硬件技术字典
qiaodan89 · 2008-07-06 12:02 · 42720 次点击
CPU中央处理器
是英语“CentralProcessingUnit”的缩写,即CPU,CPU一般由逻辑运算单元、控制单元和存储单元组成。在
逻辑运算和控制单元中包括一些寄存器,这些寄存器用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存,
其实我们在买CPU时,并不需要知道它的构造,只要知道它的性能就可以了。
CPU主要的性能指标有:
主频即CPU的时钟频率(CPUClockSpeed)。这是我们最关心的,我们所说的233、300等就是指它,一般说
来,主频越高,CPU的速度就越快,整机的就越高。
时钟频率即CPU的外部时钟频率,由电脑主板提供,以前一般是66MHz,也有主板支持75各83MHz,目前
Intel公司最新的芯片组BX以使用100MHz的时钟频率。另外VIA公司的MVP3、MVP4等一些非Intel的芯片组
也开始支持100MHz的外频。精英公司的BX主板甚至可以支持133MHz的外频,这对于超频者来是首选的。
内部缓存(L1Cache):封闭在CPU芯片内部的高速缓存,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据,存
取速度与CPU主频一致,L1缓存的容量单位一般为KB。L1缓存越大,CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存
和内存间交换数据的次数越少,相对电脑的运算速度可以提高。
外部缓存(L2Cache):CPU外部的高速缓存,PentiumPro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的,但成
本昂贵,所以PentiumII运行在相当于CPU频率一半下的,容量为512K。为降低成本Inter公司生产了一种
不带L2的CPU命为赛扬,性能也不错,是超频的理想。
MMX技术是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强PentiumCPU在音像、图形和通
信应用方面而采取的新技术。为CPU增加57条MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,还将CPU芯片内
的L1缓存由原来的16KB增加到32KB(16K指命+16K数据),因此MMXCPU比普通CPU在运行含有MMX指
令的程序时,处理多媒体的能力上提高了60%左右。目前CPU基本都具备MMX技术,除P55C和PentiumⅡ
CPU还有K6、K63D、MII等。
流水线:增加流水线虽然能提高主频,但是流水线越高,所需要的步骤越多,也就是说,流水线的级数与
性能成反比。
制造工艺:制造工艺越好,漏电量越少,就能达到更高的频率以提高性能。现在CPU的制造工艺多数是90
纳米,最新的核心可以达到65纳米.
家用CPU的厂商
1.Intel公司
Intel是生产CPU的老大哥,它占有80%多的市场份额,Intel生产的CPU就成了事实上的x86CPU技术规范和
标准。
2.AMD公司
目前使用的CPU有好几家公司的产品,除了Intel公司外,最有力的挑战的就是AMD公司,最新的K6和K6-2
具有很好性价比,尤其是K8采用了3DNOW!技术以及SOI,使其在3D上有很好的表现并有效地解决了寄生
电容。
GPU
显卡
显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说显得非常重要。
目前民用显卡图形芯片供应商主要包括ATI和nVIDIA两家。
显卡的基本构成
GPU
全称是GraphicProcessingUnit,中文翻译为"图形处理器"。NVIDIA公司在发布GeForce256图形处理芯片
时首先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时
。GPU所采用的核心技术有硬件T&l、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理
四像素256位渲染引擎等,而硬件T&l技术可以说是GPU的标志。
显示卡
显示卡(DisplayCard)的基本作用就是控制计算机的图形输出,由显示卡连接显示器,我们才能够在显示
屏幕上看到图象,显示卡有显示芯片、显示内存、RAMDAC等组成,这些组件决定了计算机屏幕上的输出,
包括屏幕画面显示的速度、颜色,以及显示分辨率。显示卡从早期的单色显示卡、彩色显示卡、加强型绘
图显示卡,一直到VGA(VideoGraphicArray)显示绘图数组,都是由IBM主导显示卡的规格。VGA在文字模
式下为720*400分辨率,在绘图模式下为640*480*16色,或320*200*256色,而此256色显示模式即成
为后来显示卡的共同标准,因此我们通称显示卡为VGA。而后来各家显示芯片厂商更致力将VGA的显示能
力再提升,而有SVGA(SuperVGA)、XGA(eXtendedGraphicArray)等名词出现,近年来显示芯片厂
商更将3D功能与VGA整合在一起,即成为我们目前所贯称的3D加速卡,3D绘图显示卡。
像素填充率
像素填充率的最大值为3D时钟乘以渲染途径的数量。如NVIDIA的GeForce2GTS芯片,核心频率为200
MHz,4条渲染管道,每条渲染管道包含2个纹理单元。那么它的填充率就为4x2像素x2亿/秒=16亿像素/秒
。这里的像素组成了我们在显示屏上看到的画面,在800x600分辨率下一共就有800x600=480,000个像
素,以此类推1024x768分辨率就有1024x768=786,432个像素。我们在玩游戏和用一些图形软件常设置
分辨率,当分辨率越高时显示芯片就会渲染更多的像素,因此填充率的大小对衡量一块显卡的性能有重要
的意义。刚才我们计算了GTS的填充率为16亿像素/秒,下面我们看看MX200。它的标准核心频率为175,
渲染管道只有2条,那么它的填充率为2x2像素x1.75亿/秒=7亿像素/秒,这是它比GTS的性能相差一半的
一个重要原因。
显存
显示内存的简称。顾名思义,其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形
核心的性能愈强,需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的,容量也不大。而现在市面上基本采用的
都是DDR规格的,在某些高端卡上更是采用了性能更为出色的DDRII或DDRIII代内存。
两大接口技术
AGP接口
AccelerateGraphicalPort是Intel公司开发的一个视频接口技术标准,是为了解决PCI总线的低带宽而开发的
接口技术。它通过将图形卡与系统主内存连接起来,在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的总线。其发
展经历了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理论带宽为2.1Gbit/
秒。
PCIExpress接口
PCIExpress是新一代的总线接口,而采用此类接口的显卡产品,已经在2004年正式面世。早在2001年的春
季“英特尔开发者论坛”上,英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接,并
称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底,包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司
开始起草新技术的规范,并在2002年完成,对其正式命名为PCIExpress。
现在最热的双卡技术
SLI
ScanLineInterlace(扫描线交错)技术是3dfx公司应用于Voodoo上的技术,它通过把2块Voodoo卡用
SLI线物理连接起来,工作的时候一块Voodoo卡负责渲染屏幕奇数行扫描,另一块负责渲染偶数行扫描,
从而达到将两块显卡“连接”在一起获得“双倍”的性能。
CrossFire
ATI的CrossFire技术是为了对付nVIDIA的SLI技术而推出的,也就是所谓的“交叉火力”简称“交火”。与
nVIDIA的SLI技术类似,实现CrossFire技术也需要两块显卡,而且两块显卡之间也需要连接(只是在机箱外
部而非内部罢了)。但是CrossFire与SLI也有不同,首先主显卡必须是CrossFire版的,也就是说主显卡必须要
有图象合成器,而副显卡则不需要;其次,CrossFire技术支持采用不同显示芯片(包括不同数量的渲染管线
和核心/显存频率)的显卡,只是较高档显卡多出的渲染管线会被自动关闭而且频率也可能会自动降低到性能
较低显卡的水平,在这点上CrossFire比SLI具有更高的灵活性。
主流软件特效
DirectX
DirectX并不是一个单纯的图形API,它是由微软公司开发的用途广泛的API,它包含有DirectGraphics
(Direct3D+DirectDraw)、DirectInput、DirectPlay、DirectSound、DirectShow、DirectSetup、
DirectMediaObjects等多个组件,它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在3D图形方面的优秀表现,
让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为了弥补Windows3.1系统对图形、声音处理能力的不
足,而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。
Direct3D
要讲Direct3D不能不讲DirectX,DirectX是微软开发并发布的多媒体开发软件包,其中有一部分叫做
DirectDraw是图形绘演API,提供对图形的强大的访问处理能力,而在DirectDraw中集成了一些三维图形相
关的功能,叫做Direct3D。大概因为是微软的手笔,有的人就说它将成为3D图形的标准。
OpenGL
OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写,是一套三维图形处理库,也是该领域的工业标准。计算机三维图形是
指将用数据描述的三维空间通过计算转换成二维图像并显示或打印出来的技术。OpenGL就是支持这种转换
的程序库,它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRISGL,在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。SGI在
1992年7月发布1.0版,后成为工业标准,由成立于1992年的独立财团OpenGLArchitectureReviewBoard
(ARB)控制。SGI等ARB成员以投票方式产生标准,并制成规范文档(Specification)公布,各软硬件厂商据此
开发自己系统上的实现。只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL。
内存
在计算机的组成结构中,有一个很重要的部分,就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件,对于
计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。存储器的种类很多,按其用途可分为主存
储器和辅助存储器,主存储器又称内存储器(简称内存).内存在电脑中起着举足轻重的作用。内存一般采
用半导体存储单元,包括随机存储器(RAM),只读存储器(ROM),以及高速缓存(CACHE)。只不过
因为RAM是其中最重要的存储器。S(SYSNECRONOUS)DRAM同步动态随机存取存储器:SDRAM为168
脚,这是目前PENTIUM及以上机型使用的内存。SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起,使
CPU和RAM能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据,速
度比EDO内存提高50%。DDR(DOUBLEDATARAGE)RAM:SDRAM的更新换代产品,他允许在时钟脉
冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度。
●内存
内存就是存储程序以及数据的地方,比如当我们在使用WPS处理文稿时,当你在键盘上敲入字符时,它就
被存入内存中,当你选择存盘时,内存中的数据才会被存入硬(磁)盘。在进一步理解它之前,还应认识
一下它的物理概念。
●只读存储器(ROM)
ROM表示只读存储器(ReadOnlyMemory),在制造ROM的时候,信息(数据或程序)就被存入并永久保
存。这些信息只能读出,一般不能写入,即使机器掉电,这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机
的基本程序和数据,如BIOSROM。其物理外形一般是双列直插式(DIP)的集成块。
●随机存储器(RAM)
随机存储器(RandomAccessMemory)表示既可以从中读取数据,也可以写入数据。当机器电源关闭时
,存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑的内存,内存条(SIMM)就是将
RAM集成块集中在一起的一小块电路板,它插在计算机中的内存插槽上,以减少RAM集成块占用的空间。
目前市场上常见的内存条有4M/条、8M/条、16M/条等。
●高速缓冲存储器(Cache)
Cache也是我们经常遇到的概念,它位于CPU与内存之间,是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向
内存中写入或读出数据时,这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时,CPU就从
高速缓冲存储器读取数据,而不是访问较慢的内存,当然,如需要的数据在Cache中没有,CPU会再去读取
内存中的数据。
当你理解了上述概念后,也许你会问,内存就是内存,为什么又会出现各种内存名词,这到底又是怎么回
事呢?
在回答这个问题之前,我们再来看看下面这一段。
物理存储器和地址空间
物理存储器和存储地址空间是两个不同的概念。但是由于这两者有十分密切的关系,而且两者都用B、KB、
MB、GB来度量其容量大小,因此容易产生认识上的混淆。初学者弄清这两个不同的概念,有助于进一步认
识内存储器和用好内存储器。
物理存储器是指实际存在的具体存储器芯片。如主板上装插的内存条和装载有系统的BIOS的ROM芯片,显
示卡上的显示RAM芯片和装载显示BIOS的ROM芯片,以及各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片都是物理存
储器。
存储地址空间是指对存储器编码(编码地址)的范围。所谓编码就是对每一个物理存储单元(一个字节)
分配一个号码,通常叫作“编址”。分配一个号码给一个存储单元的目的是为了便于找到它,完成数据的读写
,这就是所谓的“寻址”(所以,有人也把地址空间称为寻址空间)。
地址空间的大小和物理存储器的大小并不一定相等。举个例子来说明这个问题:某层楼共有17个房间,其
编号为801~817。这17个房间是物理的,而其地址空间采用了三位编码,其范围是800~899共100个地址
,可见地址空间是大于实际房间数量的。
对于386以上档次的微机,其地址总线为32位,因此地址空间可达232即4GB。但实际上我们所配置的物理
存储器通常只有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB等,远小于地址空间所允许的范围。
好了,现在可以解释为什么会产生诸如:常规内存、保留内存、上位内存、高端内存、扩充内存和扩展内
存等不同内存类型。
各种内存概念
这里需要明确的是,我们讨论的不同内存的概念是建立在寻址空间上的。
IBM推出的第一台PC机采用的CPU是8088芯片,它只有20根地址线,也就是说,它的地址空间是1MB。
PC机的设计师将1MB中的低端640KB用作RAM,供DOS及应用程序使用,高端的384KB则保留给ROM、视
频适配卡等系统使用。从此,这个界限便被确定了下来并且沿用至今。低端的640KB就被称为常规内存即
PC机的基本RAM区。保留内存中的低128KB是显示缓冲区,高64KB是系统BIOS(基本输入/输出系统)空
间,其余192KB空间留用。从对应的物理存储器来看,基本内存区只使用了512KB芯片,占用0000至
80000这512KB地址。显示内存区虽有128KB空间,但对单色显示器(MDA卡)只需4KB就足够了,因此只
安装4KB的物理存储器芯片,占用了B0000至B10000这4KB的空间,如果使用彩色显示器(CGA卡)需要安
装16KB的物理存储器,占用B8000至BC000这16KB的空间,可见实际使用的地址范围都小于允许使用的地
址空间。
在当时(1980年末至1981年初)这么“大”容量的内存对PC机使用者来说似乎已经足够了,但是随着程序的
不断增大,图象和声音的不断丰富,以及能访问更大内存空间的新型CPU相继出现,最初的PC机和MS-
DOS设计的局限性变得越来越明显。
1.什么是扩充内存?
EMS工作原理
到1984年,即286被普遍接受不久,人们越来越认识到640KB的限制已成为大型程序的障碍,这时,Intel
和Lotus,这两家硬、软件的杰出代表,联手制定了一个由硬件和软件相结合的方案,此方法使所有PC机存
取640KB以上RAM成为可能。而Microsoft刚推出Windows不久,对内存空间的要求也很高,因此它也及时
加入了该行列。
在1985年初,Lotus、Intel和Microsoft三家共同定义了LIM-EMS,即扩充内存规范,通常称EMS为扩充内
存。当时,EMS需要一个安装在I/O槽口的内存扩充卡和一个称为EMS的扩充内存管理程序方可使用。但是
I/O插槽的地址线只有24位(ISA总线),这对于386以上档次的32位机是不能适应的。所以,现在已很少
使用内存扩充卡。现在微机中的扩充内存通常是用软件如DOS中的EMM386把扩展内存模拟或扩充内存来使
用。所以,扩充内存和扩展内存的区别并不在于其物理存储器的位置,而在于使用什么方法来读写它。下
面将作进一步介绍。
前面已经说过扩充存储器也可以由扩展存储器模拟转换而成。EMS的原理和XMS不同,它采用了页帧方式。
页帧是在1MB空间中指定一块64KB空间(通常在保留内存区内,但其物理存储器来自扩展存储器),分为4
页,每页16KB。EMS存储器也按16KB分页,每次可交换4页内容,以此方式可访问全部EMS存储器。符合
EMS的驱动程序很多,常用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提
供了EMM386.EXE。
2.什么是扩展内存?
我们知道,286有24位地址线,它可寻址16MB的地址空间,而386有32位地址线,它可寻址高达4GB的地
址空间,为了区别起见,我们把1MB以上的地址空间称为扩展内存XMS(eXtendmemory)。
在386以上档次的微机中,有两种存储器工作方式,一种称为实地址方式或实方式,另一种称为保护方式。
在实方式下,物理地址仍使用20位,所以最大寻址空间为1MB,以便与8086兼容。保护方式采用32位物理
地址,寻址范围可达4GB。DOS系统在实方式下工作,它管理的内存空间仍为1MB,因此它不能直接使用扩
展存储器。为此,Lotus、Intel、AST及Microsoft公司建立了MS-DOS下扩展内存的使用标准,即扩展内存
规范XMS。我们常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理扩展内存的驱动程序。
扩展内存管理规范的出现迟于扩充内存管理规范。
3.什么是高端内存区?
在实方式下,内存单元的地址可记为:
段地址:段内偏移
通常用十六进制写为XXXX:XXXX。实际的物理地址由段地址左移4位再和段内偏移相加而成。若地址各位
均为1时,即为FFFF:FFFF。其实际物理地址为:FFF0+FFFF=10FFEF,约为1088KB(少16字节),这已
超过1MB范围进入扩展内存了。这个进入扩展内存的区域约为64KB,是1MB以上空间的第一个64KB。我们
把它称为高端内存区HMA(HighMemoryArea)。HMA的物理存储器是由扩展存储器取得的。因此要使用
HMA,必须要有物理的扩展存储器存在。此外HMA的建立和使用还需要XMS驱动程序HIMEM.SYS的支持,
因此只有装入了HIMEM.SYS之后才能使用HMA。
4.什么是上位内存?
为了解释上位内存的概念,我们还得回过头看看保留内存区。保留内存区是指640KB~1024KB(共384KB
)区域。这部分区域在PC诞生之初就明确是保留给系统使用的,用户程序无法插足。但这部分空间并没有
充分使用,因此大家都想对剩余的部分打主意,分一块地址空间(注意:是地址空间,而不是物理存储器
)来使用。于是就得到了又一块内存区域UMB。
UMB(UpperMemoryBlocks)称为上位内存或上位内存块。它是由挤占保留内存中剩余未用的空间而产生
的,它的物理存储器仍然取自物理的扩展存储器,它的管理驱动程序是EMS驱动程序。
5.什么是SHADOW(影子)内存?
对于细心的读者,可能还会发现一个问题:即是对于装有1MB或1MB以上物理存储器的机器,其640KB~
1024KB这部分物理存储器如何使用的问题。由于这部分地址空间已分配为系统使用,所以不能再重复使用
。为了利用这部分物理存储器,在某些386系统中,提供了一个重定位功能,即把这部分物理存储器的地址
重定位为1024KB~1408KB。这样,这部分物理存储器就变成了扩展存储器,当然可以使用了。但这种重
定位功能在当今高档机器中不再使用,而把这部分物理存储器保留作为Shadow存储器。Shadow存储器可
以占据的地址空间与对应的ROM是相同的。Shadow由RAM组成,其速度大大高于ROM。当把ROM中的内容
(各种BIOS程序)装入相同地址的ShadowRAM中,就可以从RAM中访问BIOS,而不必再访问ROM。这样
将大大提高系统性能。因此在设置CMOS参数时,应将相应的Shadow区设为允许使用(Enabled)。
6、什么是奇/偶校验?
奇/偶校验(ECC)是数据传送时采用的一种校正数据错误的一种方式,分为奇校验和偶校验两种。
如果是采用奇校验,在传送每一个字节的时候另外附加一位作为校验位,当实际数据中“1”的个数为偶数的
时候,这个校验位就是“1”,否则这个校验位就是“0”,这样就可以保证传送数据满足奇校验的要求。在接收
方收到数据时,将按照奇校验的要求检测数据中“1”的个数,如果是奇数,表示传送正确,否则表示传送错
误。
同理偶校验的过程和奇校验的过程一样,只是检测数据中“1”的个数为偶数。
总结
经过上面分析,内存储器的划分可归纳如下:
●基本内存占据0~640KB地址空间。
●保留内存占据640KB~1024KB地址空间。分配给显示缓冲存储器、各适配卡上的ROM和系统ROMBIOS
,剩余空间可作上位内存UMB。UMB的物理存储器取自物理扩展存储器。此范围的物理RAM可作为Shadow
RAM使用。
●上位内存(UMB)利用保留内存中未分配使用的地址空间建立,其物理存储器由物理扩展存储器取得。
UMB由EMS管理,其大小可由EMS驱动程序设定。
●高端内存(HMA)扩展内存中的第一个64KB区域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。
●XMS内存符合XMS规范管理的扩展内存区。其驱动程序为HIMEM.SYS。
●EMS内存符合EMS规范管理的扩充内存区。其驱动程序为EMM386.EXE等。
硬盘
硬盘是一种主要的电脑存储媒介,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。不过,现在可移动硬盘越来越普及,种类也越来越多。
绝大多数台式电脑使用的硬盘要么采用IDE接口,要么采用SCSI接口。SCSI接口硬盘的优势在于,最多可以有七种不同的设备可以联接在同一个控制器面板上。由于硬盘以每秒3000—10000转的恒定高速度旋转,因此,从硬盘上读取数据只需要很短的时间。在笔记本电脑中,硬盘可以在空闲的时候停止旋转,以便延长电池的使用时间。老式硬盘的存储容量最小只有5MB,而且,使用的是直径达12英寸的碟片。现在的硬盘,存储容量高达数十GB,台式电脑硬盘使用的碟片直径一般为3.5英寸,笔记本电脑硬盘使用的碟片直径一般为2.5英寸。新硬盘一般都在装配工厂中经过低级格式化,目的在于把一些原始的扇区鉴别信息存储在硬盘上。