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超能网超能课堂(227)：CPU的频率为什么乱跳？讲一讲各种各样的睿频技术


2020年4月30日 ， Intel发布了最新一代的Comet Lake-S系列处理器 ， 与月初发布的Comet Lake-H系列处理器一样 ， 新的桌面处理器支持了新的睿频特性 ， 也就是来自于移动平台的Thermal Velocity Boost和来自于高端桌面（HEDT）平台的Turbo Boost Max 3.0两项技术 。
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【超能网超能课堂(227)：CPU的频率为什么乱跳？讲一讲各种各样的睿频技术】
看这复杂而又混乱的各种频率
可能很多读者看到这里就已经一头雾水了 ， 怎么简简单单一个睿频还能有这么多花样的？是的没错 ， 睿频技术一直都随着处理器的不断发展而更新着 。 而现在各位用着的处理器 ， 或多或少都已经集成了一些睿频技术 ， 不信的话你可以打开任务管理器 ， 看看性能选项卡中 ， CPU一项的频率 ， 是不是一直在不断地变动着？这其实是睿频技术与节能技术在起作用 。 本文就带各位回顾一下睿频技术的发展历程 ， 顺便为各位介绍那些新近被引入的睿频技术 。 不过在介绍睿频技术的发展史之前 ， 按照惯例 ， 我们要讲一下睿频技术是怎么实现的 ， 这就要从CPU的各种节能技术开始讲起 。
目前主流的各种睿频技术· Intel Turbo Boost 2.0· Intel Turbo Boost Max 3.0· AMD Precision Boost· AMD Extended Frequency Range(XFR)
从节能技术到自动超频
在x86处理器刚开始蓬勃发展的阶段 ， 那时候的x86 CPU都只能够运行在一个固定的频率上 ， 比如说Intel的80386DX的一个型号永远跑在33MHz这个主频上 ， 不像是今天的CPU ， 频率可以在一定范围内变动 。 而随着CPU的发展 ， 主频逐渐提高到了1GHz乃至更高的地步 。 但这时候人们发现 ， 一直让CPU运行在一个固定的频率并不合适 ， 一来是在计算机空闲时我们并不需要运行在高主频下的CPU ， 二来是一直运行在高主频下的CPU无论在发热还是耗电方面都不太理想 。
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倒在4.0GHz前的Pentium 4 ， 发热问题严重
图片来自于Wikipedia
那么怎么办呢？能不能让CPU的主频变成一个浮动值而不是固定值呢？这样在不需要的时候CPU能够自动降低主频以达成节能的目的 ， 而在需要时又可以迅速地恢复原有的主频以提供标称的计算能力为我们服务 。 于是 ， 能够让CPU主频根据系统负载自动进行调节的节能技术就应运而生了 ， 最早有Intel的SpeedStep和AMD的PowerNow! 。
最初节能技术主要针对的是移动平台 ， 那时候的操作系统还要靠打补丁或是安装特定驱动来实现对CPU主频的操控 ， 不过随着技术的演进、操作系统的电源管理逐步完善 ， CPU的主频切换延迟越来越低 ， 其可切换的频率范围也越来越广 。 CPU节能技术的发展让软硬件都适应好了动态的CPU主频 ， 而此时 ， 新的风暴来临了 。
2006~2008年左右的CPU市场可以说是风云变换 ， 前脚AMD以Athlon 64 X2系列打得高频低能的Pentium D系列找不到北 ， 后脚Intel以崭新的Core架构以及Core 2 Duo处理器横扫中高端CPU市场 ， CPU界的第一回“核”战争打得不可开交 ， 而这次战争的胜负点可以说就是在2008年Intel发布的Nehalem微架构上 。
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四个核心中 ， 两个闲置核心关闭 ， 其它两个则以更高频率运行
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在保证TDP在有效范围的前提下 ， 四个核心均以更高频率运行
Nehalem微架构继承了Core微架构的高效特性 ， 并且将单片CPU上面的最大核心数一举提升到了8核之多 。 面对如此之多的核心 ， 当时还是以单线程为主的各项应用都没有很好的利用办法 ， 而对于单线程应用来说 ， 同架构下主频越高的处理器跑得越快（大部分情况） 。 为了让处理器在当时占据绝对多数的单线程应用中发挥出应该有的强悍性能 ， Intel决定引入一项新的技术 ， 这项技术能够让CPU在面对单线程类负载时临时“关闭”掉部分核心（其实是让它们转入节能状态） ， 同时将没有关掉的核心主频提升到标称值以上 ， 也就是俗称的超频 ， 只不过现在这个步骤交给系统来自动进行 ， 用户无需干预 。 当然 ， 它也可以对所有核心进行自动超频 ， 不过由于TDP的限制 ， 对越多的核心进行超频 ， 其超频幅度就会越小 。


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