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楼主: 我不氪

[杂谈] 关于CPU核心参数以及原理和选择问题

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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:01:28 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
https://b23.tv/BV1EW411u7th/p1,这是一个b站链接,计算机速成课,里面涉及了很多东西,有兴趣的可以看看
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:02:56 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
接下来的内容比较枯燥,没兴趣的兄弟或妹子就直接跳过了,等我更新CPU的选购再来。

                               
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:04:53 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
那么说了前面的知识普及,CPU到底是什么组成的,它又是如何工作的呢?下面便会一一解答:
CPU前面说了就是中央处理器,它实际上主要由四个部分组成:
1.运算器(ALU,ArithmeTIc Logic Unit)
2.高速缓存储器(Cache)
3.实现ALU与Data联系的Data
4.控制及状态总线(Bus)
所谓CPU其实就是包含了运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等
CPU所执行的所有操作,其本质上都是提取指令、指令译码、执行指令、写回结果    的过程。

                               
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:06:38 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
具体可以分为5个阶段,
取指令阶段:
假设CPU里面有四个8位寄存器,A,B,C,D
又有一个指令寄存器用于存当前的指令以及一个指令地址寄存器,追踪程序运行到哪里了,存储当前指令的内存地址,也就是指向哪里。
启动计算机时,所有寄存器从0开始。
假设内存有16字节大小,每个字节是8bit,前4位表示具体指令,后四位表示执行指令的内存地址。
最开始,指令地址寄存器里面是0,所以从内存0号地址取出指令  00101110

                               
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:08:39 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
2.译码阶段:
前面知道0010代表指令,假设0010是指令  LOAD  A,也就是把数据存储到寄存器A里面,而后面四位1110代表指令地址,二进制转换成10进制为14,也就是从第14个字节取出数据存储

                               
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:10:37 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
译码的过程是由一系列逻辑门组成的,最后得到1即为真,0即为假,在CPU的控制单元部分进行译码
CPU 的工作原理是什么? - 柳两丛的回答 - 知乎https://www.zhihu.com/question/40571490/answer/718942643
上面是知乎某大佬的文章,里面有逻辑门以及全加器的讲解,非工科同学可以看看。
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:12:24 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
3、执行指令阶段:
通过打开允许读取线,把地址14传过去,然后把14上的数据00000011也就是3存到寄存器A里面。

                               
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:14:23 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
然后,指令地址寄存器+1,变成1,一条指令执行结束
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:15:59 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
这只是最基础的一条指令,如果再接着执行下去,有    LOAD B,然后  ADD,结果存入寄存器A,然后STORE,结果写入内存里,这样就构成了一个最简单的程序,用C语言写则是:
....(基础格式)

int a=14;
int b=15;
a=a+b;
再把29存入内存。
再计算机中每秒有成千上万条指令不断执行,是怎么按顺序一个个来的呢?
这就回到了我们之前所说的时钟频率,CPU按固定的时钟周期不断输出一个个电脉冲信号,确定节奏,然后指令一条条地被取出、译码、执行,然后根据情况可能有访问存取数或者结果写回阶段。
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 楼主| 发表于 2021-4-8 14:17:35 | 显示全部楼层 来自 江苏苏州
还是拿10750H举例,基础频率2.6Ghz,单核最大睿频5.0Ghz,也就是说单核最多一秒有50亿个时钟周期,当然,发送这么快的时钟周期可是其他方面也可能制约CPU执行指令的速度,就像你划龙舟时加快打鼓节奏真的就一定会一直加速龙舟的速度吗?
我再说个参数,叫IPC,即每个时钟周期执行指令的多少,很能代表CPU速度。举个例子:你是个CPU,跑100米需要迈出100步,IPC提升之后,你每一步迈出的距离就会变长,也就是步幅会变大,跑100米只需要迈出70步就可以跑完了。
提一下FPU,FPU现在集成在CPU里,fpu是浮点运算处理器,因为计算机里是二进制,所以表示浮点数比如 2.3 x 2^9,这就很难了,要一定的规则,运算更麻烦,所以通常这个东西的计算能力也是CPU能力的一种体现。
对于现在的CPU来说,提升单核性能只有两条路,一个是提升IPC,另一个则是提升频率,频率的提升意味着发热增多,那么就要提升制程,桌面端和移动端制程提升都变慢了,所以这几年IPC的提升进入了大家的视野。
还有就是,单核性能的提升实在是太慢了,所以多核心成为了最简单方便的事情,这些年CPU不断堆核心而频率提升甚少,摩尔定律也失效了。


接下来就是万众期待的CPU选购环节了,现在笔记本主流市场是intel和AMD两家的处理器,苹果的M1暂时不用管,如果是果粉那没办法。
Intel流入市场的分为标压和低压
标压目前主要有:i5 10200H,i5 10300H,i5 10500H , i7 10750H,i7 10870H,i7 10875H,i9 10885H和 i9 10980HK,从大众到土豪,从4,5K价位到3,4W。
低压目前主要有:i5 1135G7, i7 1165G7,i7 1168G7。

                               
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AMD则有低压的:

r3 4300u(不推荐,因为是4核4线程), r5 4500u r5 4600u, r7 4700u,r7 4750u,r7 4800u.
标压:
r5 4600H, r7 4800H,r7 4900HS

                               
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从图上面综合来说AMD在标压和低压上性价比更高,但是intel 的CPU游戏性能更好,但是这是在你买的6核以上的情况下。这是4800H轻薄本推荐

                               
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我们知道,AMD的CPU这次制程已然领先intel,那么是否一定AMD YES!!!呢?
从最经典的4800H和i7 10875H来对比一下。。。。先放图

                               
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根据之前的理论我们对比两者之间的参数,
1、主频和睿频,明显intel的更胜一筹,intel单核5.1>AMD的单核4.2
2、三级缓存,intel 16MB> AMD 7.9MB,然而二级缓存,intel 2MB<AMD 4MB,综合来看,由于三级缓存到后面每增加一倍,提升不过10~15%,所以这一关,AMD胜。
3、IPC这个我查了很久,这个没有对比,暂时放弃
接下来是notebookcheck的比对

                               
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可以看到4800H排名比i7 10875H要高一点,到这里你会不会说,4800H的拯救者还便宜些,那我直接买AMD的好多了,真的是这样吗???




我们不妨看一组游戏测评对比:
《刺客信条:奥德赛》,上面的是intel,下面的是AMD,显卡都是2060。


                               
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酷睿i7 10875h 最高画质平均51fps、最高95fps、最低15fps; 锐龙r7 4800h 最高画质平均49fps、最高75fps、最低26fps


《古墓丽影:暗影》,上面intel,下面AMD。

                               
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酷睿i7 10875h 最高画质平均116fps、最高235fps、最低63fps; 锐龙r7 4800h 最高画质平均100fps、最高148fps、最低78fps,


《英雄联盟》,依旧上面intel,下面AMD。

                               
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酷睿i7 10875h 最高画质平均135.36fps、最高225fps; 锐龙r7 4800h 最高画质平均117.65fps、最高200fps;


《DOTA 2》上面intel,下面AMD。

                               
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酷睿i7 10875h 最高画质平均102.32fps、最高121fps,整体帧数波动比较平稳; 锐龙r7 4800h 最高画质平均101.6fps、最高121fps;


从上面的比对来说,intel的CPU表现优异于AMD,尤其是一些单机,整体稳定性更好。那就代表Y7000P就真的值得比R7000P多那么一千块???
我们都忽略了一个问题,不是所有人都是拿笔记本玩游戏的,还有i7 10875H的核显只是UHD630,性能也就是个亮机水平。而4800H的Vega核显鲁大师可以跑到5W分。
1、所以对于预算有限,偶尔打打联盟的佛系游戏玩家来说,AMD的CPU是个很不错的选择,但是追求极限游戏操作体验,且不差钱的,还是玩intel吧。
2、那些渲染,剪辑的玩家也可以考虑入一波AMD。性价比确实很高。

3、谈谈最近的Y9000X和R9000X,个人认为入P更划算,这个时候,30系显卡逐渐铺开,估计移动端的30系已经开始生产了,这些2060max-q采购价应该是便宜很多的,联想这一波明显有割韭菜的嫌疑。





先放图

                               
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让我们分析一下这几颗CPU:
AMD: R7 4800U, 8核16线程, L2 4MB ,L3 8MB TDP 15W

R5 4600U, 6核12线程,L2 3MB , L3 8MB TDP 15W
Intel: i5 1135G7, 4核8线程, L2 5MB, L3 12MB TDP 28W
i7 1165G7, 4核8线程, L2 5MB, L3 8MB TDP 28W
从规格上看,AMD的低压U领先Intel,TDP也更好,或许这得益于AMD 的制程更领先(实际Intel的10nm 应该和台积电 7nm差不多),但是intel的缓存尤其2级缓存要多于AMD,这样的话intel的单核性能应该是比AMD强不少的

那从IPC看呢? 根据鲁大师跑分,只有4800u一半规格的1165G7可以达到55%左右的性能,其他跑分也类似,如R15的跑分,链接放下面了。所以我们可以推断intel单核性能更加强大,但是发热也比较大
http://www.tiantidi.com/computer/notebook-cpu-cinebench-tiantitu/
再看看GPU,intel的Xe核显(i5,i7核显应该是一样的) 跑分可以达到57000左右,4600u跑分44000左右,4800u则为52000左右



综合来看,如果你想选低压u普通刷刷网页看电影,听音乐娱乐一下,intel确实还行,但是这一代规格只能说是够用,所以我期待下一代i7能变成6核,然后Xe核显的性能更强,这样,普通轻薄本用户可以直接购买单i7的轻薄本,也不用担心性能问题,所以对于intel的这一代低压CPU来说,算是美中不足。期待12代CPU的表现。
AMD算是目前购买轻薄本比较合适的选择,强大的CPU性能让你平时办公(Office和PS、PR都可以胜任),只是目前低压U的核显还不够强,这里不得不感叹intel强大的研发能力,Xe核显刚一推出就超过了AMD的Vega核显。对于生产力、办公用户来说,单4800H或者4800U的笔记本算是目前比较合适的选择,比如YOGA 14s 2021,code 01,小新air 14/15等等算是比较好的选择。





讲讲对intel未来标压u的展望,个人觉得intel可以学学AMD,把性能更强的核显集成到标压u上,这样在增加一小部分成本的情况下使得CPU更全能 也能满足一部分消费者需求,打开市场,降低高性能cpu办公本价格


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