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什么是 CPU 的效率？CPU 的效率与哪些因素有关？
回答这个问题之前，先看下面的例子：
一个古老而经典的游戏——扫雷，在两台电脑上进行 PK：配置分别为 i7 的笔记本和凌动的上网本，现在要做一件事，一天到晚都是在玩“扫雷”， 结果会如何呢？前者的效率不到 0.0001%，后者的效率则可能达到 50%以上。
为什么会有这么大的差距呢？
他们的“芯”不同：CPU 的主频不同，核心数量不同。
理论上讲，同等技术条件下，核心数越多，主频越高，工作效率就越强！因为 CPU 是用来做运算的。
那么，CPU 的运算速度与哪些因素有关呢？
1、主频
对于 CPU 来说，最主要的就是主频，主频意味着，CPU 可以在每秒内进行多少个周期运算，主频越高就说明 CPU 在每秒内的周期运算就越多，自然就越强。
但是由于各种 CPU 内部结构的差异（如缓存、指令集），并不是时钟频率相同速度就相同，比如 PIII 和赛扬，雷鸟和 DURON，赛扬和 DURON，PIII 与雷鸟，在相同主频下性能都不同程度的存在着差异。
2、核心
越多的核心同时运算自然比单核心的运算成倍数成长，核心越多，能力也就越强。
3、缓存
缓存是用来数据交换的暂时储存地，其中最主要的 1 级缓存，他是于 CPU 核心直接交换数据的地方，所以 1 级缓存越大，CPU 能力越强，其次是 2 级缓存于 3 级缓存。
4、内存控制器
例如：AMD 的是 HT 总线， Intel 早期是 FSB，现在是 QPI，这个部件现在已近整合到 CPU 内部了，之前是在主板的北桥上，这个部件决定着 CPU 与内存之间的数据通道的大小，越大越好。
5、CPU 其他技术
比如 Intel 的超线程技术，可以使得一个核心变成两个逻辑核心，从而达到单核心的高利用率。
1.CPU 工作效率的进化
关于 CPU 效率进化的详细内容，推荐看一篇文章——《CPU 效率进化史》。在这里，只进行简单的概述。
第 1 阶段：单任务执行（Single Threaded）。
代表性的系统为 DOS，这个阶段最大特征是：在处理一个程序时，一段时间内系统仅仅只能处理程序中的一个任务，此时这个任务完全占用 CPU，因此在单任务执行时代，主要是由于 DOS 系统不具备多任务处理能力，导致 CPU 的运行效率缓慢。
第 2 阶段：多任务处理的过渡。
代表性的系统为 WINDOWS3.X。
Intel 在 1985 年推出的 386 处理器，是第一个具有“多任务处理”功能的 CPU，这对微软的操作系统发展有着重要的影响，所谓“多任务”，就是 CPU 可以在同一时间内处理多个任务。即：CPU 在处理一个任务的同时，可以在中间暂时停止去作业另一个任务。
不过这也并不是真正的多任务处理，它只是在处理过程中不断暂停及切换工作方式罢了，因为 CPU 暂停下来去执行下一个任务，则需要停止上一个任务的进度。
第 3 阶段：多处理器并行方式。
这个时期的工作站服务器都给主板安装两个或多个 CPU 以满足需求。当执行多个任务时，系统可在多个 CPU 之间相互交换处理数据，同时也可让多个 CPU 同时执行一个任务。
不仅如此，如果程序被优化为多 CPU 处理，程序会把工作分给系统内不同的 CPU 同时处理，大大减少了运算时间。显然，这与只依靠 Windows 系统的自身处理方式（利用等待 CPU 闲置时间）效率有明显提升。
第 4 阶段：超线程处理时代
典型的系统为 WindowsXP/2003，超线程（Hyper Threading）技术是把一个处理器模拟成两个处理器使用，这样能有效地利用和分配资源，减少系统资源的浪费，从而增加处理器的工作效率，达到提高整体性能的目的。
效果如下表所示：
|
超线程技术 |
执行过程 |
结果 |
|
无 |
程序不能同时执行，需要等待运算中出现闲置，才能切换到另外一个程序。 |
同一时间内，工作中的 C P U 资源是不能分享给其他程序的。 |
|
有 |
程序能同时被执行： 利用特殊的硬件指令，把处理器内部的两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让处理器能够在多任务、多线程处理上达到更高的性能，同时还能自动分配工作量，减少 CPU 的闲置时间 |
CPU 资源能够被同时分享，从而提高了工作效率。 |
具有超线程技术的 CPU 让游戏性能提升非常之大，给游戏用户带来了更快的游戏体验。
第 5 阶段：多核心处理时代
多核时代的来临，解决了由于超线程技术的缺陷，因为超线程技术只有在多核心处理器中才能完全发挥。
多核心处理器通过全新的封装技术，整合成为一颗处理器，真正地实现多处理器协同工作。多核心处理器核心的资源都是独立的，而且也可以交换使用资源，核心与核心之间沟通的延迟比多个单核心处理器同时运行更小。
同样是 WindowsXP，具有多核 CPU 的系统，无论是在速度还是性能方面均超越了此前的时代。
2. 与 CPU 频率有关的技术
围绕着 CPU 频率的话题，总是离不开这几个参数：主频、外频、倍频。在这些参数中，哪个参数可以体现 CPU 的性能，他们之间的关系又是如何呢？
三者之间的关系是：外频 X 倍频=主频。
换个角度表达一下：外频好比马路的宽度，倍频好比在这条马路上单位时间允许通过的车辆数。
那么主频代表什么？
单位时间内车辆的通行能力——马路越宽，单位时间内允许通过的车辆数越多，则这条道路上通行的车辆越多。
如果每辆车的货物为一条运算指令，那么这个主频，又意味着什么呢？
暂时让这个问题“飞一会儿”，现在来看一下这几个术语的含义，以及它们对 CPU 的工作效率的影响。
(1)主频
CPU 的主频，即 CPU 内核工作的时钟频率（CPU Clock Speed）。
从理论上讲 CPU 的主频越高，它的速度也就越快，因为频率越高，单位时钟周期内完成的指令就越多，从而速度也就越快了。
但是事实并非如此，由于各种 CPU 内部结构的差异，如：缓存、指令集等，并不是时钟频率相同速度就相同，比如：PIII 和赛扬，雷鸟和 DURON，赛扬和 DURON，PIII 与雷鸟，在相同主频下性能都不同程度的存在着差异。
10 年前主频的单位是 MHz，现在主频的单位已经升级为 GHz。
很多人认为 CPU 的主频就是其运行速度，其实不然。CPU 的主频表示在 CPU 内数字脉冲信号震荡的速度，与 CPU 实际的运算能力并没有直接关系，但是存在一定的联系，不过目前还没有一个确定的公式能够定量两者的数值关系，因为 CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线的各方面的性能指标，如：缓存、指令集，CPU 的位数等等。
由于主频并不直接代表运算速度，所以在一定情况下，很可能会出现主频较高的 CPU 实际运算速度较低的现象。比如 AMD 公司的 AthlonXP 系列 CPU 大多都能以较低的主频，达到英特尔公司的 Pentium 4 系列 CPU 较高主频的 CPU 性能，所以 AthlonXP 系列 CPU 才以 PR 值的方式来命名。因此主频仅是 CPU 性能表现的一个方面，而不代表 CPU 的整体性能。
CPU 的主频不代表 CPU 的速度，但提高主频对于提高 CPU 运算速度却是至关重要的。下面举例说明一下：
为了计算方便，假设某个 CPU 在一个时钟周期内执行一条运算指令，那么当 CPU 运行在 100MHz 主频时，将比它运行在 50MHz 主频时速度快一倍。
因为 100MHz 的时钟周期比 50MHz 的时钟周期占用时间减少了一半，也就是工作在 100MHz 主频的 CPU 执行一条运算指令所需时间仅为 10ns 比工作在 50MHz 主频时的 20ns 缩短了一半，自然运算速度也就快了一倍。
只不过电脑的整体运行速度不仅取决于 CPU 运算速度，还与其它各分系统的运行情况有关，只有在提高主频的同时，各分系统运行速度和各分系统之间的数据传输速度都能得到提高后，电脑整体的运行速度才能真正得到提高。
既然运算速度与主频的关系这样简单，那么是否可以任意提高主频呢？
答案是：No，提高 CPU 工作主频主要受到生产工艺的限制。
由于 CPU 是在半导体硅片上制造的，在硅片上的元件之间需要导线进行联接，由于在高频状态下要求导线越细越短越好，这样才能减小导线分布电容等杂散干扰以保证 CPU 运算正确。因此制造工艺的限制，是 CPU 主频发展的最大障碍之一。
(2)外频
外频是 CPU 乃至整个计算机系统的基准频率，单位是 MHz。
在早期的电脑中，内存与主板之间的同步运行的速度等于外频，在这种方式下，可以理解为 CPU 外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。对于目前的计算机系统来说，两者完全可以不相同，但是外频的意义仍然存在，计算机系统中大多数的频率都是在外频的基础上，乘以一定的倍数来实现，这个倍数可以是大于 1 的，也可以是小于 1 的。
在 486 之前，CPU 的主频还处于一个较低的阶段，CPU 的主频一般都等于外频。而在 486 出现以后，由于 CPU 工作频率不断提高，而 PC 机的一些其他设备（如插卡、硬盘等）却受到工艺的限制，不能承受更高的频率，因此限制了 CPU 频率的进一步提高。因此出现了倍频技术，该技术能够使 CPU 内部工作频率变为外部频率的倍数，从而通过提升倍频而达到提升主频的目的。倍频技术就是使外部设备可以工作在一个较低外频上，而 CPU 主频是外频的倍数。
在 Pentium 时代，CPU 的外频一般是 60/66MHz，从 Pentium Ⅱ 350 开始，CPU 外频提高到 100MHz，目前 CPU 外频已经达到了 200MHz。由于正常情况下外频和内存总线频率相同，所以当 CPU 外频提高后，与内存之间的交换速度也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影响较大。
外频与前端总线（FSB）频率很容易被混为一谈。
前端总线的速度指的是 CPU 和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了 CPU 和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz 外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了 PCI 及其他总线的频率。
之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里（主要是在 Pentium 4 出现之前和刚出现 Pentium 4 时），前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了 QDR（QuadDate Rate）技术，或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原理类似于 AGP 的 2X 或者 4X，它们使得前端总线的频率成为外频的 2 倍、4 倍甚至更高，从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。
一个 CPU 默认的外频只有一个，主板必须能支持这个外频。因此在选购主板和 CPU 时必须注意这点，如果两者不匹配，系统就无法工作。此外，现在 CPU 的倍频很多已经被锁定，所以超频时经常需要超外频。外频改变后系统很多其他频率也会改变，除了 CPU 主频外，前端总线频率、PCI 等各种接口频率，包括硬盘接口的频率都会改变，都可能造成系统无法正常运行。当然有些主板可以提供锁定各种接口频率的功能，对成功超频有很大帮助。超频有风险，甚至会损坏计算机硬件。
那么外频的参数可以在哪里查询呢？请看下面的图片：
(3)倍频
CPU 的倍频，全称是倍频系数。
CPU 的核心工作频率与外频之间，存在着一个比值关系，这个比值就是倍频系数，简称倍频。理论上，倍频是从 1.5 一直到无限的。但需要注意的是，倍频是以 0.5 为一个间隔单位。
原先并没有倍频概念，CPU 的主频和系统总线的速度是一样的。但随着 CPU 的速度越来越快，倍频技术也就应运而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而 CPU 速度可以通过倍频来无限提升。
主频的定义中可知：当外频不变时，提高倍频，CPU 主频也就越高。
(4)分频和超频
由于外频不断提高，渐渐地提高到其他设备无法承受了，因此出现了分频技术（其实这是主板北桥芯片的功能）。分频技术就是通过主板的北桥芯片将 CPU 外频降低，然后再提供给各插卡、硬盘等设备。
早期的 66MHz 外频时代是 PCI 设备 2 分频，AGP 设备不分频；后来的 100MHz 外频时代则是 PCI 设备 3 分频，AGP 设 备 2/3 分频（有些 100MHz 的北桥芯片也支持 PCI 设备 4 分频）；
目前的北桥芯片一般都支持 133MHz 外频，即 PCI 设备 4 分频、AGP 设备 2 分频。总之，在标准外频（66MHz、100MHz、133MHz）下北桥芯片必须使 PCI 设备工作在 33MHz，AGP 设备工作在 66MHz，才能说该芯片能正式支持该种外频。
接下来谈谈 CPU 的超频。
CPU 超频其实就是通过提高外频或者倍频的手段来提高 CPU 主频从而提升整个系统的性能。超频的历史可以追溯到赛扬系列时代，从赛扬系列的出产而开始的，其中赛扬 300A 超 450、366 超 550 直到今天还为人们所津津乐道。而它们就是通过将赛扬 CPU 的 66MHz 外频提升到 100MHz 从而提升了 CPU 的主频。而早期的 DURON 超频则与赛扬不同，它是通过破解倍频锁然后提升倍频的方式来提高频率。
总的看来，超倍频比超外频更稳定，因为超倍频没有改变外频，也就不会影响到其他设备的正常运作；但是如果超外频，就可能遇到非标准外频如 75MHz、83MHz、112MHz 等，这些情况下由于分频技术的限制，致使其他设备都不能工作在正常的频率下，从而可能造成系统的不稳定，甚至出现硬盘数据丢失、严重的可能损坏。
因此，借用业内人士的友情提示：超频虽有好处，但是也十分危险，所以请慎重超频！
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