看到標(biāo)題，別雞凍，這其實是個科普文！今年4月3日，Intel發(fā)布了新架構(gòu)下的第八代處理器，打出了更強，更快，更樂的旗號，相信又將掀起新一輪的產(chǎn)業(yè)革新。

用“沙子”造的CPU 憑什么賣的那么貴？

當(dāng)然Intel作為業(yè)內(nèi)擁有最先進經(jīng)驗的芯片制造商,新產(chǎn)品還是很令人期待的，而很多小伙伴其實對intel的芯片很感興趣，但是一但深入了解，很快就會被撲面而來的晶體管，微架構(gòu)，納米，CPI，睿頻，超頻，緩存等概念搞瘋………

所以為何CPU工作如此迅速，為何主頻變化多端，納米級別的工藝到底是外星文明的幫助還是人類智慧的結(jié)晶，一片薄薄硅圓晶上到底隱藏著怎樣的秘密，就讓我們借著第八代的上市，跟大家一起走一走“芯”吧……

先說說，芯片到底是個什么東西。

芯片，就是我們說的CPU，又名中央處理器，常說芯片是一個機器的大腦，重要性可見一斑，它負(fù)責(zé)計算機多項工作的完成，快速處理數(shù)據(jù)，并把工作分類并傳輸指令給計算機的其它部件，這有點像一個物流中心，要把源源不斷又種類繁多的數(shù)據(jù)“包裹”分析，分類，處理，傳送……

所以，要不我們就把它比作一個物流中心好了，為方便理解，我們就從甄老板要開一個物流廠說起吧……

一、從沙子到芯片

甄老板要開一個物流廠，首先第一件事，當(dāng)然是要選一塊地，芯片物流廠的用地要求比較奇怪，它是需要建在沙子上的，因為工廠要順利運行，需要一種沙子里面含有的特殊元素，si（硅），這也就是我們熟知的CPU是由沙子造的。

但是我們知道沙子上是不能直接建廠的，所以沙子需要特殊處理，這個處理就是通過一系列的提純及切割，獲得芯片基座-圓晶的過程。

圓晶（Wafer）是芯片的基礎(chǔ)，是由硅純度99.9999％的硅錠切割成的薄片。在這個基礎(chǔ)上，芯片制造商們將展開體現(xiàn)人類制造智慧的頂級工藝。當(dāng)然，為了好理解，我們還是回到工廠的建造上來吧。

二、納米技術(shù)及微架構(gòu)

好了，現(xiàn)在工廠有了地，但是怎么建造流水線設(shè)施，讓工人好好干活呢？

當(dāng)然得找個牛一點的設(shè)計師先設(shè)計一下廠房的構(gòu)造， 越牛的設(shè)計師，設(shè)計得越精巧，就是我們說的“工藝”，隨著時代的進步，設(shè)計師們的精細(xì)度也從45nm級的設(shè)計，逐步精細(xì)化到32，22，甚至現(xiàn)在的第八代14nm，工藝越好，能容納的工作單位（晶體管）就越多，一個針尖就有高達(dá)5k晶體管，當(dāng)然也就意味著可以在工廠干活的人也越來越多，干活的速度也就能越來快啦……

設(shè)計師們還得去設(shè)計廠房的具體布局，比如這條流水線應(yīng)該從左往右，還是從上到下呢？這種布局就叫微架構(gòu)，當(dāng)然布局過程非常復(fù)雜，介于我們都不是學(xué)建筑的，具體的工序也沒必要特別了解，通俗點講可以看作是一個在晶圓上做微雕，雕出眾多晶體管的過程……這個東東的技術(shù)性和復(fù)雜性都已經(jīng)登峰造極了，下方的部分工藝大家隨意感受下就行……

架構(gòu)決定了芯片的性能和功能，設(shè)計師們?yōu)榱斯と藗兡芨?，更好的干活，并且能處理更多新出現(xiàn)的任務(wù)，在架構(gòu)上簡直絞盡腦汁，盡善盡美，所以在工藝進步的同時，也經(jīng)常在架構(gòu)上推陳出新，比如第八代 Intel就是“coffee lake-H”設(shè)計代替了前一代的“kabylake-H”的設(shè)計。

不過微微吐槽一句，Intel的架構(gòu)命名還真是好喜歡用地名啊，不是這個湖就是那個橋，可能是想表明他們就是個跟土建沙石有關(guān)的公司吧（……大誤）。

晶體管做完之后，后續(xù)還有一系列的測試，切割，封裝等工序，圓晶就變成了一塊塊芯片，我們的工廠也就建好啦。

雖然講的很簡單，但其實背后有很多的尖端工藝，Intel作為金字塔的頂端，也只有70%的成功率，所以芯片行業(yè)真是匯集了精英資本和精英智慧的一個產(chǎn)業(yè)啊，不是高帥富的大佬還真的玩不起，當(dāng)然這也是為什么，世界上的芯片制造商屈指可數(shù)的原因。

工廠總算建好啦，工人們各就各位，開始干活吧……

三、時鐘頻率與核心

人和廠都準(zhǔn)備好了，但是人實在太多了，如果不好好管理的話，也會亂套，所以甄老板找了個大喇叭統(tǒng)一喊“1，2，1，2”，讓工人們有節(jié)奏地干活，這個“1，2，1，2”就是時鐘頻率。

通常意義上我們把它認(rèn)為是CPU的主頻，主頻越高，說明工人們干活越快，CPU的速度也就越快，一般我們能看到就是xxGHz這樣的顯示，數(shù)值越高，說明速度越快。

當(dāng)然甄老板為了效率能更高點，可能會同時建2個或者4個廠房，就我們熟知的雙核CPU，4核CPU，這樣通過協(xié)同，工人們的效率就更高，單位時間能處理的活也就越多。

而這樣根據(jù)不同的等級，CPU也就有了i3，i5，i7之分（現(xiàn)在還出現(xiàn)了i9級CPU），等級越高，主頻表現(xiàn)越好，工廠越有效率，而在第八代的intel 芯片中，又有了劃時代的產(chǎn)品：首次出現(xiàn)了6核的移動平臺CPU。

這顆芯將主流移動計算提身高了6核的時代（需要說明的是服務(wù)器及商用領(lǐng)域其實早就已經(jīng)出現(xiàn)6核，但是移動平臺是首次），當(dāng)然，我們在這一張圖中除了看到熟悉的14納米制程工藝，核心數(shù)之外，還看到了另外的參數(shù)，一是功耗，一是線程，功耗我們放后面說，先說說線程。

四、線程、睿頻、超頻

還是舉工廠的例子，甄老板在廠房布局（微架構(gòu)）及工人數(shù)量（晶體管）的布置上已經(jīng)到了極限，還想提高效率怎么辦呢？就要說到我們下面的概念了線程和超線程。

線程其實是個虛擬概念，類似于工廠外面排好等待處理的包裹隊列，一般每個核心對應(yīng)著一個線程，包裹按順序進入工廠，這樣CPU就可以有條不穩(wěn)地工作了

而超線程相當(dāng)于一個核心對應(yīng)了兩條隊列，兩條隊列上的包裹按工廠的處理能力依次進入廠房，道路寬了，也讓整個進程更有效率。

然后工廠這邊，任務(wù)突然多了起來，處理速度也要相應(yīng)的提高，甄老板想到了一個辦法，號召想多干活的工人們?nèi)ツ眉影嗒剟?，一部分工人?dāng)然積極響應(yīng)，多出來的任務(wù)很快完成了，這個自主接收激勵的動作，就叫睿頻。

睿頻：是指當(dāng)啟動一個運行程序后，CPU會自動加速到合適的頻率，而原來的運行速度會提升 10%~20% 以保證程序流暢運行的一種技術(shù)。睿頻是intel的一個重要技術(shù)，也是智能CPU的基礎(chǔ)，這項技術(shù)被運用到了intel的全系列，包括第八代CPU。

下圖就是最新的睿頻技術(shù)，可以提升至4.8Ghz，完成峰值任務(wù)so easy！

當(dāng)然，有時候工廠的活特別多，自愿去加班的工人都完成不了了。這時候甄老板不得不放出了“全體人必須加班“的大招，將工廠的速度強制提升到某一個值上，這個動作叫做超頻。

超頻：用戶強制將處理器的所有內(nèi)核運行在規(guī)格限定頻率范圍之外，以求更好的速度。這個動作通過給CPU加壓實現(xiàn)的，雖然可以提升效率，但有時候也會損傷元件，各位少俠，請慎重使用哦。

五、緩存與傲騰

經(jīng)過一系列的處理，工廠的生意越來越好，但是甄老板漸漸發(fā)現(xiàn)，這個廠，有！問！題！

因為他發(fā)現(xiàn)，每次包裹傳送帶都要從很遠(yuǎn)的“內(nèi)存?zhèn)}庫“甚至更遠(yuǎn)的“硬盤倉庫”傳送，路途遙遠(yuǎn)，耗費時常不說，還經(jīng)常丟失包裹。

痛定思痛，甄老板決定在廠房的周圍自建倉庫以臨時存儲待處理的包裹，離廠房最近且最快的叫一級倉庫，但因為地價比較貴，所以一級倉庫的面積最小，以此類推，又建了二級倉庫，三級倉庫，三個倉庫配合無間，讓包裹能不間斷地運送到工廠。

這就是CPU一，二，三級緩存的概念（下圖中其實只能看到三級，因為一二級太小了）。

后來Intel認(rèn)為，3級緩存已經(jīng)跟不上現(xiàn)在的時代，所以在最近的第八代CPU中，直接在芯片上建了了內(nèi)存?zhèn)}庫大小的超級緩存，就是“傲騰”。

這個可選配的“傲騰”內(nèi)存，這大大提高了用戶的峰值速度，也讓電腦在大任務(wù)面前，終于可以輕松起飛。

六、最后說下能耗

剛剛借著intel 第八代CPU普及了很多芯片上的參數(shù)，最后說說能耗一般效率越高的工廠，當(dāng)然能耗就越多，放在CPU上，意味著更廢電，以及發(fā)熱更大，所以保證運行的穩(wěn)定，CPU主頻往往到一定階段就不再上升了，能耗性能如何平衡？也是考驗CPU廠商的一個關(guān)鍵。

不過Intel在這方面處理得還是相當(dāng)不錯的，可以說是極大的兼顧了速度與穩(wěn)定在第八代的Intel i9 CPU中還首次實現(xiàn)了移動智能不鎖頻的技術(shù)，可以說是很藝高人膽大了。

寫在最后

熟悉intel的人對這個發(fā)布會還是有所意料，因為畢竟我們都已經(jīng)知道，Intel遵循tick-tock開發(fā)模式，兩年更新一個工藝，隔年更新微架構(gòu)，不過這兩年intel在工藝上已經(jīng)遙遙領(lǐng)先于對手，所以新CPU在工藝上的更新并沒有太大，但轉(zhuǎn)而在架構(gòu)上進行調(diào)整，以適應(yīng)現(xiàn)階段如4K、VR、娛樂、游戲、無線技術(shù)等更應(yīng)用化也更新的多任務(wù)的處理。

不管怎么說，一代確實比一代好了，而隨著時代的發(fā)展，Intel也逐漸由原來單純的芯片廠商，逐漸開始在自家的處理器上集成顯卡、內(nèi)存（四級緩存），不滿足做個快遞大廠，開始做店面，還包了飛機火車輪船，直接開始打開了地圖打野模式……

當(dāng)然樂見的是，技術(shù)的革新為新硬件的誕生也提供了堅實的基礎(chǔ)。

未來已來，我們拭目以待！

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