从CPU-Z开始 读懂CPU

当然，我们需要的“看懂”CPU并不是掌握CPU的运作、设计、制造等原理，那是专业工程师甚至科学家的工作。对于一般用户来说，需要了解的是从制程、架构，到核心、型号、配置，这些影响CPU能力的基本参数，以便对比、选购和更好地使用它们，在这方面，CPU-Z这款软件提供了比较准确、全面、及时的信息。所以不妨就以它为基础，了解CPU的这些参数以及这些参数对CPU能力的影响究竟如何吧。

CPU-Z简介

CPU-Z是CPUID（https：//www.cpuid.com/）推出的一款CPU检测工具，功能比较全面，使用非常简单，值得每个DIYer甚至电脑用户使用，不过它的能力可不止于此。

从操作系统上看，CPU-Z不仅支持Windows，还支持Android操作系统（图1），这一点对于曾经的X86-Android系统特别有用，未来也许可以用于比较基于ARM和X86 CPU的Windows系统，当然这只是一种可能性，毕竟目前基于ARM的Windows仍是特殊的版本。

其安装使用非常方便，首先要在https：//www.cpuid.com/softwares/cpu-z.html页面中找到适合自己的语言和文件格式并下载，这里还有一些为华硕、微星、华擎等品牌定制的版本（图2），拥有这些品牌配件的用户也可以尝试。

之后的安装过程非常简单，默认会在桌面和启动菜单中添加图标，不必赘述。点击图标开启的过程中，CPU-Z会扫描系统信息（图3），如果开启失败，可以注意是在哪一步停止的，也有助于发现系统问题。

其默认首页即为CPU信息，之后还有主板、内存、SPD（内存信息）、显卡，甚至是测试页面（图4）。那么，之后就从首页开始，按照其项目来详细说明一下CPU的各个参数吧。

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CPU的主要规格

CPU-Z的首页其实也存在几个分区，首先就是上部的“处理器”区域，这里显示的是CPU的主要规格、配置。要注意的是，CPU-Z的信息来自两个方面，除了读取CPU的内置微代码外，也必须依赖自身的数据库来解读这些代码，并且根据读取的微代码信息补充一些信息，如果CPU-Z版本较老、CPU太新或太特殊，都可能造成数据库无法正确识别、匹配CPU配置，在这里可能会显示一些含糊、错误或空白的项目（图5）。

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●名字

作为最基本的CPU信息，名字一栏提供了CPU的英文型号，这没有什么特殊的意义。只是要注意，近期的版本中，英特尔酷睿的型号写法与官方存在小小的出入（图6），在i3/5/7/9和數字型号之间没有短杠“-”

（见图4），这对一般消费者来说没有影响，只是在正式出版物中应避免直接引用这种写法。

●代号

此处的代号指的是一类细分CPU类型的核心代号，比如11代酷睿桌面版（Rocket Lake-S），而移动版则是Tiger Lake、没有显卡的锐龙50 0 0系列桌面版是Vermeer（图7），而含显卡的型号则是Cezanne等。

其实CPU还涉及多种代号。例如英特尔和AMD的每一代CPU微架构也有开发代号，也就是大家熟悉的Zen3、Sunny Cove等。微架构主要是处理器的一些基本设计思路和能力，例如是否支持某些指令集、计算核心使用什么样的流水线、怎样配置浮点与整数计算单元、缓存与计算核心的连接配置方式等等（图8）。

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而CPU核心则是在微架构基础上的配置，比如使用几个内核、配置多少缓存（主要是二三级缓存的差别）、是否搭配内置显示单元等（图9），其中搭配显示单元的设计中，则可能只有CPU核心与CPU微架构有关，也可能GPU核心本身同样是CPU微架构中已经涉及的。CPU-Z在此处也有一些不太严谨，近几代桌面版酷睿处理器的核心代号都带有“-S”，例如AlderLake-S，而CPU-Z的标示显然有点“省略”（图10）。

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●TDP、插槽、工艺、核心电压

之后的几个参数大家应该非常熟悉，这里只简单说一下可能会被误解的问题，其中TDP是发热量而非CPU的整体功耗，此外它实际上是一种厂商对发热量等级的说明。例如实际最高发热量120W的CPU可能会标称为TDP 125W，这样便于散热器厂商简化产品序列，也便于用户选购散热器。

至于插槽和工艺则毋庸赘述，在插槽方面，有些版本的CPU-Z还会对一些看似相同，但实际支持能力不同的接口加以区分，例如LGA 1151接口。而工艺制程上，CPU-Z显然未接受英特尔的制程新定义，将Intel 7制程仍然直接标注为10纳米（图11）;此外一些混用多种制程的处理器，也会以其中的CPU核心为准标注。

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核心电压则比较复杂，当前的主流CPU核心电脑已经不再是所谓的CPU供电电压，而是在主板供电的基础上进一步调节后的电压，实际上与CPU的定位、运行状态，个体体质有关，并非一成不变。例如在满负载时核心电压可能会提升，而低负载时会下降以降低功耗与发热。

●规格、步进

规格可能是让很多用户疑惑的项目，从内容看，它与之前的名字，之后的核心速度项目似乎有所重复，其实并非如此。我们真正应该注意的首先是型号后的参数，其中@x.xGHz是CPU的基础频率，这是其非常重要的配置参数，很多网店也会特别提及。更重要的则是某些可能出现的后缀“ES”（图12）和“QS”。它们是不同阶段的工程样板和样品，并非最终上市的稳定版产品，可能存在一些瑕疵，普通消费者最好不要选用。

其下的系列與扩展系列、型号与扩展系列、步进与修订等，均为CPU生产中的参数，其中值得关注的主要是步进与修订版本。一些新架构产品可能会出现Bug，在修改重大Bug后，通常会更改步进和修订版本，例如最早的奔腾处理器就出现了低级的计算错误，更改了相应错误的处理器就会更改步进，后者显然是更好的选择。另外理论上说，随着生产工艺的成熟和长时间的使用，中后期的CPU不光Bug更少，甚至还可能体质更强，用着放心，也有更好的超频潜力。

最后则是近期出现的问题，也就是中低端CPU和无核显CPU的生产方式。比如10代酷睿i5就存在Q0、G1两个不同的步进版本。Q0版本实际上是在测试等环节淘汰下来的酷睿i9芯片，在10个核心中屏蔽4个，变成了6 核心配置。它用新的薄芯片制造技术，硅片（Die）厚度较小，顶盖（IHS）更厚，而且使用的是高端型号的钎焊散热（图13）。这些产品拥有更精良的选料、制造，以及人为屏蔽核心和降低频率带来的低发热量等特性，超频表现更佳。G1版本则是原生的6核心芯片，没有薄硅片，使用硅脂导热，超频能力就很一般了。

●指令集

指令集项目是比较重要的，但也非常复杂，并且要注意的是，这一项目更准确的标注应为“扩展”指令集，其中并没有提及电脑CPU最基本的X86指令集。另外一些基本相同、兼容的指令集，在AMD与英特尔CPU中也是不同的，例如X8 6-64与EM64T（可对比图7和图10相应项目）。在这里我们也能看到一些指令集的兴衰，例如前一段时间Liunx内核宣布不再支持3DNow！扩展指令集，其实这一指令集在2010年后就已经被AMD从处理器中逐渐移除，早已在硬件层面被淘汰了（图14），其中一些常用指令集则融入了其他扩展集中，相对来讲，更早出现的MMX和3DNow！同时期的对手SSE却因为普适性更好而得以保存。

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火速链接

关于指令集的更丰富知识，大家可以参考本期的《ARM与X86处理器构架一文读懂》、2021年第20期的《Windows与CPU架构的不解情缘》、2021年第7期的《计算机的浮华往事 看懂浮点运算》等文。

●时钟（核心 #0）

所谓时钟，也就是频率，在CPU-Z中是以一组参数体现的，其实对当前的CPU来说，这一组数据已经完全不够了，这就是为何其标题中带有“（核心 #0）”。没错，这里显示的核心频率和倍频只是首选核心，也就是所谓的0号核心的运行状态（图15）。当然，这一核心一般是品质最好的核心，也是程序运行时默认的第一选择。

也许有些用户对第二个项目“倍频”表示不解，已有总线频率和核心频率的情况下，倍频就是个算术问题，专门标出有何意义呢？其实它的用处和上面的“规格”栏一样，重点在后面的补充说明中（见图4、图10）。由于目前的CPU运行频率会根据实际需求大幅变化，因此我们无法从当前状态了解此CPU的频率设置，那么倍频栏中的倍频范围，特别是其中的最高倍频，其实就标识了这一CPU的最高运行频率。细看还会发现，CPU的实际最低运行频率也不是标称的基础频率，例如英特尔酷睿可以低至8倍频，也就是800MHz。

不过在实际使用中，我们发现CPU-Z的近期版本无法识别AMD锐龙的倍频区间，不清楚是Bug还是锐龙有无法用倍频表达的频率控制方式。当然，其倍频控制本身就与英特尔酷睿有明显区别，例如图7中出现的非整数倍频。

在这里还涉及了一个当前CPU的特色，那就是不再使用传统的FSB（前端总线）频率，而是更单纯的，纯粹用于频率生成的基频。为了计算方便，英特尔和AMD都使用了100MHz作为基频。这一频率虽然与外部的总线频率不再有明确关系，但还是关系到与内存频率的同步，在一些BIOS中仍有相关设置，超频玩家可以通过调节基频来提升CPU性能（图16），也可以同时调节CPU与内存的分频方式来保证内存的运行稳定性。需要注意的是，调节基频相对于允许超频型号的倍频调节要危险一些，除了有经验的高端超频玩家外，不建议大家调整。

●缓存

三个等级的缓存设置是当前CPU的主流设计，其中一级集成在每个CPU核心的内部，二级缓存则紧靠着独立的核心，它们的容量都与CPU微架构有关。在同一代微架构下，一般从入门到高端、旗舰级CPU，每个核心配置的一级、二级缓存容量都是一致的。

在各级缓存的容量后，还有标注为x-way的字样，也被称为多少路缓存，可以理解为缓存的位宽，不过这一设计如今已经基本固化，通常一级缓存都是4KB/way，二级缓存都是64KB/way，三级缓存大都是16-way。因此在新架构的12代酷睿中，CPU-Z就不再提供这一参数（见图10，图11）。

这里要说明的是指令缓存，它的作用不仅是存储指令，其实更多的是帮助C P U 进行指令解码，存储的其实也大都是类似的数据，将其分出主要是避免两类数据争抢缓存，便于CPU调度。一般来说，这两类缓存的容量比较接近，甚至常常是一致的，不过近期酷睿处理器的设计有些变化，从11代酷睿开始，注重性能的核心中數据缓存的容量明显增加，应该是计算的复杂度增加了（见图12）。而12代酷睿新增的效能核中，却是指令缓存的容量达到了数据缓存的一倍（见图10，图11），则应该是更偏向于多样性的工作，计算的复杂度则被刻意降低以降低功耗。

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性能核与效能核的具体介绍可参考本刊2021年第23期的《新时代的曙光英特尔12代酷睿》一文。

●核心与线程数

核心数量与线程数量在很长的一段时间内是非常固定的，英特尔与AMD都采用一个核心两个线程的超线程设计。不过在12代酷睿中有了变化，其效能核心不再使用超线程设计，因此核心数一栏中的标注也变成了n（性能核）+n（效能核）的形式。

●其他CPU特征

在主要表述CPU特征的首页最下部，还有包含了多种实用工具的下拉菜单（图17）和验证功能按键。例如“时钟”可以监控CPU与GPU各个核心实时频率、“计时器”是系统频率发生器频率（图18）。在此还保留了CPU选择功能，应该是从很早之前流行的双CPU高端系统中延续下来的，当前已经基本没有作用。

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主板 内存 SPD 显卡

在处理器后的几个页面中，我们可以看到系统的一些相关情况。其中主板页面中可以看到主板的生产厂商、支持的总线规格、BIOS信息等（图19）。由于前文提到的接口信息中不再标注支持能力，所以未来如果出现接口相同、支持能力不同的情况，就只能参考此处的芯片组信息了。

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内存页面和S PD页面可以配合使用，了解系统内存规格（图20）和安装信息（图21），其中值得解读的信息也不少，但与CPU关系不大。与此类似的还有显卡页面，这里都不再赘述了。

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测试分数

1考虑到FritzChess Benc hmar k、Superπ、Pr ime等传统的CPU理论性能测试软件逐渐落伍，计算负载、线程占用等能力已经不适合高端甚至中端CPU测试，当前CPU-Z提供的测试功能重要性有些上升，是大家比较现代CPU性能、考察稳定性的好选择。特别是其可选参考CPU的设计（图22），更是让缺少参考平台的一般用户，可以更清晰地了解电脑的实际能力。

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2在这一测试中可以选择的beta版基准中包括了一个特殊项目“Version19.01.64AVX2（beta）”（图23），这一测试无法选择参考CPU，看似意义不大，其实并非如此。我们完全可以用它和不含AVX2指令集的同版本测试进行对比，来了解扩展指令集对计算性能的意义。

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3在实测数据中也有一个比较容易被忽略的CPU能力表现——多线程倍率。这一数据反映的是多个核心、线程的协同工作效率，如果对比当前较新的两大CPU架构，会发现同样的线程数下，锐龙5000的多线程倍率（图24）通常高于12代酷睿（图25）。很显然，共用三级缓存、多核心集成为CCD等设计（图26），让锐龙的多核协同能力比核心、三级缓存都分散的酷睿架构（见图15）更高一些。

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独木难支 其他软件不可少

CPU-Z当然是一款全面且非常易用的CPU，不过还是有一些缺陷，例如前面提到的只能反映第一个核心的频率、无法进行设置等。所以无论要全面深入地了解CPU还是测试性能，都需要一些其他软件的配合。比如在系统自带的任务管理器中，在CPU界面中通过右键菜单设置，即可提供很好的多核心实时负载图（图27）;AMD RyzenMaster（图28）则全面显示自家处理器的配置和狀态，并进行超频等设置;CINEBENCH R20/R23的测试同样有多线程倍率，可以参考等。

随着12代酷睿型号的铺开、新的锐龙处理器上市，无论是阅读各种评测还是购买后进行实测，都需要了解这些以CPU-Z为基础，搭配各种软件提供的信息，希望本文可以为朋友们提供帮助吧。