計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識大全.下

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)知識大全(下)

高速緩存--Cache介紹Cache的分級

隨著CPU的速度的加快，它與動態(tài)存儲器DRAM配合工作時(shí)往往需要插入等待狀態(tài)，這樣難以發(fā)揮出CPU的高速度，也難以提高整機(jī)的性能。如果采用靜態(tài)存儲器，雖可以解決該問題，但SRAM價(jià)格高。在同樣容量下，SARM的價(jià)格是DRAM的4倍。而且SRAM體積大，集成度低。為解決這個(gè)問題，在386DX以上的主板中采用了高速緩沖存儲器--Cache技術(shù)。其基本思想是用少量的SRAM作為CPU與DRAM存儲系統(tǒng)之間的緩沖區(qū)，即Cache系統(tǒng)。80486以及更高檔微處理器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是處理器芯片內(nèi)集成了SRAM作為Cache，由于這些Cache裝在芯片內(nèi)，因此稱為片內(nèi)Cache。486芯片內(nèi)Cache的容量通常為8K。高檔芯片如Pentium為16KB，PowerPC可達(dá)32KB。Pentium微處理器進(jìn)一步改進(jìn)片內(nèi)Cache，采用數(shù)據(jù)和雙通道Cache技術(shù)，相對而言，片內(nèi)Cache的容量不大，但是非常靈活、方便，極大地提高了微處理器的性能。片內(nèi)Cache也稱為一級Cache。由于486，586等高檔處理器的時(shí)鐘頻率很高，一旦出現(xiàn)一級Cache未命中的情況，性能將明顯惡化。在這種情況下采用的辦法是在處理器芯片之外再加Cache，稱為二級Cache。二級Cache實(shí)際上是CPU和主存之間的真正緩沖。由于系統(tǒng)板上的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)低于CPU的速度，如果沒有二級Cache就不可能達(dá)到486，586等高檔處理器的理想速度。二級Cache的容量通常應(yīng)比一級Cache大一個(gè)數(shù)量級以上。在系統(tǒng)設(shè)置中，常要求用戶確定二級Cache是否安裝及尺寸大小等。二級Cache的大小一般為128KB、256KB或512KB。在486以上檔次的微機(jī)中，普遍采用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和CPU采用了相同的時(shí)鐘周期，以相同的速度同步工作。相對于異步Cache，性能可提高30%以上。

什么是CACHE存儲器?

所謂Cache，即高速緩沖存儲器，是位于CPU和主存儲器DRAM(DynamicRAM)之間的規(guī)模較小的但速度很高的存儲器，通常由SRAM組成。SRAM(StaticRAM)是靜態(tài)存儲器的英文縮寫。由于SRAM采用了與制作CPU相同的半導(dǎo)體工藝，因此與動態(tài)存儲器DRAM比較，SRAM的存取速度快，但體積較大，價(jià)格很高。由于動態(tài)RAM組成的主存儲器的讀寫速度低于CPU的速度，而CPU每執(zhí)行一條指令都要訪問一次或多次主存，所以CPU總是要處于等待狀態(tài)，嚴(yán)重地降低了系統(tǒng)的效率。采用Cache之后，在Cache中保存著主存儲器內(nèi)容的部分副本，CPU在讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，首先訪問Cache。由于Cache的速度與CPU相當(dāng)，因此CPU就能在零等待狀態(tài)下迅速地完成數(shù)據(jù)的讀寫。只有Cache中不含有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU才去訪問主存。CPU在訪問Cache時(shí)找到所需的數(shù)據(jù)稱為命中，否則稱為未命中。因此，訪問Cache的命中率則成了提高效率的關(guān)鍵。而提高命中率則取決于Cache存儲器的映象方式和Cache內(nèi)容替換的算法等一系列因素。

對內(nèi)存擴(kuò)容時(shí)應(yīng)遵循哪些規(guī)則?

1.對大多數(shù)PC機(jī)來說，不能在同一組Bank內(nèi)(每組包括兩到四個(gè)插座)將不同大小的SIMM條混合在一起。很多PC機(jī)都可安裝不同容量的SIMM，但裝在PC機(jī)同一組中的所有SIMM必須具有相同的容量，例如，對一個(gè)四插槽組來說，PC機(jī)一般既可接受1MB的SIMM條，也可接受4MB的SIMM條，可在該組的每個(gè)槽內(nèi)安裝1MBSIMM，則這一組共可容納4MB內(nèi)存。也可在該組每個(gè)槽內(nèi)安裝4MBSIMM，則這一組共可容納16MB內(nèi)存。但是，不能為了得到10MB內(nèi)存，在兩個(gè)槽內(nèi)插入1MB的SIMM條，而在另兩個(gè)槽中插入4MB的SIMM條。

2.對于很多PC機(jī)來說，若把不同速度的SIMM混合在一起，即使它們的容量相同也會帶來麻煩。例如，計(jì)算機(jī)中已有運(yùn)行速度為60納秒(ns)的4MB內(nèi)存，而文檔中說70ns的SIMM也能工作。如果在母板的空閑內(nèi)存槽中再插入速度為70ns的SIMM條，機(jī)器會拒絕引導(dǎo)或在啟動后不久就陷于崩潰。對于某些機(jī)器來說，若把速度低的SIMM放至第一組，則可解決速度混合問題。計(jì)算機(jī)會按最低速度存取，剩余部分不會再有用。

3.對于大多數(shù)PC機(jī)來說，必須將一組的所有插槽都插滿。或者將一組全部置空(當(dāng)然第一組不行)。在一組中不能只裝一部分。

4.PC機(jī)可接受的SIMM大小有一個(gè)上限(最大值可從PC機(jī)說明書中找到。若沒有說明書，唯一的方法就是從實(shí)踐中找到最大值了)。何謂30線、72線、168線內(nèi)存條內(nèi)存條；30線；72線；168線介紹30線、72線、168線內(nèi)存條的有關(guān)知識及相互之間的區(qū)別條形存儲器是把一些存儲器芯片焊在一小條印制電路板上做成的，即稱之為內(nèi)存條，所謂內(nèi)存條線數(shù)即引腳數(shù)，按引腳數(shù)不同可把內(nèi)存條分為30線的內(nèi)存條、72線的內(nèi)存條(SIMM，即SigleinlineMemoryModale)和168線的內(nèi)存條(DIMM，即DoubleinlineMemoryModule)。內(nèi)存條的引腳數(shù)必須與主板上內(nèi)存槽的插腳數(shù)相匹配，內(nèi)存條插槽也有30線、72線和168線三種。30線內(nèi)存條提供8位有效數(shù)據(jù)位。常見容量有256KB、1MB和4MB。72線的內(nèi)存條體積稍大，提供32位的有效數(shù)據(jù)位。常見容量有4MB、8MB、16MB和32MB。按下按鍵你可以看到72線內(nèi)存條的外觀形狀。168線的內(nèi)存條體積較大，提供64位有效數(shù)據(jù)位。

如何識別Cache存儲器芯片標(biāo)志?

目前微機(jī)系統(tǒng)中，常用的靜態(tài)RAM的容量有8K×8位(64Kbit)、32K×8(256Kbit)位以及64K×8(512Kbit)位三種芯片，存取時(shí)間(周期)為15ns到30ns。以上參數(shù)在靜態(tài)SRAM芯片上常標(biāo)注為：XX64-25(XX65-25)、XX256-15(XX257-15)、XX512-15等。以XX256-15為例，其中“256”表示容量(單位為Kbit)，“15”表示存取時(shí)間(單位為ns)。在表示SRAM存儲器容量的數(shù)值中，“64”與“65”相同，都表示該芯片的容量為64Kbit，即8KB。同理，“256”與“257”的含義也相同，即該芯片的容量為32KB。例如在華碩PVI686SP3主板上使用的SRAM芯片為W24257AK-15，即該芯片的容量為32K×8位，存取速度為15ns。

如何用軟件的方法檢測Cache？

檢測；高速緩存；Cache介紹用軟件檢測Cache的方法,主板上Cache的大小和有無很難用一般方法判斷，尤其是有的主板連BIOS都被不法經(jīng)銷商修改過以方便作假。486時(shí)代常用的拔插法現(xiàn)在也不靈了——奔騰主板上很多標(biāo)稱256K的Cache芯片都是直接SMT(表面安裝)上去的，無法拔插。測試Cache的軟件確實(shí)有一些，如CCT等，但普通用戶很難得到這些專業(yè)軟件。

2.分類認(rèn)識內(nèi)存

內(nèi)存作為微型計(jì)算機(jī)的重要部件之一，已從早期的普通內(nèi)存，發(fā)展到目前的同步動態(tài)內(nèi)存，還有越來越廣泛地應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域的RDRAM與后來的SDRAMⅡ、DDRRAM。

內(nèi)存大致的分類情況如下：

1.FPM(FastPageMode)

FPM(快頁模式)是較早的個(gè)人計(jì)算機(jī)普遍使用的內(nèi)存，它每隔3個(gè)時(shí)鐘脈沖周期傳送一次數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在已很少見到使用這種內(nèi)存的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了。

2.EDO(ExtendedDataOut)

EDO(擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出)內(nèi)存取消了主板與內(nèi)存兩個(gè)存儲周期之間的時(shí)間間隔，每隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期傳輸一次數(shù)據(jù)，大大地縮短了存取時(shí)間，使存取速度提高30％，達(dá)到60ns。EDO內(nèi)存主要用于72線的SIMM內(nèi)存條，以及采用EDO內(nèi)存芯片的PCI顯示卡(參閱本書后面的內(nèi)容)。

注：EDO內(nèi)存條是普通DRAM內(nèi)存的改進(jìn)型，它比普通內(nèi)存提高速度約10%20%左右。當(dāng)它在完成某一單元信息的讀寫之前，能提前讀寫下一單元的信息，這樣就提高了內(nèi)存的讀寫速度。但只是在普通內(nèi)存的基礎(chǔ)上改進(jìn)了它的讀寫方式，但它的讀寫速度卻仍然不夠快，只能達(dá)到50ns60ns之間。對于CPU的幾ns的速度來說，仍然存在著很大的差別。

這種內(nèi)存流行在486以及早期的奔騰計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，它有72線和168線之分，采用5V電壓，帶寬32bit，可用于IntelFX/VX芯片組主板上，所以某些使用奔騰100/133的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前還在使用它。不過要注意的是，由于它采用5V電壓，跟下面將要介紹的SDRAM不同（SDRAM為3.3v），兩者混合使用時(shí)就會很容易會被燒毀，因此在使用前最好了解一下該主板使用的是3.3v還是5V電壓。

3.S(Synchronous)DRAM

SDRAM（同步動態(tài)隨機(jī)存儲器）是目前奔騰計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍使用的內(nèi)存形式。SDRAM將CPU與RAM通過一個(gè)相同的時(shí)鐘鎖在一起，使RAM和CPU能夠共享一個(gè)時(shí)鐘周期，以相同的速度同步工作，與EDO內(nèi)存相比速度能提高50％。

注：SDRAM采用的是新型的64位數(shù)據(jù)讀寫形式，內(nèi)存條的引腳為168線，采用雙列直插式的DIMM內(nèi)存條，讀寫速度最高達(dá)到了10ns，是目前最快的內(nèi)存芯片，同時(shí)也是奔騰II和奔騰III計(jì)算機(jī)系統(tǒng)首選的內(nèi)存條。

隨著SDRAM的問世，快頁模式(FPM)DRAM被很徹底打入了冷宮。由于高效內(nèi)存集成電路的出現(xiàn)和為優(yōu)化的奔騰CPU運(yùn)行效能而設(shè)計(jì)的INTELHX、VX等核心邏輯芯片組的支持，EDODRAM被廣泛采用了，它采用了一種特殊的內(nèi)存讀出電路控制邏輯，在讀寫一個(gè)地址單元時(shí)，同時(shí)啟動下一個(gè)連續(xù)地址單元的讀寫周期。從而節(jié)省了重選地址的時(shí)間，使存儲總線的速率提高到40MHz。也就是說，因此說與快頁內(nèi)存相比性能提高了將近15%～30%，而其制造成本卻與之相近，但是也只是輝煌了一時(shí)，面市的時(shí)間將極為短暫，這是為什么呢？因此不久之后市場上主流CPU的主頻高達(dá)200MHz以上。為優(yōu)化CPU的運(yùn)行效能，總線時(shí)鐘頻率至少要達(dá)到66MHz以上，多媒體應(yīng)用程序以及Windows95/97/98和WindowsNT操作系統(tǒng)對內(nèi)存的要求也越來越高，為緩解速度不夠的瓶頸只有采用新的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，否則就不能支持高速總線時(shí)鐘頻率，而不必于插入指令等待周期，在理論上內(nèi)存的速度需要與CPU頻率同步，即與CPU共享一個(gè)時(shí)鐘周期的同步動態(tài)內(nèi)存(SynchronousDRAMS)，所以SDRAM應(yīng)運(yùn)而生，與其它內(nèi)存結(jié)構(gòu)相比，性能/價(jià)格比最高，最終取代了它們成為了內(nèi)存發(fā)展一個(gè)時(shí)期內(nèi)的主流。

SDRAM基于雙存儲體結(jié)構(gòu)，內(nèi)含兩個(gè)交錯(cuò)的存儲陣列，當(dāng)CPU從一個(gè)存儲體或陣列訪問數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)就已為讀寫數(shù)據(jù)做好了準(zhǔn)備，通過這兩個(gè)存儲陣列的緊密切換，讀取效率就能得到成倍的提高。SDRAM的速度早就超過了100MHz，存儲時(shí)間達(dá)到5～8ns毫不費(fèi)力，現(xiàn)在128MB的SDRAM內(nèi)存條也是大量上市，SDRAM占據(jù)市場的主導(dǎo)地位已是不可否認(rèn)的事實(shí)，其價(jià)格也在大幅下降。

SDRAM不僅可用作主存，在顯示卡上的內(nèi)存方面也有廣泛應(yīng)用。對前者來說，數(shù)據(jù)帶寬越寬，同時(shí)處理的數(shù)據(jù)就越多，顯示的信息就越多，顯示品質(zhì)也就越高。在此之前的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還用過可同時(shí)讀寫的雙端口視頻內(nèi)存(VRAM)來提高帶寬，但這種內(nèi)存成本高，應(yīng)用受很大限制。因此在一般顯示卡上，廉價(jià)的DRAM和高效的EDODRAM仍然還在應(yīng)用著。但隨著64位顯示卡的上市，帶寬已擴(kuò)大到EDODRAM所能達(dá)到的帶寬的極限，要達(dá)到更高的1600×1200的分辨率，而又盡量降低成本，就只能采用頻率達(dá)66MHz、高帶寬的SDRAM了。SDRAM還應(yīng)用了共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)(UMA)，這在很大程度上降低了系統(tǒng)成本，因?yàn)樵S多高性能顯示卡價(jià)格高昂，就是因?yàn)槠鋵Ｓ蔑@示內(nèi)存成本極高所致，而UMA技術(shù)將利用主存作顯示內(nèi)存，不再需要增加專門顯示內(nèi)存，因而降低了成本。

注：SDRAM與用作Cache的SRAM是兩個(gè)不同的概念，SRAM的全稱是StaticRAM(靜態(tài)RAM)，速度雖快，但成本高，不適合做主存。

4.DDRSDRAM（SDRAMII）

DDR(DoubleDataRage雙數(shù)據(jù)率)也就是SDRAMSDRAMII，是SDRAM的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，這樣不需要提高時(shí)鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的傳輸速率和內(nèi)存帶寬，如64bit內(nèi)存接口200MHzDDRSDRAM比PC100SDRAM的內(nèi)存帶寬高一倍，266MHzDDRSDRAM的內(nèi)存帶寬更是達(dá)到了2.12GB/s。DDRSDRAM比800MHzRDRAM的內(nèi)存帶寬還要高，采用2.5v工作電壓，價(jià)格也便宜非常多。過去，DDRSDRAM只是應(yīng)用在顯示卡上，現(xiàn)在由于DDRSDRAM標(biāo)準(zhǔn)已定制好，所以正有許多主板芯片組支持使用它。不過，第一款支持DDRSDRAM的芯片組并不是Intel推出的。而是由Micron推出的，其名稱為SamuraiDDR芯片，其性能的優(yōu)秀性無論是在商業(yè)，還是游戲運(yùn)行方面都趕得上Inteli840芯片組。但后者提供雙RDRAM通道，可高達(dá)3.2GB/s的內(nèi)存帶寬，比SamuraiDDR266MHzDDRSDRAM提供的2.12G/秒的內(nèi)存帶寬高出33%，整體性能也要好一些，這其是因?yàn)镽DRAM的潛伏等待時(shí)間要比SDRAM長，所以PC133SDRAM（參閱下面的內(nèi)容）和DDRSDRAM使得RDRAM在低端和高端系統(tǒng)上的優(yōu)勢全無，而DDRSDRAM更是成為了市場的主流。如，現(xiàn)代電子出品的64MBDDRSDRAM在128MB內(nèi)存總線，4Mx16顆，工作頻率為333MHz，提供了5.3GB/s的數(shù)據(jù)帶寬，市場前景不用說了，一定會是不錯(cuò)的。

5.RDRAM(RambusDRAM)

RDRAM(存儲器總線式動態(tài)隨機(jī)存儲器)是Rambus公司開發(fā)的具有系統(tǒng)帶寬、芯片到芯片接口設(shè)計(jì)的新型DRAM，它能在很高的頻率范圍下通過一個(gè)簡單的總線傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)使用低電壓信號，在高速同步時(shí)鐘脈沖的兩邊沿傳輸數(shù)據(jù)。

6.FlashMemory

FlashMemory(閃速存儲器)是一種新型半導(dǎo)體存儲器，主要特點(diǎn)是在不加電的情況下長期保持存儲的信息。就其本質(zhì)而言，F(xiàn)lashMemory屬于EEPROM(電擦除可編程只讀存儲器)類型，既有ROM的特點(diǎn)，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小。目前其集成度已達(dá)4MB，同時(shí)價(jià)格也有所下降。由于這一獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)lashMemory在一些較新的主板上普遍采用著，以便使得BIOS升級非常方便，但時(shí)也會CIH這樣的計(jì)算機(jī)病毒以可乘之機(jī)，讓許多計(jì)算機(jī)飽受磨難。

FlashMemory可用作固態(tài)大容量存儲器，但目前普遍使用的大容量存儲器仍為硬盤。硬盤雖有容量大和價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但它是機(jī)電設(shè)備，有機(jī)械磨損，可*性及耐用性相對較差，抗沖擊、抗振動能力也弱，功耗也大。而FlashMemory集成度高，價(jià)格也在逐漸降低，專家們對它的應(yīng)用前景相當(dāng)樂觀。

7.ShadowRAM

ShadowRAM也稱為“影子內(nèi)存”,是為了提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)效率而采用的一種專門技術(shù)，所使用的物理芯片仍然是CMOSDRAM(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，參閱本書后面的內(nèi)容)芯片。ShadowRAM占據(jù)了系統(tǒng)主存的一部分地址空間。其編址范圍為C0000～FFFFF，即為1MB主存中的768KB～1024KB區(qū)域。這個(gè)區(qū)域通常也稱為內(nèi)存保留區(qū)，用戶程序不能直接訪問。ShadowRAM的功能就是是用來存放各種ROMBIOS的內(nèi)容。也就是復(fù)制的ROMBIOS內(nèi)容，因而又它稱為ROMShadow，這與ShadowRAM的意思一樣，指得是ROMBIOS的“影子”?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只要一加電開機(jī)，BIOS信息就會被裝載到ShadowRAM中的指定區(qū)域里。由于ShadowRAM的物理編址與對應(yīng)的ROM相同，所以當(dāng)需要訪問BIOS時(shí)，只需訪問ShadowRAM而不必再訪問ROM，這就能大大加快計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算時(shí)間。通常訪問ROM的時(shí)間在200ns左右，訪問DRAM的時(shí)間小于100ns、60ns，甚至更短。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間，讀取BIOS中的數(shù)據(jù)或調(diào)用BIOS中的程序模塊的操作將是相當(dāng)頻繁的，采用了ShadowRAM技術(shù)后，無疑大大提高了工作效率。

8.ECC內(nèi)存

ECC(ErrorCorrectionCoding或ErrorChechingandCorrecting)是一種具有自動糾錯(cuò)功能的內(nèi)存，Intel的82430HX芯片組就支持它，使用該芯片的主板都可以安裝使用ECC內(nèi)存，但由于ECC內(nèi)存成本比較高，所以主要應(yīng)用在要求系統(tǒng)運(yùn)算可*性比較高的商業(yè)計(jì)算機(jī)中。由于實(shí)際上存儲器出錯(cuò)的情況不會經(jīng)常發(fā)生，相關(guān)的主板產(chǎn)品還不多，一般的家用與辦公計(jì)算機(jī)也不必采用ECC內(nèi)存。

9.CDRAM（CachedDRAM）

CDRAM（CachedDRAM）帶高速緩存動態(tài)隨機(jī)存儲器）是日本三菱電氣公司開發(fā)的專有技術(shù)，它通過在DRAM芯片上集成一定數(shù)量的高速SRAM作為高速緩沖存儲器和同步控制接口來提高存儲器的性能。這種芯片使用單一的＋3.3V電源，低壓TTL輸入輸出電平。

10.DRDRAM（DirectRambusDRAM）

DRDRAM(接口動態(tài)隨機(jī)存儲器)是Rambus在Intel支持下制定的新一代RDRAM標(biāo)準(zhǔn)，與傳統(tǒng)DRAM的區(qū)別在于引腳定義會隨命令而變，同一組引腳線可以被定義成地址，也可以被定義成控制線。其引腳數(shù)僅為正常DRAM的三分之一。當(dāng)需要擴(kuò)展芯片容量時(shí)，只需要改變命令，不需要增加芯片引腳。這種芯片可以支持400MHz外頻，再利用上升沿和下降沿兩次傳輸數(shù)據(jù)，可以使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到800MHz。同時(shí)通過把單個(gè)內(nèi)存芯片的數(shù)據(jù)輸出通道從8位擴(kuò)展成16位，這樣在100MHz時(shí)就可以使最大數(shù)據(jù)輸出率達(dá)1.6GB/s。

11.SLDRAM（SynchnonousLinkDRAM）

SLDRAM(同步鏈接動態(tài)內(nèi)存)是由IBM、惠普、蘋果、NEC、富士通、東芝、三星和西門子等大公司聯(lián)合制定的，一種原本最有希望成為標(biāo)準(zhǔn)高速DRAM的存儲器。這是一種在原DDRDRAM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高速動態(tài)讀寫存儲器，具有與DRDRAM相同的高數(shù)據(jù)傳輸率，但其工作頻率要低一些，可用于通信、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、高檔的個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中。不過，由于各種各樣的原因，這種動態(tài)存儲器難以形成氣候。

12.VCM（VirtualChannelMemory）

VCM(虛擬通道存儲器)由NEC公司開發(fā)，是一種新興的緩沖式DRAM，可用于大容量的SDRAM。此技術(shù)集成了“通道緩沖”功能，由高速寄存器進(jìn)行配置和控制。在實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，讓帶寬增大的同時(shí)還維持著與傳統(tǒng)SDRAM的高度兼容性，所以通常也把VCM內(nèi)存稱為VCMSDRAM。

13.FCRAM（FastCycleRAM）

FCRAM（快速循環(huán)動態(tài)存儲器）是由富士通和東芝聯(lián)合開發(fā)的內(nèi)存技術(shù)，數(shù)據(jù)吞吐速度可超過DRAM/SDRAM的4倍，能應(yīng)用于需要極高內(nèi)存帶寬的系統(tǒng)中，如服務(wù)器、3D圖形及多媒體處理等場合，其主要的特點(diǎn)是：行、列地址同時(shí)（并行）訪問，而不像普通DRAM那樣首先訪問行數(shù)據(jù)，再訪問列數(shù)據(jù)。此外，在完成上一次操作之前，便開始下一次操作。不過這并用于主內(nèi)存，而是用于諸如顯示內(nèi)存這樣的其他存儲器上

顯卡

對于每一位追求電腦性能的DIY來說，顯卡無疑是最重要的一樣配件。在這個(gè)顯卡技術(shù)高速發(fā)展的階段，雖然可選擇的顯卡芯片廠商減少了，但基于相同廠商的顯卡型號卻分得很細(xì)，性能也各不相同。其中繁復(fù)處可能即便是專業(yè)人員也難以盡述。用戶選擇顯卡的時(shí)候?qū)σ恍I(yè)數(shù)據(jù)接觸也多了，簡單點(diǎn)如芯片內(nèi)核頻率、顯存頻率，復(fù)雜點(diǎn)如像素填充率、顯存帶寬等。各顯卡品牌在各自的顯卡描述中也有這方面提及，但對于有些方面可能會有故意忽略某些細(xì)節(jié)，只提供那些炫目的優(yōu)勢數(shù)據(jù)，用戶沒有完整的了解，這是缺乏公平性的。這里我主要給大家介紹一下顯卡的性能參數(shù)，如何根據(jù)這些參數(shù)確定顯卡的性能，希望你在下次選購顯卡時(shí)能更好的選到自已所需的產(chǎn)品。

首先我們了解一下對于一塊顯卡來說最重要的指標(biāo)是什么。這里排除顯卡對整個(gè)系統(tǒng)顯示性能起決定性作用的包括了CPU、內(nèi)存、主板和驅(qū)動軟件。這樣一個(gè)平臺必須處理大量幾何運(yùn)算，如大家常聽到的T&L即光源和變形處理技術(shù)就需要強(qiáng)勁的浮點(diǎn)運(yùn)算并占用主存儲器帶寬。如果顯卡不帶硬件T&L功能，這部分任務(wù)就全部落在CPU、內(nèi)存和主板組成的工作組上。在圖形幀幅計(jì)算時(shí)，頂點(diǎn)和紋理通過總線（即PCI或者AGP1x、2x、4x）傳送至3D卡。

這時(shí)如果這個(gè)平臺越快，所傳輸?shù)膸苍蕉?。這些影響顯卡性能的外因并不是我今天想講的，對于顯卡本身最重要的是其芯片提供的像素填充率和它的顯存帶寬。下面讓我們來了解它們：

像素填充率的最大值為3D時(shí)鐘乘以渲染途徑的數(shù)量。如NVIDIA的GeForce2GTS芯片，核心頻率為200MHz，4條渲染管道，每條渲染管道包含2個(gè)紋理單元。那么它的填充率就為4x2像素x2億/秒=16億像素/秒。這里的像素組成了我們在顯示屏上看到的畫面，在800x600分辨率下一共就有800x600=480，000個(gè)像素，以此類推1024x768分辨率就有1024x768=786，432個(gè)像素。我們在玩游戲和用一些圖形軟件常設(shè)置分辨率，當(dāng)分辨率越高時(shí)顯示芯片就會渲染更多的像素，因此填充率的大小對衡量一塊顯卡的性能有重要的意義。剛才我們計(jì)算了GTS的填充率為16億像素/秒，下面我們看看MX200。它的標(biāo)準(zhǔn)核心頻率為175，渲染管道只有2條，那么它的填充率為2x2像素x1.75億/秒=7億像素/秒，這是它比GTS的性能相差一半的一個(gè)重要原因。大家知道了，填充率的大小取決于顯示芯片，目前只要買正規(guī)廠商的顯卡都不會在芯片上有什么機(jī)關(guān)，一分錢一分貨，而我下面重點(diǎn)要講的顯存就沒有這么透明了。

我們在購買顯卡時(shí)?？梢钥吹疥P(guān)于顯存的參數(shù)，主要有顯存的速度，以納秒為單位；顯存的工作頻率，以MHz為單位；顯存的數(shù)據(jù)位寬，以bit為單位。這里顯存的速度決定了其工作頻率，如-7.5ns的顯存標(biāo)準(zhǔn)頻率可上133MHz，-5ns的顯存標(biāo)準(zhǔn)頻率可上200MHz。但在顯卡上有時(shí)顯存工作頻率與其速度不成正比，如Geforce3普遍采用3.8ns的DDR顯存，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是263MHz，因是DDRAM則標(biāo)準(zhǔn)頻率為526MHz，而我們知道Geforce3的顯存標(biāo)準(zhǔn)頻率為460MHz，給用戶預(yù)留了很大的超頻空間。而也有顯存速度標(biāo)為-7ns的，本應(yīng)為143MHz但卻默認(rèn)工作頻率為166MHz；有的顯存速度標(biāo)為-4.5ns卻不能上222MHz。所以在購買顯卡時(shí)單看顯存芯片上標(biāo)識的速度值并不可*，一定要詢問清楚顯存的默認(rèn)工作頻率。

顯存的數(shù)據(jù)位寬是一項(xiàng)經(jīng)常被用戶忽略的參數(shù)，但是其重要性甚至要超過顯存的工作頻率，因?yàn)槲粚挍Q定了顯存帶寬，而顯存帶寬已經(jīng)成為現(xiàn)在制約顯卡性能的瓶頸。顯示芯片與顯存之間的數(shù)據(jù)交換速度就是顯存的帶寬，單只芯片有強(qiáng)大的處理能力,但顯存帶寬不高的話，顯存將制約著這塊芯片無法達(dá)到其設(shè)計(jì)處理能力。我們把Geforce3的顯存頻率超到500MHz，這時(shí)帶寬高達(dá)8GB/s，但是在一些復(fù)雜圖形環(huán)境一樣會因顯存帶寬不夠而影響到處理速度。在顯卡工作過程中，Z緩沖器、幀緩沖器和紋理緩沖器都會大幅占用顯存帶寬資源。帶寬是3D芯片與本地存儲器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)候顯存的容量并不重要，也不會影響到帶寬，相同顯存帶寬的顯卡采用64MB和32MB顯存在性能上區(qū)別不大。因?yàn)檫@時(shí)候系統(tǒng)的瓶頸在顯存帶寬上，當(dāng)碰到大量像素渲染工作時(shí)，顯存帶寬不足會造成數(shù)據(jù)傳輸堵塞，導(dǎo)致顯示芯片等待而影響到速度。目前顯存主要分為64位和128位，在相同的工作頻率下，64位顯存的帶寬只有128位顯存的一半。顯存帶寬的計(jì)算方法是帶寬=工作頻率X數(shù)據(jù)位寬/8。這也就是為什么Geforce2MX200（64位SDR）的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如Geforce2MX400（128位SDR）的原因了。許多顯卡廣告中對64位顯存避而不談，采用不告知政策，用戶在采購顯卡時(shí)應(yīng)該問清楚這一問題，在相同的頻率下,16M128bit的性能可能比32M64bit還要好的，因?yàn)轱@存帶寬對于顯卡性能太重要了。對于未來顯卡性能提升，當(dāng)務(wù)之急是要解決顯存的帶寬問題。

由于現(xiàn)階段內(nèi)存芯片價(jià)格極低，許多廠商開始在顯存容量上做文章。采用64MB顯存的顯卡越來越多。不過好像有一款Geforce2MX400雖用了64MB顯存，但卻不采用MX400標(biāo)準(zhǔn)128位顯存而改用了64位顯存，這樣在性能上不會有提高。個(gè)人覺得這種做法有誘騙用戶的成份，以顯存容量吸引用戶，卻不告知用戶關(guān)于性能上的實(shí)情，用戶得花比正規(guī)32MB顯卡要多的錢去買他蓄意降低性能迎合市場的產(chǎn)品。但對于這個(gè)廠商在成本上也確實(shí)要高一些，最終落得雙方均不劃算，這種市場手段太失敗，主要原因是因?yàn)椴邉澱邲]有把用戶放在第一位去替他們著想，只顧玩弄市場手段，最后吃虧的還是自已。

集成聲卡

整合技術(shù)是PC發(fā)展的趨勢，目前市場上的一些主板更是將這一特色發(fā)揮地淋漓盡致，那些集成了顯卡、聲卡的主板正大行其道(其中以集成聲卡為最為普遍)。不過，由于認(rèn)識的誤區(qū)，很多DIYer對集成聲卡并不感興趣，甚至把“集成聲卡”與“劣質(zhì)聲卡”劃等號，或者干脆稱其為“垃圾”，事實(shí)果真如此嗎？

一、何謂AC’97

自從威盛(VIA)在其MVP3主板芯片中提出了“AC’97聲卡”這個(gè)概念，我們便常常在形形色色的主板說明書上見到它，最后也就有了“AC’97軟聲卡”一說。發(fā)展到后來，“AC’97”干脆成了軟聲卡的代名詞?？墒侨绻闳タ纯茨承└邫n聲卡的技術(shù)資料，你就會驚訝地發(fā)現(xiàn)“該卡采用AC’97標(biāo)準(zhǔn)”，難道高檔聲卡也是軟聲卡？要知道這其中的奧妙，還須先認(rèn)識AC’97規(guī)范(或標(biāo)準(zhǔn))。

1.AC’97的提出

1996年6月，5家PC領(lǐng)域中頗具知名度和權(quán)威性的軟硬件公司共同提出了一種全新思路的芯片級PC音源結(jié)構(gòu)，也就是我們現(xiàn)在所見的“AC’97”標(biāo)準(zhǔn)(AudioCodec97)。

2.什么是AC’97規(guī)范

早期的ISA聲卡由于集成度不高，聲卡上散布了大量元器件，后來隨著技術(shù)和工藝水平的發(fā)展，出現(xiàn)了單芯片的聲卡，只用一塊芯片就可以完成聲卡所有的功能。但是由于聲卡的數(shù)字部分和模擬部分集成在一起，很難降低電磁干擾對模擬部分的影響，使得ISA聲卡信噪比并不理想。

AC’97標(biāo)準(zhǔn)則提出“雙芯片”結(jié)構(gòu)，即將聲卡的數(shù)字與模擬兩部分分開，每個(gè)部分單獨(dú)使用一塊芯片。AC’97標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了數(shù)字處理和模擬處理兩方面的優(yōu)點(diǎn)，一方面減少了由模擬線路轉(zhuǎn)換至數(shù)字線路時(shí)可能會出現(xiàn)的噪聲，營造出了更加純凈的音質(zhì)；另一方面，將音效處理集成到芯片組后，可以進(jìn)一步降低成本。

3.AC’97的應(yīng)用

1997年后，市場上出現(xiàn)的PCI聲卡大多數(shù)已經(jīng)開始符合AC’97規(guī)范，把模擬部分的電路從聲卡芯片中獨(dú)立出來，成為一塊稱之為“AudioCodec”(多媒體數(shù)字信號編解碼器)的小型芯片，而聲卡的主芯片即數(shù)字部分則成為一塊稱之為“DigitalControl”(數(shù)字信號控制器)的大芯片。

由此可見，AC’97并不是某種聲卡的代稱，而是一種標(biāo)準(zhǔn)。

二、集成聲卡中的主流──軟聲卡

通過上面的介紹，我們知道一塊符合AC’97標(biāo)準(zhǔn)的聲卡是有“AudioCodec”與“DigitalControl”兩個(gè)芯片的。那么所謂的“AC’97軟聲卡”是什么意思呢？原來，VIA和INTEL相繼在主板芯片組的南橋芯片中加入聲卡的功能，通過軟件模擬聲卡，完成一般聲卡上主芯片的功能，音頻輸出就交給“AudioCodec”芯片完成。所以這類主板上沒有那種較大的“DigitalControl”芯片，只有一塊小小的“AudioCodec”芯片。下面我們就以一塊創(chuàng)新SoundBlasterPCI128Digital和一款i815E主板為例，來看看普通聲卡與AC’97軟聲卡的區(qū)別。

我們很容易在聲卡上找到那塊比較大的主芯片──“DigitalControl”及體積很小的“AudioCodec”，SoundBlasterPCI128Digital的“DigitalControl”芯片(圖1中的1標(biāo)記處)型號是“CT5880”。作為聲卡上的核心處理芯片，“DigitalControl”的作用如同計(jì)算機(jī)中的CPU，需完成大部分的聲卡功能，如WAV回放、MIDI合成、音效處理等，聲卡的主要技術(shù)參數(shù)都取決于它，它是決定聲卡檔次的重要依據(jù)。距離“DigitalControl”不遠(yuǎn)就是“AudioCodec”芯片，別看它小，它比普通DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)芯片能完成更多的功能，包括把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)，多路模擬信號混合輸入及輸出等多種功能，跟音響中的數(shù)字編碼/解碼器和前置功放的作用差不多。這里的“AudioCodec”是SigmaTel的STAC9708芯片。根據(jù)AC’97標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不同“AudioCodec”芯片之間的引腳兼容，原則上可以互相替換。

由于軟聲卡沒有“DigitalControl”芯片，而是采用軟件模擬，所以CPU占用率比一般聲卡高。如果CPU速度達(dá)不到要求或因?yàn)轵?qū)動軟件有問題，就很容易產(chǎn)生爆音，影響音質(zhì)。

三、集成聲卡中的“另類”──硬聲卡

由于軟聲卡有著諸多不足，于是一些主板廠商便想到了另外一個(gè)集成聲卡的方法──將普通聲卡上的“DigitalControl”芯片也“搬”到主板上，即把芯片及輔助電路都集成到主板上(這種“集成聲卡”其實(shí)就是傳統(tǒng)意義上的聲卡)，這樣相對于單獨(dú)的主板和聲卡來說，成本降低了很多，而且聲音效果在理論上與獨(dú)立聲卡差不多。在這種集成硬聲卡主板PCI插槽的附近，你都能找到一塊大大的“DigitalControl”芯片。

目前集成硬聲卡的主板越來越多，常見的芯片有以下幾種：

1.CT5880

CT5880是創(chuàng)新公司面向中低端市場的一款主打產(chǎn)品，采用該芯片制成的聲卡就是“SoundBlasterPCI128Digital”。它支持128復(fù)音和多音色，16個(gè)MIDI通道，并且支持4聲道；支持MicrosoftDirectSound、DirectSound3D及其衍生標(biāo)準(zhǔn)。就CT5880的表現(xiàn)而言，能滿足絕大部分對聲音要求不是很高的用戶需求。CT5880是目前使用最多的一款被集成到主板上的音效芯片。

2.CMI8738

CMI8738是臺灣驊訊電子(C-Media)的產(chǎn)品。1999年自行開發(fā)出4聲道音效芯片CMI8738/4CH，除了具有3D定位功能，同時(shí)也提供數(shù)字光纖接口，以及支持家庭劇院系統(tǒng)。在CMI8738/4CH的基礎(chǔ)上，驊訊又推出了6聲道的CMI8738/6CH音效芯片。除具備CMI8738/4CH的所有功能外，該芯片還增加了的6聲道的輸出功能。它可搭配5.1的6聲道或4.1的4聲道音箱，配合DVD播放軟件構(gòu)成完整的小型個(gè)人家庭劇院系統(tǒng)需昂貴的外部硬件。

注意：CMI8738內(nèi)置了“AudioCodec”芯片，雖然降低了成本，減少了電路的復(fù)雜程度，但不符合AC’97標(biāo)準(zhǔn)，因此信噪比不高，不適合那些注重音質(zhì)的用戶使用。還有，因?yàn)镃MI8738有多個(gè)版本，所以在挑選集成該芯片的主板時(shí)，一定要注意芯片的版本號。

3.YAMAHA744

YAMAHA公司的音效芯片在用戶中一直有比較好的口碑，從ISA時(shí)代的719到PCI時(shí)代的724，都獲得了不小的成功。與YMF724相比，YMF744的功能也得到了較大的改進(jìn)，其最新版本為YMF744B-V。芯片支持PCI2.2和PC99規(guī)范，為128針LQFP封裝，支持多聲道4揚(yáng)聲器輸出，可為用戶提供環(huán)繞立體聲效果。744芯片最大的特點(diǎn)是它的三維音效功能，它完全支持EAX環(huán)境音效、DirectSound和DirectSound3D，并可通過軟件運(yùn)算獲得A3D效果。

四、使用集成聲卡的注意事項(xiàng)

不管是集成的軟聲卡，還是硬聲卡，由于目前主板在設(shè)計(jì)上還沒有大的突破，所以在實(shí)際使用中最容易出現(xiàn)干擾大、有爆音等毛病。因此，要讓你的集成聲卡有更好的表現(xiàn)，請注意以下幾點(diǎn)：

1.驅(qū)動程序是關(guān)鍵。驅(qū)動程序?qū)τ诼暱ǖ谋憩F(xiàn)非常重要，特別是軟聲卡，好的驅(qū)動程序往往能使其表現(xiàn)讓你刮目相看。對于硬聲卡，可以到該芯片的生產(chǎn)商網(wǎng)站下載其最新驅(qū)動程序，如CT5880，就可以到創(chuàng)新公司下載“SoundBlasterPCI128Digital”的驅(qū)動程序。

2.關(guān)閉某些輸入端口。在聲卡的音頻屬性中，將那些用不著的輸入端口置于“靜音”狀態(tài)，如“線路輸入”、“麥克風(fēng)輸入”等，這樣也能減少噪音的干擾(圖7圖)。

3.盡量不超頻。當(dāng)將系統(tǒng)的外頻超到一定程度后，集成聲卡就無法正常工作。這是因?yàn)闄C(jī)器在非標(biāo)準(zhǔn)外頻下工作時(shí)，PCI的工作頻率也隨之提高，而集成聲卡是集成在主板上的，其超頻性能特別差，所以為了聲卡的安全與性能，還是不要超頻或者適度超頻。

200MHz外頻桌面處理器普及

對于PC系統(tǒng)而言，外頻的重要性不言而喻。然而，或許是我們已經(jīng)習(xí)慣了Intel以及AMD的創(chuàng)舉，面對2003年的200MHz外頻大潮，激動之情已經(jīng)略顯衰退。但是從技術(shù)角度而言，其重要性絲毫不打折扣。

采用QuadPump前端總線技術(shù)的Pentium4處理器因?yàn)椴捎昧?00MHz外頻而達(dá)到800MHz前端總線，這也是其性能大幅度提高的重要原因之一，令NetBurst架構(gòu)發(fā)揮出最大的威力。同樣，當(dāng)AMD將Barton處理器提升到200MHz外頻之后，配合其512KB大容量二級緩存，SocketA平臺的性能也變得前所未有的強(qiáng)大。200MHz外頻的意義不僅僅是改善處理器性能，內(nèi)存性能也因此得以提高。DDR400技術(shù)的出現(xiàn)幫助系統(tǒng)同步運(yùn)行，此時(shí)整體系統(tǒng)性能的提升幅度令人相當(dāng)滿意。

64位桌面處理器浮出水面

AMD于2003年9月23日發(fā)布的Athlon64將成為一款具有里程碑意義的產(chǎn)品。這也是繼80386處理器之后又一次對指令執(zhí)行位數(shù)的升級，達(dá)到64位。然而與以往不同的是，此次“單干”的AMD選擇了更為穩(wěn)妥的策略，X86-64對于32位程序具有極佳的兼容性，因此理應(yīng)可以順利完成過渡期。從目前的表現(xiàn)來看，即便是在32位測試軟件中，Athlon64的表現(xiàn)也十分搶眼，完全不輸于高頻率的Pentium4甚至P4EE。更為重要的是，WindowsXP-64BitEditon、Windows2003Sever、Solaris64bitEditon以及Linux64等操作系統(tǒng)都已經(jīng)提供對X86-64的支持，這也標(biāo)志著今后Athlon64將不會孤立無援，因此前景一片大好。

毫無疑問，這將是Intel最不希望看到的局面，它可以容忍AMD的處理器在性能上超越自己，但是決不能坐視業(yè)界向自己最不期望的方向發(fā)展。一旦AMD憑借強(qiáng)大的業(yè)界聯(lián)盟使軟件開發(fā)商倒向64位平臺，Intel將會十分被動，甚至迫不得已向X86-64低頭，繼而以授權(quán)的方式將其引入下一代Intel處理器。

DirectX9顯卡遍地開花ctX9顯卡

在速度上的過分追求已經(jīng)使玩家對3D游戲失去了興趣，以高成本來締造“像素填充率”顯然是沒有意義的。誠然，各種絢麗奪目的3D特效需要極高的像素填充率以及顯存帶寬作保證，但是在硬件上支持更多的特效才是重中之重。

令人感到欣喜的是，支持DirectX9API的顯卡在2003年大量出現(xiàn)，它們以極高的性價(jià)比吸引大量用戶。甚至在低端市場，雄心勃勃的GeforceFX5200系列更是將DirectX9API徹底普及化。正是在這樣的環(huán)境下，游戲開發(fā)人員才得以撇開惱人的兼容性問題，大膽地采用更多新技術(shù)，令3D游戲特效達(dá)到前所未有的高度。

雙通道DDR芯片組統(tǒng)領(lǐng)潮流

當(dāng)我們正在為Intel與AMD的頻率大戰(zhàn)而津津樂道之時(shí)，猛然間發(fā)現(xiàn)芯片組似乎在一定程度上主宰了這場比拼的勝負(fù)。毫無疑問，系統(tǒng)整體性能的發(fā)揮離不開芯片組的支持，而決定芯片組的關(guān)鍵就在于北橋芯片中的內(nèi)存控制器。

當(dāng)DDRSDRAM工作頻率高于133MHz時(shí)，其信號波形往往會出現(xiàn)失真問題，這些都為設(shè)計(jì)支持雙通道DDR內(nèi)存系統(tǒng)的芯片組帶來不小的難度，芯片組的制造成本也會相應(yīng)地提高。不過當(dāng)nVIDIA率先攻破技術(shù)壁壘推出nForce芯片組之后，SiS與Intel迅速跟進(jìn)，VIA也即將加入這一陣營。毫無疑問，雙通道DDR芯片組普及已是板上釘釘，這也是2003年芯片組技術(shù)的一大亮點(diǎn)。

SerialATA硬盤繼往開來

為了徹底解決硬盤外部接口的瓶頸，由七家公司聯(lián)合組建的“串行ATA工作集團(tuán)”制定了第一代SerialATA規(guī)范。令人感到高興的是，2003年出現(xiàn)了大量直接支持SerialATA技術(shù)的南橋芯片，同時(shí)Promise、HighPoint以及Silicon的SerialATA磁盤控制芯片也令不少老主板得以使用SerialATA硬盤。

除了SerialATA控制芯片，本身采用SerialATA接口的硬盤也相繼浮出水面，其中Seagate與Maxtor更是將SerialATA硬盤的成本大幅度下降，直接促成其普及。應(yīng)當(dāng)指出的是，目前SerialATA硬盤仍舊沒能充分發(fā)揮出SerialATA接口的優(yōu)勢，一方面是內(nèi)部傳輸率不足，另一方面便是大多數(shù)SerialATA依舊采用轉(zhuǎn)接芯片，其內(nèi)部信號依舊是并行的。

DVD刻錄機(jī)應(yīng)運(yùn)而生

CD-RW的普及一定程度上緩解了存儲設(shè)備的容量危機(jī)，但是面對GB數(shù)量級的視頻文件以及備份應(yīng)用，傳統(tǒng)CD-RW不堪重負(fù)。在DVD規(guī)格之爭逐漸明朗之后，一場由DVD刻錄而帶來的存儲革命已經(jīng)悄然向我們襲來。

在2003年之初，主流DVD刻錄標(biāo)準(zhǔn)主要分為三種：DVD-RAM、DVD-R/RW與DVD+R/RW，而且互相之間并不兼容，這也是阻礙其發(fā)展重要因素。繼DVDRAM基本宣告退出民