处理器史话 | CPU的主频、倍频、超频，不是频率越高速度就越快

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同样是WindowsXP，具有多核CPU的系统，无论是在速度还是性能方面均超越了此前的时代。

2.与CPU频率有关的技术
围绕着CPU频率的话题，总是离不开这几个参数：主频、外频、倍频。在这些参数中，哪个参数可以体现CPU的性能，他们之间的关系又是如何呢？

三者之间的关系是：外频X倍频=主频。

换个角度表达一下：外频好比马路的宽度，倍频好比在这条马路上单位时间允许通过的车辆数。

那么主频代表什么？

单位时间内车辆的通行能力--马路越宽，单位时间内允许通过的车辆数越多，则这条道路上通行的车辆越多。

如果每辆车的货物为一条运算指令，那么这个主频，又意味着什么呢？

暂时让这个问题"飞一会儿"，现在来看一下这几个术语的含义，以及它们对CPU的工作效率的影响。

(1)主频
CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。

从理论上讲CPU的主频越高，它的速度也就越快，因为频率越高，单位时钟周期内完成的指令就越多，从而速度也就越快了。

但是事实并非如此，由于各种CPU内部结构的差异，如：缓存、指令集等，并不是时钟频率相同速度就相同，比如：PIII和赛扬，雷鸟和DURON，赛扬和DURON，PIII与雷鸟，在相同主频下性能都不同程度的存在着差异。

10年前主频的单位是MHz，现在主频的单位已经升级为GHz。

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，但是存在一定的联系，不过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，如：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。下面举例说明一下：

为了计算方便，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。

既然运算速度与主频的关系这样简单，那么是否可以任意提高主频呢？

答案是：No，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。

(2)外频
外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，单位是MHz。

在早期的电脑中，内存与主板之间的同步运行的速度等于外频，在这种方式下，可以理解为CPU外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。对于目前的计算机系统来说，两者完全可以不相同，但是外频的意义仍然存在，计算机系统中大多数的频率都是在外频的基础上，乘以一定的倍数来实现，这个倍数可以是大于1的，也可以是小于1的。

在486之前，CPU的主频还处于一个较低的阶段，CPU的主频一般都等于外频。而在486出现以后，由于CPU工作频率不断提高，而PC机的一些其他设备（如插卡、硬盘等）却受到工艺的限制，不能承受更高的频率，因此限制了CPU频率的进一步提高。因此出现了倍频技术，该技术能够使CPU内部工作频率变为外部频率的倍数，从而通过提升倍频而达到提升主频的目的。倍频技术就是使外部设备可以工作在一个较低外频上，而CPU主频是外频的倍数。

在Pentium时代，CPU的外频一般是60/66MHz，从Pentium Ⅱ 350开始，CPU外频提高到100MHz，目前CPU外频已经达到了200MHz。由于正常情况下外频和内存总线频率相同，所以当CPU外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。

外频与前端总线（FSB）频