计算机的“大脑”是它的中央处理器(CPU)。在普通操作中,CPU处理计算机的所有操作,允许程序运行和操作系统运行。CPU的速度和效率各不相同。计算机CPU性能的主要决定因素是CPU单元的时钟速度,它测量每秒可执行的基本算术运算(加法、减法、乘法或除法)的数量。频率缩放是提高处理器性能的最基本方法;通过提高时钟频率(CPU的运行速度),计算机的性能也会提高。
直到最近,随着多核处理器的出现,频率缩放是为新处理器型号获得额外性能的最基本方法。旧处理器过去的运行速度低于1.0GHz。现在,处理器的运行速度通常超过2.0GHz,有些甚至超过了3.0GHz。理论上,3.0GHz的CPU“看起来”比2.0GHz的CPU快,但在现实世界中,计算机的整体性能是由其所有部件的总和决定的。换句话说,如果2.0GHz和3.0GHz计算机都包含相同类型的内存、相同的主板等,那么链中最薄弱的环节可能会“瓶颈”计算机,阻止它优化所有3.0GHz。
虽然频率缩放似乎没有上限,但事实并非如此。提高CPU的时钟速度会增加单元中的热量产生;随着时间的推移,这种额外的热量会降低电路性能,导致处理器出现故障或失效。这给商用处理器的最高速度设置了一个非常真实的上限,限制了处理器的构建速度。
在没有频率缩放的情况下提高CPU性能需要更多创新的解决方案;CPU制造商再也不能简单地“提高音量”以获得更高的性能。为了克服这些限制,CPU制造商设计了多核CPU解决方案。通过在一个芯片上放置多个CPU核,处理器的有效速度将提高一倍。然而,与频率缩放不同的是,频率缩放的性能提升同样适用于所有领域,这将责任放在计算机软件设计师身上。除非软件设计师专门定制一个程序以使用两个或多个CPU核,否则额外的好处就失去了,这使得频率缩放成为提高CPU芯片性能的最纯粹的方法之一。
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