没有小熊了770

现在的主频数据可以说已经很不错了，虽然当年intel在04年的时候就雄心勃勃的说要发布超过4.0GHZ主频的CPU的时候，可是到了后来也只是将主频做到了3.8GHZ的高度，这都十几年过去了现在默认睿频最高能到5.0的CPU虽然也有发布，但是价格对于普通消费者来说的确很不亲民，i9-9900KS，睿频可以高达5.0ghz。下面是近几年发布的几款CPU，基本上默认频率大都还是在3.6的样子，当然在睿频的情况下大部分都能超过4.0了，这已经很好的成绩了。

曾经记得在8代以前真正上4.0GHZ的CPU也就是从4790K开始的，我们知道想要提高CPU的运算效能，不能够简单通过堆砌内核的方式。那么能不能简单提高CPU主频，让CPU每个内核更快的算出结果呢？为什么持CPU制程牛耳的Intel，不再勇攀主频高峰了呢？其实，瓶颈主要在于散热，尤其是在制程技术还停留在目前的14nm情况下想要主频达到更高的水平可以说是非常困难的。

CPU发热的原因

从含有1亿4000万个场效应晶体管FET的奔腾4到高达80多亿的Kabylake，你想想几十亿个晶体场效应管堆砌到一块，可以想想那时一个多么烫的核心。场效应管在低电平的时候需要充电进行反转，到高电平，然后高电平还要到低电平，从高到低的过程实际是一个方能的过程，单个场效应管单独反转一次释放的能量是非常小的，但是如果以1GHZ的频率，也就是1秒内要反转十亿次，那么在这1秒内这释放的热量就比较可观了，然后你再看看一个CPU内部要集成这么几十亿个晶体管，那么这带来的热量是不是更可怕。

从图示中，也许你可以直观的看出，能耗和频率是正相关的。这个理解很正确，实际上能耗和频率成线性相关。能耗关系公示是p=CV²F。P代表能耗。C可以简单看作一个常数，它由制程等因素决定；V代表电压；而f就是频率了。理想情况，提高一倍频率，则能耗提高一倍。看起来并不十分严重，不是吗？但实际情况却没有这么简单。

接着上面的公式我们再来讨论下为什么实际情况没有那么简单。就是当晶体管在工作的时候从高低跳变从而产生我们的0和1，也就是当高电平的时候是1，低电平的是0，既然需要这么个过程，那么晶体管在充电和放电的过程当中就有个充电时间，这个充电时间，称之为门延迟，就是逻辑门延迟。这个充放电的过程后再采样信号，这样才能保证信号的完整度，这个充放电时间直接和电压相关，既电压越高，充电时间越短。那么如果我们这个时候提高频率的会造成一个现象，就是反转的速度会跟不上，那么采集的数字信号的完整度就有问题，从而造成计算机计算错误。那么这个时候为了让反转变快只能提升电压来提高频率了，只有通过增加电压让反转速度增快，才能让整个系统稳定下来。

好了这个时候我们再来看看公示，如果单纯的增加频率的确是能耗只能提高一倍，但是你看电压可是平方的关系，这样的结果就是当提高频率的同时还要提高电压的平方，然后再相乘，这时候你就知道这个耗能简直是呈几何数量增长，多吓人。

那么功耗大大提升后，带来的就是热密度提高非常快，在功耗提升后，单位芯片的面积是固定的，从而热密度提高很快，现有散热设备短时间内排不出这么多热量，就会造成死机等现象，这就是为什么我们在超频的时候在加压情况下，为了让CPU能够稳定的运行需要一个散热性能非常好的散热器了，同时，超频之后的电能消耗也是非常大的。

总结：因此在没有强劲的散热情况下超频，是对CPU的一种残酷摧残，想要CPU能够稳定运行官方的默认频率是最保险的一种方式。可以预见的是如果在现在以硅基材料为主的CPU制造技术下，在热密度因素之下，CPU想要提升更高的主频是很难做到的。除非是能做出一种超级散热器能够随时带走大量的热量，这样也许可以强行提高电压降主频提升起来。但是从近几年的架构来看，提升CPU的性能也不是简单的提升主频就是提升性能，流水线的深度优化也是性能提升的关键，殊不知在同样频率之下CoffeeLake 3.8G的CPU相比奔腾4的3.8G，Benchmark跑下来效能提高了十几倍，而功耗反倒下降不少！这就是说不一定非要单纯的提升主频才能提升CPU的性能。当然我整篇文章的解释同时也回答了题主提出的问题关键，这也就是为什么都这么多年了，主频依旧停留在了3.几GHZ了。

程序小崔

英特尔在过去给了很多人以误导，觉得CPU性能提升还是要全靠主频带动，比如当年的奔腾4就不惜一切代价提升主频，但是最终到了4Ghz的节骨眼上无法控制功耗发热了，于是彻底放弃了4Ghz频率，后来英特尔改进设计思路，以提升CPU效能为主，于是我们看到酷睿2处理器频率不过才2Ghz，但是性能已经大大超越了过去的3Ghz以上的奔腾D。

不管是英特尔还是AMD，现在都以CPU的效能提升为主，因为半导体工艺的进步已经很困难了，如果一昧提升主频，对CPU的良品率和功耗发热都不易控制，难度也非常大，是得不偿失的选择，所以我们看到现在的9代酷睿和3代锐龙，CPU基准频率不过3Ghz甚至更低，即使是加速频率也大都在4Ghz-5Ghz左右，比如我的锐龙3700X基准频率不过才3.59Ghz，但是实际性能已经是相当强悍了，绝对不是几年前的4Ghz处理器可以相比的。

随着主流程序对多核多线程的优化加深，所以CPU厂商目前更加注重多核心的设计，毕竟这相对于提升CPU单核性能和频率更加容易一些，性能提升也能做到立竿见影，所谓的5Ghz主频更多的还是一个数字象征意义，我们看到9900K尽管达到了5Ghz，但是功耗发热都非常大，即使是未来几年，主流CPU恐怕也达不到5Ghz这个频率。

嘟嘟聊数码

    回到2004年，intel宣布发布4.0GHz主频的CPU，但是止步于3.8GHz，之后主频不进反退，时间走过了20多年，为什么CPU主频不能不断提高呢，难道是触碰到频率的天花板了吗？其实，瓶颈主要散热。

    频率和能耗的关系？

    在CPU中，为了确保内部所有硬件单元能够协同工作，需要一套时钟信号与系统同步进行。时钟信号由一系列的脉冲信号构成，呈方波信号，周期性的在0和1之间往复变化，如下图所示▼。

    第一个脉冲和第二个脉冲之间的间隔称为周期，1s内产生的脉冲个数称为频率，频率的计量单位是Hz，计算公式是“f=1/T”,而目前CPU的主频普遍处于GHz级别，也就是说每秒产生10亿个脉冲信号。

    能耗和频率是成正比的，能耗关系为“W=V2 x F”,其中W是能耗，C是常数，V是电压，f是频率，频率提高一倍，能耗提高一倍。然而，不断提高频率的同时，还需要提高电压，通过提高递延，减少“门延迟”，让整个系统稳定下来。那么电压和功耗之间并不是线性关系，而是平方关系，呈幂函数增长，如下图所示▼。

    目前，有些CPU频率的玩家，在液氮制冷技术的加持下，挑战9GHz的主频，但是这些对我们日常电脑来说十分遥远，不具备液氮给CPU降温的条件。因此Intel 、AMD逐步停止了高频芯片的研发，转向了低频多核的架构。

    总之，一味地提高主频不是可行的方案，会导致功耗急剧上升，经济上不划算，因此intel、AMD等厂商早就放弃了单纯追求高主频，而是提高CPU的效能，主球每瓦性能。当期coffeelake 3.8GHz的CPU相比奔腾4的3.8GHz，benchmakr跑分效能提高了十几倍，功耗反而降低了，这都归功于架构的升级。

Geek视界

频率提高了发热，发热量太大了就得降频，不降频就得冒烟，等于没提高，所以4G主频是个坎。02年的时候Intel首次推出突破3G主频的奔腾四处理器，也是人类首次用上3G以上频率的桌面级处理器（超频选手不算），结果发热量可以煎蛋，无论是游戏性能，功耗还有价格，都败给了主频只有1.8G的AMD速龙3000+，那次是AMD第二次小超越intel(第一次是k7)，后来Intel吸取教训，不再一味的堆主频，而是不断地优化架构，发展多核心多线程，至今AMD也没赶上来。

剑齿虎战神

拿高速公路来说，从限速80提高到100，再提高到120，这就相当于是提高主频，显然对于提升通行效率也有帮助，但是多线程技术出现后，人们发现其实对于提高通行效率有另外一个方案，拓宽道路不也行吗，从双向4车道提高到双向八车道在不提高限速的情况下不是提高了一倍的通行效率吗？

单纯提高限速会带来很多次生问题，就像我们现实中的交通一样。而拓宽道路产生的并行处理问题则可以通过逻辑关系处理好。

SpicaX

频率就是指一秒中震荡的次数。就像我没在水中投入一块石子，一秒钟内产生的水波纹的数量就叫作频率。在CPU内部频率越高，产生的热量也越大。

这就导致CPU的频率不能够无限制的提高，否则将是一个巨大的热源。所以英特尔在奔腾四之后，着重于提高能效比，用更少的能耗，做更多的事情。所以后来的CP虽然频率上并没有以前的CPU频率高，但是运行反而更快了。

一味地提高CPU频率使功耗发热量巨大，这需要相应的芯片制造工艺，提高来解决，但是目前的芯片制造工艺也无法支持一味的提升频率，这不光导致工号的增大，发上来的增大，还导致CPU等良品率下降。

风来了156

一颗CPU强不强不只是看主频，首先要看架构！举个例子，一个酷睿的3.0G的主频，一个i9的2.5G的主频，后者比前者不知道要强多少倍！就像朝鲜的米格29与美国的F35，根本不在同一级别上，没法比…

雪山老码农

我认为这个问题其实主要是因为对摩尔定律（英特尔创始人之一戈登摩尔观测到每隔18-24个月集成电路上集成的原件就会增加一倍，运算性能也提升一倍）的认可，以及目前cpu制造技术的局限性所造成的。其实早在奔腾时代，英特尔就注意到了这个问题，如果仅仅追求速度的提升，那么用不了几年就会触及cpu制造技术的天花板。制程虽然年年都在缩小，但这并不是无止境的。所以奔腾时代就已经出现了区别于普通奔腾处理器的含有mmx指令集的多能奔腾处理器，开始为cpu引入除了频率以外的其他参数，这样做丰富了CPU的评判标准可以使用户的着眼点分散，不必只盯着频率一个参数，让制造厂家有一定的喘息时间，同时也尽可能的延缓触及天花板的时间。但是即使如此，由于性能提升的需要，对于单核性能的压榨也是日趋残酷，于是厂家们又发明了一个其他的方法。记得还是在2000年前后3d显卡大战的年代。3dfx在与nvidia的交锋中渐渐吃力为了挽回颓势在voodoo4上使用了基于vsa-100的多核心方案，这样有效的提升了显卡性能，又减少了单核心的创新难度。唯一的缺点就是以当时芯片的生产水平增加一个核心意味着成本的很大提升，但这仍不失为一个不错的方案。这就像一个家庭需要积累财富，如果只靠先生一个人挣钱的话，他努足了劲儿，从收入5000提升到1万再到15,000，是很困难的，但是如果夫妻两个人都上班，那么即使是每个人只挣8000总收入实际上也是提升的，再过几年儿子毕业了一起挣钱，那么每个人可以在更轻松的状态下实现家庭财富的更快速积累，这就是多核心的优势。到这里性能的问题有了着落，可是成本的问题还需要解决，虽说一家子挣钱众人拾柴火焰高，但是添人进口挑费也随之提高，咱们能不能少添人口，尽可能的让现有的人再多挣钱，比如一个人打两份工兼职一下呢？技高一筹的英特尔想到了办法，之后不久上市的奔腾四也引入了多核心的概念，只不过英特尔没有直接增加核心数而是采用超线程技术，虚拟出了两个核心。这下皆大欢喜，性能成本两全其美，而且分散用户对于频率的专注追逐。那之后的发展路线也基本是沿着这条路走下去，不一味提升单核运算频率，而是采用提升频率与增加核心数（包括线程数）相结合的方法来提升运算能力。直到今天我们已经迎来了第10代酷睿的王者i9 10900k 这款已经集成了10核心20线程。但是即使加载了Velocity Boost也依然让频率在5ghz左右徘徊没有过分激进。这其中除了牙膏厂惯用的商业运作以外，我觉得也是有技术方面的限制，毕竟我们使用的还是电子计算机，当有朝一日（按摩尔定律用不了多久）我们的电路设计已经细到连电子（直径0.008纳米）都不能通过的时候，那么就要真的彻底革新现在的CPU结构了。个人见解不对之处还请高人科普。

数码徐霞客

我也觉得奇怪，2000年左右处理器频率就可以到3G多了，差不多二十年过去了，频率只提升了1G，心碎了了，究竟是真的无法克服技术上的障碍，还是公司垄断技术后的吝啬？

chris1010x

因为AMD弯道超车，看多核多线程吃下了英特尔半壁江山，所以英特尔也均衡发展。 英特尔04年就发文展望未来 10年内把主频做到8.0以上。结果快20年了 还在5.0

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