CPU性能测试项
一、思维导图
二、CPU简介
中央处理器（CPU），是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。
在计算机体系结构中，CPU 是对计算机的所有硬件资源（如存储器、输入输出单元） 进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元。CPU 是计算机的运算和控制核心。计算机系统中所有软件层的操作，最终都将通过指令集映射为CPU的操作。
三、CPU性能测试指标
主频
主频是CPU内部工作的时钟速度，简单地说也就是CPU的工作频率，通常以GHz为单位表示。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。
外频
外频指的是CPU与主板芯片组之间传输数据时采用的时钟速度，单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，所说的超频，都是超CPU的外频(当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，这样会造成整个服务器系统的不稳定。
倍频系数
倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系（CPU主频=外频*倍频）。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应——CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。
前端总线频率
前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽=(总线频率×数据位宽)/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。
位和字长
位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。
字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU，一次只能处理一个字节。32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据，一次就能处理4个字节。同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。
缓存
CPU缓存是CPU重要的参数，缓存是介于内存与CPU之间的存储器，容量虽小，但是速度比内存更快，用于缓解CPU的运算速度与内存条读写速度不匹配的矛盾，因此缓存越高越好。缓存的原理是，如果CPU需要读取一个数据，首先会从缓存中查找，如果找到会立即读取并发送给CPU进行处理，大大减少了CPU访问内存的时间。 如果CPU没有在缓存中找到这个数据，就需要从较慢速度的内存中读取并发送给CPU，同时也会将这个数据调入高速缓存中，以便CPU再次读取这个数据，可以直接从缓存中读取，无需从内存调用。CPU缓存细分为一级缓存，二级缓存，三级缓存，CPU在实际数据读取中重要的却是一级缓存，因为一级缓存速度最快，二级缓存其次，三级缓存属于最慢的，但是三级缓存的容量最大，CPU读取缓存时会先从一级缓存开始，然是二级缓存，而读取二级缓存有时会出现数据未命中的情况，这时候就需要从三级缓存读取。
CPU指令集
CPU指令集都是存储在CPU内部的，主要是对CPU运算进行优化、指导的硬件程序，有了这些CPU指令集，CPU就能够更快速高效的工作。系统所安排的每一个命令，都需要CPU根据预先设定好的某一条指令来完成，而这些预先设定好的指令统称为CPU指令集。CPU依靠外来的指令“激活”内存指令，来操控与计算电脑。一般来说，预设存储的指令越多，那么CPU就越“聪明”，预设存储的指令越先进，CPU也就越高级，预设的很多指令集中在一起，那么就是所谓的“指令集”。
核心数量
核心即运算核心，为了提高CPU多任务性能，厂家会为CPU逐渐增加物理核心，成为现在的多核心CPU，例如四核心、六核心、八核心等。而线程就是intel研发了的一种多线程技术，将一个物理核心模拟成两个逻辑核心，可同时执行双线程，例如四核心八线程，六核心十二线程，进一步提升CPU多任务性能。举个例子，你可以理解成所谓的核心就是人体的胳膊，双核就是两条胳膊，四核就是四条胳膊，胳膊越多我们同时进行的任务越多。单核单线程我们可以理解为一条胳膊长一只手，例如双核配双线程或者双核四线程、四核八线程的处理器，由于技术越来越厉害，造出了一条胳膊长两只手的情况，大大提升了工作效率。也就是说，CPU的核心线程数量越多，同时多开的程序就越多，例如我需要软件多开或者游戏多开，核心和线程数量越多，同时多开的程序数量就越多。
内核和电压
CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题，降低电压是CPU主频提高的重要因素之一。
制造工艺
制程工艺是指制造CPU时的集成电路精细度，工艺制程越先进，就能缩小晶体管的体积，相同面积的晶圆就能集成更多的晶体管，从而提升性能，同时有效降低处理器功耗和发热量，在架构上也得到进一步升级。例如28nm、14nm、10nm、7nm（纳米），一般来说这个数字越小代表制造精度越好。
四、CPU状态分析
1、 通过top命令查看CPU状态
2、 CPU性能问题分析流程
（1）使用top分析CPU使用率，如果user%+sys%使用率过高，查看CPU使用过高的进程；
（2）使用top分析CPU平均负载，如果load average平均负载过高，可以辅助通过sar查看运行队列和平均负载，如果运行队列大于CPU个数且平均负载过高，查看CPU使用过高的进程；
（3）若CPU使用率过高或者CPU平均负载过高，通过vmstat确认系统的当前的上下文切换（cs）、中断次数（in）；
（4）若上下文切换次数过大，通过 pidstat 查看是哪个进程或线程的切换次数过高并明确上下文切换过大的类型；
（5）若中断次数过大，通过top分析中断的类型，再通过 /proc/interrupts或/proc/softirqs分析是哪种中断类型；
（6）扩充：通过top监测僵尸进程，查看S列对应的进程名称和对应的进程号PID，再追踪该僵尸进程定位问题原因；
