ghz是什么意思(300ghz怎么读)

在日常安装中，当你选择一个CPU处理器的时候，你只要看看这个CPU有多少物理核，是否支持超线程技术就可以了。以英特尔为例，它决定了你选择i7、i5还是i3系列；再细分的话，就需要考虑CPU的主频了，直接决定了买具体的型号。那么我们通常说这个英特尔酷睿i3-8350k的静音频率是4GHz，这个AMD锐龙3 1300X的静音频率是3.5GHz那么这个CPU频率真的是CPU的运行速度吗？是什么决定的？

英特尔和AMD在发布新CPU的时候总是会公布基本频率。其实这个频率是多少GHz其实是指CPU内部的数字时钟信号频率，也叫时钟频率。所以并不能代表CPU的真实性能水平。4GHz的CPU不一定比3GHz的CPU好，至少我们不能一概而论。但是时钟频率确实与CPU的运行速度有关。频率越高，运算速度越快？那么4GHz的频率有多快呢？

频率的概念

在CPU这个复杂的数字系统的红豆博客中，为了保证内部所有硬件单元能够快速协同工作，CPU架构工程师往往会设计一组时钟信号与系统同步运行。时钟是一系列脉冲信号，而且总是以一定的电压幅度和时间间隔连续发射的方波信号。它周期性地在0和1之间来回变化。如下图所示。

第一个脉冲和第二个脉冲之间的时间间隔称为周期，单位为秒(s)。但单位时间1s内产生的脉冲数称为频率，频率最基本的计量单位是赫兹Hz。

时钟频率(f)和周期(t)是倒数:f = 1/T。

这个公式表明，频率表示时钟在一秒钟内重复的次数，而目前的CPU一般都是GHz级别，也就是说每秒产生10亿个脉冲信号。

CPU主频

以英特尔酷睿i3-8350k为例。它的静默频率是4GHz，也就是说它的内部时钟频率是4GHz，一秒钟可以产生40亿个脉冲信号。也就是说，每个脉冲信号只需要0.25ns(时钟周期)。这是一个多么令人震惊的钟啊。可想而知CPU的内部结构有多精致，能处理这么短的信号。整个系统协调有序地运行。这就是为什么CPU是全人类智慧的结晶，极大的提高了我们的科技进步。

时钟周期是CPU运行的最小时间单位，所有的内部操作都是基于这个时钟周期。一般来说，CPU以时钟脉冲的上升沿作为执行指令的基准。频率越高，CPU执行的指令越多，工作速度越快。

那么CPU频率是由什么决定的呢？其实这是一个很复杂的问题，因为频率是一个系统性的东西，影响频率高低的因素有很多，比如CPU架构、流水线设计、内部寄存器设计、支持的指令甚至功耗、温度等物理因素。所以CPU的出厂频率是CPU的最高频率，以木桶效应下的最小值为综合考虑。

那为什么我们现在的CPU频率会变？

采用睿频加速技术的CPU的每个内核都有自己的PLL(锁相环)电路，因此每个内核的电压和频率都可以独立控制。为此，英特尔专门在CPU内部设计了一个PCU(电源控制单元)单元。PCU将以1ms(每秒1000次)的速度实时监控这四个核心的温度、电流和功耗。因此，Turbo Boost频率可用于根据负载需求调整CPU频率。同时，参与运算的内核越多，控制越复杂，所以内核越多，最高频率越低。

外部频率

CPU诞生后不久，各大CPU巨头为了追求高性能(姑且不提是否管用)展开了频率大战。但这样一来，虽然换了CPU(频率更高了)，但外部主板芯片组、内存、外部接口(PCIe、Sata)还是老标准，这些设备的工作频率长期固定，且远低于CPU的工作频率。导致CPU无法与之很好的沟通，于是Intel机智的提出了倍频的概念(下文有描述)，并提出了一个影响至今的CPU主频计算公式:主频=外频x倍频。外接频率可以让主板以外的设备工作在更低的频率，也可以和CPU正确通信。

但是总有很多网友把前端总线频率和外部频率混为一谈。其实他们是不一样的。北桥旧时代，前端总线是CPU总线接口单元和北桥芯片之间的数据交换通道。在AMD雷鸟系列和英特尔奔腾4处理器之前，前端总线和外部频率是一致的，但后来有了四倍数据传输速率或者八倍数据传输速率的技术，前端总线的频率大大提高了。比如一个处理器的频率是2GHz，外部频率是100MHz，那么前端总线的频率就会变成400MHz当使用四倍数据传输速率技术时。如果是八倍，那么就是800MHz。前端总线频率越高，CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，CPU功能越好。

目前处理器默认的外接频率基本都是100MHz。

倍频

目前CPU设计的外频相当低，只有100MHz。如果CPU想要获得更快的运行速度，我们需要获得一个超高的频率来支持更快的运行速度。CPU内部通常有一个PLL频率发生器，对输入的时钟信号进行分频，并按照一定的比例增加输入的外部频率，从而得到CPU的实际工作频率。这个比例称为倍频系数(简称倍频)。

利用倍频技术，完美解决了CPU、内存等数据中转站的异步运行问题。为CPU向更高频率方向发展打下了坚实的基础。

超频

超频，作为一个经久不衰的话题，一直是PC DIY领域的常青树。一般来说，这意味着迫使设备以高于其默认频率的主频率运行，以获得更高的性能。比如CPU、显卡、内存等。可以超频。其中CPU是最受欢迎的一种，可以最大程度的挤压CPU的性能，提高产品的性价比。Intel和AMD一直把CPU超频作为一大卖点来宣传，那么我们超频的是哪个频率呢？

按照CPU主频的计算公式:主频=外频x倍频，我们无非就是超外频和倍频。

其实在不同的时代，是不同的频率。在奔腾MMX，为了让CPU稳定工作，英特尔将倍频锁定在主板BIOS中，不能随意更改倍频。当时只好从提高外频入手。一些旧主板可以通过在主板上设置跳线来改变计算机系统的外部频率(还记得如何插入跳线吗？)，而在后期的主板BIOS中，通常会有SoftMenu技术。我们只需要在BIOS界面动动手指，调整外接频率，就能平滑提升CPU主频。

现在人们为了创造更高的主频，一般会选择超频，因为超频的增幅远远高于外频，而且容易得来。你只需要在主板BIOS上调整倍频即可。目前很多主板都有一键超频功能。主板厂商帮你调整BIOS里的超频参数，一键超频。

在外部频率相同的情况下，倍频越高，CPU的主频越高。但实际上，CPU的倍频过高，但CPU的传输速度仍然与系统中其他设备的传输速度相同，它们之间的数据交换受到限制，造成了高频率CPU明显的“瓶颈”效应——CPU从系统中获取数据的极限速度无法满足CPU运行的速度。所以，有时候为了满足对外传输的要求，我们需要适当的超过对外频率。

需要注意的是，超频会导致CPU的发热量远远高于正常工作温度，甚至会降低CPU的性能和寿命(柱面收缩)或者导致系统不稳定(蓝屏)。CPU寿命降低是因为超频产生的高温会导致“电子迁移”现象，而“电子迁移”现象会损坏CPU内部精密设计的晶体管。所以CPU的散热一定要做好。液氮超频也是出于这种考虑。

但有时CPU体质差(内部晶体管在制造时有一些缺陷和瑕疵)，导致超频困难。有必要向CPU内核施加更高的工作电压。以我们拿到的矿级英特尔酷睿i3-8350K为例。为了上5GHz频率，电压已经提高到1.5V(默认1.34V)，而之前的酷睿i7-7700K分分钟上5GHz。

那我们为什么还基本停留在CPU频率4GH的平台上？

CPU中有一个黄金法则，就是著名的摩尔定律，陈述了晶体管数量与性能提升的关系。很难说它是还活着，还是生不如死。但是今天我们要讲另一个不为人知的定律——登纳德标度。

1974年，存储器之父罗伯特·登纳德(Robert Dennard)在他的论文中说，晶体管面积的减小会使它所消耗的电压和电流减少几乎相同的比例。这就是丹纳德标度定律。很多人都很困惑。这和CPU频率提高有关系吗？

确实关系密切。我们先来了解一下晶体管功耗是怎么计算的。静态功耗是常规的电压乘以电流，w = v x i .而晶体管在1和0相互转换时会根据转换频率产生动态功耗，W=V2x F .显然频率越高功耗越大，但我们并没有放弃在未来30年制造频率更高的CPU？

答案是我们的半导体技术一直在进步。目前甚至做到了10nm，7nm的量产迫在眉睫。根据Dennard scaling，工艺的改进可以使晶体管更小，导通电压更低，这显然弥补了频率提高带来的功耗增加的问题。但是我们的技术并不是无止境的进步，很快就会进入一个长期的技术平台，7nm以后的路会很辛苦。

而且晶体管尺寸缩小后，静态功耗不减反增，带来了巨大的热能转换。另外，晶体管之间的热量积累非常严重，使得CPU散热成为一个亟待解决的问题。散热做得不好，CPU的寿命会大大降低。而且目前无处不在的动态频率技术，过热会让CPU工作在最低频率。高频只是一个摆设，一个笑话。简单地提高CPU时钟频率不再现实，因为随之而来的是散热问题。毕竟我们不会一直用液氮给CPU降温，所以Intel和AMD还是识趣的停止高频芯片的研发，转向低频多核架构研究红豆博客吧。

极限超频一般需要液氮和液氦辅助散热。

所以目前只会看到多核CPU的爆发，这是更好的提升性能的方式。看完这篇干货，你还想看其他做同样事情的超级班吗？求小(:9501417)上我们的百超课~同时，看完这篇文章，还有其他关于CPU超频的有趣问题。还是请我们的小超哥一起来讨论一下吧~