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除了时钟速度之外，还有哪些因素会影响 CPU 的性能？

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除了时钟速度之外，还有哪些因素会影响 CPU 的性能？

在看到很多人在他们的计算机上测试强大的模拟器后，我惊讶地听到一个 CPU 的时钟速度可以提高三倍但单线程性能仍然很差；或者一个 CPU 可以使用 16 个线程，但被迫使用单线程的 CPU 可以使用 1 个线程和大量快速上下文切换来击败对手，即使假设是一个多线程应用程序。

一些最好的英特尔 CPU 可以尽可能地降频，但仍然可以完美运行要求很高的程序，而一些 Atom CPU 可以尽可能地超频，但仍然无法在没有中断/滞后等的情况下运行它们。这是我注意到的：

1.5 GHz Intel i7 5960x 可以全速运行最新的 Photoshop 和 Adob​​e After Effects，包括 PS2/GameCube/Wii 模拟器和游戏；超频后的 3.3 GHz Celeron 450 几乎无法做到这一点，但从技术上讲，它的时钟速度是后者的两倍多。

此外，4 GHz Atom N270 的性能似乎比 1 GHz i7 5960x 差。这是为什么呢？

对于这些真正新型且昂贵的英特尔 CPU，时钟速度似乎意义不大，因为它们可以达到 1.9 GHz 并运行所有程序，而过去的一些 3/4/5+ GHz CPU 甚至不能。

速度如此之快，即使被迫使用单核，而另一个 CPU 使用多核，它们也能做得更好。

答案1

CPU 时钟速度只是其中之一许多影响“速度”的因素。总线速度、内存速度、磁盘速度、指令集、缓存、应用程序设计等。所有这些因素都会影响整体速度。

Intel Atom CPU 并非为密集计算而设计。它们专为低功耗计算而设计。这就是为什么它们通常没有风扇或散热器。

正如他们所说，合适的工具才适合这项工作。

答案2

规格提供的时钟速度是外部时钟速度，即与 CPU 之间的数据传输速率。在 Celeron 和 Atom CPU 中，这也是内部时钟速度。对于 i3、i5 和 i7，时钟会倍增以提供更快的内部时钟。具有多个内核的 i7 将比具有相同内部时钟的 Atom CPU 表现更好。

答案3

有两个因素会限制 CPU 的性能：内部因素和外部因素。

基本上，内部因素是 CPU 内部核心架构所固有的因素。首先要注意的是 CPU 执行每条指令所需的周期数。例如，浮点运算从旧 CPU 上的 50 或 60 个周期以上下降到现在的 3 或 4 个周期。这还没有考虑可以在一个核心上同时执行 4 次乘法的新指令。

接下来是许多架构之间的第二个主要区别，即流水线。由于执行一条指令需要时间，因此如果一条指令是独立的并且使用 CPU 的不同部分，现代架构会尝试同时运行多条指令。更智能的 CPU 还可以提前请求内存访问，从而减少停滞。Atom 的设计以及最近的设计在这方面相当糟糕，因为复杂的流水线会消耗大量电量。您可能还记得 Netburst 架构，它是尝试制作非常大的流水线时发生的情况的一个糟糕例子。

至于外部因素，内存和缓存的大小以及架构对性能的影响很大，具体取决于代码。如果我假设我的基准测试代码适合 i7 的缓存，但不适合 Atom，那么你可以猜想 Atom 会因此而损失很多。Atom 使用较小的缓存，并且在需要内存访问时总体延迟较高。这就是为什么当有大量内存访问时，它与 i7 相比性能会很差的原因：CPU 必须一直从主内存中获取数据，这很慢。

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