什么是CPU的时钟周期和时钟频率?

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  • 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大多都能已较低的主频,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。
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  • 时钟周期是由CPU时钟定义的定长时间间隔,是CPU工作的最小时间单位,也称节拍脉冲或T周期。通常为节拍脉冲或T周期,既主频的倒数,它是处理操作的最基本的单位。  在微程序控制器中,时序信号比较简单,一般采用节拍电位——节拍脉冲二级体制。就是说它只要一个节拍电位,在节拍电位又包含若干个节拍脉冲(时钟周期)。节拍电位表示一个CPU周期的时间,而节拍脉冲把一个CPU周期划分为几个叫较小的时间间隔。根据需要这些时间间隔可以相等,也可以不等。所以说时钟周期跟外频是没啥关系的。另外你说的时钟频率,这个一般都是指主频了,这个没错。时钟频率,是提供电脑定时信号的一个源,这个源产生不同频率的基准信号,用来同步CPU的每一步操作,通常简称其为频率。CPU的主频,是其核心内部的工作频率(核心时钟频率),它是评定CPU性能的重要指标。
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