(五)计算机中的频率、速率

# 频率

## CPU主频，倍频，外频

主频(CPU频率、CPU内部的频率)

CPU频率，就是CPU的时钟频率，简单说是CPU运算时的工作的频率（1秒内发生的同步脉冲数）的简称。单位是Hz。它决定计算机的运行速度，随着计算机的发展，主频由过去MHZ发展到了当前的GHZ。
一般来说CPU主频数字值越大越好。主频=外频×倍频

外频(CPU外频、CPU外部的频率、系统总线频率)

是CPU外部的工作频率，是由主板提供的基准时钟频率。（或者：是CPU与主板之间同步运行的速度，是指数字脉冲信号在每秒钟震荡的次数）

倍频(CPU倍频)

早期的CPU并没有“倍频”这个概念，那时主频和系统总线的速度是一样的。随着技术的发展，CPU速度越来越快，内存(由于电气结构关系)、硬盘等配件逐渐跟不上CPU的速度了，而倍频的出现解决了这个问题，它可使内存等部件仍然工作在相对较低的系统总线频率下，而CPU的主频可以通过倍频来无限提升（理论上）。
我们可以把外频看作是机器内的一条生产线，而倍频则是生产线的条数，一台机器生产速度的快慢（主频）自然就是生产线的速度（外频）乘以生产线的条数（倍频）了。厂商基本上都已经把倍频锁死，要超频只有从外频下手，通过倍频与外频的搭配来对主板的跳线或在BIOS中设置软超频，从而达到计算机总体性能的部分提升。

对于同一个CPU来说自然是频率越高速度越快（动的次数越多）。但动一下不见得能执行一条指令。实际上需要动很多下才能执行一条指令。具体次数取决于CPU的架构和设计。所以，不同架构的CPU很难直接通过频率比较性能。（但不是说不同架构的CPU不能比，大家做同一个宏观任务，比如渲染网页，看谁快呗？）

超频—技术

超频这种技术，说白了就是加快时钟脉冲频率。但超频会带来许多问题，单位时间更多次数的充电放电会导致电流增大也就是CPU整体发热大大增加。另外充电放电有个速度问题，频率太快会导致有些小电容没有及时完成充电放电，进而发生不稳定的情况。适当加电压可以加速充电放电的过程，可以增加超频后的稳定性。但副作用是CPU更热了，而且小电容实在太小了，电压稍微高一点可能就击穿了

## 内存频率(DRAM频率)

内存主频和CPU主频一样，用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快，内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。

## FSB频率(前端总线频率)

前端总线（Front Side Bus）上的数据传输频率。前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道，其频率高低直接影响CPU访问内存的速度
FSB传输量 = FSB频率 * 64bit;

## 发展关系

以Intel生产的奔腾系列处理器为例：
转折点：2000年11月发布了奔腾4（简称P4）
之前：CPU是通过前端总线来与内存发生联系，CPU频率、前端总线频率、内存频率是一回事.
P4：采用了Quad Pumped（4倍并发）技术，使用了能达到时钟频率的四倍数据速率的前端总线，即前端总线FSB有效频率=外频×4
然后，内存也发展到了DDR（双倍数据率同步动态随机存取存储器DDR为具有双倍数据传输率的SDRAM，其数据传输速度为系统时脉的两倍，由于速度增加，其传输性能优于传统的SDRAM）

此时：内存比CPU的前端总线慢了一半，理论上CPU有一半时间要等内存传数据过来才能处理数据，等于内存拖了CPU的后腿。于是提出一个双通道内存的概念，两条内存使用两条通道一起工作，一起提供数据，等于速度又增加一倍，两条DDR266就有266X2=533的速度，刚好是P4 CPU的前端总线速度

异步内存调整技术
现在的主板都支持内存异步技术，在标准外频下(如66MHz或100MHz等)，可以将内存运行的频率比外频低33MHz或高33MHz。这项技术极大地方便了一些老用户，这样就可以使用将比较新的内存和比较老的CPU(或比较老的内存和比较新的CPU)进行合理搭配，充分发挥其功能。

# 速率

带宽

带宽的两种语境意义：

信号的带宽(又称频带)：信号具有的频带宽度，是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围，也就是信号的最高频率分量与最低频率分量之差，单位：HZ
通讯线路的带宽(又称频宽)：用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”.单位同样是HZ

不同语境，语义不同，大多都是指速率

速率

在网络中有两种不同的速率：

信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，或公里/秒）
计算机总线、内存中发送比特的速率（比特/秒）

这两种速率的意义和单位完全不同，在理解带宽这个概念之前，我们首先来看一个公式：带宽=时钟频率x总线位数/8，从公式中我们可以看到，带宽和时钟频率、总线位数是有着非常密切的关系的。其实在一个计算机系统中，不仅显示器、内存有带宽的概念，在一块板卡上，带宽的概念就更多了，完全可以说是带宽无处不在。

简单的说，带宽就是传输速率，是指每秒钟传输的最大字节数（MB/S），即每秒处理多少兆字节，高带宽则意味着系统的高处理能力。为了更形象地理解带宽、位宽、时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，工人加工零件，如果一个人干，在大家单个加工速度相同的情况下，肯定不如两个人干的多，带宽就象是加工零件的总数量，位宽仿佛工人数量，时钟工作频率相当于加工单个零件的速度，位宽越宽，时钟频率越高则总线带宽越大,其好处也是显而易见的。

位宽

位宽：位宽就是内存或显存一次能传输的数据量(内存控制器中使用双通道技术，就是让两组内存并行运作，内存的总位宽提高一倍)