【小白向】台式电脑硬件选择简明教程（2）：CPU

弹剑作歌

一、CPU

        CPU（中央处理器）是一台电脑的核心，主要负责执行程序、处理数据等。CPU的构造较为简单，正面是金属顶盖，其内部封装着CPU的核心，下面是PCB板，背面有金属触点或针脚，多数还有贴片电容等元件。

        选择电脑硬件的第一步就是选择CPU，确定了CPU，也就确定了一台电脑的技术世代，主板、内存、显卡等许多其他硬件都要依据CPU的型号来决定。接下来将从几个方面为大家介绍CPU的选型与测试。
        1.主要参数
        (1)核心数、线程数：核心数是CPU最简单直接的参数之一。CPU由多个功能相同的部分构成，这些部分称为“核心”。同一个核心在某一时刻只能执行一个程序，因此，同一代产品中，核心数越多的CPU，其并行处理任务的能力就越强。现代CPU大多有超线程技术，也就是从软件层面上，将一个物理核心分成两个逻辑核心，可以“同时”运行两个任务以更充分地利用CPU的性能。但这种技术创造出的线程是虚拟的，也并非真正让CPU核心同时执行两个任务。值得注意的是，12代酷睿以后的英特尔CPU采用了大小核异构设计，大核性能强，处理计算密集型任务，小核能耗低，处理实时性任务，只有大核才能超线程。在此之前，CPU中的所有核心都是一样的。对于不支持超线程的CPU，线程数=核心数；对于支持超线程的，线程数=核心数*2；对于12代及以后的酷睿CPU，线程数=大核数*2+小核数。
        (2)主频：主频是CPU的运行速度，通常在GHz级别。其他方面都相同的CPU，主频越高处理任务就越快。现代CPU的主频通常是根据运行情况动态调整的，任务少时主频低，利于节能；任务多时主频高，性能更强，但此时CPU发热量会上升。对于某些CPU，用户可以自行提高主频上限来进一步榨取CPU的性能，这种操作称作“超频”，这会导致CPU运行不稳定、发热量大、寿命缩短等，但通常可以带来相当可观的性能提升。Intel的CPU中尾缀带K的产品（如Core i5 14600KF）和AMD的部分产品支持用户自行超频。
        (3)制程工艺：即CPU的制造工艺，最简单的说法是多少纳米，数字越小则越先进。更具体的说法有单位面积的晶体管数量、用了什么特殊技术等。制程工艺先进的CPU可以在更小的面积上放下更多的晶体管，得到更高的性能和更好的能效比。有一个著名的经验“定律”叫“摩尔定律”，内容是说：“集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。”在过去数十年中，实际情况与这一“定律”吻合得很好。因此，在预算充足的情况下，选择更新的CPU总是很好的选择（某一代产品出现普遍性问题的情况除外）。
        (4)缓存容量：缓存是CPU核心临时记录数据的存储区域，容量小，但有着极高的读写速度，通常分为L1，L2，L3三级。缓存越大，就可以存储更多的数据，而不必到速度较慢的内存中去读取数据，因此CPU的性能就更强。
        (5)发热情况：商品介绍中一般不会标明此参数，需要到实际评测的资料中找。发热情况决定了一款CPU需要配备怎样的散热器。如果CPU温度过高，为了保护硬件，CPU就会降低运行频率，影响性能。有些CPU因为设计缺陷，会导致热量积存无法散出，这会导致损失不少性能。
        2.市场情况
        如今电脑CPU市场的绝大部分都被Intel和AMD两大巨头占据。Intel历史更久，技术积累更丰富；AMD在推出ZEN架构后凭着更好的性价比后来居上。如今Intel的新产品在许多方面出现了不少问题，保受诟病，AMD在许多方面已超越Intel。对于新手，一般仍推荐选择Intel的产品，AMD的CPU有时需要做一些额外的配置才能稳定运行并发挥应有的性能。对于一般办公需求，选择Intel的Core i3或不带k的i5，AMD的RYZEN R5即可；对于游戏或专业应用需求通常需选用更高规格的，有些应用看重多核性能，有些看重单核性能，需要具体分析。对于具体型号选择网上有大量此类内容。下面的“天梯图”（部分）展示了当前及历史上一些CPU性能的相对关系。

        3.检测方法
        (1)基本信息：可以通过系统的任务管理器读取，也有各种专业软件可以读取更详细的信息。
        

        (2)性能测试：即测试CPU的计算性能，通常用CPU-Z来测试，已成为事实上的标准之一。特别强调：十分不推荐用鲁大师做性能测试，其测试方法很不科学，常常会给出一些很离谱的结果。CPU-Z可以测试单核性能、多核性能，还能与另外一款处理器的数据作比较。

        此外，还有一款软件AIDA64可以测试CPU缓存性能以及对于不同类型计算任务的详细性能数据。


        (3)稳定性及散热测试：通常使用AIDA64中的系统稳定性测试，可以使CPU满负荷运转（远超正常使用所能达到的程度），同时检测CPU温度和核心电压等数据，以测试CPU的稳定性以及散热器的性能。一般认为只选择Stress FPU时CPU可以达到极限功耗，能最大程度地测试其稳定性。

        推荐一款工具，叫做“图吧工具箱”，里面包含了CPU-Z、AIDA64等常用的工具，我们后续将介绍的测试工具里面也都有，十分方便。
图吧工具箱官方网站 - DIY爱好者的必备工具合集
        4.国产现状
        国产CPU在近年来取得了许多进步，但相较世界先进水平仍有较大落后。在桌面CPU领域，龙芯公司在国内企业中处于领先地位，其拥有自研的硬件与指令集架构，近年来发展迅速。近年来其产品在性能及兼容性等方面都有了较大进步。海光公司最初继承了AMD公司的CPU架构，后来在此基础上自行更新迭代，也有良好的发展势头。其他公司如鲲鹏、飞腾、申威等也各有所长，占据着不同市场位置。当前，极少有人使用国产CPU进行DIY，主要是对安全要求比较高的政府部门、军队等单位会大量使用国产CPU。笔者衷心希望国产处理器能够早日达到或超越世界先进水平。

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下一篇将介绍主板与内存的相关知识。