從CPU-Z開始　讀懂CPU

當(dāng)然，我們需要的“看懂”CPU并不是掌握CPU的運(yùn)作、設(shè)計(jì)、制造等原理，那是專業(yè)工程師甚至科學(xué)家的工作。對(duì)于一般用戶來說，需要了解的是從制程、架構(gòu)，到核心、型號(hào)、配置，這些影響CPU能力的基本參數(shù)，以便對(duì)比、選購和更好地使用它們，在這方面，CPU-Z這款軟件提供了比較準(zhǔn)確、全面、及時(shí)的信息。所以不妨就以它為基礎(chǔ)，了解CPU的這些參數(shù)以及這些參數(shù)對(duì)CPU能力的影響究竟如何吧。

CPU-Z簡(jiǎn)介

CPU-Z是CPUID（https：//www.cpuid.com/）推出的一款CPU檢測(cè)工具，功能比較全面，使用非常簡(jiǎn)單，值得每個(gè)DIYer甚至電腦用戶使用，不過它的能力可不止于此。

從操作系統(tǒng)上看，CPU-Z不僅支持Windows，還支持Android操作系統(tǒng)（圖1），這一點(diǎn)對(duì)于曾經(jīng)的X86-Android系統(tǒng)特別有用，未來也許可以用于比較基于ARM和X86 CPU的Windows系統(tǒng)，當(dāng)然這只是一種可能性，畢竟目前基于ARM的Windows仍是特殊的版本。

其安裝使用非常方便，首先要在https：//www.cpuid.com/softwares/cpu-z.html頁面中找到適合自己的語言和文件格式并下載，這里還有一些為華碩、微星、華擎等品牌定制的版本（圖2），擁有這些品牌配件的用戶也可以嘗試。

之后的安裝過程非常簡(jiǎn)單，默認(rèn)會(huì)在桌面和啟動(dòng)菜單中添加圖標(biāo)，不必贅述。點(diǎn)擊圖標(biāo)開啟的過程中，CPU-Z會(huì)掃描系統(tǒng)信息（圖3），如果開啟失敗，可以注意是在哪一步停止的，也有助于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題。

其默認(rèn)首頁即為CPU信息，之后還有主板、內(nèi)存、SPD（內(nèi)存信息）、顯卡，甚至是測(cè)試頁面（圖4）。那么，之后就從首頁開始，按照其項(xiàng)目來詳細(xì)說明一下CPU的各個(gè)參數(shù)吧。

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CPU的主要規(guī)格

CPU-Z的首頁其實(shí)也存在幾個(gè)分區(qū)，首先就是上部的“處理器”區(qū)域，這里顯示的是CPU的主要規(guī)格、配置。要注意的是，CPU-Z的信息來自兩個(gè)方面，除了讀取CPU的內(nèi)置微代碼外，也必須依賴自身的數(shù)據(jù)庫來解讀這些代碼，并且根據(jù)讀取的微代碼信息補(bǔ)充一些信息，如果CPU-Z版本較老、CPU太新或太特殊，都可能造成數(shù)據(jù)庫無法正確識(shí)別、匹配CPU配置，在這里可能會(huì)顯示一些含糊、錯(cuò)誤或空白的項(xiàng)目（圖5）。

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●名字

作為最基本的CPU信息，名字一欄提供了CPU的英文型號(hào)，這沒有什么特殊的意義。只是要注意，近期的版本中，英特爾酷睿的型號(hào)寫法與官方存在小小的出入（圖6），在i3/5/7/9和數(shù)字型號(hào)之間沒有短杠“-”

（見圖4），這對(duì)一般消費(fèi)者來說沒有影響，只是在正式出版物中應(yīng)避免直接引用這種寫法。

●代號(hào)

此處的代號(hào)指的是一類細(xì)分CPU類型的核心代號(hào)，比如11代酷睿桌面版（Rocket Lake-S），而移動(dòng)版則是Tiger Lake、沒有顯卡的銳龍50 0 0系列桌面版是Vermeer（圖7），而含顯卡的型號(hào)則是Cezanne等。

其實(shí)CPU還涉及多種代號(hào)。例如英特爾和AMD的每一代CPU微架構(gòu)也有開發(fā)代號(hào)，也就是大家熟悉的Zen3、Sunny Cove等。微架構(gòu)主要是處理器的一些基本設(shè)計(jì)思路和能力，例如是否支持某些指令集、計(jì)算核心使用什么樣的流水線、怎樣配置浮點(diǎn)與整數(shù)計(jì)算單元、緩存與計(jì)算核心的連接配置方式等等（圖8）。

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而CPU核心則是在微架構(gòu)基礎(chǔ)上的配置，比如使用幾個(gè)內(nèi)核、配置多少緩存（主要是二三級(jí)緩存的差別）、是否搭配內(nèi)置顯示單元等（圖9），其中搭配顯示單元的設(shè)計(jì)中，則可能只有CPU核心與CPU微架構(gòu)有關(guān)，也可能GPU核心本身同樣是CPU微架構(gòu)中已經(jīng)涉及的。CPU-Z在此處也有一些不太嚴(yán)謹(jǐn)，近幾代桌面版酷睿處理器的核心代號(hào)都帶有“-S”，例如AlderLake-S，而CPU-Z的標(biāo)示顯然有點(diǎn)“省略”（圖10）。

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●TDP、插槽、工藝、核心電壓

之后的幾個(gè)參數(shù)大家應(yīng)該非常熟悉，這里只簡(jiǎn)單說一下可能會(huì)被誤解的問題，其中TDP是發(fā)熱量而非CPU的整體功耗，此外它實(shí)際上是一種廠商對(duì)發(fā)熱量等級(jí)的說明。例如實(shí)際最高發(fā)熱量120W的CPU可能會(huì)標(biāo)稱為TDP 125W，這樣便于散熱器廠商簡(jiǎn)化產(chǎn)品序列，也便于用戶選購散熱器。

至于插槽和工藝則毋庸贅述，在插槽方面，有些版本的CPU-Z還會(huì)對(duì)一些看似相同，但實(shí)際支持能力不同的接口加以區(qū)分，例如LGA 1151接口。而工藝制程上，CPU-Z顯然未接受英特爾的制程新定義，將Intel 7制程仍然直接標(biāo)注為10納米（圖11）;此外一些混用多種制程的處理器，也會(huì)以其中的CPU核心為準(zhǔn)標(biāo)注。

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核心電壓則比較復(fù)雜，當(dāng)前的主流CPU核心電腦已經(jīng)不再是所謂的CPU供電電壓，而是在主板供電的基礎(chǔ)上進(jìn)一步調(diào)節(jié)后的電壓，實(shí)際上與CPU的定位、運(yùn)行狀態(tài)，個(gè)體體質(zhì)有關(guān)，并非一成不變。例如在滿負(fù)載時(shí)核心電壓可能會(huì)提升，而低負(fù)載時(shí)會(huì)下降以降低功耗與發(fā)熱。

●規(guī)格、步進(jìn)

規(guī)格可能是讓很多用戶疑惑的項(xiàng)目，從內(nèi)容看，它與之前的名字，之后的核心速度項(xiàng)目似乎有所重復(fù)，其實(shí)并非如此。我們真正應(yīng)該注意的首先是型號(hào)后的參數(shù)，其中@x.xGHz是CPU的基礎(chǔ)頻率，這是其非常重要的配置參數(shù)，很多網(wǎng)店也會(huì)特別提及。更重要的則是某些可能出現(xiàn)的后綴“ES”（圖12）和“QS”。它們是不同階段的工程樣板和樣品，并非最終上市的穩(wěn)定版產(chǎn)品，可能存在一些瑕疵，普通消費(fèi)者最好不要選用。

其下的系列與擴(kuò)展系列、型號(hào)與擴(kuò)展系列、步進(jìn)與修訂等，均為CPU生產(chǎn)中的參數(shù)，其中值得關(guān)注的主要是步進(jìn)與修訂版本。一些新架構(gòu)產(chǎn)品可能會(huì)出現(xiàn)Bug，在修改重大Bug后，通常會(huì)更改步進(jìn)和修訂版本，例如最早的奔騰處理器就出現(xiàn)了低級(jí)的計(jì)算錯(cuò)誤，更改了相應(yīng)錯(cuò)誤的處理器就會(huì)更改步進(jìn)，后者顯然是更好的選擇。另外理論上說，隨著生產(chǎn)工藝的成熟和長(zhǎng)時(shí)間的使用，中后期的CPU不光Bug更少，甚至還可能體質(zhì)更強(qiáng)，用著放心，也有更好的超頻潛力。

最后則是近期出現(xiàn)的問題，也就是中低端CPU和無核顯CPU的生產(chǎn)方式。比如10代酷睿i5就存在Q0、G1兩個(gè)不同的步進(jìn)版本。Q0版本實(shí)際上是在測(cè)試等環(huán)節(jié)淘汰下來的酷睿i9芯片，在10個(gè)核心中屏蔽4個(gè)，變成了6 核心配置。它用新的薄芯片制造技術(shù)，硅片（Die）厚度較小，頂蓋（IHS）更厚，而且使用的是高端型號(hào)的釬焊散熱（圖13）。這些產(chǎn)品擁有更精良的選料、制造，以及人為屏蔽核心和降低頻率帶來的低發(fā)熱量等特性，超頻表現(xiàn)更佳。G1版本則是原生的6核心芯片，沒有薄硅片，使用硅脂導(dǎo)熱，超頻能力就很一般了。

●指令集

指令集項(xiàng)目是比較重要的，但也非常復(fù)雜，并且要注意的是，這一項(xiàng)目更準(zhǔn)確的標(biāo)注應(yīng)為“擴(kuò)展”指令集，其中并沒有提及電腦CPU最基本的X86指令集。另外一些基本相同、兼容的指令集，在AMD與英特爾CPU中也是不同的，例如X8 6-64與EM64T（可對(duì)比圖7和圖10相應(yīng)項(xiàng)目）。在這里我們也能看到一些指令集的興衰，例如前一段時(shí)間Liunx內(nèi)核宣布不再支持3DNow！擴(kuò)展指令集，其實(shí)這一指令集在2010年后就已經(jīng)被AMD從處理器中逐漸移除，早已在硬件層面被淘汰了（圖14），其中一些常用指令集則融入了其他擴(kuò)展集中，相對(duì)來講，更早出現(xiàn)的MMX和3DNow！同時(shí)期的對(duì)手SSE卻因?yàn)槠者m性更好而得以保存。

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火速鏈接

關(guān)于指令集的更豐富知識(shí)，大家可以參考本期的《ARM與X86處理器構(gòu)架一文讀懂》、2021年第20期的《Windows與CPU架構(gòu)的不解情緣》、2021年第7期的《計(jì)算機(jī)的浮華往事 看懂浮點(diǎn)運(yùn)算》等文。

●時(shí)鐘（核心 #0）

所謂時(shí)鐘，也就是頻率，在CPU-Z中是以一組參數(shù)體現(xiàn)的，其實(shí)對(duì)當(dāng)前的CPU來說，這一組數(shù)據(jù)已經(jīng)完全不夠了，這就是為何其標(biāo)題中帶有“（核心 #0）”。沒錯(cuò)，這里顯示的核心頻率和倍頻只是首選核心，也就是所謂的0號(hào)核心的運(yùn)行狀態(tài)（圖15）。當(dāng)然，這一核心一般是品質(zhì)最好的核心，也是程序運(yùn)行時(shí)默認(rèn)的第一選擇。

也許有些用戶對(duì)第二個(gè)項(xiàng)目“倍頻”表示不解，已有總線頻率和核心頻率的情況下，倍頻就是個(gè)算術(shù)問題，專門標(biāo)出有何意義呢？其實(shí)它的用處和上面的“規(guī)格”欄一樣，重點(diǎn)在后面的補(bǔ)充說明中（見圖4、圖10）。由于目前的CPU運(yùn)行頻率會(huì)根據(jù)實(shí)際需求大幅變化，因此我們無法從當(dāng)前狀態(tài)了解此CPU的頻率設(shè)置，那么倍頻欄中的倍頻范圍，特別是其中的最高倍頻，其實(shí)就標(biāo)識(shí)了這一CPU的最高運(yùn)行頻率。細(xì)看還會(huì)發(fā)現(xiàn)，CPU的實(shí)際最低運(yùn)行頻率也不是標(biāo)稱的基礎(chǔ)頻率，例如英特爾酷?？梢缘椭?倍頻，也就是800MHz。

不過在實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn)CPU-Z的近期版本無法識(shí)別AMD銳龍的倍頻區(qū)間，不清楚是Bug還是銳龍有無法用倍頻表達(dá)的頻率控制方式。當(dāng)然，其倍頻控制本身就與英特爾酷睿有明顯區(qū)別，例如圖7中出現(xiàn)的非整數(shù)倍頻。

在這里還涉及了一個(gè)當(dāng)前CPU的特色，那就是不再使用傳統(tǒng)的FSB（前端總線）頻率，而是更單純的，純粹用于頻率生成的基頻。為了計(jì)算方便，英特爾和AMD都使用了100MHz作為基頻。這一頻率雖然與外部的總線頻率不再有明確關(guān)系，但還是關(guān)系到與內(nèi)存頻率的同步，在一些BIOS中仍有相關(guān)設(shè)置，超頻玩家可以通過調(diào)節(jié)基頻來提升CPU性能（圖16），也可以同時(shí)調(diào)節(jié)CPU與內(nèi)存的分頻方式來保證內(nèi)存的運(yùn)行穩(wěn)定性。需要注意的是，調(diào)節(jié)基頻相對(duì)于允許超頻型號(hào)的倍頻調(diào)節(jié)要危險(xiǎn)一些，除了有經(jīng)驗(yàn)的高端超頻玩家外，不建議大家調(diào)整。

●緩存

三個(gè)等級(jí)的緩存設(shè)置是當(dāng)前CPU的主流設(shè)計(jì)，其中一級(jí)集成在每個(gè)CPU核心的內(nèi)部，二級(jí)緩存則緊靠著獨(dú)立的核心，它們的容量都與CPU微架構(gòu)有關(guān)。在同一代微架構(gòu)下，一般從入門到高端、旗艦級(jí)CPU，每個(gè)核心配置的一級(jí)、二級(jí)緩存容量都是一致的。

在各級(jí)緩存的容量后，還有標(biāo)注為x-way的字樣，也被稱為多少路緩存，可以理解為緩存的位寬，不過這一設(shè)計(jì)如今已經(jīng)基本固化，通常一級(jí)緩存都是4KB/way，二級(jí)緩存都是64KB/way，三級(jí)緩存大都是16-way。因此在新架構(gòu)的12代酷睿中，CPU-Z就不再提供這一參數(shù)（見圖10，圖11）。

這里要說明的是指令緩存，它的作用不僅是存儲(chǔ)指令，其實(shí)更多的是幫助C P U 進(jìn)行指令解碼，存儲(chǔ)的其實(shí)也大都是類似的數(shù)據(jù)，將其分出主要是避免兩類數(shù)據(jù)爭(zhēng)搶緩存，便于CPU調(diào)度。一般來說，這兩類緩存的容量比較接近，甚至常常是一致的，不過近期酷睿處理器的設(shè)計(jì)有些變化，從11代酷睿開始，注重性能的核心中數(shù)據(jù)緩存的容量明顯增加，應(yīng)該是計(jì)算的復(fù)雜度增加了（見圖12）。而12代酷睿新增的效能核中，卻是指令緩存的容量達(dá)到了數(shù)據(jù)緩存的一倍（見圖10，圖11），則應(yīng)該是更偏向于多樣性的工作，計(jì)算的復(fù)雜度則被刻意降低以降低功耗。

火速鏈接

性能核與效能核的具體介紹可參考本刊2021年第23期的《新時(shí)代的曙光英特爾12代酷?！芬晃?。

●核心與線程數(shù)

核心數(shù)量與線程數(shù)量在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是非常固定的，英特爾與AMD都采用一個(gè)核心兩個(gè)線程的超線程設(shè)計(jì)。不過在12代酷睿中有了變化，其效能核心不再使用超線程設(shè)計(jì)，因此核心數(shù)一欄中的標(biāo)注也變成了n（性能核）+n（效能核）的形式。

●其他CPU特征

在主要表述CPU特征的首頁最下部，還有包含了多種實(shí)用工具的下拉菜單（圖17）和驗(yàn)證功能按鍵。例如“時(shí)鐘”可以監(jiān)控CPU與GPU各個(gè)核心實(shí)時(shí)頻率、“計(jì)時(shí)器”是系統(tǒng)頻率發(fā)生器頻率（圖18）。在此還保留了CPU選擇功能，應(yīng)該是從很早之前流行的雙CPU高端系統(tǒng)中延續(xù)下來的，當(dāng)前已經(jīng)基本沒有作用。

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主板 內(nèi)存 SPD 顯卡

在處理器后的幾個(gè)頁面中，我們可以看到系統(tǒng)的一些相關(guān)情況。其中主板頁面中可以看到主板的生產(chǎn)廠商、支持的總線規(guī)格、BIOS信息等（圖19）。由于前文提到的接口信息中不再標(biāo)注支持能力，所以未來如果出現(xiàn)接口相同、支持能力不同的情況，就只能參考此處的芯片組信息了。

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內(nèi)存頁面和S PD頁面可以配合使用，了解系統(tǒng)內(nèi)存規(guī)格（圖20）和安裝信息（圖21），其中值得解讀的信息也不少，但與CPU關(guān)系不大。與此類似的還有顯卡頁面，這里都不再贅述了。

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測(cè)試分?jǐn)?shù)

1考慮到FritzChess Benc hmar k、Superπ、Pr ime等傳統(tǒng)的CPU理論性能測(cè)試軟件逐漸落伍，計(jì)算負(fù)載、線程占用等能力已經(jīng)不適合高端甚至中端CPU測(cè)試，當(dāng)前CPU-Z提供的測(cè)試功能重要性有些上升，是大家比較現(xiàn)代CPU性能、考察穩(wěn)定性的好選擇。特別是其可選參考CPU的設(shè)計(jì)（圖22），更是讓缺少參考平臺(tái)的一般用戶，可以更清晰地了解電腦的實(shí)際能力。

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2在這一測(cè)試中可以選擇的beta版基準(zhǔn)中包括了一個(gè)特殊項(xiàng)目“Version19.01.64AVX2（beta）”（圖23），這一測(cè)試無法選擇參考CPU，看似意義不大，其實(shí)并非如此。我們完全可以用它和不含AVX2指令集的同版本測(cè)試進(jìn)行對(duì)比，來了解擴(kuò)展指令集對(duì)計(jì)算性能的意義。

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3在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中也有一個(gè)比較容易被忽略的CPU能力表現(xiàn)——多線程倍率。這一數(shù)據(jù)反映的是多個(gè)核心、線程的協(xié)同工作效率，如果對(duì)比當(dāng)前較新的兩大CPU架構(gòu)，會(huì)發(fā)現(xiàn)同樣的線程數(shù)下，銳龍5000的多線程倍率（圖24）通常高于12代酷睿（圖25）。很顯然，共用三級(jí)緩存、多核心集成為CCD等設(shè)計(jì)（圖26），讓銳龍的多核協(xié)同能力比核心、三級(jí)緩存都分散的酷睿架構(gòu)（見圖15）更高一些。

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獨(dú)木難支 其他軟件不可少

CPU-Z當(dāng)然是一款全面且非常易用的CPU，不過還是有一些缺陷，例如前面提到的只能反映第一個(gè)核心的頻率、無法進(jìn)行設(shè)置等。所以無論要全面深入地了解CPU還是測(cè)試性能，都需要一些其他軟件的配合。比如在系統(tǒng)自帶的任務(wù)管理器中，在CPU界面中通過右鍵菜單設(shè)置，即可提供很好的多核心實(shí)時(shí)負(fù)載圖（圖27）;AMD RyzenMaster（圖28）則全面顯示自家處理器的配置和狀態(tài)，并進(jìn)行超頻等設(shè)置;CINEBENCH R20/R23的測(cè)試同樣有多線程倍率，可以參考等。

隨著12代酷睿型號(hào)的鋪開、新的銳龍?zhí)幚砥魃鲜校瑹o論是閱讀各種評(píng)測(cè)還是購買后進(jìn)行實(shí)測(cè)，都需要了解這些以CPU-Z為基礎(chǔ)，搭配各種軟件提供的信息，希望本文可以為朋友們提供幫助吧。