CPU性能是如何提升的？ 频率与IPC科普

不管是消费级市场的amd和英特尔，还是在商用领域的各种国产芯片厂商，用户评判cpu芯片产品好坏的标准只有一个，那就是性能。一般用户判断cpu性能只用看处理器的实际表现就足够了，而在业界，cpu处理器的性能有一个标准的判断公式：cpu性能=ipc x 频率。这个公式最早由英特尔提出，并被广泛认可。

九代酷睿

其中频率我们都不陌生，也就是mhz的时钟速度，也是最近两年cpu一直在炒作的话题。频率越高，处理器指令执行越快，在实际应用中的表现是频率越高软件打开速度越快渲染时间少，游戏帧数高等。

说道频率，就不得不提到现在火热的cpu制成工艺，也就是大家经常听到的14nm、12nm，7nm等话题。这些cpu半导体工艺上所说的多少nm艺并不是芯片里面晶体管的大小，而是芯片上晶体管门电路的宽度，门电路之间连线的宽度与门电路的宽度相同，所以线宽就是制程工艺所描写，现阶段主要以纳米（nm）为单位。

制程工艺越小越精密，门电路的宽度也就越小，晶体管就可以做得更小、更密集，从而晶圆也就更小，芯片本身没有变得更复杂，这样就让成本降低不少。

晶圆

台积电曾经说过这些晶体管的性能是不变的，只是工艺越高级如14nm到10nm，芯片能承载的晶体管会越多，从而减低成本，工艺的提升主要是减少芯片的发热和功耗，所以通常芯片制程工艺上升之后，芯片的频率也会随着提高。

基于台积电7nm工艺的三代锐龙

而ipc就很复杂了，全称是instruction per clock，译指cpu每一时钟周期内所执行的指令多少， ipc是由处理器的设计架构所决定的，设计架构决定了处理器的ipc高低，所以想要提升ipc，就得对设计架构进行升级。

早期酷睿架构

前几年因为cpu市场的整体设计架构没有太大的变化，ipc的概念和声量越来越小，直到最近两年amd的zen+和zen2的到来，才让大部分人知道cpu的性能表现，不只取决于频率。

所以cpu性能的提升不仅依赖于工艺进步，架构的不断升级也是关键，芯片的设计制造都有自己的一套逻辑和规律，工艺和架构的进步费时、费力而且烧钱，还得有天马行空般思维的天才带领才行。这个行业的进步只有一步一个脚印，没有侥幸和弯道超车的说法。