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文檔簡介
1、芯片組(Chipset)是主板的核心組成部分,如果說中央處理器(CPU)是整個(gè)電腦系統(tǒng)的心臟,那么芯片組將是整個(gè)身體的軀干。在電腦界稱設(shè)計(jì)芯片組的廠家為Core Logic,Core的中文意義是核心或中心,光從字面的意義就足以看出其重要性。對(duì)于主板而言,芯片組幾乎決定了這塊主板的功能,進(jìn)而影響到整個(gè)電腦系統(tǒng)性能的發(fā)揮,芯片組是主板的靈魂。芯片組性能的優(yōu)劣,決定了主板性能的好壞與級(jí)別的高低。這是因?yàn)槟壳癈PU的型號(hào)與種類繁多、功能特點(diǎn)不一,如果芯片組不能與CPU良好地協(xié)同工作,將嚴(yán)重地影響計(jì)算機(jī)的整體性能甚至不能正常工作。主板芯片組幾乎決定著主板的全部功能,其中CPU的類型、主板的系統(tǒng)總線頻率,
2、內(nèi)存類型、容量和性能,顯卡插槽規(guī)格是由芯片組中的北橋芯片決定的;而擴(kuò)展槽的種類與數(shù)量、擴(kuò)展接口的類型和數(shù)量(如1,IEEE1394,串口,并口,筆記本的VGA輸出接口)等,是由芯片組的南橋決定的。還有些芯片組由于納入了3D加速顯示(集成顯示芯片)、AC97聲音解碼等功能,還決定著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的顯示性能和音頻播放性能等。臺(tái)式機(jī)芯片組要求有強(qiáng)大的性能,良好的兼容性,互換性和擴(kuò)展性,對(duì)性價(jià)比要求也最高,并適度考慮用戶在一定時(shí)間內(nèi)的可升級(jí)性,擴(kuò)展能力在三者中最高。在最早期的筆記本設(shè)計(jì)中并沒有單獨(dú)的筆記本芯片組,均采用與臺(tái)式機(jī)相同的芯片組,隨著技術(shù)的發(fā)展,筆記本專用CPU的出現(xiàn),就有了與之配套的筆記本專用
3、芯片組。筆記本芯片組要求較低的能耗,良好的穩(wěn)定性,但綜合性能和擴(kuò)展能力在三者中卻也是最低的。服務(wù)器/工作站芯片組的綜合性能和穩(wěn)定性在三者中最高,部分產(chǎn)品甚至要求全年滿負(fù)荷工作,在支持的內(nèi)存容量方面也是三者中最高,能支持高達(dá)十幾GB甚至幾十GB的內(nèi)存容量,而且其對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度和數(shù)據(jù)安全性要求最高,所以其存儲(chǔ)設(shè)備也多采用SCSI接口而非IDE接口,而且多采用RAID方式提高性能和保證數(shù)據(jù)的安全性。到目前為止,能夠生產(chǎn)芯片組的廠家有英特爾(美國)、VIA(中國臺(tái)灣)、SiS(中國臺(tái)灣)、ULI(中國臺(tái)灣)、AMD(美國)、NVIDIA(美國)、ATI(加拿大)、ServerWorks(美國)、IBM
4、(美國)、HP(美國)等為數(shù)不多的幾家,其中以英特爾和NVIDIA以及VIA的芯片組最為常見。在臺(tái)式機(jī)的英特爾平臺(tái)上,英特爾自家的芯片組占有最大的市場份額,而且產(chǎn)品線齊全,高、中、低端以及整合型產(chǎn)品都有,其它的芯片組廠商VIA、SIS、ULI以及最新加入的ATI和NVIDIA幾家加起來都只能占有比較小的市場份額,除NVIDIA之外的其它廠家主要是在中低端和整合領(lǐng)域,NVIDIA則只具有中、高端產(chǎn)品,缺乏低端產(chǎn)品,產(chǎn)品線都不完整。在AMD平臺(tái)上,AMD自身通常是扮演一個(gè)開路先鋒的角色,產(chǎn)品少,市場份額也很小,而VIA以前卻占有AMD平臺(tái)芯片組最大的市場份額,但現(xiàn)在卻受到后起之秀NVIDIA的強(qiáng)勁
5、挑戰(zhàn),后者憑借其nForce2、nForce3以及現(xiàn)在的nForce4系列芯片組的強(qiáng)大性能,成為AMD平臺(tái)最優(yōu)秀的芯片組產(chǎn)品,進(jìn)而從VIA手里奪得了許多市場份額,目前已經(jīng)成為AMD平臺(tái)上市場占用率最大的芯片組廠商,而SIS與ULI依舊是扮演配角,主要也是在中、低端和整合領(lǐng)域。筆記本方面,英特爾平臺(tái)具有絕對(duì)的優(yōu)勢,所以英特爾自家的筆記本芯片組也占據(jù)了最大的市場分額,其它廠家都只能扮演配角以及為市場份額極小的AMD平臺(tái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。服務(wù)器/工作站方面,英特爾平臺(tái)更是絕對(duì)的優(yōu)勢地位,英特爾自家的服務(wù)器/工作站芯片組產(chǎn)品占據(jù)著絕大多數(shù)的市場份額,但在基于英特爾架構(gòu)的高端多路服務(wù)器領(lǐng)域方面,IBM和HP卻具
6、有絕對(duì)的優(yōu)勢,例如IBM的XA32以及HP的F8都是非常優(yōu)秀的高端多路服務(wù)器芯片組產(chǎn)品,只不過都是只應(yīng)用在本公司的服務(wù)器產(chǎn)品上而名聲不是太大罷了;而AMD服務(wù)器/工作站平臺(tái)由于市場份額較小,以前主要都是采用AMD自家的芯片組產(chǎn)品,現(xiàn)在也有部分開始采用NVIDIA的產(chǎn)品。值得注意的是,曾經(jīng)在基于英特爾架構(gòu)的服務(wù)器/工作站芯片組領(lǐng)域風(fēng)光無限的ServerWorks在被Broadcom收購之后已經(jīng)徹底退出了芯片組市場;而ULI也已經(jīng)被NVIDIA收購,也極有可能退出芯片組市場。芯片組的技術(shù)這幾年來也是突飛猛進(jìn),從ISA、PCI、AGP到PCI-Express,從ATA到SATA,Ultra DMA技
7、術(shù),雙通道內(nèi)存技術(shù),高速前端總線等等 ,每一次新技術(shù)的進(jìn)步都帶來電腦性能的提高。2004年,芯片組技術(shù)又會(huì)面臨重大變革,最引人注目的就是PCI Express總線技術(shù),它將取代PCI和AGP,極大的提高設(shè)備帶寬,從而帶來一場電腦技術(shù)的革命。另一方面,芯片組技術(shù)也在向著高整合性方向發(fā)展,例如AMD Athlon 64 CPU內(nèi)部已經(jīng)整合了內(nèi)存控制器,這大大降低了芯片組廠家設(shè)計(jì)產(chǎn)品的難度,而且現(xiàn)在的芯片組產(chǎn)品已經(jīng)整合了音頻,網(wǎng)絡(luò),SATA,RAID等功能,大幅降低了用戶的成本北橋芯片(North Bridge)是主板芯片組中起主導(dǎo)作用的最重要的組成部分,也稱為主橋(Host Bridge)。一般來
8、說,芯片組的名稱就是以北橋芯片的名稱來命名的,例如英特爾 845E芯片組的北橋芯片是82845E,875P芯片組的北橋芯片是82875P等等。北橋芯片負(fù)責(zé)與CPU的聯(lián)系并控制內(nèi)存、AGP數(shù)據(jù)在北橋內(nèi)部傳輸,提供對(duì)CPU的類型和主頻、系統(tǒng)的前端總線頻率、內(nèi)存的類型(SDRAM,DDR SDRAM以及RDRAM等等)和最大容量、AGP插槽、ECC糾錯(cuò)等支持,整合型芯片組的北橋芯片還集成了顯示核心。北橋芯片就是主板上離CPU最近的芯片,這主要是考慮到北橋芯片與處理器之間的通信最密切,為了提高通信性能而縮短傳輸距離。因?yàn)楸睒蛐酒臄?shù)據(jù)處理量非常大,發(fā)熱量也越來越大,所以現(xiàn)在的北橋芯片都覆蓋著散熱片用來
9、加強(qiáng)北橋芯片的散熱,有些主板的北橋芯片還會(huì)配合風(fēng)扇進(jìn)行散熱。因?yàn)楸睒蛐酒闹饕δ苁强刂苾?nèi)存,而內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)與處理器一樣變化比較頻繁,所以不同芯片組中北橋芯片是肯定不同的,當(dāng)然這并不是說所采用的內(nèi)存技術(shù)就完全不一樣,而是不同的芯片組北橋芯片間肯定在一些地方有差別。由于已經(jīng)發(fā)布的AMD K8核心的CPU將內(nèi)存控制器集成在了CPU內(nèi)部,于是支持K8芯片組的北橋芯片變得簡化多了,甚至還能采用單芯片芯片組結(jié)構(gòu)。這也許將是一種大趨勢,北橋芯片的功能會(huì)逐漸單一化,為了簡化主板結(jié)構(gòu)、提高主板的集成度,也許以后主流的芯片組很有可能變成南北橋合一的單芯片形式(事實(shí)上SIS老早就發(fā)布了不少單芯片芯片組)。前端總線頻率
10、:總線是將計(jì)算機(jī)微處理器與內(nèi)存芯片以及與之通信的設(shè)備連接起來的硬件通道。前端總線將CPU連接到主內(nèi)存和通向磁盤驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制解調(diào)器以及網(wǎng)卡這類系統(tǒng)部件的外設(shè)總線。人們常常以MHz表示的速度來描述總線頻率。前端總線(FSB)頻率是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。由于數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz,1066MHz,1333MHz幾種,前端總線頻率越大,代表著CPU與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸量越大,更能充分發(fā)揮出C
11、PU的功能?,F(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU。較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU,這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。外頻與前端總線頻率的區(qū)別:前端總線的速度指的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋忸l是CPU與主板之間同步運(yùn)行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一千萬次;而100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是100MHz×64bit=6400Mbit/s=800MByte/s(1Byte=8bit)。主板支持的前端總線是由芯片組決定的,一般都帶有足夠的向下兼容性。如865PE
12、主板支持800MHz前端總線,那安裝的CPU的前端總線可以是800MHz,也可以是533MHz,但這樣就無法發(fā)揮出主板的全部功效 北橋芯片負(fù)責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件,并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線(FSB)連接到北橋芯片,進(jìn)而通過北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道,因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對(duì)計(jì)算機(jī)整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端總線,再強(qiáng)的CPU也不能明顯提高計(jì)算機(jī)整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總
13、線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端總線頻率越大,代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大,更能充分發(fā)揮出CPU的功能。現(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU,較低的前端總線將無法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU,這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。 外頻與前端總線頻率的區(qū)別:前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實(shí)質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取6忸l的概念是建立在數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩速度基礎(chǔ)之上的,也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號(hào)在每秒鐘震蕩一萬萬次,它更
14、多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個(gè)概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時(shí)間里(主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時(shí)),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會(huì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術(shù),或者其他類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。這些技術(shù)的原理類似于AGP的2X或者4X,它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開始被人們重視起來。此外,在前端總線中比較特殊的是AMD64的HyperTran
15、sport。南橋芯片(South Bridge)是主板芯片組的重要組成部分,一般位于主板上離CPU插槽較遠(yuǎn)的下方,PCI插槽的附近,這種布局是考慮到它所連接的I/O總線較多,離處理器遠(yuǎn)一點(diǎn)有利于布線。相對(duì)于北橋芯片來說,其數(shù)據(jù)處理量并不算大,所以南橋芯片一般都沒有覆蓋散熱片。南橋芯片不與處理器直接相連,而是通過一定的方式(不同廠商各種芯片組有所不同,例如英特爾的英特爾Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)與北橋芯片相連。南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信,如PCI總線、USB、LAN、ATA、SATA、音頻控制器、鍵盤控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器、高級(jí)電源管
16、理等,這些技術(shù)一般相對(duì)來說比較穩(wěn)定,所以不同芯片組中可能南橋芯片是一樣的,不同的只是北橋芯片。所以現(xiàn)在主板芯片組中北橋芯片的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于南橋芯片。例如早期英特爾不同架構(gòu)的芯片組Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南橋芯片都采用82317AB,而近兩年的芯片組Intel945系列芯片組都采用ICH7或者ICH7R南橋芯片,但也能搭配ICH6南橋芯片。更有甚者,有些主板廠家生產(chǎn)的少數(shù)產(chǎn)品采用的南北橋是不同芯片組公司的產(chǎn)品。 南橋芯片的發(fā)展方向主要是集成更多的功能,例如網(wǎng)卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI無線網(wǎng)絡(luò)等等。BIOS:計(jì)算機(jī)用戶在
17、使用計(jì)算機(jī)的過程中,都會(huì)接觸到BIOS,它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。一塊主板性能優(yōu)越與否,很大程度上取決于主板上的BIOS管理功能是否先進(jìn)。 BIOS(Basic Input/Output System,基本輸入輸出系統(tǒng))全稱是ROMBIOS,是只讀存儲(chǔ)器基本輸入輸出系統(tǒng)的簡寫,它實(shí)際是一組被固化到電腦中,為電腦提供最低級(jí)最直接的硬件控制的程序,它是連通軟件程序和硬件設(shè)備之間的樞紐,通俗地說,BIOS是硬件與軟件程序之間的一個(gè)“轉(zhuǎn)換器”或者說是接口(雖然它本身也只是一個(gè)程序),負(fù)責(zé)解決硬件的即時(shí)要求,并按軟件對(duì)硬件的操作要求具體執(zhí)行。集成芯片是指主板所整合了顯卡,聲卡或者網(wǎng)卡CPU的主
18、頻,即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的,而這個(gè)多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度,其實(shí)不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度,與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力并沒有直接關(guān)系。主頻和實(shí)際的運(yùn)算速度存在一定的關(guān)系,但目前還沒有一個(gè)確定的公式能夠定量兩者的數(shù)值關(guān)系,因?yàn)镃PU的運(yùn)算速度還要看CPU的流水線的各方面的性能指標(biāo)(緩存、指令集,CPU的位數(shù)等等)。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度,所以在一定情況下,很可能會(huì)出現(xiàn)主頻較高的CPU實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。比如AMD公司的AthlonXP系列CPU大多都
19、能已較低的主頻,達(dá)到英特爾公司的Pentium 4系列CPU較高主頻的CPU性能,所以AthlonXP系列CPU才以PR值的方式來命名。因此主頻僅是CPU性能表現(xiàn)的一個(gè)方面,而不代表CPU的整體性能。CPU的主頻不代表CPU的速度,但提高主頻對(duì)于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的。舉個(gè)例子來說,假設(shè)某個(gè)CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令,那么當(dāng)CPU運(yùn)行在100MHz主頻時(shí),將比它運(yùn)行在50MHz主頻時(shí)速度快一倍。因?yàn)?00MHz的時(shí)鐘周期比50MHz的時(shí)鐘周期占用時(shí)間減少了一半,也就是工作在100MHz主頻的CPU執(zhí)行一條運(yùn)算指令所需時(shí)間僅為10ns比工作在50MHz主頻時(shí)的20ns縮短了
20、一半,自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過電腦的整體運(yùn)行速度不僅取決于CPU運(yùn)算速度,還與其它各分系統(tǒng)的運(yùn)行情況有關(guān),只有在提高主頻的同時(shí),各分系統(tǒng)運(yùn)行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高后,電腦整體的運(yùn)行速度才能真正得到提高。提高CPU工作主頻主要受到生產(chǎn)工藝的限制。由于CPU是在半導(dǎo)體硅片上制造的,在硅片上的元件之間需要導(dǎo)線進(jìn)行聯(lián)接,由于在高頻狀態(tài)下要求導(dǎo)線越細(xì)越短越好,這樣才能減小導(dǎo)線分布電容等雜散干擾以保證CPU運(yùn)算正確。因此制造工藝的限制,是CPU主頻發(fā)展的最大障礙之一64位技術(shù):這里的64位技術(shù)是相對(duì)于32位而言的,這個(gè)位數(shù)指的是CPU GPRs(General-Purpose
21、 Registers,通用寄存器)的數(shù)據(jù)寬度為64位,64位指令集就是運(yùn)行64位數(shù)據(jù)的指令,也就是說處理器一次可以運(yùn)行64bit數(shù)據(jù)。64bit處理器并非現(xiàn)在才有的,在高端的RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集計(jì)算機(jī))很早就有64bit處理器了,比如SUN公司的UltraSparc 、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。 64bit計(jì)算主要有兩大優(yōu)點(diǎn):可以進(jìn)行更大范圍的整數(shù)運(yùn)算;可以支持更大的內(nèi)存。不能因?yàn)閿?shù)字上的變化,而簡單的認(rèn)為64bit處理器的性能是32bit處理器性能的兩倍。實(shí)際上在32bit應(yīng)用下,32bit處理器的性
22、能甚至?xí)鼜?qiáng),即使是64bit處理器,目前情況下也是在32bit應(yīng)用下性能更強(qiáng)。所以要認(rèn)清64bit處理器的優(yōu)勢,但不可迷信64bit。 要實(shí)現(xiàn)真正意義上的64位計(jì)算,光有64位的處理器是不行的,還必須得有64位的操作系統(tǒng)以及64位的應(yīng)用軟件才行,三者缺一不可,缺少其中任何一種要素都是無法實(shí)現(xiàn)64位計(jì)算的。目前,在64位處理器方面,Intel和AMD兩大處理器廠商都發(fā)布了多個(gè)系列多種規(guī)格的64位處理器;而在操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件方面,目前的情況不容樂觀。因?yàn)檎嬲m合于個(gè)人使用的64位操作系統(tǒng)現(xiàn)在就只有Windows XP X64,而Windows XP X64本身也只是一個(gè)過渡性質(zhì)的64位操作系統(tǒng)
23、,在Windows Vista發(fā)布以后就將被淘汰,而且Windows XP X64本身也不太完善,易用性不高,一個(gè)明顯的例子就是各種硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序很不完善,而且現(xiàn)在64位的應(yīng)用軟件還基本上沒有,確實(shí)硬件廠商和軟件廠商也不愿意去為一個(gè)過渡性質(zhì)的操作系統(tǒng)編寫驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件。所以要想實(shí)現(xiàn)真正的64位計(jì)算,恐怕還得等到Windows Vista普及一段時(shí)間之后才行。 目前主流CPU使用的64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64位技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)、和Intel公司的IA-64技術(shù)。其中IA-64是Intel獨(dú)立開發(fā),不兼容現(xiàn)在的傳統(tǒng)的32位計(jì)算機(jī),僅用于Itanium(安騰)以
24、及后續(xù)產(chǎn)品Itanium 2,一般用戶不會(huì)涉及到,因此這里僅對(duì)AMD64位技術(shù)和Intel的EM64T技術(shù)做一下簡單介紹。 AMD64位技術(shù)X86-64:AMD64的位技術(shù)是在原始32位X86指令集的基礎(chǔ)上加入了X86-64擴(kuò)展64位X86指令集,使這款芯片在硬件上兼容原來的32位X86軟件,并同時(shí)支持X86-64的擴(kuò)展64位計(jì)算,使得這款芯片成為真正的64位X86芯片。這是一個(gè)真正的64位的標(biāo)準(zhǔn),X86-64具有64位的尋址能力。 X86-64新增的幾組CPU寄存器將提供更快的執(zhí)行效率。寄存器是CPU內(nèi)部用來創(chuàng)建和儲(chǔ)存CPU運(yùn)算結(jié)果和其它運(yùn)算結(jié)果的地方。標(biāo)準(zhǔn)的32-bit x86架構(gòu)包括8個(gè)
25、通用寄存器(GPR),AMD在X86-64中又增加了8組(R8-R9),將寄存器的數(shù)目提高到了16組。X86-64寄存器默認(rèn)位64-bit。還增加了8組128-bit XMM寄存器(也叫SSE寄存器,XMM8-XMM15),將能給單指令多數(shù)據(jù)流技術(shù)(SIMD)運(yùn)算提供更多的空間,這些128位的寄存器將提供在矢量和標(biāo)量計(jì)算模式下進(jìn)行128位雙精度處理,為3D建模、矢量分析和虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。通過提供了更多的寄存器,按照X86-64標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的CPU可以更有效的處理數(shù)據(jù),可以在一個(gè)時(shí)鐘周期中傳輸更多的信息。 EM64T技術(shù) Intel官方是給EM64T這樣定義的:EM64T全稱Exten
26、ded Memory 64 Technology,即擴(kuò)展64bit內(nèi)存技術(shù)。EM64T是Intel IA-32架構(gòu)的擴(kuò)展,即IA-32e(Intel Architectur-32 extension)。IA-32處理器通過附加EM64T技術(shù),便可在兼容IA-32軟件的情況下,允許軟件利用更多的內(nèi)存地址空間,并且允許軟件進(jìn)行32 bit線性地址寫入。EM64T特別強(qiáng)調(diào)的是對(duì)32 bit和64 bit的兼容性。Intel為新核心增加了8個(gè)64 bit GPRs(R8-R15),并且把原有GRPs全部擴(kuò)展為64 bit,這樣可以提高整數(shù)運(yùn)算能力。增加8個(gè)128bit SSE寄存器(XMM8-XMM1
27、5),是為了增強(qiáng)多媒體性能,包括對(duì)SSE、SSE2和SSE3的支持。 Intel為支持EM64T技術(shù)的處理器設(shè)計(jì)了兩大模式:傳統(tǒng)IA-32模式(legacy IA-32 mode)和IA-32e擴(kuò)展模式(IA-32e mode)。在支持EM64T技術(shù)的處理器內(nèi)有一個(gè)稱之為擴(kuò)展功能激活寄存器(extended feature enable register,IA32_EFER)的部件,其中的Bit10控制著EM64T是否激活。Bit10被稱作IA-32e模式有效(IA-32e mode active)或長模式有效(long mode active,LMA)。當(dāng)LMA0時(shí),處理器便作為一顆標(biāo)準(zhǔn)的3
28、2 bit(IA32)處理器運(yùn)行在傳統(tǒng)IA-32模式;當(dāng)LMA1時(shí),EM64T便被激活,處理器會(huì)運(yùn)行在IA-32e擴(kuò)展模式下。 目前AMD方面支持64位技術(shù)的CPU有Athlon 64系列、Athlon FX系列和Opteron系列。Intel方面支持64位技術(shù)的CPU有使用Nocona核心的Xeon系列、使用Prescott 2M核心的Pentium 4 6系列和使用Prescott 2M核心的P4 EE系列。二級(jí)緩存容量:CPU緩存(Cache Memoney)位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器,它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分,但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將
29、訪問的,當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí),就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用,從而加快讀取速度。由此可見,在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案,這樣整個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)器(緩存+內(nèi)存)就變成了既有緩存的高速度,又有內(nèi)存的大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)了。緩存對(duì)CPU的性能影響很大,主要是因?yàn)镃PU的數(shù)據(jù)交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。 緩存的工作原理是當(dāng)CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),首先從緩存中查找,如果找到就立即讀取并送給CPU處理;如果沒有找到,就用相對(duì)慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理,同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入緩存中,可以使得以后對(duì)整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進(jìn)行,不必再調(diào)用內(nèi)存。 正是這樣的讀取機(jī)制使CPU讀取緩存的命
30、中率非常高(大多數(shù)CPU可達(dá)90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數(shù)據(jù)90%都在緩存中,只有大約10%需要從內(nèi)存讀取。這大大節(jié)省了CPU直接讀取內(nèi)存的時(shí)間,也使CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)基本無需等待??偟膩碚f,CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先緩存后內(nèi)存。 最早先的CPU緩存是個(gè)整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時(shí)代開始把緩存進(jìn)行了分類。當(dāng)時(shí)集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時(shí)就把 CPU內(nèi)核集成的緩存稱為一級(jí)緩存,而外部的稱為二級(jí)緩存。一級(jí)緩存中還分?jǐn)?shù)據(jù)緩存(I-Ca
31、che)和指令緩存(D-Cache)。二者分別用來存放數(shù)據(jù)和執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令,而且兩者可以同時(shí)被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時(shí),還新增了一種一級(jí)追蹤緩存,容量為12KB.隨著CPU制造工藝的發(fā)展,二級(jí)緩存也能輕易的集成在CPU內(nèi)核中,容量也在逐年提升?,F(xiàn)在再用集成在CPU內(nèi)部與否來定義一、二級(jí)緩存,已不確切。而且隨著二級(jí)緩存被集成入CPU內(nèi)核中,以往二級(jí)緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變,此時(shí)其以相同于主頻的速度工作,可以為CPU提供更高的傳輸速度。二級(jí)緩存是CPU性能表現(xiàn)的關(guān)鍵之一,在CPU核心不變化的情況下,增
32、加二級(jí)緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級(jí)緩存上有差異,由此可見二級(jí)緩存對(duì)于CPU的重要性。CPU在緩存中找到有用的數(shù)據(jù)被稱為命中,當(dāng)緩存中沒有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)(這時(shí)稱為未命中),CPU才訪問內(nèi)存。從理論上講,在一顆擁有二級(jí)緩存的CPU中,讀取一級(jí)緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級(jí)緩存中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%,剩下的20%從二級(jí)緩存中讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測將要執(zhí)行的數(shù)據(jù),讀取二級(jí)緩存的命中率也在80%左右(從二級(jí)緩存讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%)。那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用,但這已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會(huì)帶
33、有三級(jí)緩存,它是為讀取二級(jí)緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的種緩存,在擁有三級(jí)緩存的CPU中,只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用,這進(jìn)一步提高了CPU的效率。 為了保證CPU訪問時(shí)有較高的命中率,緩存中的內(nèi)容應(yīng)該按一定的算法替換。一種較常用的算法是“最近最少使用算法”(LRU算法),它是將最近一段時(shí)間內(nèi)最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器,LRU算法是把命中行的計(jì)數(shù)器清零,其他各行計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)需要替換時(shí)淘汰行計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值最大的數(shù)據(jù)行出局。這是一種高效、科學(xué)的算法,其計(jì)數(shù)器清零過程可以把一些頻繁調(diào)用后再不需要的數(shù)據(jù)淘汰出緩存,提高緩存的利用率。 CPU產(chǎn)品中,一級(jí)緩存的容量基本在4KB到
34、18KB之間,二級(jí)緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB等。一級(jí)緩存容量各產(chǎn)品之間相差不大,而二級(jí)緩存容量則是提高CPU性能的關(guān)鍵。二級(jí)緩存容量的提升是由CPU制造工藝所決定的,容量增大必然導(dǎo)致CPU內(nèi)部晶體管數(shù)的增加,要在有限的CPU面積上集成更大的緩存,對(duì)制造工藝的要求也就越高。 雙核心CPU的二級(jí)緩存比較特殊,和以前的單核心CPU相比,最重要的就是兩個(gè)內(nèi)核的緩存所保存的數(shù)據(jù)要保持一致,否則就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,為了解決這個(gè)問題不同的CPU使用了不同的辦法:Intel雙核心處理器的二級(jí)緩存 目前Intel的
35、雙核心CPU主要有Pentium D、Pentium EE、Core Duo三種,其中Pentium D、Pentium EE的二級(jí)緩存方式完全相同。Pentium D和Pentium EE的二級(jí)緩存都是CPU內(nèi)部兩個(gè)內(nèi)核具有互相獨(dú)立的二級(jí)緩存,其中,8xx系列的Smithfield核心CPU為每核心1MB,而9xx系列的Presler核心CPU為每核心2MB。這種CPU內(nèi)部的兩個(gè)內(nèi)核之間的緩存數(shù)據(jù)同步是依靠位于主板北橋芯片上的仲裁單元通過前端總線在兩個(gè)核心之間傳輸來實(shí)現(xiàn)的,所以其數(shù)據(jù)延遲問題比較嚴(yán)重,性能并不盡如人意。 Core Duo使用的核心為Yona
36、h,它的二級(jí)緩存則是兩個(gè)核心共享2MB的二級(jí)緩存,共享式的二級(jí)緩存配合Intel的“Smart cache”共享緩存技術(shù),實(shí)現(xiàn)了真正意義上的緩存數(shù)據(jù)同步,大幅度降低了數(shù)據(jù)延遲,減少了對(duì)前端總線的占用,性能表現(xiàn)不錯(cuò),是目前雙核心處理器上最先進(jìn)的二級(jí)緩存架構(gòu)。今后Intel的雙核心處理器的二級(jí)緩存都會(huì)采用這種兩個(gè)內(nèi)核共享二級(jí)緩存的“Smart cache”共享緩存技術(shù)。AMD雙核心處理器的二級(jí)緩存 Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo兩種,他們的二級(jí)緩存都是CPU內(nèi)部兩個(gè)內(nèi)核具有互相獨(dú)立的二級(jí)緩存,其中,Manchest
37、er核心為每核心512KB,而Toledo核心為每核心1MB。處理器內(nèi)部的兩個(gè)內(nèi)核之間的緩存數(shù)據(jù)同步是依靠CPU內(nèi)置的System Request Interface(系統(tǒng)請求接口,SRI)控制,傳輸在CPU內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。這樣一來,不但CPU資源占用很小,而且不必占用內(nèi)存總線資源,數(shù)據(jù)延遲也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大為減少,協(xié)作效率明顯勝過這兩種核心。不過,由于這種方式仍然是兩個(gè)內(nèi)核的緩存相互獨(dú)立,從架構(gòu)上來看也明顯不如以Yonah核心為代表的Intel的共享緩存技術(shù)Smart Cache。 DDR2(Double Data
38、Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì))進(jìn)行開發(fā)的新生代內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),它與上一代DDR內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的不同就是,雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降延同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞剑獶DR2內(nèi)存卻擁有兩倍于上一代DDR內(nèi)存預(yù)讀取能力(即:4bit數(shù)據(jù)讀預(yù)?。?。換句話說,DDR2內(nèi)存每個(gè)時(shí)鐘能夠以4倍外部總線的速度讀/寫數(shù)據(jù),并且能夠以內(nèi)部控制總線4倍的速度運(yùn)行。DDR3是一種電腦內(nèi)存規(guī)格。它屬于SDRAM家族的內(nèi)存產(chǎn)品,提供了相較于DDR2 SDRAM更高的運(yùn)行效能與更低的電壓,是DDR2 SDRAM(四倍資料率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存)的后繼者(增加至八倍),也是現(xiàn)時(shí)流行的
39、內(nèi)存產(chǎn)品。硬盤(港臺(tái)稱之為硬碟,英文名:Hard Disc Drive 簡稱HDD 全名 溫徹斯特式硬盤)是電腦主要的存儲(chǔ)媒介之一,由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。絕大多數(shù)硬盤都是固定硬盤,被永久性地密封固定在硬盤驅(qū)動(dòng)器中。使用SATA(Serial ATA)口的硬盤又叫串口硬盤,是未來PC機(jī)硬盤的趨勢。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會(huì)正式確立了Serial ATA 1.0規(guī)范,2002年,雖然串行ATA的相關(guān)設(shè)備還未正式上市,但Serial ATA委員會(huì)已搶先確立了Serial ATA
40、 2.0規(guī)范。Serial ATA采用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號(hào),具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,與以往相比其最大的區(qū)別在于能對(duì)傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進(jìn)行檢查,如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正,這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。EMCEMC為一家美國信息存儲(chǔ)資訊科技公司, 主要業(yè)務(wù)為信息存儲(chǔ)及管理產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案。EMC 公司創(chuàng)建于 1979 年,總部在馬薩諸塞州霍普金頓市EMC Clariion CX500EMC公司的股票符號(hào)是 EMC,在紐約股票交易所交易,并且是 S&P 500 成份股之一。希捷(Seagate)希捷科技(英語:
41、Seagate Technology,NYSE:STX)是全球主要的硬盤廠商之一,于1979年在美國加州成立,現(xiàn)時(shí)在開曼群島注冊。現(xiàn)時(shí),希捷的主要產(chǎn)品包括桌面硬盤,企業(yè)用硬盤,筆記本電腦硬盤和微型硬盤。在專門研發(fā)硬盤的廠商中,希捷是歷史最悠久的。它的第一個(gè)硬盤產(chǎn)品,容量是5MB。在2006年5月,希捷科技收購了另一間硬盤廠商邁拓公司。產(chǎn)品銷量方面,希捷報(bào)稱自己是第一間公司,售出10億個(gè)硬盤產(chǎn)品。西部數(shù)據(jù)(Westdigital)市場占有率僅次于希捷。以桌面產(chǎn)品為主。其桌面產(chǎn)品分為側(cè)重高IO性能的Black系列(俗稱“黑盤”),普通的Blue系列(俗稱藍(lán)盤),以及側(cè)重低功耗、低噪音的環(huán)保Gree
42、n系列(俗稱綠盤)。 西部數(shù)據(jù)同時(shí)也提供面向企業(yè)近線存儲(chǔ)的Raid Edition系列,簡稱RE系列。同時(shí)也有SATA接口的10000RPM的猛禽系列和迅猛龍(VelociRaptor)系列。日立(Hitachi)第三大硬盤廠商。主要由收購的原IBM硬盤部門發(fā)展而來。日立制作所(日文:株式會(huì)社日立制作所;英文:Hitachi, Ltd.),簡稱日立,總部位于日本東京,致力于家用電器、電腦產(chǎn)品、半導(dǎo)體、產(chǎn)業(yè)機(jī)械等產(chǎn)品,是日本最大的綜合電機(jī)生產(chǎn)商。三星(Samsung)三星電子(Samsung Electronics KSE:005930 、KSE:005935 、LSE:SMSN、LSE:SMSD)是世界上最大的電子工業(yè)公司,三星集團(tuán)子公司之一。1938年3月它于大韓民國大邱廣域市成立,創(chuàng)始人是李秉喆,現(xiàn)在的社長是李健熙。一開始它是一個(gè)出口商,但很快它就進(jìn)入了許多其它領(lǐng)域。今天它在全世界58個(gè)國家擁有20多萬職員。2003年,它的周轉(zhuǎn)值為1017億美元。在世界上最有名的100個(gè)商標(biāo)的列表中,
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