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第3章 深入認識和選購多核CPU

3.1 多核CPU的物理結構和工作原理

3.1.1 CPU的定義

CPU是中央處理器(Central Processing Unit)的縮寫,它是電腦中的運算核心和控制核心,其功能主要是解釋電腦指令,運算和處理電腦軟件中的數據和信息,并實現本身運行過程的自動化。

從外觀看,CPU芯片通常是正方形的,邊長為4CM左右。它的一面有很多針腳或觸點,用來與主板連接,如圖3-1所示。

圖3-1 Intel的core i7 CPU

3.1.2 如何制作CPU

CPU主要是由半導體硅和一些金屬(鋁或銅)及化學原料制造而成的。CPU的制作大致經歷了提純硅材料、切割晶圓、光蝕刻、重復分層、測試、封裝及多次測試等制作步驟。

1.硅提純

生產CPU所使用的硅幾乎不能有雜質,對純度要求很高,而且它還得被轉化成硅晶體。在生產硅晶體時首先將硅提純,制成硅原料,然后將原料硅放進一個巨大的石英熔爐中熔化。這時向熔爐里放入一顆晶種,硅晶體便圍著晶種生長,直到形成一個幾近完美的單晶硅棒。以往的硅棒的直徑大都是200毫米,如圖3-2所示。

圖3-2 單晶硅棒

2.切割晶圓

用機器從單晶硅棒上切割下一片事先確定規格的硅晶片,此硅晶片稱為晶圓,如圖3-3所示。晶圓才是真正用于CPU制造的。然后將切割下的硅晶片劃分成多個細小的區域,每個區域都將成為一個CPU的內核。最后晶圓將被磨光,并被檢查是否有變形或者其他問題。

圖3-3 晶圓

要給新切割下來的硅晶片摻入一些物質使之成為真正的半導體材料,在摻入化學物質的工作完成之后,標準的切片就完成了。然后將每一個切片放入高溫爐中加熱,通過控制加溫時間使得切片表面生成一層二氧化硅膜。接著在二氧化硅膜上覆蓋一個感光層。感光層在干燥時具有很好的感光效果,而且在光蝕刻過程結束之后,能夠通過化學方法將其溶解并除去。

3.光蝕刻

光蝕刻過程就是使用一定波長的光在材料感光層中刻出相應的刻痕,由此改變該處材料的化學特性。光蝕刻技術對于所用光的波長的要求極為嚴格,需要使用短波長的紫外線和大曲率的透鏡。紫外線通過印制有復雜電路結構圖樣的模板照射硅晶片,被紫外線照射的地方光阻物質將被溶解。

當這些蝕刻工作全部完成之后,晶圓被翻轉過來。短波長光線透過石英模板上鏤空的刻痕照射到晶圓的感光層上,然后撤掉光線和模板。接著,曝光的硅將被原子轟擊,使得暴露的硅基片局部摻雜,從而改變這些區域的導電狀態,以制造出N阱或P阱。結合上面制造的基片,CPU的門電路就完成了。

4.重復、分層

為了加工新的一層電路,再次生長硅氧化物,然后沉積一層多晶硅,涂敷光阻物質,重復影印、蝕刻過程,得到含多晶硅和硅氧化物的溝槽結構。然后重復多遍,形成一個3D的結構,這就是最終的CPU的核心。每幾層中間都要填上金屬作為導體,如圖3-4所示。

圖3-4 晶圓中制作的CPU核心

5.測試

這里所做的測試主要是測試晶圓的電氣性能,以檢查是否有差錯。接下來,晶圓上的每個CPU核心都將被分開測試,如圖3-5所示。通過測試的晶圓將被切分成若干單獨的CPU核心。

圖3-5 通過旋轉測試CPU核心

6.封裝

封裝就是將加工后的CPU晶圓封入一個陶瓷的或塑料的封殼中,使它易于被裝在一塊電路板上。經過測試的CPU晶圓核心會被封裝,并在CPU核心上安裝一塊集成散熱反變形片,如圖3-6所示。

圖3-6 封裝后的CPU

7.多次測試

測試是CPU制造的一個重要環節,也是一塊CPU出廠前必須經過的考驗。每塊CPU都會進行完全測試,以檢驗其全部功能。某些CPU能夠在較高的頻率下運行,所以被標上了較高的頻率;而有些CPU因為種種原因運行頻率較低,所以被標上了較低的頻率;還有一些CPU可能存在某些功能上的缺陷,如果問題出在緩存上,它的部分緩存將被屏蔽掉,進而作為低檔次的CPU售出。

3.1.3 認識CPU的物理結構

經過多年的發展,CPU的物理結構發生了許多改變,現在的CPU的物理結構主要分為內核、基板、填充物、封裝及接口5部分。

1.內核

CPU中間的長方形或者正方形部分就是CPU內核部分,內核是由單晶硅做成的芯片,所有的計算、接收/存儲命令、處理數據都在這里進行。CPU核心的另一面,也就是被蓋在陶瓷電路基板下面的那面要和外界的電路相連接。現在的CPU上有數以千萬計的晶體管,若干個晶體管焊上一根導線與外界相連。如圖3-7所示,箭頭所指為CPU內核。

圖3-7 CPU的內核

2.基板

CPU基板就是承載CPU內核用的電路板,它承載CPU核心的芯片和一些電阻、電容,并且基板上有CPU的插針(AMD的)和圓點(775針的)與核心電路相通。它負責內核芯片與外界的一切通信,并決定這一顆芯片的時鐘頻率。在基板的背面或者下沿,還有用于與主板連接的針腳或者卡式接口。如圖3-8中箭頭所指的地方即為基板部分。

圖3-8 CPU的基板

3.填充物

CPU內核和CPU基板之間往往還有硅膠脂填充物,填充物的作用是緩解來自散熱器的壓力并固定內核和基板。由于它連接溫度有較大差異的兩個物體,所以必須保證十分穩定,它的質量的優劣有時直接影響整個CPU的質量。

4.封裝

目前絕大多數CPU都采用翻轉內核的形式進行封裝,也就是說,平時我們所看到的CPU內核其實是這顆硅芯片的底部,它是翻轉后封裝在陶瓷電路基板上的。翻轉內核的好處就是能夠使CPU內核直接與散熱裝置接觸。隨著CPU總線帶寬的增加、功能的增強,CPU的引腳數目也在不斷地增多,同時對散熱和各種電氣特性的要求也在逐漸提高,這就演化出了LGA (Land Grid Array,柵格陣列封裝)、Micro-FCBGA(Micro Flip Chip Ball Grid Array,微型倒裝晶片球狀柵格陣列)、SPGA(Staggered Pin-Grid Array,交錯針柵陣列)及PPGA(Plastic Pin-Grid Array,塑料針柵陣列)等封裝方式。

5.接口

CPU需要通過某個接口與主板連接才能進行工作。經過這么多年的發展,CPU的接口方式有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。而目前CPU的接口都是針腳式接口,對應的主板上就有相應的插槽類型。對于不同的CPU接口類型,插孔數、體積、形狀都有變化,所以不能互相接插,如圖3-9所示。

圖3-9 CPU的接口

3.1.4 CPU的工作原理

CPU是處理數據和執行程序的核心,其工作原理就像一個工廠對產品的加工過程:進入工廠的原料(程序指令),經過物資分配部門(控制單元)的調度分配,被送往生產線(邏輯運算單元)上,生產出成品(處理后的數據)后,再存儲在倉庫(存儲單元)中,最后拿到市場上去賣(交由應用程序使用)。這個過程從控制單元開始,中間是通過邏輯運算單元進行運算處理,進行到存儲單元代表著工作的結束。

3.2 如何確定CPU性能

CPU性能的高低與其內部構造和運行過程是息息相關的。CPU的內部構造主要由輸入設備、輸出設備、運算器、控制器、存儲器5部分組成。圖3-10展示了CPU內部構造及運行框圖。在實際的使用過程中,由于我們無法看到CPU的內部構造和運行過程,所以只能通過其他途徑來確定CPU的性能。

圖3-10 CPU內部構造及運行框圖

那么具體如何確定CPU的性能呢?

目前,市場上的CPU核心數量一般為2~16核,核心數量的多少很大程度上注定著處理器的性能強弱。主頻也是一個非常重要的參數,一般主頻較高的CPU,其性能會好一點。緩存容量的大小也是影響CPU性能的主要因素之一,緩存容量越大,CPU的性能越好。還有CPU的熱功耗(TDP)也是非常關鍵的因素,一般熱功耗越低,CPU的性能越好。而CPU制造工藝決定了CPU的熱功耗(即CPU工作時的發熱量)目前最先進的制造工藝是22nm。

因此要確定CPU的性能,就要知道CPU的核心數、主頻、緩存容量及制造工藝等重要參數。

通常,我們使用一些CPU檢測軟件來檢測CPU的性能參數,如CPU-z檢測軟件。圖3-11展示了CPU-z檢測CPU參數的結果,包括CPU的內核數量、緩存大小、主頻等信息。

圖3-11 CPU-z軟件檢測CPU參數

3.3 確定CPU的主頻

CPU的主頻就是CPU內核工作的時鐘頻率,一般以吉赫茲(GHz)為單位。通常來講,主頻越高的CPU,性能越強,但是由于CPU的內部結構不同,所以不能單純以主頻來判斷CPU的性能。

那么如何查看CPU的主頻信息呢?有一個簡單的方法,CPU在封裝時都會在外殼上標注一些信息,比如說CPU的主頻、型號、制造日期、制造國家等數字或者文字內容,所以直接看CPU封裝外殼上面的文字就可以知道CPU主頻。如圖3-12所示,Core i7-8700處理器的主頻為3.20GHz。

圖3-12 Core i7-8700處理器外殼上的信息

另外,在電腦系統啟動之后,可以通過電腦屬性直接查看CPU的性能。這里我們以Windows 10系統為例。系統啟動之后,在“計算機”圖標上面單擊鼠標右鍵,在彈出的菜單中單擊“屬性”,在彈出的窗口中可以看見CPU的主頻等信息,如圖3-13所示。可以看到,該CPU的型號為i7 4770,主頻為3.4GHz。還有,從左側“設備管理器”中也可以查看CPU的主頻。

圖3-13 通過電腦屬性確定主頻

3.4 了解提高CPU性能的緩存

緩存是決定CPU性能的主要參數之一,它是存在于內存與CPU之間的存儲器,雖然容量比較小但速度比內存高得多,接近于CPU的速度,是用于減少CPU訪問內存所需的平均時間的部件。結構上,一個直接匹配緩存由若干緩存段構成,每個緩存段存儲具有連續內存地址的若干個存儲單元。

高速緩存的工作原理是:當CPU要讀取一個數據時,首先從高速緩存中查找,如果找到就立即讀取并進行處理,這個過程只需2~4納秒;如果沒有找到,就用相對慢的速度從內存中讀取并進行處理,同時把這個數據所在的數據塊調入高速緩存中,這樣可以使得以后對整塊數據的讀取都從高速緩存中進行,不必再到內存調用,這個過程需要花費最少120納秒,如圖3-14所示。

圖3-14 緩存數據讀

為了更好地了解緩存,我們可以將CPU理解為位于市中心的工廠,內存為位于遠郊的倉庫,而緩存則位于CPU與內存之間。CPU、緩存、內存的位置關系如圖3-15所示。距離CPU工廠最近的倉庫是一級緩存,其次為二級緩存、三級緩存。工廠所需的物資,可以直接存儲在緩存倉庫中,而不必到很遠的郊區內存處提取。

圖3-15 CPU、緩存、內存位置關系

這樣的讀取機制使得CPU讀取高速緩存的命中率非常高,通常CPU下一次要讀取的數據90%都在高速緩存中,只有大約10%需要從內存讀取。這大大節省了CPU直接讀取內存的時間,也使CPU讀取數據時基本無須等待。

正因為高速緩存的命中率非常高,所以緩存對CPU性能的影響很大,CPU中的緩存越多,整體性能越好。

3.4.1 用軟件檢測CPU緩存相關信息

目前CPU中一般包含三級緩存,分別是L1(一級緩存)、L2(二級緩存)和L3(三級緩存)。CPU的緩存信息都能夠通過軟件進行檢測,如圖3-16所示為Intel Core i5 7400處理器的緩存信息,一級緩存為256KB,二級緩存為1024KB,三級緩存為6MB。

圖3-16 緩存信息檢測

3.4.2 CPU的三級緩存

1. L1(一級緩存)

L1(一級緩存)是CPU第1層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,目前主流的雙核CPU的一級緩存通常為128KB。

2. L2((二級緩存)

L2(二級緩存)是CPU的第2層高速緩存,分內部和外部兩種芯片。內部芯片的二級緩存運行速度與CPU的主頻相同,而外部的二級緩存速度則只有主頻的一半。目前主流的雙核CPU的二級緩存通常為1MB,服務器的二級緩存有的高達8MB~19MB,如圖3-17所示。

圖3-17 二級緩存

3. L3(三級緩存)

L3(三級緩存)分為兩種,早期的三級緩存是外置的(即在CPU的外面),而目前的三級緩存都采用內置的(即和CPU封裝在一起)。三級緩存和一級緩存、二級緩存相比,距離CPU核心較遠,速度較慢,但其容量要比前兩級緩存大很多。目前主流的雙核CPU的三級緩存通常為2MB~12MB,甚至更多。CPU緩存位置關系圖如圖3-18所示。

圖3-18 CPU緩存位置關系圖

注意

CPU緩存并不是越大越好。因為緩存采用的是速度快、價格昂貴的靜態RAM (SRAM),由于每個SRAM內存單元都由4~6個晶體管構成,增加緩存會帶來CPU集成晶體管個數大增,發熱量也隨之增大,給設計制造帶來很大的難度。所以,就算緩存容量做得很大,但若設計不合理也會造成緩存的延時,CPU的性能也未必能得到提高。

3.5 從外觀區分CPU

眾多的CPU芯片有很多的相同之處,但是也有很多的不同之處。我們可以通過軟件對CPU進行參數的檢測,以此來區分不同的CPU。

另外,我們還可以通過CPU的外觀來區分CPU,因為不同的CPU接口類型不同,而且插孔數、體積、整體形狀都有變化,所以部分不同CPU不能互相接插。還可以通過CPU芯片中間電容的排布形式的不同來進行區分它們。

CPU的接口就是CPU與主板連接的通道,其類型有多種形式,有引腳式、卡式、觸點式、針腳式等。目前主流CPU的接口分為兩類:觸點式和針腳式。其中,Intel公司的CPU采用觸點式接口。如圖3-19所示分別為LGA1150、LGA1151、LGA2011、LGA2066 CPU接口類型;而AMD公司的CPU主要采用針腳式,如SocketAM4、SocketAM3、SocketAM3+等,這些接口都與主板上的CPU插座類型相對應。圖3-20顯示了AMD公司CPU接口。

圖3-19 Intel公司主流CPU接口

圖3-20 AMD公司主流CPU接口AM3(左)和AM3+(右)

3.6 通過納米技術制造成的CPU

CPU的性能隨著人們的需求在不斷地提高,決定其性能高低的主要因素之一就是CPU的制造工藝。所謂制造工藝就是指晶體管門電路的尺寸,或者說CPU內部晶圓之間的距離大小。圖3-21展示了14nm晶圓局部圖。市場上CPU的制造工藝是以納米(nm)為單位進行計量的,目前主流CPU采用14nm制造工藝。

圖3-21 14nm處理器局部晶圓排列

CPU的發熱量局限著CPU的性能,提高CPU的制造工藝技術水平,是解決這一問題的關鍵因素之一。雖然每個CPU都要配備散熱系統,但是再強的散熱系統能夠處理的發熱量也是有限的,而CPU的制造工藝的減小要比提高散熱系統所帶來的實際效果明顯得多。

可以說,制造工藝的大小標志著CPU生產技術的先進程度,它是CPU核心制造的關鍵技術參數。如果CPU的制造工藝提高了,CPU內部會集成更多的晶體管,從而使CPU實現更多的功能,具有更高的性能,同時CPU的核心面積會進一步減小,成本也會降低,性能會更好。圖3-22展示了10nm局部晶圓。

圖3-22 10nm處理器局部晶圓排列

3.7 性能最好的三十二核和十六核CPU

CPU的內核是計算、接收/存儲命令、處理數據的最終地點,是由單晶硅做成的芯片,它一般位于CPU的中間位置。如圖3-23所示,中間隆起的黑色部分就是它的內核。CPU內核是關鍵CPU性能的因素之一,目前,兩大CPU生產廠商已經分別開發出了十六核CPU。

圖3-23 CPU內核

Core i9 9960X是一款桌面十六核CPU,基于Intel最新的SkyLake架構,采用領先業界的14nm制作工藝,擁有3.0G主頻、22MB三級緩存,集成四通道內存控制器,支持超線程技術、睿頻加速技術、智能緩存技術等,如圖3-24。

圖3-24 Core i9十六核CPU

AMD公司生產的Ryzen Threadripper CPU擁有32個核心,基于Zen架構開發,采用了12nm制造工藝,4.2GHz的主頻,64MB三級緩存。采用Socket TR4接口類型,支持4通道DDR4 的內存。其強大的性能能夠滿足不同用戶的各種需求,如圖3-25。

圖3-25 Ryzen Threadripper CPU

3.8 目前使用的多核CPU

目前,CPU的制造廠商有兩個:Intel公司和AMD公司。其中,Intel公司的CPU所占的市場份額比較多,產品種類也比較多,用戶比較廣泛。

3.8.1 Intel公司主流CPU

目前Intel公司在桌面領域的主流CPU產品主要是多核處理器,包括十六核處理器、八核處理器、六核處理器、四核處理器和雙核處理器,具體包括第七代、第八代、第九代Core i系列,奔騰雙核系列和賽揚系列等。

注意

所謂多核心處理器,簡單地說就是在一塊CPU基板上集成多個處理器核心,并通過并行總線將各處理器核心連接起來。多核心處理器對電腦的性能有較大提升,這也是CPU廠商推出多核心處理器的最重要的原因。

1. Intel十六核處理器

Intel公司的十六核產品主要有:i9-9960X、i9-7960X等。其中i9-9960X為第九代產品,主頻為3.0GHz,動態加速頻率為4.4GHz。i9-7960X主頻為2.8GHz,睿頻為4.2GHz。它們采用英特爾超線程(HT)技術,支持32條處理線程,二級緩存和三級緩存為16MB和22MB,支持4通道DDR4 2666MHz內存,最大支持128GB內存;采用14nm制造工藝,采用Sky Lake核心,CPU插座為LGA2066,工作功率為165W。在指令集方面,支持SSE4.1/4.2、AVX2、AVX-512、64bit等指令集。

2. Intel八核處理器

Intel公司的八核產品主要有:i9-9900K、i9-9900T、i7-9800X、i7-9700K、i7-9700等。其中i9-9900K為第九代產品,主頻為3.6GHz,睿頻為5GHz,采用英特爾超線程(HT)技術,支持16條處理線程,三級緩存為16MB,支持4通道DDR4 2666MHz內存,最大支持64GB內存。采用14nm制造工藝,采用Ice Lake架構,CPU插座為LGA1151,工作功率為65W。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz。

i7-9700K為第九代產品,主頻為3.6GHz,睿頻為4.9GHz,采用英特爾超線程(HT)技術,支持8條處理線程,三級緩存為12MB,支持4通道DDR4 2666MHz內存,最大支持128GB內存。采用14nm制造工藝,采用Coffee Lake核心,CPU插座為LGA1151,工作功率為95W。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz,如圖3-26所示。

圖3-26 i7-9700K處理器

3. Intel六核處理器

Intel公司的六核主流產品有:i7-8700K/8700T/8700/7800X, i5-9600K/9500F/9400F/850 0T/8500/8400等。

(1)Core i7-8700K六核處理器

i7-8700K六核處理器為第八代產品,主頻為3.20GHz,睿頻4.7GHz,采用英特爾超線程(HT)技術,支持12條處理線程,二級緩存和三級緩存分別為6×256KB和12MB,支持雙通道DDR4 2666MHz內存,最大支持64GB內存。采用14nm制造工藝,采用Coffee Lake核心,CPU插座為LGA1151,工作功率為95W。在指令集方面,除了支持最新的SSE4.2指令集外,其還對VT-d及AES、AVX2指令集等提供完美的支持。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz,如圖3-27所示。

圖3-27 Core i7-8700K處理器

(2)Core i5-9600K六核處理器

Core i5-9600K六核處理器為第九代產品,它采用LGA1151插座,14nm制造工藝,主頻為3.7GHz,睿頻為4.6GHz,支持6條處理線程,二級緩存為6×256KB,三級緩存為9MB,支持雙通道DDR4 2666MHz內存,支持TDP技術,支持Turbo Mode集成內存控制器IMC,集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz。工作功率為95W。

4. Intel四核處理器

Intel公司的四核主流產品有:Core i7-7700/7700K、Core i5-7500/7400, i3-9350K/9320/8350K/8100。

(1)Core i7-7700四核處理器

i7-7700為第七代產品,主頻為3.6GHz,睿頻為4.2GHz,采用英特爾超線程(HT)技術,支持8條處理線程,二級緩存為1MB,三級緩存為8MB,支持雙通道DDR4 2400內存,最大支持64GB內存。采用14nm制造工藝,CPU插座為LGA1151插座,工作功率為65W 。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz,如圖3-28所示。

圖3-28 Core i7-7700處理器

(2)Core i5-7500四核處理器

i5-7500四核處理器為第七代產品,主頻為3.4GHz,睿頻為3.8GHz,不支持英特爾超線程(HT)技術,支持4條處理線程,二級緩存為1MB,三級緩存為6MB,支持雙通道DDR4 2133MHz/2400MHz內存。采用14nm制造工藝,CPU插座為LGA1151插座,工作功率為65W。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz,如圖3-29所示。

圖3-29 Core i5-7500處理器

(3)Core i3-8350K四核處理器

I3-8350K四核處理器為第八代產品,采用Coffee Lake核心,主頻為4GHz,不支持英特爾超線程(HT)技術,支持4條處理線程,二級緩存為1MB,三級緩存為8MB,支持雙通道DDR4 2400MHz內存,最大支持64GB內存。采用14nm制造工藝,CPU插座為LGA1151插座,工作功率為91W。集成Intel HD630顯示核心,顯卡頻率為350MHz。

5. Intel雙核處理器

Intel公司的雙核主流產品有: Core i3-7350K/7100T/7100/6100、奔騰G-5620/5500/4560/4500和賽揚G-4950/4930/3930雙核處理器等。

(1)Core i3-7100雙核處理器

Core i3-7100為第七代產品,采用Coffee Lake核心、LGA1151插座,14nm制造工藝,主頻為3.9GHz,支持英特爾超線程(HT)技術,不支持睿頻技術,支持4條處理線程,三級緩存為3MB,支持雙通道DDR4 2133 /2400MHz內存,支持TDP技術,支持Turbo Mode集成內存控制器IMC,工作功率為51W,集成Intel HD Graphics 630顯示核心,如圖3-30所示。

圖3-30 雙核i3-7100處理器

(2)奔騰G5500雙核處理器

奔騰G5500是第五代產品,采用Coffee Lake核心、LGA1151插座,14nm制造工藝,主頻為3.8GHz,支持超線程(HT)技術,不支持睿頻技術,支持4條處理線程,三級緩存為4MB,支持雙通道DDR4 2400內存,支持TDP技術,支持Turbo Mode集成內存控制器IMC,工作功率為54W,集成Intel HD630顯示核心,如圖3-31所示。

圖3-31 奔騰G5500雙核處理器

(3)賽揚雙核處理器

賽揚Celeron G4930采用Coffee Lake核心、LGA1151接口,功率為54W,制造工藝為14nm,三級緩存為2MB,支持DDR4 2400內存,集成Intel HD 610顯示核心,支持Enhanced Memory 64、SpeedStep動態節能技術、Intel VT技術等。

3.8.2 AMD公司主流CPU

AMD公司的主流產品包括:Ryzen Threadripper系列,Ryzen 7系列,Ryzen 57系列,Ryzen 3系列,APU系列等多核處理器,它們包括三十二核、二十四核、十二核、八核、六核、四核、雙核。

1.三十二核和十六核處理器

AMD公司的三十二核處理器主要包括Ryzen Threadripper系列的2990WX。十六核處理器主要包括Ryzen Threadripper系列的2950X和1950X。

(1)AMD Ryzen Threadripper 2990WX三十二核處理器

AMD Ryzen Threadripper 2990WX處理器主頻為3.8GHz,睿頻4.2GHz,制造工藝為12nm,支持64條處理線程,二級緩存為16MB,三級緩存為64MB,支持4通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket TR4接口,功率為250W,如圖3-32所示。

圖3-32 三十二核處理器

(2)AMD Ryzen Threadripper 2950X十六核處理器

AMD Ryzen Threadripper 2950X處理器主頻為3.5GHz,睿頻4.2GHz,支持32條處理線程,制造工藝為12nm,二級緩存為8MB,三級緩存為32MB,支持4通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket TR4接口,功率為180W,如圖3-33所示。

圖3-33 十六核處理器

2.八核處理器

AMD公司的八核處理器主要包括Ryzen 7系列的2700X/2700/1800X/1700X/1800和Ryzen Threadripper 1900X等。

(1)AMD Ryzen 7 2700X八核處理器

AMD Ryzen 7 2700X八核處理器,主頻為3.7GHz,睿頻4.7GHz,支持16條處理線程,制造工藝為12nm,二級緩存為4MB,三級緩存為16MB,支持4通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket TR4接口,功率為105W,如圖3-34所示。

圖3-34 AMD八核處理器

(2)AMD Ryzen Threadripper 1900X八核處理器

AMD Ryzen Threadripper 1900X八核處理器,主頻為3.8GHz,睿頻4GHz,支持16條處理線程,制造工藝為12nm,二級緩存為4MB,三級緩存為16MB,支持4通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket TR4接口,功率為180W,如圖3-35所示。

圖3-35 AMD Ryzen Threadripper 1900X八核處理器

3.六核處理器

AMD公司的六核處理器主要包括:Ryzen 5系列的2600X/1600X/2600/1600等。其中Ryzen Threadripper 2600X六核處理器,主頻為3.6GHz,睿頻4.2GHz,支持12條處理線程,制造工藝為12nm,二級緩存為4MB,三級緩存為16MB,支持雙通道的DDR4 3000MHz內存,采用Socket TR4接口,功率為95W,如圖3-36所示。

圖3-36 Ryzen Threadripper 2600X六核處理器

4.四核處理器

AMD公司的主流四核處理器包括:Ryzen 7系列的2800H/2700U, Ryzen 5系列的2500X/2600H/2500U/2400G/1500X/1400, Ryzen 3系列的2300X/2300U/2200G/1300X/1200, APU系列的A12-9800/A10-9700/A8-9600/A10-7870K/A8-7670K/A8-7680/A8-7500等。

(1)AMD Ryzen 5-2500X四核處理器

AMD Ryzen 5-2500X四核處理器主頻為3.6GHz,睿頻4.9GHz,支持8條處理線程,制造工藝為12nm,二級緩存為2MB,三級緩存為8MB,支持雙通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket AM4接口,功率為65W,如圖3-37所示。

圖3-37 AMD Ryzen 5-2500X四核處理器

(2)AMD Ryzen 3-2200G四核處理器

AMD Ryzen 3-2200G四核處理器主頻為3.5GHz,睿頻3.7GHz,支持4條處理線程,制造工藝為14nm,二級緩存為2MB,三級緩存為4MB,支持雙通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket AM4接口,功率為65W,如圖3-38所示。

圖3-38 AMD Ryzen 3-2200G四核處理器

(3)AMD APU A10-2200G四核處理器

AMD APU A10-2200G四核處理器主頻為3.5GHz,不支持睿頻技術,制造工藝為14nm,二級緩存為2MB,三級緩存為4MB,支持雙通道的DDR4 2933MHz內存,采用Socket AM4接口,功率為65W。集成AMD Radeon R7顯示核心,顯卡頻率為1029MHz。

5.雙核處理器

雙核處理器主要包括:APU A6系列A6-9500/9400/7470K/6400K/7480, AMD Athlon 200GE等產品。

(1)APU A6-9500雙核處理器

AMD的APU A6-9500雙核處理器主頻為3.5GHz,不支持睿頻技術,制造工藝為14nm,二級緩存為1MB,三級緩存為2MB,支持雙通道的DDR4 2400MHz內存,采用Socket AM4接口,功率為65W。集成AMD Radeon R5顯示核心,顯卡頻率為1029MHz。

(2)APU A6-7400K雙核處理器

AMD公司的APU A6-7400K雙核處理器主頻為3.5GHz,二級緩存為1MB,采用Socket FM2+接口,采用28nm制造工藝,設計功耗為65W。內部集成AMD Radeon R5系列顯示核心,顯卡頻率為900MHz支持DDR3 2133NHz內存,如圖3-39所示。

圖3-39 APU A6雙核處理器

3.9 CPU選購要素詳解

3.9.1 按需選購

選購哪種品牌的CPU是很多人最頭疼的問題之一。就目前的產品線布局來看,無論是Intel還是AMD,都針對不同需求的用戶推出了多款從入門到旗艦的產品。Inel除了有我們熟悉的酷睿i3/i5/i7系列產品外,還為入門級平臺推出了奔騰及賽揚系列,以及為高端用戶推出了酷睿至尊系列處理器。圖3-40展示了兩大CPU生產商LOGO。

圖3-40 兩大CPU廠商LOGO

而AMD近兩年的產品線也在大幅增加,除了帶有獨顯核心的APU系列產品之外,近幾年AMD還首次推出了面向主流人群的Ryzen 3/5/7及面向高端用戶的Ryzen Threadripper系列產品。也就是說,用戶在選購CPU的過程中,無論選擇哪家廠商的產品,都有能夠滿足需求的對應型號,不必太過于糾結。

3.9.2 核心數量是不是越多越好

很多用戶普遍有一個想法,認為CPU的核心數量越多,其性能就越強。但其實并不能一概而論。對于一款處理器來說,重要的參數除了核心數量之外,還包括是否支持超線程技術、默認主頻、最大睿頻、是否支持超頻等參數。比如,同一廠商的一款原生六核6條線程的處理器,即使是在相同的主頻下,性能并不一定強過同系列四核8條線程的產品。因此,在選購處理器的過程中,只通過核心數量來判斷一款CPU的好壞是不科學的。需要注意的是,由于產品的架構不同,Intel和AMD對于處理器的主頻標準是不一樣的,不能直接進行橫向比較。

3.9.3 選擇散裝還是盒裝產品

散裝和盒裝CPU并沒有本質的區別,在質量上是一樣的。從理論上說,盒裝和散裝產品在性能、穩定性及可超頻能力方面不存在任何差距,主要差別在保修時間的長短及是否帶散熱風扇。一般而言,盒裝CPU的保修期要長一些(通常為3年),而且附帶一臺質量較好的散熱風扇;而散裝CPU的保修期一般是一年,不帶散熱風扇。圖3-41展示了盒裝的CPU。

圖3-41 盒裝酷睿i9 CPU

3.9.4 如何選用于玩游戲的CPU

目前大多數電腦游戲并沒有針對八線程以上的CPU進行較好的優化,因此很多十六線程的CPU在游戲表現上并不一定比八線程的CPU出色。在預算相同的情況下,與其追求更多線程的CPU,不如將預算用在提升顯卡性能上。而對于一些較為依賴CPU運算能力的用戶,就需要更加看重CPU的核心和線程數量了,更多的CPU線程在工作中可能讓你事半功倍。

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