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干货分享:服务器处理器基础知识



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CPU(中央处理器)是一台计算机的运算核心和控制核心 。 CPU主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据 。 CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成 。
CPU的运作原理可分为四个阶段: 提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback) 。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令 , 放入指令寄存器 , 并对指令译码 , 并执行指令 。
CPU的主要性能参数包括:主频 , 倍频 , 外频 。 CPU的主频也叫时钟频率 , CPU 主频为 CPU 的额定工作频率 , 当内核数目和缓存大小一样时 , 主频越高的CPU性能越好 。 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 。
为什么会有外频和倍频的区分呢?这个是和CPU的发展有关的 。 简单说来 , 就是CPU发展太快 , 而其他硬件无法达到同样频率来交互 , 于是CPU进行妥协 , 将外频作为和主板其他部件之间通讯的频率 , 而工作频率靠倍频来调节提升 。

  • 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MHz的 , 而这个多少兆赫就是“CPU的主频” 。
  • 外频是CPU的基准频率 , 单位是MHz 。 CPU的外频决定着整块主板的运行速度 。
  • 倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系 。 一般情况下 , 同代(同针脚)的CPU , 其外频往往是一样的 , 只是倍频系数的变化导致主频不同 。
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Intel TurboBoost 技术中文叫做 Intel 睿频加速技术 , 此技术运行 Intel CPU 工作在标称频率之上 , 性能分配上实现按需分配 。
2017年7月份 , 英特尔(Intel)正式发布了代号为Purley的新一代服务器平台 , 包括代号为Skylake的新一代至强(Xeon)CPU , 命名为英特尔至强可扩展处理器(Intel Xeon Scalable Processor , SP) , 也宣告了延续4代的至强E5/E7系列命名方式的终结 。
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至强可扩展处理器不再以E7、E5的方式来划分定位 , 而代之以铂金(Platinum)、金(Gold)、银(Silver)、铜(Bronze)的方式 。
Skylake是新命名方式的一代 , Cascade Lake是二代 , 两代共用Purley平台 。
  • 第一位数字:8(铂金)、6/5(金)、4(银)、3(铜)
  • 第二位数字:(新命名体系下的)代次
  • 第三四位数字:具体 SKU(库存单位)编号
Intel处理器工艺和架构更新成为Tick-Tock 。 Tick年(工艺年)更新制作工艺 , Tock年(架构年)更新微架构 。
2006年 , Intel 正式发布了酷睿2/Core 2 处理器 , 同时宣布了每年更新 CPU 的“Tick-Tock”计划 , “Tick”代表 CPU 制作工艺上的改进 , 而“Tock”则代表 CPU 架构上的更新 。
Tick-Tock就是时钟的“嘀嗒”的意思 , 一个嘀嗒代表着一秒 , 而在 Intel 的处理器发展战略上 , 每一个”Tick-Tock”代表着 2 年一次的工艺制程进步 。
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这样在制程工艺和核心架构的两条提升道路上 , 总是交替进行 , 一方面避免了同时革新可能带来的失败风险 , 同时持续的发展也可以降低研发的周期 , 并可以对市场造成持续的刺激 , 并最终提升产品的竞争力 。
多核处理器把多个CPU(核心)集成到单个集成电路芯片(Integrated Circuit Chip)中 。 一个双核的CPU有2个中央处理单元 , 操作系统可以看到真正的2个核心 , 所以2个不同的进程可以分别在不同的核心中同时执行 , 这大大加快了系统的速度 。 由于2个核心都在一个芯片上 , 因此它们之间的通信也要更快 , 系统也会有更小延迟 。
【干货分享:服务器处理器基础知识】超线程(Hyper Threading)其实就是同时多线程技术 , 是一项允许一个CPU执行多个控制流的技术 。 它的原理就是把一颗CPU当成两颗来用 , 将一颗具有超线程功能的物理CPU变成两颗逻辑CPU , 而逻辑CPU对操作系统来说 , 跟物理CPU并没有什么区别 。 因此 , 操作系统会把工作线程分派给这两颗(逻辑)CPU上去执行 , 让(多个或单个)应用程序的多个线程 , 能够同时在同一颗CPU上被执行 。 注意:两颗逻辑CPU共享单颗物理CPU的所有执行资源 。 实际上 , 超线程技术就是对CPU的虚拟化 。
多核处理器把多个CPU(核心)集成到单个集成电路芯片中 。 多核CPU(处理器)是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核) 。 超线程(hyper-threading)其实就是一项允许一个CPU执行多个控制流的技术 。


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