关于CPU的一些问题

跳海自殺的鱼

啊，小鱼儿又要请教各位一些问题了，希望大家能耐心解答啊。

最近超频把U搞缩肛了，我百度了一下，这是因为电子迁移造成的，但是为什么我将频率降低，就没有问题了？

在这件事后我有思考了其他的一些问题。

我们超频超的是CPU的主频，从而降低了周期，提升了各种性能（比如CPI什么的），而ALU的处理能力似乎是一定的啊，那么哪位大侠可以从理论解释一下呢？

有很多朋友说外频高好，如果排除掉带宽什么的，那么这个外频高好在哪里？或者说实现倍频的mutilclock domain有额外的一些东西？

最后3Q了

beepnow

1.电路在不同频率下的阻抗是不同的，在超高频下还有分布效应，所以降低工作频率能使CPU工作更加稳定；
2.CPU的频率就是它的工作周期，每个周期的处理能力是一定的，或者说，同一周期，给定一个输入，必有同一输出。但提高频率，每秒可以有更多的周期，所以性能更强了。
3.没看懂你要表达的意思，外频不光决定CPU工作频率，还决定内存、PCI、PCI-E等总线上的设备的工作频率，所以当然是提高外频好，但前提是你的总线设备和内存受得了。

跳海自殺的鱼

2# beepnow

3Q，第二个没大明白，既然处理器的ALU定了，各种跳转能力都是确定的，如果减少执行周期怎么办到，还是说这里面有一个冗余？

跳海自殺的鱼

2# beepnow

请大大详细介绍这个分布效应可以吗？

跳海自殺的鱼

顺便请教一下倍频是如何实现的

spinup

2# beepnow

3Q，第二个没大明白，既然处理器的ALU定了，各种跳转能力都是确定的，如果减少执行周期怎么办到，还是说这里面有一个冗余？
跳海自殺的鱼 发表于 2009-8-2 17:22

处理器是数字逻辑电路，其最小功能单元是门电路。而门电路在操作过程中总有一个延迟。如果你常关注芯片技术的发展，就应该听说过“FO4延迟”这个概念。这个概念的意思是一个反相器（或者叫“非”门）电路，驱动面积相当的同样4个反相器所需的延迟。
运算功能本身也有延迟，例如一个一般的四位加法器，最低位只需要很短的延迟，而高位则需要低位的结果，所以最高位理论上的延迟将是最低位的4倍左右。所以在加法器的前后一般都设一组锁存或者叫触发器，靠时钟触发来保证各位数据同步输入与输出。
有了这些机制，4位加法器可以用来组成更大的加法器，比如16位，32位。这4位加法器你就可以看作流水线的一段。

有了这些概念，你就能理解处理器的频率是怎样的意义。处理器的频率要与处理器流水线所有阶段的最大延迟匹配，才能正常工作。而流水线的延迟又与门电路或门电路组合的延迟相关。注意半导体电路有几个因素影响门电路延迟：首先是电路采用的工艺--所以工艺是最关键的因素。如果工艺相同，电压和温度的影响就很重要----电压高一些，门延迟会略小一些；温度较低，门延迟也会小一些。
ALU就是典型的数字逻辑电路，在特定工艺和限定电压及温度条件下，它的运行周期有一个理论值，但是并不是说在实际工作中它的周期就是限定死的。

处理器出厂时，厂商总会留一些余量，以保证产品稳定运行，这就是用户自己超频的空间。另外如上所述，加压和改变运行温度也都可以进一步提高产品的频率（注意风冷甚至水冷基本不能改变极限频率----性能与绝对温度有关，而20-30度的改变相对于300K左右的绝对温度来说实在很小）

跳海自殺的鱼

7# spinup

感谢解答