CPU 的主頻

　　在電子技術(shù)中，脈沖信號是一個按一定電壓幅度，一定時間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號。脈沖信號之間的時間間隔，稱為周期；而將在單位時間（如 1 秒）內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)稱為頻率。頻率是描述周期性循環(huán)信號（括脈沖信號）在單位時間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計量名稱；頻率的標(biāo)準(zhǔn)計量單位是 Hz（赫）。電腦中的系統(tǒng)時鐘，就是一個典型的頻率相當(dāng)精確和穩(wěn)定的脈沖信號發(fā)生器。頻率在數(shù)學(xué)表達(dá)式中用f表示，其相應(yīng)的單位有：

　　Hz（赫）

　　kHz（千赫）

　　MHz （兆赫）

　　GHz（吉赫）

　　其中：1GHz=1000MHz

　　1MHz=1000kHz

　　1KHz=1000Hz

　　計算脈沖信號周期的時間單位及相應(yīng)的換算關(guān)系是：

　　s（秒）

　　ms（毫秒）

　　s（微秒）

　　ns（納秒）

　　其中：1s=1000ms

　　1ms=1000s

　　1s=1000ns

　　CPU 的主頻，即 CPU 內(nèi)核工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed）。通常所說的某某 CPU 是多少兆赫的，而這個多少兆赫，就是CPU 的主頻。很多人認(rèn)為 CPU 的主頻就是其運行速度，其實不然。CPU 的主頻表示在 CPU 內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度，與 CPU 實際的運算能力并沒有直接關(guān)系。主頻和實際的運算速度存在一定的關(guān)系，但目前還沒有一個確定的公式能夠定量兩者的數(shù)值關(guān)系，因為 CPU 的運算速度還要看 CPU 的流水線的各方面的性能指標(biāo)（緩存、指令集，CPU 的位數(shù)，等等）。由于主頻并不直接代表運算速度，所以在一定情況下，很可能會出現(xiàn)主頻較高的 CPU 實際運算速度較低的現(xiàn)象。比如 AMD 公司的 AthlonXP 系列 CPU，大多都能以較低的主頻，達(dá)到英特爾公司的 Pentium 4 系列 CPU 較高主頻的 CPU 的性能。所以，Athlon XP 系列 CPU 才以 PR 值的方式來命名。因此，主頻僅是 CPU 性能表現(xiàn)的一個方面，而不代表 CPU 的整體性能。

　　CPU 的主頻并不代表 CPU 的速度，但提高主頻對于提高 CPU 運算速度卻是至關(guān)重要的。舉個例子來說，假設(shè)某個 CPU 在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運算指令，那么當(dāng) CPU 運行在 100MHz 主頻時，將比它運行在 50MHz 主頻時速度快一倍。因為 100MHz 的時鐘周期比 50MHz 的時鐘周期占用時間減少了一半，也就是工作在 100MHz 主頻的 CPU 執(zhí)行一條運算指令，所需時間僅為 10ns，比工作在 50MHz 主頻時的 20ns 縮短了一半，自然運算速度也就快了一倍。只不過電腦的整體運行速度不僅取決于 CPU 運算速度，還與其它各分系統(tǒng)的運行情況有關(guān)，只有在提高主頻的同時，各分系統(tǒng)運行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高時，電腦整體的運行速度，才能真正得到提高。

　　提高 CPU 工作主頻，主要受到生產(chǎn)工藝的限制。由于 CPU 是在半導(dǎo)體硅片上制造的，在硅片上的元件之間需要導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)接，由于在高頻狀態(tài)下要求導(dǎo)線越細(xì)越短越好，這樣才能減小導(dǎo)線分布電容等雜散干擾以保證 CPU 運算正確。因此，制造工藝的限制，是 CPU 主頻發(fā)展的 大障礙之一。