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CPU 核心術語大全:從架構、封裝、指令集到效能指標的 150+ 專業詞彙速查

CPU 是電腦大腦,其術語體系橫跨微架構、封裝工藝、指令集、快取層級、電源管理、效能指標等多個維度。本文彙整 150+ 高頻 CPU 專業術語,按功能域分類,附中英對照與關鍵技術點解析,適合硬體工程師、編譯器開發者、效能調優專家、極客玩家深度參考。

微架構核心單元

術語全稱/中文功能說明
ALUArithmetic Logic Unit / 算術邏輯單元執行整數運算、邏輯運算、位移操作
FPUFloating Point Unit / 浮點運算單元執行浮點運算 (FADD, FMUL, FDIV, FSQRT),IEEE 754 相容
SIMD / Vector UnitSingle Instruction Multiple Data / 向量單元單指令處理多組資料 (MMX, SSE, AVX, AVX-512, NEON, SVE)
Branch Predictor分支預測器動態預測條件跳轉方向,減少管線氣泡。BHT (Branch History Table), BTB (Branch Target Buffer)
OoO (Out-of-Order)亂序執行指令動態調度,打破程式順序,提升 ILP (Instruction Level Parallelism)
ROBReorder Buffer / 重排序緩衝區亂序執行後按程式順序提交,保證精確例外
Reservation Station保留站等待操作數就緒的指令緩衝區,Tomasulo 算法核心
Load/Store Unit載入/儲存單元處理記憶體存取,支援 Store-to-Load Forwarding、Memory Disambiguation
TLBTranslation Lookaside Buffer / 轉譯旁路緩衝虛擬地址→物理地址快取,ITLB/DTLB/L2 TLB 多級
Prefetcher預取器硬體/軟體預取,隱藏記憶體延遲。Streaming, Stride, IP-based

快取與記憶體子系統

術語全稱/中文關鍵參數
L1/L2/L3 Cache一/二/三級快取L1: 分離 I/D, 32-64KB, 4-5 cycles; L2: 256KB-2MB, 10-15c; L3: 共享, 8-64MB+, 30-50c
Cache Line / Block快取行/塊通常 64 Bytes。空間局部性基本單位
MESI / MOESI快取一致性協議Modified, Exclusive, Shared, Invalid (+ Owned)。多核心一致性基石
Write-back / Write-through回寫 / 直寫回寫效能高需一致性協議;直寫簡單但頻寬壓力大
Memory Controller記憶體控制器整合於 CPU (IMC),支援 DDR4/5, LPDDR5, HBM, 通道數、頻率、Rank
NUMANon-Uniform Memory Access非一致性記憶體存取,多插槽伺服器跨節點延遲較高

指令集架構 (ISA) 與擴展

術語全稱/說明代表實作
x86-64 / AMD6464 位元 x86 擴展Intel 64, AMD64。長模式、RIP 相對定址、新增 8 暫存器
ARMv8 / AArch64ARM 64 位元架構Cortex-A 系列、Apple M 系列、Neoverse、Qualcomm Kryo
RISC-V開放指令集架構RV64GC 基礎 + 向量/超標量/加密擴展,嵌入式/伺服器/教育熱門
CISC vs RISC複雜/精簡指令集x86=CISC(微碼解碼), ARM/RISC-V=RISC(定長指令, Load/Store 架構)
SSE / AVX / AVX-512流式 SIMD 擴展128/256/512-bit 向量寬度。AVX-512 支援遮罩、嵌入式路由、BF16
AMXAdvanced Matrix ExtensionsIntel Sapphire Rapids 引入,矩陣乘加速 (BF16/INT8),AI 推理利器
SVE / SVE2Scalable Vector ExtensionARM 可擴展向量長度 (128-2048-bit),HPC/AI 核心

封裝與製程

術語全稱/中文特徵
BGA / LGA / PGABall/ Land/ Pin Grid ArrayBGA 焊死 (筆電/手機), LGA 接觸墊 (桌面/伺服器), PGA 針腳 (舊款/AMD AM4)
Chiplet晶粒/小晶片模組化設計:I/O die + Compute die(s),降低良率風險、混合製程 (AMD Zen, Intel Meteor Lake)
3D Stacking / Foveros / 3D V-Cache立體堆疊封裝垂直互連 (TSV, Hybrid Bonding)。AMD 3D V-Cache (L3 疊加)、Intel Foveros (邏輯疊加)
Process Node (nm)製程節點物理閘極長度已非字面意義,代表技術代際 (Intel 7/4/3/20A/18A, TSMC N7/N5/N3/N2)
FinFET / GAA / Nanosheet鰭式場效電晶體 / 閘極環繞3D 電晶體架構。GAA (Gate-All-Around) 為 3nm 以下主流 (MBCFET, Nanosheet)

電源管理與效能指標

術語全稱/中文意義
TDP / PL1 / PL2Thermal Design Power / Power Level 1/2基準功耗 / 持續功耗上限 / 短時衝刺功耗上限 (Intel 術語)
P-state / C-statePerformance / Idle StateP-state: 電壓/頻率檔位 (DVFS);C-state: 睡眠深度 (C0~C10),唤醒延遲遞增
Turbo Boost / Precision Boost睿頻 / 精準加速單/多核心動態超頻,受功耗/溫度/電流/執行緒數約束
IPCInstructions Per Cycle每週期指令數,架構效能核心指標。單執行緒效能 = IPC × 頻率
SPEC CPU / Geekbench / Cinebench標準效能測試套件SPEC: 產業標準 (int/float rate/speed);Geekbench: 跨平台;Cinebench: 實渲染負載

進階專題:安全與虛擬化擴展

  • SGX / SEV / TDX / TrustZone:硬體級可信執行環境 (TEE),記憶體加密隔離,機密計算基石。
  • VT-x / AMD-V / HVCI / VBS:硬體虛擬化支援、虛擬化基礎安全性 (VBS)、超視覺器保護程式碼完整性 (HVCI)。
  • SMT / Hyper-Threading:同時多執行緒,單核心雙邏輯執行緒,吞吐提升 15-30%,但帶來 Side-channel 風險 (Spectre/Meltdown/L1TF)。

CPU 術語隨架構演進日新月異。建議配合 Intel SDM / AMD APM / ARM ARM / RISC-V Spec 官方手冊研讀,將術語內化為架構理解的骨架,而非死記硬背的字典。

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