了，以前最低900多就能拿到散片，现在1000多）。

当然，AMD盒装也是假货充斥。由于不法商人的工艺制作水平有限，虽然假包装已经成为一个小规模的产业，但在包装盒的印刷制作上还是不可能达到正品包装盒的标准，因此，我们可以从包装盒的印刷等方面入手，识别真假。

以AMD的包装盒为例，没有拆封过的包装盒贴有一张标贴，如果没有这张标贴，那肯定是假货。而这张标贴也是鉴别包装盒真伪的一个切入点。从图中可以看到，正品的标贴通过机器刻上了“十”字形的割痕，在撕开后这张标贴就会损坏而作废。而假的包装盒上面也有这张标贴，也同样有这个“十”字形的割痕，不过请注意，正品的“十”字形割痕中间并没有连在一起，而且割痕的长短深度都非常均匀，而假货的标贴往往是制假者自己用刀片割上去的，如果消费者发现这个“十”字形的割痕长短不一，而且中间连在一起，那就可以肯定这是被人动过手脚的了。

另外，由于这个方法的鉴别非常简单，一些不法商人就通过在包装盒上贴上新的编号鱼目混珠。鉴别真假的编号也要从印刷上来分辨。正规产品的编号条形码采用的是点阵喷码，字迹清晰，而且能够清楚的看到数字是由一个个“点”组成。而假冒的条形码是用普遍印刷的，字迹较模糊且有粘连感，另外所采用的字体也不尽相同。如果发现这个条形码的印刷太差，字迹模糊，最好就不要购买了。

还可以看配的风扇，这个方法主要还是针对Intel处理器，打开CPU的包装后，可以查看原装的风扇正中的防伪标签，真的Intel盒包CPU防伪标签为立体式防伪，除了底层图案会有变化外，还会出现立体的“Intel”标志。而假的盒包CPU，其防伪标识只有底层图案的变化，没有“Intel”的标志，而且散热片很稀疏。

基本术语（进阶）

如同政治课上有老师要求背的政治术语、历史课上有历史的特定名词等，CPU也有很多重要的术语。当然其中有一些术语因为没那么重要，或者干脆不需要引起重视，便被忽略掉了，如Intel家处理器的可信执行技术。

32位和64位

32位通常是指Intel的i386，而64位通常就是AMD64，当然手机的ARM架构的Soc也有32位和64位之分。

早期电脑的CPU多为8位或16位且性能很低。现在的CPU，尤其是近几年的产品，则几乎都采用了64位设计以替代过去的32位设计。位（位元）设计最显而易见的差别有两点：一是运算速度，64位的处理器一般比32位的更快（这不废话么）且潜力被扩展得非常宽广，以至于人们似乎丝毫没有进化到128位的欲望——因为我们已经习惯了挤牙膏的日常（这里点名一下牙膏厂）。另一个差别在于内存，32位的电脑只能使用4GB不到的内存范围（这是因为32位元可以储存的整数范围是0到4294967295，对应内存以字节定位则为约4GB（自己换算一下，不过这种说法存疑）。而64位理论上可以支持上百亿GB的内存，考虑到现在人们的日常使用一般都是8/16/32GB级别，少数发烧友不过是256/512GB，还有超算上万GB，实在是难以接近极限。

不同CPU支持不同的内存类型，目前普遍采用DDR3/DDR4，后者则是大势所趋。

另外，32位的CPU在显示时间方面也有所限制——这就是著名的2038年问题：在那一年的1月19日夜深之时，32位的电脑时间由于受到CPU位宽的限制，将倒流到1901年，这样当使用者在白天再次开机之时，他便会觉得自己有了和鲁迅面对面的机会。64位CPU的时间可以正常显示直到太阳寿命尽头，甚至是宇宙的寿命尽头（具体则是近三千亿年后），大家便不必担心啦。（数学真伟大）

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。通常会把CPU的扩展指令集称为”CPU的指令集”。SSE3指令集也是规模最小的指令集，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，而X86指令集通常包含SSE、SSE2、SSE3。目前常用的CPU都能支持操作系统正常运行所需的指令集。

制程

CPU的制造工艺不断向前演化，以至于有著名的摩尔庄园定律（非化学！），表明CPU的性能将在每18~24个月翻一番（最近则放缓到36个月翻一番）。制程的主要指标有一个叫做纳米的单位来衡量电路的宽度。宽度越低能耗越低，晶体管的容量则可以增加而提升性能。目前的CPU多为12（Ryzen）、14/22（Intel/老AMD）、28（老AMD/老Intel）、32（AMD）纳米级别，少数手机CPU会有10/7纳米（晓龙等），未来则有更接近物理极限的5纳米等（接近物理极限是因为制程越小漏电越严重，这个是现在物理还无法解决的难题）。

CPU的主要材料是硅（因此也有从沙子到客户的业界名言）。由于其过于精密，硅的纯度至少要达到99.999999999%，11个⑨，这可不是开玩笑的，因此在发生故障时取出芯片进行日常维修几乎是不可能的事。

核显

部分CPU的芯片实际上有两块，其中一块是核心显卡，俗称核显。核显和插在长槽上的独显作用相同，但性能明显比后者低不少（除了入门级独显，比如GT610疯牛病，这就是拔卡提性能这个梗的来源）。因此高端CPU用户不会使用核显，更多是将其作为显卡故障的临时替补。

缓存

CPU内部的信息处理速度极快，比内存更快。CPU如果直接与内存通信，明显会浪费性能。所以为了最大限度地利用资源，就出现了缓存（Cache）。缓存通常分四级（很多低端的CPU只有第一二级，也就是最快的两级），速度越来越慢而同时容量越来越大。缓存用Lx表示等级，L1又分为数据和指令缓存，不超过256KB；L4则一般只用作少数核显的显存，因而可达128MB以上。优秀的CPU从缓存中读取信息的能力就越强，与内存的直接联系就可以越少，也就是电脑卖家所注重的命中率高。

TDP

热设计功耗（TDP）以瓦特为单位，通常会告诉你这颗U在出厂设置状态下，最坏的情况要消耗多少电力。这也是选购电源及散热器时要注意的。值得一提的是，有些同代的CPU即使性能不同，但TDP是相同的。

PCIe通道

这里就只以Intel为例，PCIe通道常是由CPU和芯片组共同提供。无论是一些硬盘的数据运输，还是包括显卡在内的扩展卡的数据交互，都需要一定数量的通道（1/2/4/8/16）。高端的U提供更多的通道，也更有利于组多卡环境，像是3张GTX1080的SLI（需要特别手段才能实现）。如果你的CPU能提供24条通道，芯片组能提供4条通道，那么三张显卡依次可以获得16/8、8、4条通道（表示为x16/x8/x4或x8/x8/x4）用于传输数据，常是由于其PCIe插槽的限制。多余的通道可作他用。普通用途的话16条足矣，单卡8条也不太影响性能，且卖家一般不注重此项（这里不代表高端电脑，因为使用PCIe的高端SSD需要占用PCIe通道，使得PCIe会显得很珍贵）。

安装

Intel和AMD的安装前两步都是相同的：首先把拉杆都压下外拉，将其提上来；然后轻轻地放上CPU，并确保U上的三角和插槽标记的三角位置相同（通常都在左下角，取决于看的角度）。确认固定后也都是将拉杆再下压向内锁住。Intel的插槽有保护盖，在这时才将保护盖拿出（会自动弹起），因为保修要用到，所以保管好。提前拿出保护盖可能会损坏插槽。

装好后要涂硅脂（非硅胶），以填补CPU和散热器底座之间的空隙，这个东西请务必确保有。挤出比绿豆稍微小点的硅脂（适量……）于CPU外壳上，接着再装散热器，利用其压力将硅脂平铺。也可以先人为抹平再装散热器。

番外一——开盖

当你的Intel的cpu用上了水冷（不包括低端辣鸡水冷）后发现温度并没有下降的很明显，那么不要怪你的水冷，都是因为CPU里面的硅脂（牙膏）的错，因为牙膏厂为了省钱所以没有像AMD一样使用钎焊工艺，所以导热性能很让人蛋疼，这时候，你可以考虑开盖上液金，液金也就是液态金属，众所周知，金属的导热很优秀（我什么时候才能像你一样优秀）。比较常见的液金是暴力熊，但是价格也很贵，1克就要80，当然也不需要像硅脂一样涂很多。除了液金你还需要准备开盖神器和封装胶，其中封装是最重要的，毕竟金属能够导电，所以用多了而且没有封装好，液金流到主板的话你的主板基本就废了。而开盖教程B站一大堆啦（没事最好还是别开盖了，毕竟有点危险）。

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