什么是CPU，它做什么？这里有你需要的知识

如果你只能选择一个，那么你电脑最重要的部分将是中央处理器（CPU）。它是主要的中枢（或“大脑”），它处理来自程序、操作系统或PC中其他组件的指令。

1和0：CPU做什么

得益于更强大的CPU，我们已经从几乎无法在电脑屏幕上显示图像跳到了Netflix、视频聊天、流媒体和越来越逼真的视频游戏。

CPU是一个工程奇迹，但它的核心仍然依赖于解释二进制信号（1和0）的基本概念。现在的不同之处在于，现代CPU使用微型晶体管来创建TikTok视频或在电子表格上填写数字，而不是用真空管读取穿孔卡片或处理指令。

CPU的基础知识

CPU制造很复杂。重要的是，每个CPU都有硅（一块或几块），其中容纳了数十亿个微型晶体管。

正如我们之前提到的，这些晶体管使用一系列电信号（电流“开”和电流“关”）来表示由1和0组成的机器二进制代码。由于这些晶体管的数量太多，CPU可以以比以前更快的速度完成越来越复杂的任务。

晶体管计数并不一定意味着CPU会更快。然而，这仍然是你口袋里的手机比我们第一次登月时整个地球的计算能力高得多的根本原因。

在我们进一步了解CPU的概念阶梯之前，让我们谈谈CPU如何基于机器代码执行指令，称为“指令集”。不同公司的CPU可以有不同的指令集，但并不总是如此。

例如，大多数Windows PC使用x86-64指令集，无论它们是Intel还是AMD CPU。然而，2020年及以后的Mac电脑具有基于ARM的CPU，称为Apple Silicon，它使用不同的指令集。还有一小部分使用ARM处理器的Windows PC，如联想Yoga Slim 7x。

深入了解：内核、缓存和显卡

现在，让我们看看硅本身。上图来自英特尔2014年发布的一份关于该公司Core i7-4770S CPU架构的白皮书。这只是一个处理器外观的例子——其他处理器有不同的布局。

我们可以看到这是一个四核处理器。曾经有一段时间，CPU只有一个内核。现在我们有了多个内核，它们处理指令的速度要快得多。内核也可以有一种称为超线程或同时多线程（SMT）的东西，这使得一个内核在PC上看起来像两个内核。正如你所想象的，这有助于进一步加快处理时间。

此图中的核心共享一种称为L3缓存的东西。这是CPU内部的一种板载存储器。CPU在每个核心中还包含L1和L2缓存，以及寄存器，这是一种低级内存。

上面显示的CPU还包含系统代理、内存控制器和硅的其他部分，这些部分管理进入和离开CPU的信息。

最后，还有处理器的板载显卡，它会生成你在屏幕上看到的所有精彩的视觉元素。并非所有CPU都包含自己的显卡功能。例如，AMD Zen台式机CPU需要一个独立的显卡来显示屏幕上的任何内容。一些英特尔酷睿台式机CPU也不包括板载显卡。

主板上的CPU

现在我们已经了解了CPU芯片下的情况，让我们看看它是如何与PC的其他部分集成的。CPU位于PC主板上的所谓插槽中。

一旦它被安装在插槽中，计算机的其他部分就可以通过称为“总线”的东西连接到CPU。例如，RAM通过自己的总线连接到CPU，而许多PC组件使用称为“PCIe”的特定类型的总线

每个CPU都有一组可以使用的“PCIe通道”。例如，AMD的Zen 5 CPU有28个直接连接到CPU的通道。然后，主板制造商在AMD的指导下划分这些通道。

例如，16通道通常用于x16显卡卡插槽。然后，有八个通道用于存储，例如快速存储设备，如M.2 SSD。或者，这八条通道也可以分开。M.2 SSD可以使用两个通道，两个用于较慢的SATA驱动器，如硬盘驱动器或2.5英寸SSD，等等。

这是24个通道，另外4个预留给芯片组，芯片组是主板的通信中心和流量控制器。然后，芯片组有自己的一组总线连接，可以将更多的组件添加到PC中。正如你所料，性能更高的组件与CPU的连接更直接。

正如你所看到的，CPU完成了大部分的指令处理，有时甚至是显卡工作（如果它是为此而构建的）。然而，CPU并不是处理指令的唯一方式。其他组件，如显卡，具有自己的板载处理能力。GPU还使用自己的处理能力与CPU协同工作，运行游戏或执行其他图形密集型任务。

最大的区别在于，组件处理器在构建时考虑了特定的任务。然而，CPU是一种通用设备，能够完成任何要求它完成的计算任务。这就是为什么CPU在PC中占据主导地位，而系统的其他部分则依赖于它来运行。

为你选择合适的CPU

如果你正在组装PC，特别是用于游戏的PC，你需要确保选择一个快速且面向未来的处理器。不过，在订购任何其他零件之前，一定要检查你的其他硬件的相关参数。