什麼是CPU，它做什麼？這裡有你需要的知識

如果你只能選擇一個，那麼你電腦最重要的部分將是中央處理器（CPU）。它是主要的中樞（或“大腦”），它處理來自程序、操作系統或PC中其他組件的指令。

1和0：CPU做什麼

得益於更強大的CPU，我們已經從幾乎無法在電腦屏幕上顯示圖像跳到了Netflix、視頻聊天、流媒體和越來越逼真的視頻遊戲。

CPU是一個工程奇蹟，但它的核心仍然依賴於解釋二進制信號（1和0）的基本概念。現在的不同之處在於，現代CPU使用微型晶體管來創建TikTok視頻或在電子表格上填寫數字，而不是用真空管讀取穿孔卡片或處理指令。

CPU的基礎知識

CPU製造很複雜。重要的是，每個CPU都有硅（一塊或幾塊），其中容納了數十億個微型晶體管。

正如我們之前提到的，這些晶體管使用一系列電信號（電流“開”和電流“關”）來表示由1和0組成的機器二進制代碼。由於這些晶體管的數量太多，CPU可以以比以前更快的速度完成越來越複雜的任務。

晶體管計數並不一定意味着CPU會更快。然而，這仍然是你口袋裡的手機比我們第一次登月時整個地球的計算能力高得多的根本原因。

在我們進一步瞭解CPU的概念階梯之前，讓我們談談CPU如何基於機器代碼執行指令，稱爲“指令集”。不同公司的CPU可以有不同的指令集，但並不總是如此。

例如，大多數Windows PC使用x86-64指令集，無論它們是Intel還是AMD CPU。然而，2020年及以後的Mac電腦具有基於ARM的CPU，稱爲Apple Silicon，它使用不同的指令集。還有一小部分使用ARM處理器的Windows PC，如聯想Yoga Slim 7x。

深入瞭解：內核、緩存和顯卡

現在，讓我們看看硅本身。上圖來自英特爾2014年發佈的一份關於該公司Core i7-4770S CPU架構的白皮書。這只是一個處理器外觀的例子——其他處理器有不同的佈局。

我們可以看到這是一個四核處理器。曾經有一段時間，CPU只有一個內核。現在我們有了多個內核，它們處理指令的速度要快得多。內核也可以有一種稱爲超線程或同時多線程（SMT）的東西，這使得一個內核在PC上看起來像兩個內核。正如你所想象的，這有助於進一步加快處理時間。

此圖中的核心共享一種稱爲L3緩存的東西。這是CPU內部的一種板載存儲器。CPU在每個核心中還包含L1和L2緩存，以及寄存器，這是一種低級內存。

上面顯示的CPU還包含系統代理、內存控制器和硅的其他部分，這些部分管理進入和離開CPU的信息。

最後，還有處理器的板載顯卡，它會生成你在屏幕上看到的所有精彩的視覺元素。並非所有CPU都包含自己的顯卡功能。例如，AMD Zen臺式機CPU需要一個獨立的顯卡來顯示屏幕上的任何內容。一些英特爾酷睿臺式機CPU也不包括板載顯卡。

主板上的CPU

現在我們已經瞭解了CPU芯片下的情況，讓我們看看它是如何與PC的其他部分集成的。CPU位於PC主板上的所謂插槽中。

一旦它被安裝在插槽中，計算機的其他部分就可以通過稱爲“總線”的東西連接到CPU。例如，RAM通過自己的總線連接到CPU，而許多PC組件使用稱爲“PCIe”的特定類型的總線

每個CPU都有一組可以使用的“PCIe通道”。例如，AMD的Zen 5 CPU有28個直接連接到CPU的通道。然後，主板製造商在AMD的指導下劃分這些通道。

例如，16通道通常用於x16顯卡卡插槽。然後，有八個通道用於存儲，例如快速存儲設備，如M.2 SSD。或者，這八條通道也可以分開。M.2 SSD可以使用兩個通道，兩個用於較慢的SATA驅動器，如硬盤驅動器或2.5英寸SSD，等等。

這是24個通道，另外4個預留給芯片組，芯片組是主板的通信中心和流量控制器。然後，芯片組有自己的一組總線連接，可以將更多的組件添加到PC中。正如你所料，性能更高的組件與CPU的連接更直接。

正如你所看到的，CPU完成了大部分的指令處理，有時甚至是顯卡工作（如果它是爲此而構建的）。然而，CPU並不是處理指令的唯一方式。其他組件，如顯卡，具有自己的板載處理能力。GPU還使用自己的處理能力與CPU協同工作，運行遊戲或執行其他圖形密集型任務。

最大的區別在於，組件處理器在構建時考慮了特定的任務。然而，CPU是一種通用設備，能夠完成任何要求它完成的計算任務。這就是爲什麼CPU在PC中佔據主導地位，而系統的其他部分則依賴於它來運行。

爲你選擇合適的CPU

如果你正在組裝PC，特別是用於遊戲的PC，你需要確保選擇一個快速且面向未來的處理器。不過，在訂購任何其他零件之前，一定要檢查你的其他硬件的相關參數。