Question

CPU的时钟频率是什么？

Answer 1

主频，也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主频=外频×倍频。

“频率”是大家很常见到的一个技术参数，在很多地方，尤其是硬件的介绍中，都会用到它。频率是衡量系统运行速度的一个重要指标频率高，说明系统运行速度快，但不同设备有不同频率，请看下面的文字介绍。
在主板上有一个长方形、用金属包裹的晶振元件，当主板加电后它就会发生电磁震荡，产生一个高频电子脉冲信号。但这些脉冲还不够精确，与电脑需要的频率还不匹配，因此还需要将这些原始频率输入到晶振元件附近的时钟频率发生器芯片，对原始频率进行整形、分频，然后变为计算机需要时各种总线工作频率。计算机当中的总线采用分层结构，运行频率逐级降低。第一级为CPU与北桥芯片的数据传输通道，即系统前端总线频率；第二级为内存与北桥芯片的数据传输通道，即内存总线频率；第三级是AGP显卡与北桥芯片的数据传输通道，即AGP总线频率；第四级是PCI、ISA设备与南桥芯片的数据传输通道，即PCI总线频率。
CPU主频率也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。用公式表示就是：主频=外频×倍频。其中，外频就是总线时钟频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。
一般说来，一个始终周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。但CPU主频的高低可以决定电脑的档次和价格水平。
以Pentium 4 2.0为例，它的工作主频为2.0GHz，这说明，每秒钟它会产生20亿个时钟脉冲信号，每个时钟信号周期为0.5ns。而Pentium 4 CPU有4条流水线运算单元，如果负载均匀的话，CPU在1个时钟周期内可以进行4个二进制加法运算。这就意味着该Pentium 4 CPU每秒钟可以执行80亿条二进制加法运算。但如此惊人的预算速度不能完全为用户服务，电脑硬件和操作系统本身还要消耗CPU的资源。Q#xtd_
但AMD的Athlon XP处理器采用了PR标称方式，AMD公开的266MHz前端总线频率的Athlon XP处理器标称频率和实际频率的转换公式如下：
标称频率=3×实际频率/2-500/
实际频率=2×标称频率/3+333H1
例如，Athlon XP 2100+的实际频率为1733MHz=2×2100/3+333。
前端总线(Front Side Bus,FSB)是连接CPU和北桥芯片之间的线路。在Pentium 4以前，系统前端总线频率和CPU外频是相同的。而对于Pentium 4和Athlon处理器就不同了。
Pentium 4处理器采用类似AGP 4×工作原理的四倍数据传输模式的技术。例如Pentium 4 3.06GHz是采用133MHz外频，那么它的前端总线频率就是533MHz=133×4(注：硬件里有一些比较固定的标准数据，尤其在频率和容量上，这些带有标准意义的数据有时候并不是那么的精确的，比如这里133×4=532，但你在哪里看介绍都不会有532MHz这个数字的，而是533，就是这个道理，其实频率本身并不是特别的精确的，比如Pentium 4 2.4BGHz这款处理器，在正常状态下使用时，会发现，其实际工作频率并不是2.40GHz，而是2.41GHz，这是由于其外频已经达到133.95MHz的缘故，所以533那样的频率其实表示的是一种标准，或说是一个档次，用以和其他标准或档次区分的，不完全具有其数字本身的含义，这一点，大家不要见怪啊)。
同样，在AMD Athlon(中文称作速龙)、Athlon XP、Duron(中文称作毒龙)系列处理器上，是使用了一种可以在脉冲信号上下沿都进行数据传输的技术，AMD称其为“双倍前端总线”。例如AMD Athlon 900采用100MHz外频，其前端总线却是200MHz。
现在使用的内存主要有PC133 SDRAM、DDR266/333/400 DDR SDRAM(又称PC2400/2700/3200 DDR SDRAM)、PC800 RDRAM等几种类型。我应当注意内存时钟频率和内存总线频率的区别。内存时钟频率对整个系统性能来说很重要，内存时钟频率指内存工作时的频率，一般等同于总线时钟频率；而内存总线频率指内存中数据传输的频率。
例如，PC133 SDRAM的内存时钟频率为133MHz，它只能在时钟脉冲的上升沿传输数据，也就是说在一个时钟周期内只能传输1个数据，数据存取周期约为7ns，因此PC133 SDRAM内存总线频率也是133MHz；DDR SDRAM内存能够在时钟脉冲的上升沿和下降沿同时传输数据，因此DDR SDRAM在一个时钟周期内能够传输2个数据，当内存时钟频率为133MHz时，内存总线频率为266MHz，数据存取周期约为3ns；PC800 RDRAM内存时钟频率为400MHz，时钟上升沿和下降沿都可以用来传输数据，如果采用双通道内存总线时，内存总线频率达到800MHz。(多说一句题外话，DDR SDRAM的标注比其他的稍微乱一些，既有DDR400这样的标注，也有PC3200这样的标注，其实它们是一样的，不同之处在于，前者标注时用的是内存总线频率，而后者标注时用的是内存总线带宽，即DDR400内存的带宽为3200MB/s，但PC133和PC800标注的仍然是总线频率)
AGP(Accelerated Graphics Port，图形加速接口)接口是一种专用于处理器和显卡之间高速连接的新型总线，就像当图形界面操作系统的普及导致ISA显卡的带宽成为瓶颈一样，当基于3D图形的一些要求高显示性能的应用成为一种趋势的时候，PCI显卡的带宽不可避免地开始显得捉襟见肘。这里也要向大家介绍AGP时钟频率和AGP总线频率的区别。
AGP的位宽和PCI一样是32位，但AGP时钟频率是PCI的2倍(即66MHz)。它是通过主板的分频技术实现的。由此，我们也可以知道AGP时钟频率并不是固定的，而是取决于总线时钟频率，也就是CPU外频。当总线时钟频率为66MHz、100MHz、133MHz时，主板会通过分频技术令AGP时钟频率保持在66MHz，而当外频提高到非标准频率时，比如125MHz，AGP时钟频率将工作在83.3MHz。
AGP总线频率也是基于AGP时钟频率，它是随着AGP的不同规范而改变。在AGP 1×下，AGP总线频率和AGP时钟频率均为66MHz；AGP 2×是采用类似DDR的两倍频传输技术，所以AGP 2×的总线频率达到133MHz，而AGP时钟频率还是66MHz；AGP 4×是采用QDR(Quad Data Rate)的四倍频传输技术，所以AGP 4×的总线频率达到266MHz，而AGP时钟频率还是66MHz；AGP 8×是采用ODR(Octal Data Rate)的八倍频传输技术，所以AGP 8×的总线频率达到533MHz，而AGP时钟频率依然是66MHz。可见，AGP时钟频率的标准一直都没有变，为66MHz，而据说，下一代AGP的标准，改变的就是AGP时钟频率。
计算机当中的PCI声卡、PCI网卡，还有IDE硬盘、IDE光驱都是在PCI总线下工作。PCI总线频率和PCI时钟频率均为33MHz，它也是通过主板的分频技术实现的。当总线频率为66MHz、100MHz、133MHz时，主板会通过分频技术令PCI总线保持33MHz的工作频率，而当外频提高到非标准频率时，如125MHz，PCI总线将工作在41.6MHz的工作频率。这样一来，许多部件必须工作在非额定频率之下，是否能正常运作则要取决于产品本身的质量了。此时，硬盘能否撑得住是最关键的，因为PCI总线频率提升后，硬盘与CPU的数据交换速度加快，极有可能导致读写不正常，从而产生死机现象。反过来说，若是所有设备都没问题，那么更高的PCI总线频率可以很明显地提高系统运行速度。

Answer 2

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。

Answer 3

在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫）。电脑中的系统时钟就是一个典型的频率相当精确和稳定的脉冲信号发生器。频率在数学表达式中用“f”表示，其相应的单位有：Hz（赫）、kHz（千赫）、MHz（兆赫）、GHz（吉赫）。其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是：s（秒）、ms（毫秒）、μs（微秒）、ns（纳秒），其中：1s=1000ms，1 ms=1000μs，1μs=1000ns。

　　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大多都能以较低的主频，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。

Answer 4

时钟频率 是根本利率在 转每秒, 被测量在赫兹, 计算机进行其最基本的行动譬如增加二个数字或转移价值从一台处理器记数器到另一个。不同的芯片在同样计算机主板也许有不同的时钟频率。通常当提到计算机, 规定"时钟频率" 使用提到CPU 的速度。
CPU 的时钟频率由摆动器水晶的频率通常确定。原始的IBM 个人计算机, 大约1981 年, 有4.77 兆赫的时钟频率(4,770,000 cycles/second) 。1995 年, 英特尔的奔腾芯片运行在100 兆赫(100 百万cycles/second), 2002 年并且, 英特尔奔腾4 模型被介绍了作为第一CPU 以3 千兆赫的时钟频率(三十亿cycles/second) 。

计算机的时钟频率是只有用的为提供比较在之间计算机芯片同样处理器家庭。一台IBM 个人计算机与英特尔486 CPU 运行在50 兆赫将是两次快速地象一个以同样CPU 、记忆和显示运行在25 兆赫。但是, 有许多其它因素考虑当比较整个计算机的速度, 象计算机的前方公共汽车的时钟频率, 存储芯片的时钟频率, 宽度在CPU's 公共汽车的位, 和相当数量水平1 和二级高速缓存。

时钟频率不应该被利用当比较不同的计算机或不同的处理器家庭。相反, 某一软件基准应该被使用。时钟频率可能是非常引入歧途的, 因为不同的计算机芯片可能做在一个周期的相当数量工作变化。例如, RISC CPUs 比CISC 倾向于有更加简单的指示CPUs (但更高的时钟频率), 并且用管道运输的加工者执行超过一指示每周期。

在90 年代初期, 多数计算机公司首要给他们的计算机的速度做广告由提到他们的CPUs' 时钟频率。这导致各种各样的营销比赛, 譬如苹果电脑的决定创造和销售力量Macintosh 8100/110 以110 兆赫的时钟频率, 以便苹果计算机公司能做广告其计算机有最快速的时钟速度可利用-- 最快速的英特尔处理器可利用当时运行了在100 兆赫。这优势在时钟速度, 然而, 是无意义的; PowerPC 和奔腾CPU 建筑是完全地不同的。力量Mac 是更加快速在一些任务, 但更慢的在其他方面。

在2000s, 英特尔的竞争者AMD 开始使用模型号代替时钟频率销售其CPUs, 说"兆赫神话" 没有讲其CPUs 的力量的原委。在2004 年中英特尔宣布它会做同样, 大概由于消费者混乱在其奔腾M 流动CPU, 据报道运行了在大约一半大致等效奔腾4 CPU 的时钟频率。

Answer 5

通常所说的CPU主频实际等于外频乘以倍频，外频是系统总线的工作频率，倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。CPU超频其实就是通过提高外频或者倍频的手段来提高CPU主频，从而提升整机的性能。

　　实际操作时，主要有硬超频和软超频两种方法。本质上两者的超频原理基本相同，即都是通过“硬”方法（如主板跳线及DIP开关等）或超频软件来调节主板上的时钟控制芯片来达到超频的目的。

　　1. 硬超频法

　　常见的硬超频方法主要有键帽式与DIP开关式跳线法、BIOS“免跳线”法三种。

　　鉴于跳线法已经被淘汰，这里就不再介绍了。“免跳线”法是通过修改BIOS设置来实现对外频和倍频数以及电压的调节，达到CPU超频的目的。同时也克服了打开机箱的麻烦，这也是目前最流行的超频方法。这样，一块在BIOS中支持逐兆调整外频和电压调节、提供PCI、AGP分频设定等功能的优秀主板以及性能优异的内存，就成为了超频成功的关键。

　　下面以一台P4 1.6AGHz CPU、承启9BJF（Intel i845G芯片组）主板、256MB内存（DDR266）配置的电脑作为超频操作平台。由于CPU的倍频已被锁定在16X上，所以超频只能从调节外频入手。进入BIOS后先将内存的参数适当调低（如CL=2.5、RAS=3、RAS to CAS=3等），然后在“CPU Host/AGP CLK/PCI CLK”选项中把外频从当前的100MHz设置为133MHz（当然也可逐兆调整），最后保存参数并重启动。如无意外，重启后电脑的CPU应被超频工作在　133MHz×16=2.13GHz上，前端总线速度也从原先的400MHz（100MHz×4）变成了533MHz（133MHz×4），整机性能大幅提升。

　　2. 软超频法

　　硬件级的优化超频，不是打开机箱调整跳线，就是进入BIOS设定，显得十分麻烦。而使用SoftFSB、CPUFSB等软超频工具就能克服这些缺点。它们能让用户在Windows下通过调节CPU外频、无需重启即可达到超频的目的。若超频失败，再次开机即可恢复原状。而现在有些主板也提供了一些优秀的超频软件，如联想的StepEasy、微星的FuzzyLogic等。

图3 用SoftFSB对CPU进行超频

SoftFSB的操作简单明了，支持目前市面上的大多数主板，即使你的主板不在此列，你仍然可以通过选择正确的PLL-IC来超频。在选择好主板型号和PLL-IC型号后，点击“Get FSB”按钮即可得到当前的外频和可调整的所有外频，接着选定你要超的外频，最后按“Set FSB”即可生效（如图3）。

　　3. 维护监控

　　1）保养维护

　　这里的优化内容一是让CPU安居——为CPU准备（或换购）宽大机箱和优质电源；二是给CPU清洁——扫除CPU表面及机箱内的积尘，改善其工作环境。

　　通常机箱内的散热风扇在降温的同时还会吸入灰尘，而灰尘是电子设备的大敌，因此就要经常清洁它们。CPU表面及其周围的积尘，可用不掉毛的毛刷和小电吹风（或皮老虎）、小吸尘器来清除。清洁散热器时则需先把散热片和风扇拆开，散热片可用水洗净，风扇可用棉签沾清洁液来擦拭。如果散热风扇噪音较大，则可给风扇轴心加注适量润滑油。另外，还可以给CPU换上新的导热硅脂，并顺便整理好机箱内部的杂乱连线，防止扇叶被卡住，保持空气流通。

　　2）监控报警

　　当CPU处于超频、长时间工作、环境温度偏高等状态时，就可能发生异常而导致运行故障。这样，及时而有效的监控报警就尤为重要。为此主板厂商在主板中集成了各种温控芯片和测温探头以及多款监测工具软件来保护CPU，通过它们能够在BIOS中或直接在Windows下获取CPU温度、主板电压、风扇转速等各种实时参数，这样当CPU工作异常而超过预设值时，主板（系统）就会立即报警、重启或关机，避免CPU、主板等关键硬件的毁坏。最新的P4、 Athlon XP CPU中都使用了温度控制电路来对CPU进行过热保护。而其中华硕的 PcProbe、微星的PC Alert III等都是典型高效的硬体监控软件，选购时应留意这些品牌的主板。此外，一些第三方的监控软件也有不俗的性能，如Hardware Sensors Monitor 、MotherBoard Monitor、SpeedFan等，用户可视情选用（图4）。

　CPU的降温

　　良好的环境无疑是CPU稳定工作的前提，这在CPU优化超频后尤其重要。对此，可采用以散热器为主的硬件散热法和以CPUIdle为主的软件散热法。

　　1. 硬件散热法

　　常用的散热器无非就是散热片+散热风扇+导热硅脂。在选择这类散热器时，重点要注意的就是它们与各种CPU间的兼容性，即它们所适用的CPU型号、频率范围等。这里我们建议大家购买知名品牌或通过认证的风扇。富士康（如图5）、CoolerMaster以及Tt涡轮风扇等都是性能不错的产品。

图5 散热效果出色的富士康散热器

　　2. 软件散热法

　　除了硬件降温外，CPUIdle、CPUCool等一些被誉为CPU“软空调”的降温软件也经常被使用。它们的工作原理是：当CPU空闲时，Windows操作系统就给它发送一条HLT指令强制其处于挂起状态，从而减少能耗达到降温的目的。

　由于CPU并非总在忙碌，很多时候比如当你在打字或者光驱、软驱读盘时，CPU基本上处于等待接收指令的空闲状态，但无论等待还是忙碌，CPU的发热量是基本相同的。为避免这种弊端，在Windows NT系统中可给CPU发送一条HLT挂起指令，让它空闲时处于挂起的状态以减少热量。但Windows 9x系统中却没有这条指令，应运而生的CPUCool（如图6）、CPUIdle、VCool等降温软件弥补了这一缺憾。

图6 用CPUCool给CPU降温

　　在使用性能上，它们通常能使CPU的温度降低3℃~10℃之多，而且也不只限于降温，还增加了优化CPU，监视和显示主板温度、风扇速度和电压等诸多实用功能。它们的使用方法基本相同，软件安装后会在系统的托盘区出现一个图标，显示事先设置的CPU、主板等的各种指标，从中即可看到它们的降温效果。需要注意的是，当你在玩3D游戏或运行一些大型的软件时，CPU会处于满负荷运转状态而使这些降温软件暂时失效。因此，保证CPU散热良好而稳定工作的，最终还是要依赖于散热效果出色的散热器。