Conocimientos sobre hardware informático.
Hablemos primero del host: Introducción a la CPU: la estructura básica, las funciones y los parámetros de la CPU La CPU se compone principalmente de unidades aritméticas, controladores, grupos de registros y buses internos. El grupo de registros se utiliza para almacenar operandos y datos intermedios después de que se ejecuta la instrucción, y la unidad aritmética completa los cálculos y operaciones especificados por la instrucción. 1. Frecuencia principal
La frecuencia principal también se llama frecuencia de reloj. La unidad es MHz (o GHz), que se utiliza para indicar la velocidad de funcionamiento de la CPU y el procesamiento de datos. Frecuencia principal de la CPU = FSB × factor de multiplicación de frecuencia. Mucha gente piensa que la frecuencia principal determina la velocidad de funcionamiento de la CPU. Esto no sólo es unilateral, sino que también para los servidores esta comprensión es parcial. Hasta el momento, no existe una fórmula definitiva que pueda determinar la relación numérica entre la frecuencia principal y la velocidad de cálculo real. Incluso los dos principales fabricantes de procesadores, Intel y AMD, tienen grandes disputas sobre este punto. Se puede ver que Intel concede gran importancia a fortalecer el desarrollo de su propia frecuencia principal. Al igual que otros fabricantes de procesadores, alguien utilizó una vez un procesador Transmeta 1G para comparar. Su eficiencia operativa es equivalente a la de un procesador Intel 2G.
Por lo tanto, la frecuencia principal de la CPU no está directamente relacionada con la potencia informática real de la CPU. La frecuencia principal indica la velocidad de oscilación de la señal de pulso digital en la CPU. También se pueden ver ejemplos en los productos de procesador de Intel: los chips Itanium de 1 GHz pueden funcionar casi tan rápido como Xeon/Opteron de 2,66 GHz, o los Itanium 2 de 1,5 GHz pueden funcionar aproximadamente tan rápido como Xeon/Opteron de 4 GHz. La velocidad de cálculo de la CPU también depende de los indicadores de rendimiento de la tubería, bus, etc. de la CPU.
Por supuesto, la frecuencia principal está relacionada con la velocidad de computación real. Solo se puede decir que la frecuencia principal es solo un aspecto del rendimiento de la CPU y no representa el rendimiento general de la CPU. 3. Frecuencia del bus frontal (FSB)
La frecuencia del bus frontal (FSB) (es decir, la frecuencia del bus) afecta directamente la velocidad del intercambio directo de datos entre la CPU y la memoria. Existe una fórmula que se puede calcular, es decir, ancho de banda de datos = (frecuencia del bus × ancho de bits de datos) / 8. El ancho de banda máximo de transmisión de datos depende del ancho y la frecuencia de transmisión de todos los datos transmitidos simultáneamente. Por ejemplo, el Xeon Nocona actual que admite 64 bits tiene un bus frontal de 800 MHz. Según la fórmula, su ancho de banda máximo de transmisión de datos es de 6,4 GB/segundo.
La diferencia entre FSB y frecuencia FSB: la velocidad de FSB se refiere a la velocidad de transmisión de datos y el FSB es la velocidad de operación sincrónica entre la CPU y la placa base. En otras palabras, el FSB de 100MHz se refiere específicamente a la señal de pulso digital que oscila 100 millones de veces por segundo, mientras que el bus frontal de 100MHz se refiere a la cantidad de transmisión de datos que la CPU puede aceptar por segundo, que es 100MHz×64bit÷8bit; /Byte=800MB/s .
De hecho, la aparición de la arquitectura "HyperTransport" ha cambiado la frecuencia real del bus frontal (FSB). La arquitectura IA-32 debe tener tres componentes importantes: concentrador de controlador de memoria (MCH), concentrador de controlador de E/S y concentrador PCI, como los conjuntos de chips típicos de Intel, los conjuntos de chips Intel 7501 e Intel7505, que son procesadores Xeon duales hechos a medida, los MCH. contiene proporciona un bus frontal con una frecuencia de 533 MHz para la CPU. Con memoria DDR, el ancho de banda del bus frontal puede alcanzar 4,3 GB/segundo. Sin embargo, a medida que el rendimiento del procesador continúa mejorando, también trae muchos problemas a la arquitectura del sistema. La arquitectura "HyperTransport" no solo resuelve el problema, sino que también mejora el ancho de banda del bus de manera más efectiva, como en los procesadores AMD Opteron. La arquitectura flexible del bus HyperTransport I/O le permite integrar el controlador de memoria, de modo que el procesador no transmite datos. a través del bus del sistema. El chipset intercambia datos directamente con la memoria.
En este caso, no sé por dónde empezar a hablar de la frecuencia del bus frontal (FSB) en los procesadores AMD Opteron. 6. Caché
El tamaño del caché también es uno de los indicadores importantes de la CPU, y la estructura y el tamaño del caché tienen un gran impacto en la velocidad de la CPU. El caché en la CPU se ejecuta a un nivel extremadamente alto. frecuencia, generalmente a la misma frecuencia que el procesador. La operación y la eficiencia del trabajo son mucho mayores que la memoria del sistema y el disco duro. En el trabajo real, la CPU a menudo necesita leer el mismo bloque de datos repetidamente, y el aumento en la capacidad de la caché puede mejorar en gran medida la tasa de aciertos de lectura de datos dentro de la CPU sin tener que buscarlos en la memoria o el disco duro, mejorando así el sistema. actuación. . Sin embargo, debido a factores como el costo y el área del chip de la CPU, el caché es muy pequeño.
La caché L1 (caché de nivel 1) es la caché de primer nivel de la CPU, que se divide en caché de datos y caché de instrucciones. La capacidad y la estructura del caché L1 incorporado tienen un mayor impacto en el rendimiento de la CPU. Sin embargo, la memoria caché se compone de RAM estática y tiene una estructura complicada. Cuando el área de la CPU no puede ser demasiado grande, la capacidad. del caché L1 no es suficiente. Probablemente sea demasiado grande. La capacidad de la caché L1 de una CPU de servidor general suele ser de 32 a 256 KB.
La caché L2 (caché de nivel 2) es la caché de segundo nivel de la CPU, que se divide en chips internos y externos. La caché L2 interna en el chip se ejecuta a la misma velocidad que la frecuencia principal, mientras que la caché L2 externa solo se ejecuta a la mitad de la frecuencia principal. La capacidad de la caché L2 también afectará el rendimiento de la CPU. El principio es que cuanto más grande, mejor. En el pasado, la capacidad más grande de las CPU domésticas era de 512 KB. Ahora puede alcanzar los 2 M en las CPU de los servidores. y las estaciones de trabajo son más altas. Puede alcanzar más de 8M.
La caché L3 (caché de tres niveles) se divide en dos tipos: la anterior era externa y la actual está integrada. Su efecto real es que la aplicación de caché L3 puede reducir aún más la latencia de la memoria y mejorar el rendimiento del procesador al calcular grandes cantidades de datos. Reducir la latencia de la memoria y mejorar las capacidades informáticas de grandes cantidades de datos son muy útiles para los juegos. En el campo del servidor, agregar caché L3 todavía tiene una mejora significativa en el rendimiento. Por ejemplo, una configuración con una caché L3 más grande utilizará la memoria física de manera más eficiente, por lo que puede manejar más solicitudes de datos que un subsistema de E/S de disco más lento. Los procesadores con cachés L3 más grandes proporcionan un comportamiento de caché del sistema de archivos más eficiente y longitudes de cola de mensajes y procesadores más cortas.
9. Proceso de fabricación
La micra del proceso de fabricación se refiere a la distancia entre los circuitos del IC. La tendencia en los procesos de fabricación es hacia una mayor densidad. Los diseños de circuitos de circuitos integrados de mayor densidad significan que los circuitos integrados del mismo tamaño pueden tener diseños de circuitos con mayor densidad y funciones más complejas. Ahora los principales son 180 nm, 130 nm, 90 nm, 65 nm y 45 nm. Recientemente, los funcionarios han declarado que tienen un proceso de fabricación de 32 nm.