只图电脑有好“芯”

硬派学堂

如果说电脑配置单上要挑的硬件有n种,每一种可供挑选的品牌或者型号有m个,那么你将在n×m个硬件中选择一套最优方案,这是最常用的办法。但大家有没有想过我们挑来选去为啥?为的就是电脑有好“芯”。

CPU高效的管理中心

以前我们都喜欢看CPU的频率,认为频率越高,性能就越好。但现在我们的观点要改变一下了,衡量一款CPU到底好不好,除了看它的性能外,还要重视它的效能。在性能相当的前提下,效能越高的CPU越好。而提高效能和CPU的几个特性是密不可分的,它们是:架构和制程、多核心、低功耗。

架构和制程

自从酷睿(Core)处理器在2006年“引爆”市场以来,人们对处理器架构变得格外重视起来。架构一词源于英文architecture的翻译,它是指CPU内部各个运算部件的有序安排和构造(图1)。先进的架构可以使CPU在单位时间内执行更多的指令,即完成更多的任务。因此,不同架构的CPU如果只看主频,是无法知道性能的高低的。

02-d20-2.jpg
图1:Intel最新的Core i7处理器采用了新一代Nehalem架构

一般来说,越先进的CPU架构,在单位时间内可以执行的指令数和处理数据的数量就越多,从而效率也就越高。如果把主频和架构综合起来考虑,前者相当于百米运动员的步频,后者可以看作是步幅。

02-d20-3.jpg
图2:双核CPU分两个部分渲染图片

除了架构外,CPU的制程对其效能也有重要的影响。制程就是我们常说的65nm、45nm等,先进的制程是保证实现先进架构和高主频的基础,也能有效降低CPU的功耗。

多核心

现在我们都在谈CPU进入了多核时代。所谓多核,指的是拥有两个或两个以上核心的CPU,比如Core 2 Duo E7300(双核)和Phenom 8450(三核),我们都可以称为多核。

理论上,多核心的工作是同时进行的。如图2,这是一颗双核CPU把图片分成两个部分从上到下渲染,而如果是单核CPU则只能从上到下渲染整张图片,效率当然没有双核高。大家就应该明白双核CPU在处理数据时的优势了吧。只不过,要让多核心发挥优势,还要靠软件的支持,像图2这个渲染图片的测试软件是支持多核运算的。如果不支持的话,CPU也就无法把图片分成几个部分来渲染。

低功耗

节能也是目前IT界倡导的一种理念。CPU在节能方面的表现是比较突出的,目前最常见的是Intel的Enhanced Intel SpeedStep Technology(简称EIST技术)和AMD的Cool&Quiet(凉又静)技术。虽然名字不同,但它们实现节能的方式都比较类似,都是通过调节频率、降低CPU工作电压等达到节能的目的。这样CPU就可以让电能尽可能地得到利用,这无疑提高了CPU的效能。

芯片组枢纽中心要稳定

我们来看看图3,这就是芯片组的架构示意图。我们只需要知道很多硬件要和CPU打交道都要通过芯片组就可以了。通常情况下,芯片组是由南桥芯片和北桥芯片组成的。

02-d20-4.jpg
图3:大多数硬件都要通过南北桥芯片与CPU“联络”

人们习惯用北桥芯片的名字来代表芯片组,所以在购买主板的时候,我们常常会听到780G、P43等北桥芯片的名字。另外,由于现在集成化的趋势也非常明显,北桥和南桥芯片有时候是集成在一起的,所以我们有时候只能在主板上看到一个芯片(图4)。其实要做成单芯片还是双芯片产品,对于Intel、AMD、NVIDIA等芯片组厂商来说,技术上不是问题,他们考虑的是发热量。由于单芯片产品会把原来分成两个芯片做的事情整合在一起,那么集成度就比原来高了,发热量也会上升,因此单芯片上的散热片显得非常重要。

02-d20-5.jpg
图4:面自动注记MCP78采用了单芯片设计

对于同一系列的产品来说,往往有好几个型号,比如Intel平台目前正红的4系列芯片组,就有P43、P45、G45、G43等几种,这些型号之间的主要区别在功能方面,像P45和P43是独立芯片组(没有集成显卡),G45和G43是集成图形核心的整合芯片组。另外,P45支持交火技术,而P43不支持……

GPU玩游戏得靠它

大家也许听说过,在一些电影后期制作、游戏设计中,电脑处理的3D图片都是由众多三角形组成的。而“画”这些三角形的主要硬件就是显卡的显示核心(GPU,图形处理单元)。

在GPU出现以前,图形处理工作基本上都是由CPU完成的,比如画个正方形或圆形,随着操作系统和应用程序对复杂而且高质量的图形要求越来越高,CPU专职来做这些工作就感到力不从心了,毕竟CPU主要是用于处理系统任务和程序调度。后来,专门针对图形处理而设计的GPU接过了这个任务,从而大大缓解了CPU的压力。

02-d20-8.jpg
图5:拆下散热器才可以看见显示核心

随着人们对图形质量的要求越来越高(尤其是3D游戏画面),GPU也被设计得越来越复杂,频率不断提升,显卡性能和功耗也一升再升。在显卡上我们已经不容易看到显示核心的真实面目了,因为它常被巨大的散热器遮挡(图5)。

总结

在电脑中,除了CPU、芯片组、GPU这些重要的“芯”外,还有其他一些影响硬件性能的芯片,比如网卡芯片、声卡芯片、电视卡芯片等。不管是哪一类硬件,只要“芯”的体质好,就给硬件性能打下了良好的基础,只要相关参数跟得上,那么硬件的性能肯定不会差。不管是CPU、还是GPU,抑或是芯片组,它们的作用决定了它们都会以自己的方式继续生存下去,即便是有一天谁集成了谁,那也只是“芯”换了一种存在方式罢了。