先從電腦核心開始:前端
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cpu:ios
簡介:
CPU是中央處理單元(Central Process Unit)的縮寫,它能夠被簡稱作微處理器。(Microprocessor),不過常常被人們直接稱爲處理器(processor)。不要由於這些簡稱而忽視它的做用,CPU是計算機的核心,其重要性比如心臟對於人同樣。實際上,處理器的做用和大腦更類似,由於它負責處理、運算計算機內部的全部數據,而主板芯片組則更像是心臟,它控制着數據的交換。CPU的種類決定了你使用的操做系統和相應的軟件。CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等構成,是PC的核心,再配上儲存器、輸入/輸出接口和系統總線組成爲完整的PC。git
編輯本段CPU的基本結構和功能:
CPU主要由運算器、控制器、寄存器組和內部總線等構成。寄存器組用於在指令執行事後存放操做數和中間數據,由運算器完成指令所規定的運算及操做。程序員
編輯本段發展歷史:
任何東西從發展到壯大都會經歷一個過程,CPU可以發展到今天這個規模和成就,其中的發展史更是回味無窮。做爲電腦之「芯」的CPU也不例外,本 文讓咱們進入時間不長卻風雲激盪的CPU發展歷程中去。在這個回顧的過程當中,咱們主要敘述了目前兩大CPU巨頭——Intel和AMD的產品發展歷程。
1、X86時代的CPU
CPU的溯源能夠一直去到1971年。在那一年,當時還處在發展階段的INTEL公司推出了世界上第一臺微處理器4004。這不可是第一個用於計算器的4位微處理器,也是第一款我的有能力買得起的電腦處理器!4004含有2300個晶體管,功能至關有限,並且速度還很慢,被當時的藍色巨人IBM以及大部分商業用戶不屑一顧,可是它畢竟是劃時代的產品,今後之後,INTEL便與微處理器結下了不解之緣。能夠這麼說,CPU的歷史發展歷程其實也就是 INTEL公司X86系列CPU的發展歷程,咱們就經過它來展開咱們的「CPU歷史之旅」。
1978年,Intel公司再次領導潮流,首次生產出16位的微處理器,並命名爲i8086,同時還生產出與之相配合的數學協處理器 i8087,這兩種芯片使用相互兼容的指令集,但在i8087指令集中增長了一些專門用於對數、指數和三角函數等數學計算指令。因爲這些指令集應用於 i8086和i8087,因此人們也這些指令集統一稱之爲X86指令集。雖然之後Intel又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU,但都 仍然兼容原來的X86指令,並且Intel在後續CPU的命名上沿用了原先的X86序列,直到後來因商標註冊問題,才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。至於在 後來發展壯大的其餘公司,例如AMD和Cyrix等,在486之前(包括486)的CPU都是按Intel的命名方式爲本身的X86系列CPU命名,但到 了586時代,市場競爭愈來愈厲害了,因爲商標註冊問題,它們已經沒法繼續使用與Intel的X86系列相同或類似的命名,只好另外爲本身的58六、 686兼容CPU命名了。
1979年,INTEL公司推出了8088芯片,它仍舊是屬於16位微處理器,內含29000個晶體管,時鐘頻率爲4.77MHz,地址總線 爲20位,可以使用1MB內存。8088內部數據總線都是16位,外部數據總線是8位,而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用於IBM PC機中,開創了全新的微機時代。也正是從8088開始,PC機(我的電腦)的概念開始在全世界範圍內發展起來。
1982年,許多年輕的讀者尚在襁褓之中的時候,INTE已經推出了劃時代的最新產品棗80286芯片,該芯片比8006和8088都有了飛 躍的發展,雖然它仍舊是16位結構,可是在CPU的內部含有13.4萬個晶體管,時鐘頻率由最初的6MHz逐步提升到20MHz。其內部和外部數據總線皆 爲16位,地址總線24位,可尋址16MB內存。從80286開始,CPU的工做方式也演變出兩種來:實模式和保護模式。
Intel 80286處理器
1985年INTEL推出了80386芯片,它是80X86系列中的第一種32位微處理器,並且製造工藝也有了很大的進步,與80286相比, 80386內部內含27.5萬個晶體管,時鐘頻率爲12.5MHz,後提升到20MHz,25MHz,33MHz。80386的內部和外部數據總線都是 32位,地址總線也是32位,可尋址高達4GB內存。它除具備實模式和保護模式外,還增長了一種叫虛擬86的工做方式,能夠經過同時模擬多個8086處理 器來提供多任務能力。除了標準的80386芯片,也就是咱們之前常常說的80386DX外,出於不一樣的市場和應用考慮,INTEL又陸續推出了一些其它類 型的80386芯片:80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市場定位在80286和80386DX之間的 一種芯片,其與80386DX的不一樣在於外部數據總線和地址總線皆與80286相同,分別是16位和24位(即尋址能力爲16MB)。
1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、節能型芯片,主要用於便攜機和節能型臺式機。80386 SL與80386 DL的不一樣在於前者是基於80386SX的,後者是基於80386DX的,但二者皆增長了一種新的工做方式:系統管理方式。當進入系統管理方式後,CPU 就自動下降運行速度、控制顯示屏和硬盤等其它部件暫停工做,甚至中止運行,進入「休眠」狀態,以達到節能目的。1989年,咱們你們耳熟能詳的80486 芯片由INTEL推出,這種芯片的偉大之處就在於它實破了100萬個晶體管的界限,集成了120萬個晶體管。80486的時鐘頻率從25MHz逐步提升到 33MHz、50MHz。80486是將80386和數學協處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內,而且在80X86系列中首次採用 了RISC(精簡指令集)技術,能夠在一個時鐘週期內執行一條指令。它還採用了突發總線方式,大大提升了與內存的數據交換速度。因爲這些改進,80486 的性能比帶有80387數學協處理器的80386DX提升了4倍。80486和80386同樣,也陸續出現了幾種類型。上面介紹的最初類型是 80486DX。1990年推出了80486SX,它是486類型中的一種低價格機型,其與80486DX的區別在於它沒有數學協處理器。80486 DX2由系用了時鐘倍頻技術,也就是說芯片內部的運行速度是外部總線運行速度的兩倍,即芯片內部以2倍於系統時鐘的速度運行,但仍以原有時鐘速度與外界通 訊。80486 DX2的內部時鐘頻率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是採用了時鐘倍頻技術的芯片,它容許其內部單元以2倍或3倍於外部總線的速度運行。爲了支持這種提升了的內部工做頻率,它的片內高速緩存擴大到 16KB。80486 DX4的時鐘頻率爲100MHz,其運行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL加強類型,其具備系統管理方式,用於便攜機或節能型臺式機。
Pentium名稱的來歷
在28六、38六、486這些產品深刻人心後,1992年10月20日,在紐約第十屆PC用戶大會上,葛洛夫正式宣佈Intel第五代處理器被命名Pentium,而不是586,出乎許多人預料。
事實上,Intel公司對此改名"蓄謀已久"。在此以前,因爲38六、486系列產品性能出衆,AMD與Cyrix生產的處理器也以這些數字命 名,INTEL雖大爲不滿卻又迫不得已,由於按照法律,數字是不能用做商標名稱,沒法註冊。"偏執狂"葛洛夫在一次記者招待會上說:"若是要命名586, 就請從我身上跨過去"--充分顯示了Intel管理層從新制定品牌戰略的決心。
一場極其普遍的命名活動拉開了帷幕。從公司員工腦海中的靈感火花到海外友人集思廣益,一共徵集到3300多個名稱。其中甚至有586NOT、 iCUCyrix等十分有趣滑稽的名字。最後敲定的三個候選名稱是InteLigence、RADAR1和Pentium.聽說當時 InteLigence的呼聲頗高,但後來公司高層對它們的最終投票卻使得Pentium脫穎而出。
爲何叫這樣一個名字?葛洛夫解釋說:它是一個來自古典語的商標,PENT在希臘文中表示"5",-ium看上去是某化學元素的詞尾,用在這裏能夠表示處理器的強大處理能力和高速性能。
值得注意的是在Pentimu Pro的一個封裝中除Pentimu Pro芯片外還包括有一個256KB的二級緩存芯片,兩個芯片之間用高頻寬的內部通信總線互連,處理器與高速緩存的鏈接線路也被安置在該封裝中,這樣就使 高速緩存能更容易地運行在更高的頻率上。奔騰 Pro 200MHZCPU的L2 CACHE就是運行在200MHZ,也就是工做在與處理器相同的頻率上。這樣的設計領奔騰 Pro達到了最高的性能。 而Pentimu Pro最引人注目的地方是它具備一項稱爲「動態執行」的創新技術,這是繼奔騰在超標量體系結構上實現實破以後的又一次飛躍。Pentimu Pro系列的工做頻率是150/166/180/200,一級緩存都是16KB,而前三者都有256KB的二級緩存,至於頻率爲200的CPU還分爲三種 版本,不一樣就在於他們的內置的緩存分別是256KB,512KB,1MB。不過因爲當時緩存技術尚未成熟,加上當時緩存芯片還很是昂貴,所以儘管 Pentimu Pro性能不錯,但遠沒有達到拋離對手的程度,加上價格十分昂貴,一次Pentimu Pro實際上出售的數目很是至少,市場生命也很是的短,Pentimu Pro能夠說是Intel第一個失敗的產品。
二、輝煌的開始——奔騰 MMX:
INTEL吸收了奔騰 Pro的教訓,在1996年末推出了奔騰系列的改進版本,廠家代號P55C,也就是咱們日常所說的奔騰 MMX(多能奔騰)。這款處理器並無集成當時賣力不討好的二級緩存,而是獨闢蹊徑,採用MMX技術去加強性能。
MMX技術是INTEL最新發明的一項多媒體加強指令集技術,它的英文全稱能夠翻譯「多媒體擴展指令集」。MMX是Intel公司在1996年爲 加強奔騰 CPU在音像、圖形和通訊應用方面而採起的新技術,爲CPU增長了57條MMX指令,除了指令集中增長MMX指令外,還將CPU芯片內的L1緩存由原來的 16KB增長到32KB(16K指命+16K數據),所以MMX CPU比普通CPU在運行含有MMX指令的程序時,處理多媒體的能力上提升了60%左右。MMX技術不可是一個創新,並且還開創了CPU開發的新紀元,後 來的SSE,3D NOW!等指令集也是從MMX發展演變過來的。
在Intel推出奔騰 MMX的幾個月後,AM也推出了本身研製的新產品K6。K6系列CPU一共有五種頻率,分別是:166/200/ 233/266/300,五種型號都採用了66外頻,可是後來推出的233/266/300已經能夠經過升級主板的BIOS 而支持100外頻,因此CPU的性能獲得了一個飛躍。特別值得一提的是他們的一級緩存都提升到了64KB,比MMX足足多了一倍,所以它的商業性能甚至還 優於奔騰 MMX,但因爲缺乏了多媒體擴展指令集這道殺手鐗,K6在包括遊戲在內的多媒體性能要遜於奔騰 MMX。
三、優點的確立——奔騰 Ⅱ:
1997年五月,INTEL又推出了和奔騰 Pro同一個級別的產品,也就是影響力最大的CPU——奔騰 Ⅱ。第一代奔騰 Ⅱ核心稱爲Klamath。做爲奔騰Ⅱ的第一代芯片,它運行在66MHz總線上,主頻分23三、26六、300、333Mhz四種,接着又推出 100Mhz總線的奔騰 Ⅱ,頻率有300、350、400、450Mhz。奔騰II採用了與奔騰 Pro相同的核心結構,從而繼承了原有奔騰 Pro處理器優秀的32位性能,但它加快了段寄存器寫操做的速度,並增長了MMX指令集,以加速16位操做系統的執行速度。因爲配備了可重命名的段寄存 器,所以奔騰Ⅱ能夠猜想地執行寫操做,並容許使用舊段值的指令與使用新段值的指令同時存在。在奔騰Ⅱ裏面,Intel一改過去BiCMOS製造工藝的笨拙 且耗電量大的雙極硬件,將750萬個晶體管壓縮到一個203平方毫米的印模上。奔騰Ⅱ只比奔騰 Pro大6平方毫米,但它卻比奔騰 Pro多容納了200萬個晶體管。因爲使用只有0.28微米的扇出門尺寸,所以加快了這些晶體管的速度,從而達到了X86史無前例的時鐘速度。
Intel奔騰Ⅱ處理器
在接口技術方面,爲了擊跨INTEL的競爭對手,以及得到更加大的內部總線帶寬,奔騰Ⅱ首次採用了最新的solt1接口標準,它再也不用陶瓷封裝, 而是採用了一塊帶金屬外殼的印刷電路板,該印刷電路板不但集成了處理器部件,並且還包括32KB的一級緩存。如要將奔騰Ⅱ處理器與單邊插接卡(也稱SEC 卡)相連,只需將該印刷電路板(PCB)直接卡在SEC卡上。SEC卡的塑料封裝外殼稱爲單邊插接卡盒,也稱SEC(Single- edgecontactCartridge)卡盒,其上帶有奔騰Ⅱ的標誌和奔騰Ⅱ印模的彩色圖像。在SEC卡盒中,處理器封裝與L2高速緩存和 TagRAM均被接在一個底座(即SEC卡)上,而該底座的一邊(容納處理器核心的那一邊)安裝有一個鋁製散熱片,另外一邊則用黑塑料封起來。奔騰ⅡCPU 內部集合了32KB片內L1高速緩存(16K指令/16K數據);57條MMX指令;8個64位的MMX寄存器。750萬個晶體管組成的核心部分,是以 203平方毫米的工藝製造出來的。處理器被固定到一個很小的印刷電路板(PCB)上,對雙向的SMP有很好的支持。至於L2高速緩存則有,512K,屬於 四路級聯片外同步突發式SRAM高速緩存。這些高速緩存的運行速度至關於核心處理器速度的一半(對於一個266MHz的CPU來講,即爲133MHz)。 奔騰Ⅱ的這種SEC卡設計是插到Slot1(尺寸大約至關於一個ISA插槽那麼大)中。全部的Slot1主板都有一個由兩個塑料支架組成的固定機構。一個 SEC卡能夠從兩個塑料支架之間滑入Slot1中。將該SEC卡插入到位後,就能夠將一個散熱槽附着到其鋁製散熱片上。266MHz的奔騰Ⅱ運行起來只比 200MHz的奔騰Pro稍熱一些(其功率分別爲38.2瓦和37.9瓦),可是因爲SEC卡的尺寸較大,奔騰Ⅱ的散熱槽幾乎至關於Socket7或 Socket8處理器所用的散熱槽的兩倍那麼大。
除了用於普通用途的奔騰Ⅱ以外,Intel還推出了用於服務器和高端工做站的Xeon系列處理器採用了Slot 2插口技術,32KB 一級高速緩存,512KB及1MB的二級高速緩存,雙重獨立總線結構,100MHz系統總線,支持多達8個CPU。
Intel奔騰Ⅱ Xeon處理器
爲了對抗不可一世的奔騰 Ⅱ,在1998年中,AMD推出了K6-2處理器,它的核心電壓是2.2伏特,因此發熱量比較低,一級緩存是64KB,更爲重要的是,爲了抗衡Intel 的MMX指令集,AMD也開發了本身的多媒體指令集,命名爲3DNow!。3DNow!是一組共21條新指 令,可提升三維圖形、多媒體、以及浮點運算密集的我的電腦應用程序的運算能力,使三維圖形加速器全面地發揮性能。K6-2的全部型號都內置了3DNow! 指令集, 使AMD公司的產品首次在某些程序應用中,在整數性能以及浮點運算性能都同時超越INTEL,讓INTEL感受到了危機。不過和奔騰 Ⅱ相比,K6-2仍然沒有集成二級緩存,所以儘管廣受好評,但始終沒有能在市場佔有率上打敗奔騰Ⅱ。
四、廉價高性能CPU的開端——Celeron:
在以往,我的電腦都是一件相對奢侈的產品,做爲電腦核心部件的CPU,價格幾乎都以千元來計算,不過隨着時代的發展,大批用戶急需廉價而使用的家庭電腦,連帶對廉價CPU的需求也急劇增加了。
在奔騰 Ⅱ又再次得到成功之際,INTEL的頭腦開始有點發熱,飄飄然了起來,將所有力量都集中在高端市場上,從而給AMD,CYRIX等等公司形成了很多 乘虛而入的機會,眼看着性能價格比不如對手的產品,並且低端市場一再被蠶食,INTEL不能眼看着本身的發家之地就這樣落入他人手中,又與1998年全新 推出了面向低端市場,性能價格比至關厲害的CPU——Celeron,賽揚處理器。
Celeron能夠說是Intel爲搶佔低端市場而專門推出的,當時1000美圓如下PC的熱銷,令AMD等中小公司在與Intel的抗爭中 打了個漂亮的翻身仗,也令Intel如芒刺在背。因而,Intel把奔騰 II的二級緩存和相關電路抽離出來,再把塑料盒子也去掉,再改一個名字,這就是Celeron。中文名稱爲賽揚處理器。 最初的Celeron採用0.35微米工藝製造,外頻爲66MHz,主頻有266與300兩款。接着又出現了0.25微米制造工藝的 Celeron333。
不過在開始階段,Celeron並不很受歡迎,最爲人所詬病的是其抽掉了芯片上的L2 Cache,自從在奔騰 Ⅱ嚐到甜頭之後,你們都知道了二級緩存的重要性,於是想到賽揚實際上是一個被閹割了的產品,性能確定不怎麼樣。實際應用中也證明了這種想法, Celeron266裝在技嘉BX主板上,性能比PII266降低超過25%!而相差最大的就是常常需要用到二級緩存的程序。
Intel也很快了解到這個狀況,因而隨機應變,推出了集成128KB二級緩存的Celeron,起始頻率爲300Mhz,爲了和沒有集成二 級緩存的同頻Celeron區分,它被命名爲Celeron 300A。有必定使用電腦歷史的朋友可能都會對這款CPU記憶猶新,它集成的二級緩存容量只有128KB,但它和CPU頻率同步,而奔騰 Ⅱ只是CPU頻率一半,所以Celeron 300A的性能和同頻奔騰 Ⅱ很是接近。更誘人的是,這款CPU的超頻性能奇好,大部分均可以輕鬆達到450Mhz的頻率,要知道當時頻率最高的奔騰 Ⅱ也只是這個頻率,而價格是Celeron 300A的好幾倍。這個系列的Celeron出了不少款,最高頻率一直到566MHz,才被採用奔騰Ⅲ結構的第二代Celeron所代替。
爲了下降成本,從Celeron 300A開始,Celeron又重投Socket插座的懷抱,但它不是採用奔騰MMX的Socket7,而是採用了Socket370插座方式,經過 370個針腳與主板相連。今後,Socket370成爲Celeron的標準插座結構,直到如今頻率1.2Ghz的Celeron CPU也仍然採用這種插座。
五、世紀末的輝煌——奔騰III:
在99年初,Intel發佈了第三代的奔騰處理器——奔騰III,第一批的奔騰III 處理器採用了Katmai內核,主頻有450和500Mhz兩種,這個內核最大的特色是更新了名爲SSE的多媒體指令集,這個指令集在MMX的基礎上添加 了70條新指令,以加強三維和浮點應用,而且能夠兼容之前的全部MMX程序。
不過平心而論,Katmai內核的奔騰III除了上述的SSE指令集之外,吸引人的地方並很少,它仍然基本保留了奔騰II的架構,採用 0.25微米工藝,100Mhz的外頻,Slot1的架構,512KB的二級緩存(以CPU的半速運行)於是性能提升的幅度並不大。不過在奔騰III剛上 市時卻掀起了很大的熱潮,曾經有人以上萬元的高價去買第一批的奔騰III。
能夠大幅提高,從500Mhz開始,一直到1.13Ghz,還有就是超頻性能大幅提升,幅度能夠達到50%以上。此外它的二級緩存也改成和CPU主頻同步,但容量縮小爲256KB。
除了製程帶來的改進之外,部分Coppermine 奔騰III還具有了133Mhz的總線頻率和Socket370的插座,爲了區分它們,Intel在133Mhz總線的奔騰III型號後面加了個「B」, Socket370插座後面加了個「E」,例如頻率爲550Mhz,外頻爲133Mhz的Socket370 奔騰III就被稱爲550EB。
看到Coppermine核心的奔騰III大受歡迎,Intel開始着手把Celeron處理器也轉用了這個核心,在2000年中,推出了 Coppermine128核心的Celeron處理器,俗稱Celeron2,因爲轉用了0.18的工藝,Celeron的超頻性能又獲得了一次飛躍, 超頻幅度能夠達到100%。
六、AMD的絕地反擊——Athlon
在AMD公司方面,剛開始時爲了對抗奔騰III,曾經推出了K6-3處理器。K6-3處理器是三層高速緩存(TriLevel)結構設計,內建有 64K的第一級高速緩存(Level 1)及256K的第二層高速緩存(Level 2),主板上則配置第三級高速緩存(Level 3)。K6-3處理器還支持加強型的3D Now!指令集。因爲成本上和成品率方面的問題,K6-3處理器在臺式機市場上並非很成功,所以它逐漸從臺式機市場消失,轉進筆記本市場。
真正讓AMD揚眉吐氣的是原來代號K7的Athlon處理器。Athlon具有超標量、超管線、多流水線的Risc核心(3Way SuperScalar Risc core),採用0.25微米工藝,集成2,200萬個晶體管,Athlon包含了三個解碼器,三個整數執行單元(IEU),三個地址生成單元 (AGU),三個多媒體單元(就是浮點運算單元),Athlon能夠在同一個時鐘週期同時執行三條浮點指令,每一個浮點單元都是一個徹底的管道。K7包含3 個解碼器,由解碼器將解碼後的macroOPS指令(K7把X86指令解碼成macroOPS指令,把長短不一的X86指令轉換成長短一致的 macroOPS指令,能夠充分發揮RISC核心的威力)送給指令控制單元,指令控制單元能同時控制(保存)72條指令。再把指令送給整數單元或多媒體單 元。整數單元能夠同時調度18條指令。每一個整數單元都是一個獨立的管道,調度單元能夠對指令進行分支預測,能夠亂序執行。K7的多媒體單元(也叫浮點單 元)有能夠重命名的堆棧寄存器,浮點調度單元同時能夠調度36條指令,浮點寄存器能夠保存88條指令。在三個浮點單元中,有一個加法器,一個乘法器,這兩 個單元能夠執行MMX指令和3DNow指令。還有一個浮點單元負責數據的裝載和保存。因爲K7強大的浮點單元,使AMD處理器在浮點上首次超過了 Intel當時的處理器。
Athlon內建128KB全速高速緩存(L1 Cache),芯片外部則是1/2時頻率、512KB容量的二級高速緩存(L2 Cache),最多可支持到8MB的L2 Cache,大的緩存可進一步提升服務器系統所須要的龐大數據吞吐量。
Athlon的封裝和外觀跟Pentium Ⅱ類似,但Athlon採用的是Slot A接口規格。Slot A接口源於Alpha EV6總線,時鐘頻率高達200MHz,使峯值帶寬達到1.6GB/S,在內存總線上仍然兼容傳統的100MHz總線,現這樣就保護了用戶的投資,也下降 了成本。後來還採用性能更高的DDR SDRAM,這和Intel力推的800MHz RAMBUS的數據吞吐量差很少。EV6總線最高能夠支持到400MHz,能夠完善的支持多處理器。因此具備天生的優點,要知道Slot1只支持雙處理器 而SlotA可支持4處理器。SlotA外觀看起來跟傳統的Slot1插槽很像,就像Slot1插槽倒轉180度同樣,但二者在電氣規格、總線協議是徹底 不兼容的。Slot 1/Socket370的CPU,是沒法安裝到Slot A插槽的Athlon主板上,反之亦然。
編者按:任何東西從發展到壯大都會經歷一個過程,CPU可以發展到今天這個規模和成就,其中的發展史更是回味無窮。做爲電腦之「芯」的CPU 也不例外,本文讓咱們進入時間不長卻風雲激盪的CPU發展歷程中去。在這個回顧的過程當中,咱們主要敘述了目前兩大CPU巨頭——Intel和AMD的產品 發展歷程,對於其餘的CPU公司,例如Cyrix和IDT等,由於其產品咱們極少見到,篇幅所限咱們就再也不累述了。
3、踏入新世紀的CPU
進入新世紀以來,CPU進入了更高速發展的時代,以往可望而不可及的1Ghz大關被輕鬆突破了,在市場分佈方面,仍然是Intel跟AMD公司在 兩雄爭霸,它們分別推出了Pentium四、Tualatin核心Pentium Ⅱ和Celeron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等處理器,競爭日益激烈。
一、在Intel方面,在上個世紀末的2000年11月,Intel發佈了旗下第四代的Pentium處理器,也就是咱們每天都能接觸到的 Pentium 4。Pentium 4沒有沿用PIII的架構,而是採用了全新的設計,包括等效於的400MHz前端總線算法
(1):內存:chrome
內存簡介:
在計算機的組成結構中,有一個很重要的部分,就是存儲器。存儲器是用來存儲程序和數據的部件,對於計算機來講,有了存儲器,纔有記憶功能,才能保證正常工做。存儲器的種類不少,按其用途可分爲主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存儲器(簡稱內存)。編程
內存是電腦中的主要部件,它是相對於外存而言的。咱們日常使用的程序,如Windows操做系統、打字軟件、遊戲軟件等,通常都是安裝在硬盤等外存上的,但僅此是不能使用其功能的,必須把它們調入內存中運行,才能真正使用其功能,咱們平時輸入一段文字,或玩一個遊戲,其實都是在內存中進行的。一般咱們把要永久保存的、大量的數據存儲在外存上,而把一些臨時的或少許的數據和程序放在內存上。數組
內存概述:
內存就是存儲程序以及數據的地方,好比當咱們在使用WPS處理文稿時,當你在鍵盤上敲入字符時,它就被存入內存中,當你選擇存盤時,內存中的數據纔會被存入硬(磁)盤。在進一步理解它以前,還應認識一下它的物理概念。promise
內存通常採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),只讀存儲器(ROM),以及高速緩存(CACHE)。只不過由於RAM是其中最重要的存儲器。S(synchronous)DRAM 同步動態隨機存取存儲器:SDRAM爲168腳,這是目前PENTIUM及以上機型使用的內存。SDRAM將CPU與RAM經過一個相同的時鐘鎖在一塊兒,使CPU和RAM可以共享一個時鐘週期,以相同的速度同步工做,每個時鐘脈衝的上升沿便開始傳遞數據,速度比EDO內存提升50%。DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :SDRAM的更新換代產品,他容許在時鐘脈衝的上升沿和降低沿傳輸數據,這樣不須要提升時鐘的頻率就能加倍提升SDRAM的速度。緩存
●只讀存儲器(ROM)
ROM表示只讀存儲器(Read Only Memory),在製造ROM的時候,信息(數據或程序)就被存入並永久保存。這些信息只能讀出,通常不能寫入,即便機器掉電,這些數據也不會丟失。ROM通常用於存放計算機的基本程序和數據,如BIOS ROM。其物理外形通常是雙列直插式(DIP)的集成塊。
●隨機存儲器(RAM)
隨機存儲器(Random Access Memory)表示既能夠從中讀取數據,也能夠寫入數據。當機器電源關閉時,存於其中的數據就會丟失。咱們一般購買或升級的內存條就是用做電腦的內存,內存條(SIMM)就是將RAM集成塊集中在一塊兒的一小塊電路板,它插在計算機中的內存插槽上,以減小RAM集成塊佔用的空間。目前市場上常見的內存條有256M/條、512M/條、1G/條等。
●高速緩衝存儲器(Cache)
Cache也是咱們常常遇到的概念,它位於CPU與內存之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當CPU向內存中寫入或讀出數據時,這個數據也被存儲進高速緩衝存儲器中。當CPU再次須要這些數據時,CPU就從高速緩衝存儲器讀取數據,而不是訪問較慢的內存,固然,如須要的數據在Cache中沒有,CPU會再去讀取內存中的數據。
●物理存儲器和地址空間
物理存儲器和存儲地址空間是兩個不一樣的概念。可是因爲這二者有十分密切的關係,並且二者都用B、KB、MB、GB來度量其容量大小,所以容易產生認識上的混淆。初學者弄清這兩個不一樣的概念,有助於進一步認識內存儲器和用好內存儲器。
物理存儲器是指實際存在的具體存儲器芯片。如主板上裝插的內存條和裝載有系統的BIOS的ROM芯片,顯示卡上的顯示RAM芯片和裝載顯示BIOS的ROM芯片,以及各類適配卡上的RAM芯片和ROM芯片都是物理存儲器。
存儲地址空間是指對存儲器編碼(編碼地址)的範圍。所謂編碼就是對每個物理存儲單元(一個字節)分配一個號碼,一般叫做「編址」。分配一個號碼給一個存儲單元的目的是爲了便於找到它,完成數據的讀寫,這就是所謂的「尋址」(因此,有人也把地址空間稱爲尋址空間)。
地址空間的大小和物理存儲器的大小並不必定相等。舉個例子來講明這個問題:某層樓共有17個房間,其編號爲801~817。這17個房間是物理的,而其地址空間採用了三位編碼,其範圍是800~899共100個地址,可見地址空間是大於實際房間數量的。
對於386以上檔次的微機,其地址總線爲32位,所以地址空間可達2的32次方,即4GB。但實際上咱們所配置的物理存儲器一般只有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB等,遠小於地址空間所容許的範圍。
好了,如今能夠解釋爲何會產生諸如:常規內存、保留內存、上位內存、高端內存、擴充內存和擴展內存等不一樣內存類型。
內存概念:
各類內存概念
這裏須要明確的是,咱們討論的不一樣內存的概念是創建在尋址空間上的。
IBM推出的第一臺PC機採用的CPU是8088芯片,它只有20根地址線,也就是說,它的地址空間是1MB。
PC機的設計師將1MB中的低端640KB用做RAM,供DOS及應用程序使用,高端的384KB則保留給ROM、視頻適配卡等系統使用。今後,這個界限便被肯定了下來而且沿用至今。低端的640KB就被稱爲常規內存即PC機的基本RAM區。保留內存中的低128KB是顯示緩衝區,高64KB是系統BIOS(基本輸入/輸出系統)空間,其他192KB空間留用。從對應的物理存儲器來看,基本內存區只使用了512KB芯片,佔用0000至80000這512KB地址。顯示內存區雖有128KB空間,但對單色顯示器(MDA卡)只需4KB就足夠了,所以只安裝4KB的物理存儲器芯片,佔用了B0000至B10000這4KB的空間,若是使用彩色顯示器(CGA卡)須要安裝16KB的物理存儲器,佔用B8000至BC000這16KB的空間,可見實際使用的地址範圍都小於容許使用的地址空間。
在當時(1980年底至1981年初)這麼「大」容量的內存對PC機使用者來講彷佛已經足夠了,可是隨着程序的不斷增大,圖象和聲音的不斷豐富,以及能訪問更大內存空間的新型CPU相繼出現,最初的PC機和MS-DOS設計的侷限性變得愈來愈明顯。
●1.什麼是擴充內存?
到1984年,即286被廣泛接受不久,人們愈來愈認識到640KB的限制已成爲大型程序的障礙,這時,Intel和Lotus,這兩家硬、軟件的傑出表明,聯手製定了一個由硬件和軟件相結合的方案,此方法使全部PC機存取640KB以上RAM成爲可能。而Microsoft剛推出Windows不久,對內存空間的要求也很高,所以它也及時加入了該行列。
在1985年初,Lotus、Intel和Microsoft三家共同定義了LIM-EMS,即擴充內存規範,一般稱EMS爲擴充內存。當時,EMS須要一個安裝在I/O槽口的內存擴充卡和一個稱爲EMS的擴充內存管理程序方可以使用。可是I/O插槽的地址線只有24位(ISA總線),這對於386以上檔次的32位機是不能適應的。因此,如今已不多使用內存擴充卡。如今微機中的擴充內存一般是用軟件如DOS中的EMM386把擴展內存模擬或擴充內存來使用。因此,擴充內存和擴展內存的區別並不在於其物理存儲器的位置,而在於使用什麼方法來讀寫它。下面將做進一步介紹。
前面已經說過擴充存儲器也能夠由擴展存儲器模擬轉換而成。EMS的原理和XMS不一樣,它採用了頁幀方式。頁幀是在1MB空間中指定一塊64KB空間(一般在保留內存區內,但其物理存儲器來自擴展存儲器),分爲4頁,每頁16KB。EMS存儲器也按16KB分頁,每次可交換4頁內容,以此方式可訪問所有EMS存儲器。符合EMS的驅動程序不少,經常使用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提供了EMM386.EXE。
●2.什麼是擴展內存?
咱們知道,286有24位地址線,它可尋址16MB的地址空間,而386有32位地址線,它可尋址高達4GB的地址空間,爲了區別起見,咱們把1MB以上的地址空間稱爲擴展內存XMS(eXtend memory)。
在386以上檔次的微機中,有兩種存儲器工做方式,一種稱爲實地址方式或實方式,另外一種稱爲保護方式。在實方式下,物理地址仍使用20位,因此最大尋址空間爲1MB,以便與8086兼容。保護方式採用32位物理地址,尋址範圍可達4GB。DOS系統在實方式下工做,它管理的內存空間仍爲1MB,所以它不能直接使用擴展存儲器。爲此,Lotus、Intel、AST及Microsoft公司創建了MS-DOS下擴展內存的使用標準,即擴展內存規範XMS。咱們常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理擴展內存的驅動程序。
擴展內存管理規範的出現遲於擴充內存管理規範。
●3.什麼是高端內存區?
在實方式下,內存單元的地址可記爲:
段地址:段內偏移
一般用十六進制寫爲XXXX:XXXX。實際的物理地址由段地址左移4位再和段內偏移相加而成。若地址各位均爲1時,即爲FFFF:FFFF。其實際物理地址爲:FFF0+FFFF=10FFEF,約爲1088KB(少16字節),這已超過1MB範圍進入擴展內存了。這個進入擴展內存的區域約爲64KB,是1MB以上空間的第一個64KB。咱們把它稱爲高端內存區HMA(High Memory Area)。HMA的物理存儲器是由擴展存儲器取得的。所以要使用HMA,必需要有物理的擴展存儲器存在。此外HMA的創建和使用還須要XMS驅動程序HIMEM.SYS的支持,所以只有裝入了HIMEM.SYS以後才能使用HMA。
●4.什麼是上位內存?
爲了解釋上位內存的概念,咱們還得回過頭看看保留內存區。保留內存區是指640KB~1024KB(共384KB)區域。這部分區域在PC誕生之初就明確是保留給系統使用的,用戶程序沒法插足。但這部分空間並無充分使用,所以你們都想對剩餘的部分打主意,分一塊地址空間(注意:是地址空間,而不是物理存儲器)來使用。因而就獲得了又一塊內存區域UMB。
UMB(Upper Memory Blocks)稱爲上位內存或上位內存塊。它是由擠佔保留內存中剩餘未用的空間而產生的,它的物理存儲器仍然取自物理的擴展存儲器,它的管理驅動程序是EMS驅動程序。
●5.什麼是SHADOW(影子)內存?
對於細心的讀者,可能還會發現一個問題:便是對於裝有1MB或1MB以上物理存儲器的機器,其640KB~1024KB這部分物理存儲器如何使用的問題。因爲這部分地址空間已分配爲系統使用,因此不能再重複使用。爲了利用這部分物理存儲器,在某些386系統中,提供了一個重定位功能,即把這部分物理存儲器的地址重定位爲1024KB~1408KB。這樣,這部分物理存儲器就變成了擴展存儲器,固然能夠使用了。但這種重定位功能在當今高檔機器中再也不使用,而把這部分物理存儲器保留做爲Shadow存儲器。Shadow存儲器能夠佔據的地址空間與對應的ROM是相同的。Shadow由RAM組成,其速度大大高於ROM。當把ROM中的內容(各類BIOS程序)裝入相同地址的Shadow RAM中,就能夠從RAM中訪問BIOS,而沒必要再訪問ROM。這樣將大大提升系統性能。所以在設置CMOS參數時,應將相應的Shadow區設爲容許使用(Enabled)。
●六、什麼是奇/偶校驗?
奇/偶校驗(ECC)是數據傳送時採用的一種校訂數據錯誤的一種方式,分爲奇校驗和偶校驗兩種。
若是是採用奇校驗,在傳送每個字節的時候另外附加一位做爲校驗位,當實際數據中「1」的個數爲偶數的時候,這個校驗位就是「1」,不然這個校驗位就是「0」,這樣就能夠保證傳送數據知足奇校驗的要求。在接收方收到數據時,將按照奇校驗的要求檢測數據中「1」的個數,若是是奇數,表示傳送正確,不然表示傳送錯誤。
同理偶校驗的過程和奇校驗的過程同樣,只是檢測數據中「1」的個數爲偶數。
●1.什麼是CL延遲?
CL反應時間是衡定內存的另外一個標誌。CL是CAS Latency的縮寫,指的是內存存取數據所需的延遲時間,簡單的說,就是內存接到CPU的指令後的反應速度。通常的參數值是2和3兩種。數字越小,表明反應所需的時間越短。在早期的PC133內存標準中,這個數值規定爲3,而在Intel從新制訂的新規範中,強制要求CL的反應時間必須爲2,這樣在必定程度上,對於內存廠商的芯片及PCB的組裝工藝要求相對較高,同時也保證了更優秀的品質。所以在選購品牌內存時,這是一個不可不察的因素。
還有另的詮釋:內存延遲基本上能夠解釋成是系統進入數據進行存取操做就緒狀態前等待內存響應的時間。
打個形象的比喻,就像你在餐館裏用餐的過程同樣。你首先要點菜,而後就等待服務員給你上菜。一樣的道理,內存延遲時間設置的越短,電腦從內存中讀取數據的速度也就越快,進而電腦其餘的性能也就越高。這條規則雙雙適用於基於英特爾以及AMD處理器的系統中。因爲沒有比2-2-2-5更低的延遲,所以國際內存標準組織認爲以如今的動態內存技術還沒法實現0或者1的延遲。
一般狀況下,咱們用4個連着的阿拉伯數字來表示一個內存延遲,例如2-2-2-5。其中,第一個數字最爲重要,它表示的是CAS Latency,也就是內存存取數據所需的延遲時間。第二個數字表示的是RAS-CAS延遲,接下來的兩個數字分別表示的是RAS預充電時間和Act-to-Precharge延遲。而第四個數字通常而言是它們中間最大的一個。
總結
通過上面分析,內存儲器的劃分可概括以下:
●基本內存 佔據0~640KB地址空間。
●保留內存 佔據640KB~1024KB地址空間。分配給顯示緩衝存儲器、各適配卡上的ROM和系統ROM BIOS,剩餘空間可做上位內存UMB。UMB的物理存儲器取自物理擴展存儲器。此範圍的物理RAM可做爲Shadow RAM使用。
●上位內存(UMB) 利用保留內存中未分配使用的地址空間創建,其物理存儲器由物理擴展存儲器取得。UMB由EMS管理,其大小可由EMS驅動程序設定。
●高端內存(HMA) 擴展內存中的第一個64KB區域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS創建和管理。
●XMS內存 符合XMS規範管理的擴展內存區。其驅動程序爲HIMEM.SYS。
●EMS內存 符合EMS規範管理的擴充內存區。其驅動程序爲EMM386.EXE等。
內存:隨機存儲器(RAM),主要存儲正在運行的程序和要處理的數據。
內存頻率:
內存主頻和CPU主頻同樣,習慣上被用來表示內存的速度,它表明着該內存所能達到的最高工做頻率。內存主頻是以MHz(兆赫)爲單位來計量的。內存主頻越高在必定程度上表明着內存所能達到的速度越快。內存主頻決定着該內存最高能在什麼樣的頻率正常工做。目前較爲主流的內存頻率室333MHz和400MHz的DDR內存,以及533MHz和667MHz的DDR2內存。
你們知道,計算機系統的時鐘速度是以頻率來衡量的。晶體振盪器控制着時鐘速度,在石英晶片上加上電壓,其就以正弦波的形式震動起來,這一震動能夠經過晶片的形變和大小記錄下來。晶體的震動以正弦調和變化的電流的形式表現出來,這一變化的電流就是時鐘信號。而內存自己並不具有晶體振盪器,所以內存工做時的時鐘信號是由主板芯片組的北橋或直接由主板的時鐘發生器提供的,也就是說內存沒法決定自身的工做頻率,其實際工做頻率是由主板來決定的。
DDR內存和DDR2內存的頻率能夠用工做頻率和等效頻率兩種方式表示,工做頻率是內存顆粒實際的工做頻率,可是因爲DDR內存能夠在脈衝的上升和降低沿都傳輸數據,所以傳輸數據的等效頻率是工做頻率的兩倍;而DDR2內存每一個時鐘可以以四倍於工做頻率的速度讀/寫數據,所以傳輸數據的等效頻率是工做頻率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工做頻率分別是100/133/166/200MHz,而等效頻率分別是200/266/333/400MHz;DDR2 400/533/667/800的工做頻率分別是100/133/166/200MHz,而等效頻率分別是400/533/667/800MHz。
內存發展:
在計算機誕生初期並不存在內存條的概念,最先的內存是以磁芯的形式排列在線路上,每一個磁芯與晶體管理組成的一個雙穩態電路做爲一比特(BIT)的存儲器,每一比特都要有玉米粒大小,能夠想象,一間的機房只能裝下不超過百k字節左右的容量。後來纔出線現了焊接在主板上集成內存芯片,之內存芯片的形式爲計算機的運算提供直接支持。那時的內存芯片容量都特別小,最多見的莫過於256K×1bit、1M×4bit,雖然如此,但這相對於那時的運算任務來講卻已經綽綽有餘了。
內存條的誕生
內存芯片的狀態一直沿用到286初期,鑑於它存在着沒法拆卸更換的弊病,這對於計算機的發展形成了現實的阻礙。有鑑於此,內存條便應運而生了。將內存芯片焊接到事先設計好的印刷線路板上,而電腦主板上也改用內存插槽。這樣就把內存難以安裝和更換的問題完全解決了。
在80286主板發佈以前,內存並無被世人所重視,這個時候的內存是直接固化在主板上,並且容量只有64 ~256KB,對於當時PC所運行的工做程序來講,這種內存的性能以及容量足以知足當時軟件程序的處理須要。不過隨着軟件程序和新一代80286硬件平臺的出現,程序和硬件對內存性能提出了更高要求,爲了提升速度並擴大容量,內存必須以獨立的封裝形式出現,於是誕生了「內存條」概念。
在80286主板剛推出的時候,內存條採用了SIMM(Single In-lineMemory Modules,單邊接觸內存模組)接口,容量爲30pin、256kb,必須是由8 片數據位和1 片校驗位組成1 個bank,正因如此,咱們見到的30pin SIMM通常是四條一塊兒使用。自1982年PC進入民用市場一直到如今,搭配80286處理器的30pin SIMM 內存是內存領域的開山鼻祖。
隨後,在1988 ~1990 年當中,PC 技術迎來另外一個發展高峯,也就是386和486時代,此時CPU 已經向16bit 發展,因此30pin SIMM 內存再也沒法知足需求,其較低的內存帶寬已經成爲急待解決的瓶頸,因此此時72pin SIMM 內存出現了,72pin SIMM支持32bit快速頁模式內存,內存帶寬得以大幅度提高。72pin SIMM內存單條容量通常爲512KB ~2MB,並且僅要求兩條同時使用,因爲其與30pin SIMM 內存沒法兼容,所以這個時候PC業界毅然將30pin SIMM 內存淘汰出局了。
EDO DRAM(Extended Date Out RAM,外擴充數據模式存儲器)內存,這是1991 年到1995 年之間盛行的內存條,EDO-RAM同FP DRAM極其類似,它取消了擴展數據輸出內存與傳輸內存兩個存儲週期之間的時間間隔,在把數據發送給CPU的同時去訪問下一個頁面,故而速度要比普通DRAM快15~30%。工做電壓爲通常爲5V,帶寬32bit,速度在40ns以上,其主要應用在當時的486及早期的Pentium電腦上。
在1991 年到1995 年中,讓咱們看到一個尷尬的狀況,那就是這幾年內存技術發展比較緩慢,幾乎停滯不前,因此咱們看到此時EDO RAM有72 pin和168 pin並存的狀況,事實上EDO 內存也屬於72pin SIMM 內存的範疇,不過它採用了全新的尋址方式。EDO 在成本和容量上有所突破,憑藉着製做工藝的飛速發展,此時單條EDO 內存的容量已經達到4 ~16MB 。因爲Pentium及更高級別的CPU數據總線寬度都是64bit甚至更高,因此EDO RAM與FPM RAM都必須成對使用。
SDRAM時代
自Intel Celeron系列以及AMD K6處理器以及相關的主板芯片組推出後,EDO DRAM內存性能再也沒法知足須要了,內存技術必須完全獲得個革新才能知足新一代CPU架構的需求,此時內存開始進入比較經典的SDRAM時代。
第一代SDRAM 內存爲PC66 規範,但很快因爲Intel 和AMD的頻率之爭將CPU外頻提高到了100MHz,因此PC66內存很快就被PC100內存取代,接着133MHz 外頻的PIII以及K7時代的來臨,PC133規範也以相同的方式進一步提高SDRAM 的總體性能,帶寬提升到1GB/sec以上。因爲SDRAM 的帶寬爲64bit,正好對應CPU 的64bit 數據總線寬度,所以它只須要一條內存即可工做,便捷性進一步提升。在性能方面,因爲其輸入輸出信號保持與系統外頻同步,所以速度明顯超越EDO 內存。
不能否認的是,SDRAM 內存由早期的66MHz,發展後來的100MHz、133MHz,儘管沒能完全解決內存帶寬的瓶頸問題,但此時CPU超頻已經成爲DIY用戶永恆的話題,因此很多用戶將品牌好的PC100品牌內存超頻到133MHz使用以得到CPU超頻成功,值得一提的是,爲了方便一些超頻用戶需求,市場上出現了一些PC150、PC166規範的內存。
儘管SDRAM PC133內存的帶寬可提升帶寬到1064MB/S,加上Intel已經開始着手最新的Pentium 4計劃,因此SDRAM PC133內存不能知足往後的發展需求,此時,Intel爲了達到獨佔市場的目的,與Rambus聯合在PC市場推廣Rambus DRAM內存(稱爲RDRAM內存)。與SDRAM不一樣的是,其採用了新一代高速簡單內存架構,基於一種類RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集計算機)理論,這個理論能夠減小數據的複雜性,使得整個系統性能獲得提升。
在AMD與Intel的競爭中,這個時候是屬於頻率競備時代,因此這個時候CPU的主頻在不斷提高,Intel爲了蓋過AMD,推出高頻PentiumⅢ以及Pentium 4 處理器,所以Rambus DRAM內存是被Intel看着是將來本身的競爭殺手鐗,Rambus DRAM內存以高時鐘頻率來簡化每一個時鐘週期的數據量,所以內存帶寬至關出色,如PC 1066 1066 MHz 32 bits帶寬可達到4.2G Byte/sec,Rambus DRAM曾一度被認爲是Pentium 4 的絕配。
儘管如此,Rambus RDRAM 內存生不逢時,後來依然要被更高速度的DDR「掠奪」其寶座地位,在當時,PC600、PC700的Rambus RDRAM 內存因出現Intel820 芯片組「失誤事件」、PC800 Rambus RDRAM因成本太高而讓Pentium 4平臺高高在上,沒法得到大衆用戶擁戴,種種問題讓Rambus RDRAM胎死腹中,Rambus曾但願具備更高頻率的PC1066 規範RDRAM來力挽狂瀾,但最終也是拜倒在DDR 內存面前。
DDR時代
DDR SDRAM(Dual Date Rate SDRAM)簡稱DDR,也就是「雙倍速率SDRAM「的意思。DDR能夠說是SDRAM的升級版本, DDR在時鐘信號上升沿與降低沿各傳輸一次數據,這使得DDR的數據傳輸速度爲傳統SDRAM的兩倍。因爲僅多采用了降低緣信號,所以並不會形成能耗增長。至於定址與控制信號則與傳統SDRAM相同,僅在時鐘上升緣傳輸。
DDR 內存是做爲一種在性能與成本之間折中的解決方案,其目的是迅速創建起牢固的市場空間,繼而一步步在頻率上高歌猛進,最終彌補內存帶寬上的不足。第一代DDR200 規範並無獲得普及,第二代PC266 DDR SRAM(133MHz時鐘×2倍數據傳輸=266MHz帶寬)是由PC133 SDRAM內存所衍生出的,它將DDR 內存帶向第一個高潮,目前還有很多賽揚和AMD K7處理器都在採用DDR266規格的內存,其後來的DDR333內存也屬於一種過分,而DDR400內存成爲目前的主流平臺選配,雙通道DDR400內存已經成爲800FNB處理器搭配的基本標準,隨後的DDR533 規範則成爲超頻用戶的選擇對象。
DDR2時代
隨着CPU 性能不斷提升,咱們對內存性能的要求也逐步升級。不能否認,牢牢依高頻率提高帶寬的DDR早晚會力不從心,所以JEDEC 組織很早就開始醞釀DDR2 標準,加上LGA775接口的915/925以及最新的945等新平臺開始對DDR2內存的支持,因此DDR2內存將開始演義內存領域的今天。
DDR2 可以在100MHz 的發信頻率基礎上提供每插腳最少400MB/s 的帶寬,並且其接口將運行於1.8V 電壓上,從而進一步下降發熱量,以便提升頻率。此外,DDR2 將融入CAS、OCD、ODT 等新性能指標和中斷指令,提高內存帶寬的利用率。從JEDEC組織者闡述的DDR2標準來看,針對PC等市場的DDR2內存將擁有400、53三、667MHz等不一樣的時鐘頻率。高端的DDR2內存將擁有800、1000MHz兩種頻率。DDR-II內存將採用200-、220-、240-針腳的FBGA封裝形式。最初的DDR2內存將採用0.13微米的生產工藝,內存顆粒的電壓爲1.8V,容量密度爲512MB。
內存技術在2005年將會毫無懸念,SDRAM爲表明的靜態內存在五年內不會普及。QBM與RDRAM內存也難以挽回頹勢,所以DDR與DDR2共存時代將是鐵定的事實。
PC-100的「接班人」除了PC一133之外,VCM(VirXual Channel Memory)也是很重
要的一員。VCM即「虛擬通道存儲器」,這也是目前大多數較新的芯片組支持的一種內存標準,VCM內存主要根據由NEC公司開發的一種「緩存式DRAM」技術製造而成,它集成了「通道緩存」,由高速寄存器進行配置和控制。在實現高速數據傳輸的同時,VCM還維持着對傳統SDRAM的高度兼容性,因此一般也把VCM內存稱爲VCM SDRAM。VCM與SDRAM的差異在於不管是否通過CPU處理的數據,均可先交於VCM進行處理,而普通的SDRAM就只能處理經CPU處理之後的數據,因此VCM要比SDRAM處理數據的速度快20%以上。目前能夠支持VCM SDRAM的芯片組不少,包括:Intel的815E、VIA的694X等。
3.RDRAM
Intel在推出:PC-100後,因爲技術的發展,PC-100內存的800MB/s帶寬已經不能知足需求,而PC-133的帶寬提升並不大(1064MB/s),一樣不能知足往後的發展需求。Intel爲了達到獨佔市場的目的,與Rambus公司聯合在PC市場推廣Rambus DRAM(DirectRambus DRAM),如圖4-3所示。
Rambus DRAM是:Rambus公司最先提出的一種內存規格,採用了新一代高速簡單內存架構,基於一種RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集計算機)理論,從而能夠減小數據的複雜性,使得整個系統性能獲得提升。Rambus使用400MHz的16bit總線,在一個時鐘週期內,能夠在上升沿和降低沿的同時傳輸數據,這樣它的實際速度就爲400MHz×2=800MHz,理論帶寬爲(16bit×2×400MHz/8)1.6GB/s,至關於PC-100的兩倍。另外,Rambus也能夠儲存9bit字節,額外的一比特是屬於保留比特,可能之後會做爲:ECC(ErroI·Checking and Correction,錯誤檢查修正)校驗位。Rambus的時鐘能夠高達400MHz,並且僅使用了30條銅線鏈接內存控制器和RIMM(Rambus In-line MemoryModules,Rambus內嵌式內存模塊),減小銅線的長度和數量就能夠下降數據傳輸中的電磁干擾,從而快速地提升內存的工做頻率。不過在高頻率下,其發出的熱量確定會增長,所以第一款Rambus內存甚至須要自帶散熱風扇。
DDR3時代
DDR3相比起DDR2有更高的工做電壓, 從DDR2的1.8V降落到1.5V,性能更好更爲省電;DDR2的4bit預讀升級爲8bit預讀。DDR3目前最高可以1600Mhz的速度,因爲目前最爲快速的DDR2內存速度已經提高到800Mhz/1066Mhz的速度,於是首批DDR3內存模組將會從1333Mhz的起跳。在Computex大展咱們看到多個內存廠商展出1333Mhz的DDR3模組。
1、DDR3在DDR2基礎上採用的新型設計:
1.8bit預取設計,而DDR2爲4bit預取,這樣DRAM內核的頻率只有接口頻率的1/8,DDR3-800的核心工做頻率只有100MHz。
2.採用點對點的拓樸架構,以減輕地址/命令與控制總線的負擔。
3.採用100nm如下的生產工藝,將工做電壓從1.8V降至1.5V,增長異步重置(Reset)與ZQ校準功能。
內存區別:
DDR2與DDR的區別
與DDR相比,DDR2最主要的改進是在內存模塊速度相同的狀況下,能夠提供至關於DDR內存兩倍的帶寬。這主要是經過在每一個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。做爲對比,在每一個設備上DDR內存只可以使用一個DRAM核心。技術上講,DDR2內存上仍然只有一個DRAM核心,可是它能夠並行存取,在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據。
與雙倍速運行的數據緩衝相結合,DDR2內存實現了在每一個時鐘週期處理多達4bit的數據,比傳統DDR內存能夠處理的2bit數據高了一倍。DDR2內存另外一個改進之處在於,它採用FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式。
然而,儘管DDR2內存採用的DRAM核心速度和DDR的同樣,可是咱們仍然要使用新主板才能搭配DDR2內存,由於DDR2的物理規格和DDR是不兼容的。首先是接口不同,DDR2的針腳數量爲240針,而DDR內存爲184針;其次,DDR2內存的VDIMM電壓爲1.8V,也和DDR內存的2.5V不一樣。
DDR2的定義:
DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(電子設備工程聯合委員會)進行開發的新生代內存技術標準,它與上一代DDR內存技術標準最大的不一樣就是,雖然同是採用了在時鐘的上升/降低延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2內存卻擁有兩倍於上一代DDR內存預讀取能力(即:4bit數據讀預取)。換句話說,DDR2內存每一個時鐘可以以4倍外部總線的速度讀/寫數據,而且可以之內部控制總線4倍的速度運行。
此外,因爲DDR2標準規定全部DDR2內存均採用FBGA封裝形式,而不一樣於目前普遍應用的TSOP/TSOP-II封裝形式,FBGA封裝能夠提供了更爲良好的電氣性能與散熱性,爲DDR2內存的穩定工做與將來頻率的發展提供了堅實的基礎。回想起DDR的發展歷程,從第一代應用到我的電腦的DDR200通過DDR26六、DDR333到今天的雙通道DDR400技術,第一代DDR的發展也走到了技術的極限,已經很難經過常規辦法提升內存的工做速度;隨着Intel最新處理器技術的發展,前端總線對內存帶寬的要求是愈來愈高,擁有更高更穩定運行頻率的DDR2內存將是大勢所趨。
DDR2與DDR的區別:
在瞭解DDR2內存諸多新技術前,先讓咱們看一組DDR和DDR2技術對比的數據。
一、延遲問題:
從上表能夠看出,在同等核心頻率下,DDR2的實際工做頻率是DDR的兩倍。這得益於DDR2內存擁有兩倍於標準DDR內存的4BIT預讀取能力。換句話說,雖然DDR2和DDR同樣,都採用了在時鐘的上升延和降低延同時進行數據傳輸的基本方式,但DDR2擁有兩倍於DDR的預讀取系統命令數據的能力。也就是說,在一樣100MHz的工做頻率下,DDR的實際頻率爲200MHz,而DDR2則能夠達到400MHz。
這樣也就出現了另外一個問題:在同等工做頻率的DDR和DDR2內存中,後者的內存延時要慢於前者。舉例來講,DDR 200和DDR2-400具備相同的延遲,然後者具備高一倍的帶寬。實際上,DDR2-400和DDR 400具備相同的帶寬,它們都是3.2GB/s,可是DDR400的核心工做頻率是200MHz,而DDR2-400的核心工做頻率是100MHz,也就是說DDR2-400的延遲要高於DDR400。
二、封裝和發熱量:
DDR2內存技術最大的突破點其實不在於用戶們所認爲的兩倍於DDR的傳輸能力,而是在採用更低發熱量、更低功耗的狀況下,DDR2能夠得到更快的頻率提高,突破標準DDR的400MHZ限制。
DDR內存一般採用TSOP芯片封裝形式,這種封裝形式能夠很好的工做在200MHz上,當頻率更高時,它過長的管腳就會產生很高的阻抗和寄生電容,這會影響它的穩定性和頻率提高的難度。這也就是DDR的核心頻率很難突破275MHZ的緣由。而DDR2內存均採用FBGA封裝形式。不一樣於目前普遍應用的TSOP封裝形式,FBGA封裝提供了更好的電氣性能與散熱性,爲DDR2內存的穩定工做與將來頻率的發展提供了良好的保障。
DDR2內存採用1.8V電壓,相對於DDR標準的2.5V,下降了很多,從而提供了明顯的更小的功耗與更小的發熱量,這一點的變化是意義重大的。
DDR2採用的新技術:
除了以上所說的區別外,DDR2還引入了三項新的技術,它們是OCD、ODT和Post CAS。
OCD(Off-Chip Driver):也就是所謂的離線驅動調整,DDR II經過OCD能夠提升信號的完整性。DDR II經過調整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的電阻值使二者電壓相等。使用OCD經過減小DQ-DQS的傾斜來提升信號的完整性;經過控制電壓來提升信號品質。
ODT:ODT是內建核心的終結電阻器。咱們知道使用DDR SDRAM的主板上面爲了防止數據線終端反射信號須要大量的終結電阻。它大大增長了主板的制形成本。實際上,不一樣的內存模組對終結電路的要求是不同的,終結電阻的大小決定了數據線的信號比和反射率,終結電阻小則數據線信號反射低可是信噪比也較低;終結電阻高,則數據線的信噪比高,可是信號反射也會增長。所以主板上的終結電阻並不能很是好的匹配內存模組,還會在必定程度上影響信號品質。DDR2能夠根據本身的特色內建合適的終結電阻,這樣能夠保證最佳的信號波形。使用DDR2不但能夠下降主板成本,還獲得了最佳的信號品質,這是DDR不能比擬的。
Post CAS:它是爲了提升DDR II內存的利用效率而設定的。在Post CAS操做中,CAS信號(讀寫/命令)可以被插到RAS信號後面的一個時鐘週期,CAS命令能夠在附加延遲(Additive Latency)後面保持有效。原來的tRCD(RAS到CAS和延遲)被AL(Additive Latency)所取代,AL能夠在0,1,2,3,4中進行設置。因爲CAS信號放在了RAS信號後面一個時鐘週期,所以ACT和CAS信號永遠也不會產生碰撞衝突。
總的來講,DDR2採用了諸多的新技術,改善了DDR的諸多不足,雖然它目前有成本高、延遲慢能諸多不足,但相信隨着技術的不斷提升和完善,這些問題終將獲得解決。
DDR3與DDR2幾個主要的不一樣之處 :
1.突發長度(Burst Length,BL)
因爲DDR3的預取爲8bit,因此突發傳輸週期(Burst Length,BL)也固定爲8,而對於DDR2和早期的DDR架構系統,BL=4也是經常使用的,DDR3爲此增長了一個4bit Burst Chop(突發突變)模式,即由一個BL=4的讀取操做加上一個BL=4的寫入操做來合成一個BL=8的數據突發傳輸,屆時可經過A12地址線來控制這一突發模式。並且須要指出的是,任何突發中斷操做都將在DDR3內存中予以禁止,且不予支持,取而代之的是更靈活的突發傳輸控制(如4bit順序突發)。
2.尋址時序(Timing)
就像DDR2從DDR轉變而來後延遲週期數增長同樣,DDR3的CL週期也將比DDR2有所提升。DDR2的CL範圍通常在2~5之間,而DDR3則在5~11之間,且附加延遲(AL)的設計也有所變化。DDR2時AL的範圍是0~4,而DDR3時AL有三種選項,分別是0、CL-1和CL-2。另外,DDR3還新增長了一個時序參數——寫入延遲(CWD),這一參數將根據具體的工做頻率而定。
3.DDR3新增的重置(Reset)功能
重置是DDR3新增的一項重要功能,併爲此專門準備了一個引腳。DRAM業界很早之前就要求增長這一功能,現在終於在DDR3上實現了。這一引腳將使DDR3的初始化處理變得簡單。當Reset命令有效時,DDR3內存將中止全部操做,並切換至最少許活動狀態,以節約電力。
在Reset期間,DDR3內存將關閉內在的大部分功能,全部數據接收與發送器都將關閉,全部內部的程序裝置將復位,DLL(延遲鎖相環路)與時鐘電路將中止工做,並且不理睬數據總線上的任何動靜。這樣一來,將使DDR3達到最節省電力的目的。
4.DDR3新增ZQ校準功能
ZQ也是一個新增的腳,在這個引腳上接有一個240歐姆的低公差參考電阻。這個引腳經過一個命令集,經過片上校準引擎(On-Die Calibration Engine,ODCE)來自動校驗數據輸出驅動器導通電阻與ODT的終結電阻值。當系統發出這一指令後,將用相應的時鐘週期(在加電與初始化以後用512個時鐘週期,在退出自刷新操做後用256個時鐘週期、在其餘狀況下用64個時鐘週期)對導通電阻和ODT電阻進行從新校準。
5.參考電壓分紅兩個
在DDR3系統中,對於內存系統工做很是重要的參考電壓信號VREF將分爲兩個信號,即爲命令與地址信號服務的VREFCA和爲數據總線服務的VREFDQ,這將有效地提升系統數據總線的信噪等級。
6.點對點鏈接(Point-to-Point,P2P)
這是爲了提升系統性能而進行的重要改動,也是DDR3與DDR2的一個關鍵區別。在DDR3系統中,一個內存控制器只與一個內存通道打交道,並且這個內存通道只能有一個插槽,所以,內存控制器與DDR3內存模組之間是點對點(P2P)的關係(單物理Bank的模組),或者是點對雙點(Point-to-two-Point,P22P)的關係(雙物理Bank的模組),從而大大地減輕了地址/命令/控制與數據總線的負載。而在內存模組方面,與DDR2的類別相相似,也有標準DIMM(臺式PC)、SO-DIMM/Micro-DIMM(筆記本電腦)、FB-DIMM2(服務器)之分,其中第二代FB-DIMM將採用規格更高的AMB2(高級內存緩衝器)。
面向64位構架的DDR3顯然在頻率和速度上擁有更多的優點,此外,因爲DDR3所採用的根據溫度自動自刷新、局部自刷新等其它一些功能,在功耗方面DDR3也要出色得多,所以,它可能首先受到移動設備的歡迎,就像最早迎接DDR2內存的不是臺式機而是服務器同樣。在CPU外頻提高最迅速的PC臺式機領域,DDR3將來也是一片光明。目前Intel預計在明年第二季所推出的新芯片-熊湖(Bear Lake),其將支持DDR3規格,而AMD也預計同時在K9平臺上支持DDR2及DDR3兩種規格。
內存異步工做模式包含多種意義,在廣義上凡是內存工做頻率與CPU的外頻不一致時均可以稱爲內存異步工做模式。首先,最先的內存異步工做模式出如今早期的主板芯片組中,能夠使內存工做在比CPU外頻高33MHz或者低33MHz的模式下(注意只是簡單相差33MHz),從而能夠提升系統內存性能或者使老內存繼續發揮餘熱。其次,在正常的工做模式(CPU不超頻)下,目前很多主板芯片組也支持內存異步工做模式,例如Intel 910GL芯片組,僅僅只支持533MHz FNB即133MHz的CPU外頻,但卻能夠搭配工做頻率爲133MHz的DDR 26六、工做頻率爲166MHz的DDR 333和工做頻率爲200MHz的DDR 400正常工做(注意此時其CPU外頻133MHz與DDR 400的工做頻率200MHz已經相差66MHz了),只不過搭配不一樣的內存其性能有差別罷了。再次,在CPU超頻的狀況下,爲了避免使內存拖CPU超頻能力的後腿,此時能夠調低內存的工做頻率以便於超頻,例如AMD的Socket 939接口的Opteron 144很是容易超頻,很多產品的外頻均可以輕鬆超上300MHz,而此若是在內存同步的工做模式下,此時內存的等效頻率將高達DDR 600,這顯然是不可能的,爲了順利超上300MHz外頻,咱們能夠在超頻前在主板BIOS中把內存設置爲DDR 333或DDR 266,在超上300MHz外頻以後,前者也不過才DDR 500(某些極品內存能夠達到),然後者更是隻有DDR 400(徹底是正常的標準頻率),因而可知,正確設置內存異步模式有助於超頻成功。
目前的主板芯片組幾乎都支持內存異步,英特爾公司從810系列到目前較新的875系列都支持,而威盛公司則從693芯片組之後所有都提供了此功能。
內存品牌:
比較知名,並且耳熟能詳的
現代(HY)
我的認爲,原廠現代和三星內存是目前兼容性和穩定性最好的內存條,其比許多廣告吹得生猛的內存條要來得實在得多,此外,現代"Hynix(更專業的稱呼是海力士半導體Hynix Semiconductor Inc.)"的D43等顆粒也是目前不少高頻內存所廣泛採用的內存芯片。目前,市場上超值的現代高頻條有現代原廠DDR500內存,採用了TSOP封裝的HY5DU56822CT-D5內存芯片,其性價比很不錯。
金士頓(Kingston)
做爲世界第一大內存生產廠商的Kingston,其金士頓內存產品在進入中國市場以來,就憑藉優秀的產品質量和一流的售後服務,贏得了衆多中國消費者的心。
不過Kingston雖然做爲世界第一大內存生產廠商,然而Kingston品牌的內存產品,其使用的內存顆粒確是五花八門,既有Kingston本身顆粒的產品,更多的則是現代(Hynix)、三星(Samsung)、南亞(Nanya)、華邦(Winbond)、英飛凌(Infinoen)、美光(Micron)等等衆多廠商的內存顆粒。
Kingston的高頻內存有采用"Hynix"D43顆粒和Winbond的內存顆粒的金士頓DDR400、DDR433-DDR500內存等,其分屬ValueRam系列(經濟型)和HyperX系列。
Kingston的ValueRam系列,價格與普通的DDR400同樣,但其能夠超頻到DDR500使用。而Kingston的HyperX系列其超頻性也不錯,Kingston 500MHz的HyperX超頻內存(HyperX PC4000)有容量256MB、512MB單片包裝與容量512MB與1GB雙片的包裝上市,其電壓爲2.6伏特,採用鋁製散熱片增強散熱,使用三星K4H560838E-TCCC芯片,在DDR400下的CAS值爲2.5,DDR500下的CAS值爲3,因此性能也通常。
勝創(Kingmax)
成立於1989年的勝創科技有限公司是一家名列中國臺灣省前200強的生產企業(Commonwealth Magazine,May 2000),同時也是內存模組的引領生產廠商。
經過嚴格的質量控制和完善的研發實力,勝創科技得到了ISO-9001證書,同時和IT行業中最優秀的企業創建了合做夥伴關係。公司以不斷創新的設計工藝和追求完美的信念生產出了高性能的尖端科技產品,不斷向移動計算領域提供價廉物美的最出色的內存模組。
在SDRAM時期,Kingmax就曾成功的建造了PC150帝國,開啓了內存產品的高速時代,也奠基了Kingmax在內存領域領先的地位。而今DDR來了,從266到300,再到如今的500,Kingmax始終保持着領先的位置,繼續引領着內存發展的方向。說到KingMax內存,就不能不說到它獨特的 「TinyBGA」封裝技術專利——做爲全球領先的DRAM生產廠商,勝創科技在1997年宣佈了第一款基於TinyBGA封裝技術的內存模組,這項屢獲殊榮的封裝技術能以一樣的體積大小封裝3倍於普通技術所達到的內存容量。同時,勝創科技還研製了爲高端服務器和工做站應用設計的1GB StackBGA模組、爲DDR應用設計的FBGA模組以及爲Rambus RIMM應用設計的速度高達1.6GB/秒的flip-chip BGA/DCA模組。
Kingmax勝創推出的低價版的DDR433內存產品,該產品採用傳統的TSOP封裝內存芯片,工做頻率433MHz。Kingmax推出的這個SuperRam PC3500系列的售價和PC3200處於同一檔次,這爲那些熱衷超頻又手頭不寬裕的用戶提供了一個不錯的選擇。此外,Kingmax也推出了CL-3的DDR500內存產品,其性能和其它廠家的同類產品大同小異。
宇瞻(Apacer)
在內存市場,Apacer一直以來都有着較好的聲譽,其SDRAM時代的WBGA封裝也響徹一時,在DDR內存上也樹立了良好形象。宇瞻科技隸屬宏基集團,實力很是雄厚。初期專一於內存模組行銷,並已經成爲全球前四大內存模組供應商之一。據權威人士透露,在國際上,宇瞻的品牌知名度以及產品銷量與目在前國內排名第一的品牌持平甚至超過,之因此在國內目前沒有坐到龍頭位置,是由於宇瞻對於品牌宣傳一直比較低調,精力更多投入到產品研發生產而不是品牌推廣當中。
最近,宇瞻相應推出的"宇瞻金牌內存"系列。宇瞻金牌內存產品線特別爲追求高穩定性、高兼容性的內存用戶而設計。宇瞻金牌內存堅持使用100%原廠測試顆粒(決不使用OEM顆粒)是基於現有最新的DDR內存技術標準設計而成,通過ISO 9002認證之工廠完整流程生產製造。採用20微米金手指高品質6層PCB板,每條內存都覆蓋有美觀精質的黃金色金屬銘牌,並且經過了最高端的Advantest測試系統檢測後,採用高速SMT機臺打造,通過高低壓、高低溫、長時間的密封式空間嚴苛測試,並通過全球知名系統及主板大廠徹底兼容性測試,品質與兼容性都獲得最大限度的保證。
宇瞻的DDR500內存(PC4000內存)採用金黃色的散熱片和綠色的PCB板搭配。金屬散熱片的材質至關不錯,在手中有種沉甸甸的感受,爲了防止氧化,其表面被鍍成了金色。內存顆粒方面,這款內存採用了三星的內存顆粒,具體型號爲:K4H560838E-TCC5,爲32Mx8規格DDR466@CL=3的TSOPII封裝顆粒,標準工做電壓2.6V+-0.1V,標準運行時序CL-tRCD-tRP爲3-4-4。在DDR500下其CL值爲3,性能將就。
金邦(Geil)
金邦科技股份有限公司是世界上專業的內存模塊製造商之一。全球第一家也是惟一家以漢字註冊的內存品牌,並以中文命名的產品"金邦金條"、"千禧條GL2000"迅速進入國內市場,在極短的時間內達到行業銷量遙遙領先。第一支"量身訂作,終身保固"記憶體模組的內存品牌,首推"量身訂作"系列產品,使計算機進入最優化狀態。在聯合電子設備工程委員會JEDEC還沒有經過DDR400標準的狀況下,率先推出第一支"DDR400"併成功於美國上市。
金邦高性能、高品質和高可靠性的內存產品,引發業界和傳媒的普遍關注。在過去幾年中,金邦內存屢次榮獲國內權威雜誌評爲讀者首選品牌和編輯選擇獎,穩奪國內存儲器市場佔有率三強。
金邦的Geil Platinum系列的DDR500內存(PC4000),採用TSOPII封裝,使用了純銅內存散熱片,可較妥善的解決內存的散熱問題。採用六層低電磁干擾PCB板設計;單條容量256MB,在內存芯片上作了總體打磨並上打上了Geil的印記,"號稱"使用了4ns的內存芯片,但仍能夠看出其是採用Hynix的內存顆粒。額定工做頻率可達500MHz,在內存參數方面這是默認爲CL3,可達CL2.5。除此而外,其還有金條PC4200(DDR533)等款產品。
威剛(ADATA)
威剛的高頻內存有DDR450、460、500等。Adata DDR500是一款價格適宜的DDR500產品,CAS值爲3,其沒有使用散熱片,在芯片上的標籤顯示了Adata ID號,可是,建議不用,由於畢竟沒用散熱片,因此使用壽命較短。
(2):硬盤
硬盤概述:
硬盤是電腦主要的存儲媒介之一,由一個或者多個鋁製或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料。絕大多數硬盤都是固定硬盤,被永久性地密封固定在硬盤驅動器中。
硬盤發展:
從第一塊硬盤RAMAC的問世到如今單碟容量高達250GB多的硬盤,硬盤也經歷了幾代的發展,如下是其發展歷史。
1.1956年9月,IBM的一個工程小組向世界展現了第一臺磁盤存儲系統IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),其磁頭能夠直接移動到盤片上的任何一塊存儲區域,從而成功地實現了隨機存儲,這套系統的總容量只有5MB,共使用了50個直徑爲24英寸的磁盤,這些盤片表面塗有一層磁性物質,它們被疊起來固定在一塊兒,繞着同一個軸旋轉。此款RAMAC當時主要應用於飛機預定、自動銀行、醫學診斷及太空領域。
2.1968年IBM公司首次提出「溫徹斯特/Winchester」技術,探討對硬盤技術作重大改造的可能性。「溫徹斯特」技術的精隋是:「密封、固定並高速旋轉的鍍磁盤片,磁頭沿盤片徑向移動,磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方,而不與盤片直接接觸」,這也是現代絕大多數硬盤的原型。
3.1973年IBM公司製造出第一臺採用「溫徹期特」技術的硬盤,今後硬盤技術的發展有了正確的結構基礎。它的容量爲60MB,轉速略低於3000RPM,採用4張14英寸盤片,存儲密度爲每平方英寸1.7MB。
4.1979年,IBM再次發明了薄膜磁頭,爲進一步減少硬盤體積、增大容量、提升讀寫速度提供了可能。
5.80年代末期IBM發明的MR(Magneto Resistive)磁阻是對硬盤技術發展的又一項重大貢獻,這種磁頭在讀取數據時對信號變化至關敏感,使得盤片的存儲密度比以往每英寸20MB提升了數十倍。
6.1991年IBM生產的3.5英寸的硬盤使用了MR磁頭,使硬盤的容量首次達到了1GB,今後硬盤容量開始進入了GB數量級。
7.1999年9月7日,Maxtor宣佈了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬盤,從而把硬盤的容量引入了一個新的里程碑。
8.2000年2月23日,希捷發佈了轉速高達15,000RPM的Cheetah X15系列硬盤,其平均尋道時間僅3.9ms,它也是到目前爲止轉速最高的硬盤;其性能至關於閱讀一整部Shakespeare只花.15秒。此係列產品的內部數據傳輸率高達48MB/s,數據緩存爲4~16MB,支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纖通道) ,這將硬盤外部數據傳輸率提升到了160MB~200MB/s。總得來講,希捷的此款("捷豹")Cheetah X15系列將硬盤的性能提高到了一個全新的高度。
9.2000年3月16日,硬盤領域又有新突破,第一款「玻璃硬盤」問世,這就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV,此兩款硬盤均使用玻璃取代傳統的鋁做爲盤片材料,這能爲硬盤帶來更大的平滑性及更高的堅固性。另外玻璃材料在高轉速時具備更高的穩定性。此外Deskstar 75GXP系列產品的最高容量達75GB,而Deskstar 40GV的數據存儲密度則高達14.3 十億數據位/每平方英寸,這再次刷新數據存儲密度世界記錄。
10.如下是近年來關於硬盤價格的趣味數字
1995年 200MB~400MB 大於4000元/GB
1996年 1.2GB~2.1GB 1500元~2000/GB
1998年 1.2GB~2.1GB 200元~250元/GB
2000年 4.3GB~6.4GB 40元/GB
2002年 10GB~20GB 20元/GB
2004年 40GB~80GB 6.9元/GB
2005年 80GB~160GB 4.5元/GB
2006年 80GB~250GB 3.8元/GB
2008年 160GB~1TB 1.6元/GB
將來的發展趨勢
希捷存儲新技術:2009年出2500G硬盤
硬盤記錄密度越大就能夠實現越大的磁盤容量,希捷最近發佈的160GB 5400rpm 2.5英寸
垂直紀錄筆記本硬盤的紀錄密度是每平方英寸135Gbits,東芝最新展現的2.5英寸硬盤每平
方英寸紀錄密度是188Gbits,而在加州硅谷的IDEMA DiSKON展會上,希捷展現了1種磁記錄
設備,每平方英寸能夠紀錄421Gbits數據!
希捷CEO Bill Watkins表示,在紀錄密度上的突破將開啓數字革命,硬盤在各類存儲需
求上能夠持續保持領先優點。根據希捷的新聞稿,希捷宣稱採用421Gbits/平方英寸密度制
造的1.8英寸硬盤能夠容納275GB數據,2.5英寸硬盤能夠容納500GB數據,而全尺寸的3.5英
寸硬盤則能夠容納2.5TB數據,預計希捷將在2009年拿出全尺寸3.5英寸2.5TB容量的硬盤。
日立2010年推5000G硬盤 等同半我的腦存儲量
據國外媒體報道,日立日前宣佈,將於2010年推出5TB(5000G)硬盤,從而向新興的固態
硬盤發起挑戰。
現在,固態硬盤逐漸蠶食傳統硬盤業務, 尤爲是在筆記本電腦市場。可是,這並不意
味着傳統硬盤將今後退出歷史舞臺。
硬盤專家日立的作法是,儘量提高硬盤的存儲空間。據悉,日立計劃於2010年推出5TB
3.5英寸商用硬盤。該硬盤採用了電流正交平面垂直巨磁阻(CPP-GMR)技術,使每平方英寸的
存儲密度達到1TB。
至於5TB的硬盤可以存儲多少內容, 日立高管Yoshihiro Shiroishi稱:「到2010年,2
塊硬盤的存儲量就與人類大腦的存儲量至關。
硬盤接口:
IDE,俗稱PATA並口
SATA(Serial ATA)接口,它做爲一種新型硬盤接口技術於2000年初由intel公司率先提出。雖然與傳統並行ata存儲設備相比,sata硬盤有着無可比擬的優點。而磁盤系統的真正串行化是先從主板方面開始的,早在串行硬盤正式投放市場之前,主板的sata接口就已經就緒了。但在intel ich五、sis964以及via vt8237這些真正支持sata的南橋芯片出現之前,主板的sata接口是經過第三方芯片實現的。這些芯片主要是siliconimage的sil 3112和promise的pdc20375及pdc20376,它們基於pci總線,部分產品還作成專門的pci raid控制卡。
SATA2,希捷在SATA的基礎上加入NCQ本地命令陣列技術,並提升了磁盤速率。
SCSI,希捷在服務器上使用的接口,能夠熱插拔
SAS(Serial ATA SCSI)希捷在高端服務器上的接口。
硬盤品牌
希捷旗下的酷魚Barracuda、邁拓金鑽Maxtor Diamond
是硬盤的最佳選擇,性能最穩定,技術最領先,速率最快,價格略高
西部數據,旗下的魚子醬
是節能的選擇,性能中規中矩,價格便宜
日立,原IBM硬盤部,價格便宜,但穩定性欠佳,且噪音大,建議不要選擇
三星,主要提供筆記本硬盤
硬盤保養:
硬盤做爲電腦各配件中很是耐用的設備之一,保養好的話通常能夠用上個6~7年,下面給你們說一說怎樣正確保養硬盤。
硬盤的保養要分兩個方面,首先從硬件的角度看,特別是那些超級電腦DIY的玩家要注意如下問題。他們一般是不用機箱的,把電腦都擺在桌面一方面有利於散熱,一方面便於拆卸方便,而這樣損壞硬件的概率大大提升,特別是硬盤,由於當硬盤開始工做時,通常都處於高速旋轉之中,放在桌面上沒有固定,不穩定是最容易致使磁頭與盤片猛烈摩擦而損壞硬盤。還有就是要防止電腦使用時溫度太高,太高的溫度不只會影響硬盤的正常工做,還可能會致使硬盤受到損傷。
溫度太高將影響薄膜式磁頭的數據讀取靈敏度,會使晶體振盪器的時鐘主頻發生改變,還會形成硬盤電路元件失靈,磁介質也會因熱脹效應而形成記錄錯誤。
溫度太高不適宜,太低的溫度也會影響硬盤的工做。因此在空調房內也應注意不要把空調的溫度降得太多,這樣會產生水蒸氣,損毀硬盤。通常,室溫保持在20~25℃爲宜。接下來咱們談談使用過程當中硬盤的問題。
不少朋友在使用電腦是都沒有養成好習慣,用完電腦,關機時尚未等電腦徹底關機就拔掉了電源,還有人在用完電腦時直接關上開關,硬盤此時尚未復位,因此關機時必定要注意面板上的硬盤指示燈是否還在閃爍,只有當硬盤指示燈中止閃爍、硬盤結束讀寫後方可關閉計算機的電源開關,養成用電腦的好習慣。
有的朋友十分注意硬盤的保養,可是因爲操做不得當,也會對硬盤形成必定程度的傷害。
一些人看到報刊上講要按期整理硬盤上的信息,而他就沒有體會到按期二字,天天用完電腦後都整理一遍硬盤,認爲這樣能夠提升速度,但他不知這樣便加大了了硬盤的使用率,長此以往硬盤不但達不到效果,拔苗助長。
固然,若是您的硬盤長期不整理也是不行的,若是碎片積累了不少的話,那麼咱們往後在訪問某個文件時,硬盤可能會須要花費很長的時間讀取該文件,不但訪問效率降低,並且還有可能損壞磁道。咱們常常遇到的問題還不止這些。
還有就是有些朋友複製文件的時候,老是一次複製好幾個文件,而換來的是硬盤的慘叫。要「按期」對硬盤進行殺毒,好比CIH會破壞硬盤的分區表,致使你的寶貴「財富」丟失。不要使用系統工具中的硬盤壓縮技術,如今的硬盤很是大了,沒有必要去節省那點硬盤空間,況且這樣帶來的是硬盤的讀寫數據大大地減慢了,同時也不知不覺影響了硬盤的壽命。
因而可知,養成良好的使用電腦的習慣是很是重要的,它會直接影響到電腦甚至硬盤的壽命。慢慢養成習慣,這樣才能保證您的電腦長時間爲您效力。
硬盤是微機系統中最經常使用、最重要的存儲設備之一,也是故障機率較高的設備之一。而來自硬盤自己的故障通常都很小,主要是人爲因素或使用者未根據硬盤特色採起切實可行的維護措施所致。所以,硬盤在使用中必須加以正確維護,不然會出現故障或縮短使用壽命,甚至形成數據丟失,給工做和生活帶來不可挽回的損失和不便。
1、防震。硬盤是十分精密的存儲設備,工做時磁頭在盤片表面的浮動高度只有幾微米。不工做時,磁頭與盤片是接觸的;硬盤在進行讀寫操做時,一旦發生較大的震動,就可能形成磁頭與數據區相撞擊,致使盤片數據區損壞或劃盤,甚至丟失硬盤內的文件信息。所以在工做時或關機後,主軸電機還沒有停機以前,嚴禁搬運電腦或移動硬盤,以避免磁頭與盤片產生撞擊而擦傷盤片表面的磁層。在硬盤的安裝、拆御過程當中更要加倍當心,嚴禁搖晃、磕碰。
2、防塵。操做環境中灰塵過多,會被吸附到電路板的表面及主軸電機的內部,硬盤在較潮溼的環境中工做,會使絕緣電阻降低,輕則引發工做不穩定,重則使某些電子器件損壞。用戶不能自行拆開硬盤蓋,不然空氣中的灰塵便進入盤內,磁頭讀/寫操做時將劃傷盤片或磁頭。所以硬盤出現故障時決不容許在普通條件下拆開盤體外殼螺釘。
3、硬盤讀寫時切忌斷電。硬盤進行讀寫時,硬盤處於高速旋轉狀態中,如Quantum(昆騰)的Fireball(火球)系列3.5英寸硬盤,轉速達到每分鐘4500周,而GRANDPRIX系列大容量硬盤則高達每分鐘7200周;在硬盤如此高速旋轉時,突然關掉電源,將致使磁頭與盤片猛烈磨擦,從而損壞硬盤,因此在關機時,必定要注意面板上的硬盤指示燈,確保硬盤完成讀寫以後才關機。
4、防病毒。計算機病毒對硬盤中存貯的信息是一個很大的威脅,因此應利用版本較新的抗病毒軟件對硬盤進行按期的病毒檢測,發現病毒,應當即採起辦法去清除,儘可能避免對硬盤進行格式化,由於硬盤格式化會丟失所有數據並減小硬盤的使用壽命。當從外來軟盤拷貝信息到硬盤時,先要對軟盤進行病毒檢查,防止硬盤由此染上病毒,破壞盤內數據信息。
5、防高溫。硬盤的主軸電機、步進電機及其驅動電路工做時都要發熱,在使用中要嚴格控制環境溫度,微機操做室內最好配備空調,將溫度調節在20-25℃。在炎熱的夏季,要注意監測硬盤周圍的環境溫度不要超出產品許可的最高溫度(通常爲40℃)。
6、防磁場。磁場是損毀硬盤數據的隱形殺手,所以,要儘量地使硬盤不靠近強磁場,如音箱、喇叭、電機、電臺等,以避免硬盤裏所記錄的數據因磁化而受到破壞。
7、按期整理硬盤。硬盤的整理包括兩方面的內容:一是根目錄的整理,二是硬盤碎塊的整理。根目錄通常存放系統文件和子目錄文件,如COMMAND.COM、CONFIG.SYS、AUTO執行.BAT等個別文件,不要存放其它文件;DOS、Windows等操做系統,文字處理系統及其餘應用軟件都應該分別創建一個子目錄存放。一個清晰、整潔的目錄結構會爲你的工做帶來方便,同時也避免了軟件的重複放置及"垃圾文件"過多浪費硬盤空間,影響運行速度。硬度在使用一段時間後,文件的反覆存放、刪除,每每會使許多文件,尤爲是大文件在硬盤上佔用的扇區不連續,看起來就象一個個碎塊,硬盤上碎塊過多會極大地影響硬盤的速度,甚至形成死機或程序不能正常運行,MS DOS6.0以上版本都提供了硬盤整理程序DEFRAG,Windows/9X也提供了"磁盤碎片整理程序"。在平常使用過程當中,不妨按期整理整理,它將使你的電腦系統性能達到最佳。
硬盤的物理結構:
一、磁頭
磁頭是硬盤中最昂貴的部件,也是硬盤技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭,可是,硬盤的讀、寫倒是兩種大相徑庭的操做,爲此,這種二合一磁頭在設計時必需要同時兼顧到讀/寫兩種特性,從而形成了硬盤設計上的侷限。而MR磁頭(Magnetoresistive heads),即磁阻磁頭,採用的是分離式的磁頭結構:寫入磁頭仍採用傳統的磁感應磁頭(MR磁頭不能進行寫操做),讀取磁頭則採用新型的MR磁頭,即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣,在設計時就能夠針對二者的不一樣特性分別進行優化,以獲得最好的讀/寫性能。另外,MR磁頭是經過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度,於是對信號變化至關敏感,讀取數據的準確性也相應提升。並且因爲讀取的信號幅度與磁道寬度無關,故磁道能夠作得很窄,從而提升了盤片密度,達到200MB/英寸2,而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2,這也是MR磁頭被普遍應用的最主要緣由。目前,MR磁頭已獲得普遍應用,而採用多層結構和磁阻效應更好的材料製做的GMR磁頭(Giant Magnetoresistive heads)也逐漸普及。
二、磁道
當磁盤旋轉時,磁頭若保持在一個位置上,則每一個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡,這些圓形軌跡就叫作磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的,由於它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區,磁盤上的信息即是沿着這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間並非緊挨着的,這是由於磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響,同時也爲磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44MB的3.5英寸軟盤,一面有80個磁道,而硬盤上的磁道密度則遠遠大於此值,一般一面有成千上萬個磁道。
三、扇區
磁盤上的每一個磁道被等分爲若干個弧段,這些弧段即是磁盤的扇區,每一個扇區能夠存放512個字節的信息,磁盤驅動器在向磁盤讀取和寫入數據時,要以扇區爲單位。1.44MB3.5英寸的軟盤,每一個磁道分爲18個扇區。
四、柱面
硬盤一般由重疊的一組盤片構成,每一個盤面都被劃分爲數目相等的磁道,並從外緣的「0」開始編號,具備相同編號的磁道造成一個圓柱,稱之爲磁盤的柱面。磁盤的柱面數與一個盤面上的磁道數是相等的。因爲每一個盤面都有本身的磁頭,所以,盤面數等於總的磁頭數。所謂硬盤的CHS,即Cylinder(柱面)、Head(磁頭)、Sector(扇區),只要知道了硬盤的CHS的數目,便可肯定硬盤的容量,硬盤的容量=柱面數*磁頭數*扇區數*512B。
硬盤的邏輯結構
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1. 硬盤參數釋疑
到目前爲止, 人們常說的硬盤參數仍是古老的 CHS(Cylinder/Head/Sector)參數。那麼爲何要使用這些參數,它們的意義是什麼?它們的取值範圍是什麼?
好久之前, 硬盤的容量還很是小的時候,人們採用與軟盤相似的結構生產硬盤。也就是硬盤盤片的每一條磁道都具備相同的扇區數。由此產生了所謂的3D參數 (Disk Geometry). 既磁頭數(Heads),柱面數(Cylinders),扇區數(Sectors),以及相應的尋址方式。
其中:
磁頭數(Heads)表示硬盤總共有幾個磁頭,也就是有幾面盤片, 最大爲 255 (用 8 個二進制位存儲);
柱面數(Cylinders) 表示硬盤每一面盤片上有幾條磁道,最大爲 1023(用 10 個二進制位存儲);
扇區數(Sectors) 表示每一條磁道上有幾個扇區, 最大爲 63(用 6個二進制位存儲);
每一個扇區通常是 512個字節, 理論上講這不是必須的,但好像沒有取別的值的。
因此磁盤最大容量爲:
255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盤廠商經常使用的單位:
255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes )
在 CHS 尋址方式中,磁頭,柱面,扇區的取值範圍分別爲 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (注意是從 1 開始)。
2. 基本 Int 13H 調用簡介
BIOS Int 13H 調用是 BIOS提供的磁盤基本輸入輸出中斷調用,它能夠完成磁盤(包括硬盤和軟盤)的復位,讀寫,校驗,定位,診,格式化等功能。它使用的就是 CHS 尋址方式, 所以最大識能訪問 8 GB 左右的硬盤 (本文中如不做特殊說明,均以 1M = 1048576 字節爲單位)。
3. 現代硬盤結構簡介
在老式硬盤中,因爲每一個磁道的扇區數相等,因此外道的記錄密度要遠低於內道, 所以會浪費不少磁盤空間 (與軟盤同樣)。爲了解決這一問題,進一步提升硬盤容量,人們改用等密度結構生產硬盤。也就是說,外圈磁道的扇區比內圈磁道多,採用這種結構後,硬盤再也不具備實際的3D參數,尋址方式也改成線性尋址,即以扇區爲單位進行尋址。
爲了與使用3D尋址的老軟件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的軟件), 在硬盤控制器內部安裝了一個地址翻譯器,由它負責將老式3D參數翻譯成新的線性參數。這也是爲何如今硬盤的3D參數能夠有多種選擇的緣由(不一樣的工做模式,對應不一樣的3D參數, 如 LBA,LARGE,NORMAL)。
4. 擴展 Int 13H 簡介
雖然現代硬盤都已經採用了線性尋址,可是因爲基本 Int13H 的制約,使用 BIOS Int 13H 接口的程序, 如 DOS 等還只能訪問 8 G之內的硬盤空間。爲了打破這一限制, Microsoft 等幾家公司制定了擴展 Int 13H 標準(Extended Int13H),採用線性尋址方式存取硬盤, 因此突破了 8 G的限制,並且還加入了對可拆卸介質 (如活動硬盤) 的支持。
硬盤的基本參數:
1、容量
做爲計算機系統的數據存儲器,容量是硬盤最主要的參數。
硬盤的容量以兆字節(MB)或千兆字節(GB)爲單位,1GB=1024MB。但硬盤廠商在標稱硬盤容量時一般取1G=1000MB,所以咱們在BIOS中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的標稱值要小。
硬盤的容量指標還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量,單碟容量越大,單位成本越低,平均訪問時間也越短。
對於用戶而言,硬盤的容量就象內存同樣,永遠只會嫌少不會嫌多。Windows操做系統帶給咱們的除了更爲簡便的操做外,還帶來了文件大小與數量的日益膨脹,一些應用程序動輒就要吃掉上百兆的硬盤空間,並且還有不斷增大的趨勢。所以,在購買硬盤時適當的超前是明智的。近兩年主流硬盤是80G,而160G以上的大容量硬盤亦已開始逐漸普及。
通常狀況下硬盤容量越大,單位字節的價格就越便宜,可是超出主流容量的硬盤略微例外。時至2007年12月初,1TB(1000GB)的希捷硬盤中關村報價是¥2550元,500G的硬盤大概是¥965元。
2、轉速
轉速(Rotational speed 或Spindle speed)是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數,單位爲rpm。
早期IDE硬盤的轉速通常爲5200rpm或5400rpm,曾經Seagate的「大灰熊」系列和Maxtor則達到了7200rpm,是IDE硬盤中轉速最快的。現在的硬盤都是7200rpm的轉速,而更高的則達到了10000rpm。
3、平均訪問時間
平均訪問時間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達目標磁道位置,而且從目標磁道上找到要讀寫的數據扇區所需的時間。
平均訪問時間體現了硬盤的讀寫速度,它包括了硬盤的尋道時間和等待時間,即:平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。
硬盤的平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間。這個時間固然越小越好,目前硬盤的平均尋道時間一般在8ms到12ms之間,而SCSI硬盤則應小於或等於8ms。
硬盤的等待時間,又叫潛伏期(Latency),是指磁頭已處於要訪問的磁道,等待所要訪問的扇區旋轉至磁頭下方的時間。平均等待時間爲盤片旋轉一週所需的時間的一半,通常應在4ms如下。
4、傳輸速率
傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度,單位爲兆字節每秒(MB/s)。硬盤數據傳輸率又包括了內部數據傳輸率和外部數據傳輸率。
內部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱爲持續傳輸率(Sustained Transfer Rate),它反映了硬盤緩衝區未用時的性能。內部傳輸率主要依賴於硬盤的旋轉速度。
外部傳輸率(External Transfer Rate)也稱爲突發數據傳輸率(Burst Data Transfer Rate)或接口傳輸率,它標稱的是系統總線與硬盤緩衝區之間的數據傳輸率,外部數據傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關。
目前Fast ATA接口硬盤的最大外部傳輸率爲16.6MB/s,而Ultra ATA接口的硬盤則達到33.3MB/s。
使用SATA(Serial ATA)口的硬盤又叫串口硬盤,是將來PC機硬盤的趨勢。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範。2002年,雖然串行ATA的相關設備還未正式上市,但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA採用串行鏈接方式,串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號,具有了更強的糾錯能力,與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令(不只僅是數據)進行檢查,若是發現錯誤會自動矯正,這在很大程度上提升了數據傳輸的可靠性。串行接口還具備結構簡單、支持熱插拔的優勢。
串口硬盤是一種徹底不一樣於並行ATA的新型硬盤接口類型,因爲採用串行方式傳輸數據而知名。相對於並行ATA來講,就具備很是多的優點。首先,Serial ATA以連續串行的方式傳送數據,一次只會傳送1位數據。這樣能減小SATA接口的針腳數目,使鏈接電纜數目變少,效率也會更高。實際上,Serial ATA 僅用四支針腳就能完成全部的工做,分別用於鏈接電纜、鏈接地線、發送數據和接收數據,同時這樣的架構還能下降系統能耗和減少系統複雜性。其次,Serial ATA的起點更高、發展潛力更大,Serial ATA 1.0定義的數據傳輸率可達150MB/s,這比最快的並行ATA(即ATA/133)所能達到133MB/s的最高數據傳輸率還高,而在Serial ATA 2.0的數據傳輸率達到300MB/s,最終SATA將實現600MB/s的最高數據傳輸率。
5、緩存
與主板上的高速緩存(RAM Cache)同樣,硬盤緩存的目的是爲了解決系統先後級讀寫速度不匹配的問題,以提升硬盤的讀寫速度。目前,大多數SATA硬盤的緩存爲8M,而Seagate的「酷魚」系列則使用了32M Cache。
硬盤數據保護:
硬盤容量越作越大,咱們在硬盤裏存放的數據也愈來愈多。那麼,這麼大量的數據存放在這樣一個鐵盒子裏究竟有多安全呢?雖然,目前的大多數硬盤的無端障運行時間(MTBF)已達300,000小時以上,但這仍不夠,一次故障便足以形成災難性的後果。由於對於很多用戶,特別是商業用戶而言,數據纔是PC系統中最昂貴的部分,他們須要的是能提早對故障進行預測。正是這種需求與信任危機,推進着各廠商努力尋求一種硬盤安全監測機制,因而,一系列的硬盤數據保護技術應運而生。
一、S.M.A.R.T.技術
S.M.A.R.T.技術的全稱是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology,即「自監測、分析及報告技術」。在ATA-3標準中,S.M.A.R.T.技術被正式確立。S.M.A.R.T.監測的對象包括磁頭、磁盤、馬達、電路等,由硬盤的監測電路和主機上的監測軟件對被監測對象的運行狀況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較,當出現安全值範圍之外的狀況時,會自動向用戶發出警告,而更先進的技術還能夠提醒網絡管理員的注意,自動下降硬盤的運行速度,把重要數據文件轉存到其它安全扇區,甚至把文件備份到其它硬盤或存儲設備。經過S.M.A.R.T.技術,確實能夠對硬盤潛在故障進行有效預測,提升數據的安全性。但咱們也應該看到,S.M.A.R.T.技術並非萬能的,它只能對漸發性的故障進行監測,而對於一些突發性的故障,如盤片忽然斷裂等,硬盤再怎麼smart也無能爲力了。所以無論怎樣,備份仍然是必須的。
二、DFT技術
DFT(Drive Fitness Test,驅動器健康檢測)技術是IBM公司爲其PC硬盤開發的數據保護技術,它經過使用DFT程序訪問IBM硬盤裏的DFT微代碼對硬盤進行檢測,可讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運轉情況。
據研究代表,在用戶送回返修的硬盤中,大部分的硬盤自己是好的。DFT可以減小這種情形的發生,爲用戶節省時間和精力,避免因誤判形成數據丟失。它在硬盤上分割出一個單獨的空間給DFT程序,即便在系統軟件不能正常工做的狀況下也能調用。
DFT微代碼能夠自動對錯誤事件進行登記,並將登記數據保存到硬盤上的保留區域中。DFT微代碼還能夠實時對硬盤進行物理分析,如經過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩定性、重複移動等參數,並給出圖形供用戶或技術人員參考。這是一個全新的觀念,硬盤子系統的控制信號能夠被用來分析硬盤自己的機械情況。
而DFT軟件是一個獨立的不依賴操做系統的軟件,它能夠在用戶其餘任何軟件失效的狀況下運行。
擴展分區:
因爲主分區表中只能分四個分區, 沒法知足需求,所以設計了一種擴展分區格式。基本上說, 擴展分區的信息是以鏈表形式存放的,但也有一些特別的地方。首先, 主分區表中要有一個基本擴展分區項,全部擴展分區都隸屬於它,也就是說其餘全部擴展分區的空間都必須包括在這個基本擴展分區中。對於DOS / Windows 來講,擴展分區的類型爲 0x05。除基本擴展分區之外的其餘全部擴展分區則以鏈表的形式級聯存放, 後一個擴展分區的數據項記錄在前一個擴展分區的分區表中,但兩個擴展分區的空間並不重疊。
擴展分區相似於一個完整的硬盤,必須進一步分區才能使用.但每一個擴展分區中只能存在一個其餘分區。 此分區在 DOS/Windows環境中即爲邏輯盤。所以每個擴展分區的分區表(一樣存儲在擴展分區的第一個扇區中)中最多隻能有兩個分區數據項(包括下一個擴展分區的數據項)。
相關名詞解釋:
緩存
(Cache memory)是硬盤控制器上的一塊內存芯片,具備極快的存取速度,它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩衝器。因爲硬盤的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不一樣,緩存在其中起到一個緩衝的做用。緩存的大小與速度是直接關係到硬盤的傳輸速度的重要因素,可以大幅度地提升硬盤總體性能。當硬盤存取零碎數據時須要不斷地在硬盤與內存之間交換數據,若是有大緩存,則能夠將那些零碎數據暫存在緩存中,減少外系統的負荷,也提升了數據的傳輸速度。
硬盤的緩存主要起三種做用:一是預讀取。當硬盤受到CPU指令控制開始讀取數據時,硬盤上的控制芯片會控制磁頭把正在讀取的簇的下一個或者幾個簇中的數據讀到緩存中(因爲硬盤上數據存儲時是比較連續的,因此讀取命中率較高),當須要讀取下一個或者幾個簇中的數據的時候,硬盤則不須要再次讀取數據,直接把緩存中的數據傳輸到內存中就能夠了,因爲緩存的速度遠遠高於磁頭讀寫的速度,因此可以達到明顯改善性能的目的;二是對寫入動做進行緩存。當硬盤接到寫入數據的指令以後,並不會立刻將數據寫入到盤片上,而是先暫時存儲在緩存裏,而後發送一個「數據已寫入」的信號給系統,這時系統就會認爲數據已經寫入,並繼續執行下面的工做,而硬盤則在空閒(不進行讀取或寫入的時候)時再將緩存中的數據寫入到盤片上。雖然對於寫入數據的性能有必定提高,但也不可避免地帶來了安全隱患——若是數據還在緩存裏的時候忽然掉電,那麼這些數據就會丟失。對於這個問題,硬盤廠商們天然也有解決辦法:掉電時,磁頭會藉助慣性將緩存中的數據寫入零磁道之外的暫存區域,等到下次啓動時再將這些數據寫入目的地;第三個做用就是臨時存儲最近訪問過的數據。有時候,某些數據是會常常須要訪問的,硬盤內部的緩存會將讀取比較頻繁的一些數據存儲在緩存中,再次讀取時就能夠直接從緩存中直接傳輸。
緩存容量的大小不一樣品牌、不一樣型號的產品各不相同,早期的硬盤緩存基本都很小,只有幾百KB,已沒法知足用戶的需求。2MB和8MB緩存是現今主流硬盤所採用,而在服務器或特殊應用領域中還有緩存容量更大的產品,甚至達到了16MB、64MB等。
大容量的緩存雖然能夠在硬盤進行讀寫工做狀態下,讓更多的數據存儲在緩存中,以提升硬盤的訪問速度,但並不意味着緩存越大就越出衆。緩存的應用存在一個算法的問題,即使緩存容量很大,而沒有一個高效率的算法,那將致使應用中緩存數據的命中率偏低,沒法有效發揮出大容量緩存的優點。算法是和緩存容量相輔相成,大容量的緩存須要更爲有效率的算法,不然性能會大大折扣,從技術角度上說,高容量緩存的算法是直接影響到硬盤性能發揮的重要因素。更大容量緩存是將來硬盤發展的必然趨勢。
內部數據傳輸率
內部數據傳輸率(Internal Transfer Rate)是指硬盤磁頭與緩存之間的數據傳輸率,簡單的說就是硬盤將數據從盤片上讀取出來,而後存儲在緩存內的速度。內部傳輸率能夠明確表現出硬盤的讀寫速度,它的高低纔是評價一個硬盤總體性能的決定性因素,它是衡量硬盤性能的真正標準。有效地提升硬盤的內部傳輸率才能對磁盤子系統的性能有最直接、最明顯的提高。目前各硬盤生產廠家努力提升硬盤的內部傳輸率,除了改進信號處理技術、提升轉速之外,最主要的就是不斷的提升單碟容量以提升線性密度。因爲單碟容量越大的硬盤線性密度越高,磁頭的尋道頻率與移動距離能夠相應的減小,從而減小了平均尋道時間,內部傳輸速率也就提升了。雖然硬盤技術發展的很快,但內部數據傳輸率仍是在一個比較低(相對)的層次上,內部數據傳輸率低已經成爲硬盤性能的最大瓶頸。目前主流的家用級硬盤,內部數據傳輸率基本還停留在70~90 MB/s左右,並且在連續工做時,這個數據會降到更低。
數據傳輸率的單位通常採用MB/s或Mbit/s,尤爲在內部數據傳輸率上官方數據中更多的採用Mbit/s爲單位。此處有必要講解一下兩個單位兩者之間的差別:
MB/s的含義是兆字節每秒,Mbit/s的含義是兆比特每秒,前者是指每秒傳輸的字節數量,後者是指每秒傳輸的比特位數。MB/s中的B字母是Byte的含義,雖然與Mbit/s中的bit翻譯同樣,都是比特,也都是數據量度單位,但兩者是徹底不一樣的。Byte是字節數,bit是位數,在計算機中每八位爲一字節,也就是1Byte=8bit,是1:8的對應關係。所以1MB/s等於8Mbit/s。所以在在書寫單位時必定要注意B字母的大小寫,尤爲有些人還把Mbit/s簡寫爲Mb/s,此時B字母的大小真能夠稱爲失之毫釐,謬以千里。
上面這是通常狀況下MB/s與Mbit/s的對應關係,但在硬盤的數據傳輸率上兩者就不能用通常的MB和Mbit的換算關係(1B=8bit)來進行換算。好比某款產品官方標稱的內部數據傳輸率爲683Mbit/s,此時不能簡單的認爲683除以8獲得85.375,就認爲85MB/s是該硬盤的內部數據傳輸率。由於在683Mbit中還包含有許多bit(位)的輔助信息,不徹底是硬盤傳輸的數據,簡單的用8來換算,將沒法獲得真實的內部數據傳輸率數值。
外部數據傳輸率
硬盤數據傳輸率的英文拼寫爲Data Transfer Rate,簡稱DTR。硬盤數據傳輸率表現出硬盤工做時數據傳輸速度,是硬盤工做性能的具體表現,它並非一成不變的而是隨着工做的具體狀況而變化的。在讀取硬盤不一樣磁道、不一樣扇區的數據;數據存放的是否連續等因素都會影響到硬盤數據傳輸率。由於這個數據的不肯定性,因此廠商在標示硬盤參數時,更可能是採用外部數據傳輸率(External Transfer Rate)和內部數據傳輸率(Internal Transfer Rate)。
外部數據傳輸率(External Transfer Rate),通常也稱爲突發數據傳輸或接口傳輸率。是指硬盤緩存和電腦系統之間的數據傳輸率,也就是計算機經過硬盤接口從緩存中將數據讀出交給相應的控制器的速率。日常硬盤所採用的ATA6六、ATA100、ATA133等接口,就是以硬盤的理論最大外部數據傳輸率來表示的。ATA100中的100就表明着這塊硬盤的外部數據傳輸率理論最大值是100MB/s;ATA133則表明外部數據傳輸率理論最大值是133MB/s;而SATA接口的硬盤外部理論數據最大傳輸率可達150MB/s。這些只是硬盤理論上最大的外部數據傳輸率,在實際的平常工做中是沒法達到這個數值的。
轉速
轉速(Rotationl Speed),是硬盤內電機主軸的旋轉速度,也就是硬盤盤片在一分鐘內所能完成的最大轉數。轉速的快慢是標示硬盤檔次的重要參數之一,它是決定硬盤內部傳輸率的關鍵因素之一,在很大程度上直接影響到硬盤的速度。硬盤的轉速越快,硬盤尋找文件的速度也就越快,相對的硬盤的傳輸速度也就獲得了提升。硬盤轉速以每分鐘多少轉來表示,單位表示爲RPM,RPM是Revolutions Per minute的縮寫,是轉/每分鐘。RPM值越大,內部傳輸率就越快,訪問時間就越短,硬盤的總體性能也就越好。
硬盤的主軸馬達帶動盤片高速旋轉,產生浮力使磁頭飄浮在盤片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方,轉速越快,則等待時間也就越短。所以轉速在很大程度上決定了硬盤的速度。
家用的普通硬盤的轉速通常有5400rpm、7200rpm幾種,高轉速硬盤也是如今臺式機用戶的首選;而對於筆記本用戶則是4200rpm、5400rpm爲主,雖然已經有公司發佈了7200rpm的筆記本硬盤,但在市場中還較爲少見;服務器用戶對硬盤性能要求最高,服務器中使用的SCSI硬盤轉速基本都採用10000rpm,甚至還有15000rpm的,性能要超出家用產品不少。較高的轉速可縮短硬盤的平均尋道時間和實際讀寫時間,但隨着硬盤轉速的不斷提升也帶來了溫度升高、電機主軸磨損加大、工做噪音增大等負面影響。筆記本硬盤轉速低於臺式機硬盤,必定程度上是受到這個因素的影響。筆記本內部空間狹小,筆記本硬盤的尺寸(2.5寸)也被設計的比臺式機硬盤(3.5寸)小,轉速提升形成的溫度上升,對筆記本自己的散熱性能提出了更高的要求;噪音變大,又必須採起必要的降噪措施,這些都對筆記本硬盤製造技術提出了更多的要求。同時轉速的提升,而其它的維持不變,則意味着電機的功耗將增大,單位時間內消耗的電就越多,電池的工做時間縮短,這樣筆記本的便攜性就受到影響。因此筆記本硬盤通常都採用相對較低轉速的4200rpm硬盤。
轉速是隨着硬盤電機的提升而改變的,如今液態軸承馬達(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了傳統的滾珠軸承馬達。液態軸承馬達一般是應用於精密機械工業上,它使用的是黏膜液油軸承,以油膜代替滾珠。這樣能夠避免金屬面的直接摩擦,將噪聲及溫度被減至最低;同時油膜可有效吸取震動,使抗震能力獲得提升;更可減小磨損,提升壽命。
平均尋道時間
平均尋道時間的英文拼寫是Average Seek Time,它是瞭解硬盤性能相當重要的參數之一。它是指硬盤在接收到系統指令後,磁頭從開始移動到移動至數據所在的磁道所花費時間的平均值,它必定程度上體現硬盤讀取數據的能力,是影響硬盤內部數據傳輸率的重要參數,單位爲毫秒(ms)。不一樣品牌、不一樣型號的產品其平均尋道時間也不同,但這個時間越低,則產品越好,現今主流的硬盤產品平均尋道時間都在在9ms左右。
平均尋道時間其實是由轉速、單碟容量等多個因素綜合決定的一個參數。通常來講,硬盤的轉速越高,其平均尋道時間就越低;單碟容量越大,其平均尋道時間就越低。當單碟片容量增大時,磁頭的尋道動做和移動距離減小,從而使平均尋道時間減小,加快硬盤速度。固然處於市場定位以及噪音控制等方面的考慮,廠商也會人爲的調整硬盤的平均尋道時間。在硬盤上數據是分磁道、分簇存儲的,常常的讀寫操做後,每每數據並非連續排列在同一磁道上,因此磁頭在讀取數據時每每須要在磁道之間反覆移動,所以平均尋道時間在數據傳輸中起着十分重要的做用。在讀寫大量的小文件時,平均尋道時間也起着相當重要的做用。在讀寫大文件或連續存儲的大量數據時,平均尋道時間的優點則得不到體現,此時單碟容量的大小、轉速、緩存就是較爲重要的因素。
磁頭數
硬盤磁頭是硬盤讀取數據的關鍵部件,它的主要做用就是將存儲在硬盤盤片上的磁信息轉化爲電信號向外傳輸,而它的工做原理則是利用特殊材料的電阻值會隨着磁場變化的原理來讀寫盤片上的數據,磁頭的好壞在很大程度上決定着硬盤盤片的存儲密度。目前比較經常使用的是GMR(Giant Magneto Resisive)巨磁阻磁頭,GMR磁頭的使用了磁阻效應更好的材料和多層薄膜結構,這比之前的傳統磁頭和MR(Magneto Resisive)磁阻磁頭更爲敏感,相對的磁場變化能引發來大的電阻值變化,從而實現更高的存儲密度 。
磁頭是硬盤中對盤片進行讀寫工做的工具,是硬盤中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上製成的。硬盤在工做時,磁頭經過感應旋轉的盤片上磁場的變化來讀取數據;經過改變盤片上的磁場來寫入數據。爲避免磁頭和盤片的磨損,在工做狀態時,磁頭懸浮在高速轉動的盤片上方,而不與盤片直接接觸,只有在電源關閉以後,磁頭會自動回到在盤片上的固定位置(稱爲着陸區,此處盤片並不存儲數據,是盤片的起始位置)。
因爲磁頭工做的性質,對其磁感應敏感度和精密度的要求都很是高。早先的磁頭採用鐵磁性物質,在磁感應敏感度上不是很理想,所以早期的硬盤單碟容量都比較低,單碟容量大則碟片上磁道密度大,磁頭感應程度不夠,就沒法準確讀出數據。這就形成早期的硬盤容量都頗有限。隨着技術的發展,磁頭在磁感應敏感度和精密度方面都有了長足的進步。
最初磁頭是讀、寫功能一塊兒的,這對磁頭的製造工藝、技術都要求很高,而對於我的電腦來講,在與硬盤交換數據的過程當中,讀取數據遠遠快於寫入數據,讀、寫操做兩者的特性也徹底不一樣,這也就致使了讀、寫分離的磁頭,兩者分別工做、各不干擾。
薄膜感應(TEI)磁頭
在1990年至1995年間,硬盤採用TFI讀/寫技術。TFI磁頭其實是繞線的磁芯。盤片在繞線的磁芯下經過時會在磁頭上產生感應電壓。TFI讀磁頭之因此會達到它的能力極限,是由於在提升磁靈敏度的同時,它的寫能力卻減弱了。
各向異性磁阻(AMR)磁頭
AMR(Anisotropic Magneto Resistive)90年代中期,希捷公司推出了使用AMR磁頭的硬盤。AMR磁頭使用TFI磁頭來完成寫操做,但用薄條的磁性材料來做爲讀元件。在有磁場存在的狀況下,薄條的電阻會隨磁場而變化,進而產生很強的信號。硬盤譯解因爲磁場極性變化而引發的薄條電阻變化,提升了讀靈敏度。AMR磁頭進一步提升了面密度,並且減小了元器件數量。因爲AMR薄膜的電阻變化量有必定的限度,AMR技術最大能夠支持3.3GB/平方英寸的記錄密度,因此AMR磁頭的靈敏度也存在極限。這致使了GMR磁頭的研發。
GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)
GMR磁頭繼承了TFI磁頭和AMR磁頭中採用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對於磁盤上的磁性變化表現出更高的靈敏度。GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的:一個傳感層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR傳感器的靈敏度比AMR磁頭大3倍,因此可以提升盤片的密度和性能。
硬盤的磁頭數取決於硬盤中的碟片數,盤片正反兩面都存儲着數據,因此一個盤片對應兩個磁頭才能正常工做。好比總容量80GB的硬盤,採用單碟容量80GB的盤片,那只有一張盤片,該盤片正反面都有數據,則對應兩個磁頭;而一樣總容量120GB的硬盤,採用二張盤片,則只有三個磁頭,其中一張盤片的一面沒有磁頭。
相關參數:
硬盤的轉速(Rotational Speed):也就是硬盤電機主軸的轉速,轉速是決定硬盤內部傳輸率的關鍵因素之一,它的快慢在很大程度上影響了硬盤的速度,同時轉速的快慢也是區分硬盤檔次的重要標誌之一。 硬盤的主軸馬達帶動盤片高速旋轉,產生浮力使磁頭飄浮在盤片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方,轉速越快,等待時間也就越短。所以轉速在很大程度上決定了硬盤的速度。目前市場上常見的硬盤轉速通常有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理論上,轉速越快越好。由於較高的轉速可縮短硬盤的平均尋道時間和實際讀寫時間。但是轉速越快發熱量越大,不利於散熱。如今的主流硬盤轉速通常爲7200rpm以上。
平均尋道時間(Average seek time):指硬盤在盤面上移動讀寫頭至指定磁道尋找相應目標數據所用的時間,它描述硬盤讀取數據的能力,單位爲毫秒。當單碟片容量增大時,磁頭的尋道動做和移動距離減小,從而使平均尋道時間減小,加快硬盤速度。目前市場上主流硬盤的平均尋道時間通常在9ms如下,大於10ms的硬盤屬於較早的產品,通常不值得購買。
平均潛伏時間(Average latency time):指當磁頭移動到數據所在的磁道後,而後等待所要的數據塊繼續轉動到磁頭下的時間,通常在2ms-6ms之間。
平均訪問時間(Average access time):指磁頭找到指定數據的平均時間,一般是平均尋道時間和平均潛伏時間之和。平均訪問時間最可以表明硬盤找到某一數據所用的時間,越短的平均訪問時間越好,通常在11ms-18ms之間。注意:如今很多硬盤廣告之中所說的平均訪問時間大部分都是用平均尋道時間所代替的。
突發數據傳輸率(Burst data transfer rate):指的是電腦經過數據總線從硬盤內部緩存區中所讀取數據的最高速率。也叫外部數據傳輸率(External data transfer rate)。目前採用UDMA/66技術的硬盤的外部傳輸率已經達到了66.6MB/s。
最大內部數據傳輸率(Internal data transfer rate):指磁頭至硬盤緩存間的最大數據傳輸率,通常取決於硬盤的盤片轉速和盤片數據線密度(指同一磁道上的數據間隔度)。也叫持續數據傳輸率(sustained transfer rate)。通常採用UDMA/66技術的硬盤的內部傳輸率也不過25-30MB/s,只有極少數產品超過30MB/s,因爲內部數據傳輸率纔是系統真正的瓶頸,所以你們在購買時要分清這兩個概念。不過通常來說,硬盤的轉速相同時,單碟容量大的內 部傳輸率高;在單碟容量相同時,轉速高的硬盤的內部傳輸率高。
自動檢測分析及報告技術(Self-Monitoring Analysis and Report Technology,簡稱S.M.A.R.T): 如今出廠的硬盤基本上都支持S.M.A.R.T技術。這種技術能夠對硬盤的磁頭單元、盤片電機驅動系統、硬盤內部電路以及盤片表面媒介材料等進行監測,當S.M.A.R.T監測並分析出硬盤可能出現問題時會及時向用戶報警以免電腦數據受到損失。S.M.A.R.T技術必須在主板支持的前提下才能發生做用,並且S.M.A.R.T技術也不能保證能預報出全部可能發生的硬盤故障。
磁阻磁頭技術MR(Magneto-Resistive Head):MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁頭的簡稱。MR技術能夠更高的實際記錄密度、記錄數據,從而增長硬盤容量,提升數據吞吐率。目前的MR技術已有幾代產品。MAXTOR的鑽石三代/四代等均採用了最新的MR技術。磁阻磁頭的工做原理是基於磁阻效應來工做的,其核心是一小片金屬材料,其電阻隨磁場變化而變化,雖然其變化率不足2%,但由於磁阻元件連着一個很是靈敏的放大器,因此可測出該微小的電阻變化。MR技術可以使硬盤容量提升40%以上。GMR(GiantMagnetoresistive)巨磁阻磁頭GMR磁頭與MR磁頭同樣,是利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數據,可是GMR磁頭使用了磁阻效應更好的材料和多層薄膜結構,比MR磁頭更爲敏感,相同的磁場變化能引發更大的電阻值變化,從而能夠實現更高的存儲密度,現有的MR磁頭可以達到的盤片密度爲3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸),而GMR磁頭能夠達到10Gbit-40Gbit/in2以上。目前GMR磁頭已經處於成熟推廣期,在從此的數年中,它將會逐步取代MR磁頭,成爲最流行的磁頭技術。
緩存:緩存是硬盤與外部總線交換數據的場所。硬盤的讀數據的過程是將磁信號轉化爲電信號後,經過緩存一次次地填充與清空,再填充,再清空,一步步按照PCI總線的週期送出,可見,緩存的做用是至關重要的。在接口技術已經發展到一個相對成熟的階段的時候,緩存的大小與速度是直接關係到硬盤的傳輸速度的重要因素。目前主流硬盤的緩存主要有512KB和2MB等幾種。其類型通常是EDO DRAM或SDRAM,目前通常以SDRAM爲主。根據寫入方式的不一樣,有寫通式和回寫式兩種。寫通式在讀硬盤數據時,系統先檢查請求指令,看看所要的數據是否在緩存中,若是在的話就由緩存送出響應的數據,這個過程稱爲命中。這樣系統就沒必要訪問硬盤中的數據,因爲SDRAM的速度比磁介質快不少,所以也就加快了數據傳輸的速度。回寫式就是在寫入硬盤數據時也在緩存中找,若是找到就由緩存就數據寫入盤中,現 在的多數硬盤都是採用的回寫式硬盤,這樣就大大提升了性能。
連續無端障時間(MTBF):指硬盤從開始運行到出現故障的最長時間。通常硬盤的MTBF至少在30000或40000小時。
部分響應徹底匹配技術PRML(Partial Response Maximum Likelihood):它能使盤片存儲更多的信息,同時能夠有效地提升數據的讀取和數據傳輸率。是當前應用於硬盤數據讀取通道中的先進技術之一。PRML技術是將硬盤數據讀取電路分紅兩段「操做流水線」,流水線第一段將磁頭讀取的信號進行數字化處理而後只選取部分「標準」信號移交第二段繼續處理,第二段將所接收的信號與PRML芯片預置信號模型進行對比,而後選取差別最小的信號進行組合後輸出以完成數據的讀取過程。PRML技術能夠下降硬盤讀取數據的錯誤率,所以能夠進一步提升磁盤數據密集度。
單磁道時間(Single track seek time):指磁頭從一磁道轉移至另外一磁道所用的時間。
超級數字信號處理器(Ultra DSP)技術:應用Ultra DSP進行數學運算,其速度較通常CPU快10到50倍。採用Ultra DSP技術,單個的DSP芯片能夠同時提供處理器及驅動接口的雙重功能,以減小其它電子元件的使用,可大幅度地提升硬盤的速度和可靠性。接口技術能夠極大地提升硬盤的最大外部傳輸率,最大的益處在於能夠把數據從硬盤直接傳輸到主內存而不佔用更多的CPU資源,提升系統性能。
硬盤表面溫度:指硬盤工做時產生的溫度使硬盤密封殼溫度上升狀況。硬盤工做時產生的溫度太高將影響薄膜式磁頭(包括MR磁頭)的數據讀取靈敏度,所以硬盤工做表面溫度較低的硬盤有更好的數據讀、寫穩定性。
全程訪問時間(Max full seek time):指磁頭開始移動直到最後找到所須要的數據塊所用的所有時間。
硬盤鏡像(Disk Mirroring):硬盤鏡像最簡單的形式是,一個主機控制器帶二個互爲鏡像的硬盤。數據同時寫入二個硬盤,二個硬盤上的數據徹底相同,所以一個硬盤故障時,另外一個硬盤可提供數據。
硬盤數據跨盤(Disk Spanning):利用這種技術,幾個硬盤看上去像一個大硬盤;這個虛擬盤能夠把數據跨盤存儲在不一樣的物理盤上,用戶不須要關心哪一個盤上存有他須要的數據
硬盤數據分段(Disk striping):數據分散存儲在幾個盤上。數據的第一段放在盤0,第2段放在盤1,……直到達到硬盤鏈中的最後一個盤,而後下一個邏輯段放在硬盤0,再下一 個邏輯段放在盤1,……如此循環直至完成寫操做。
雙控(Duplexing):這裏指的是用二個控制器來驅動一個硬盤子系統。一個控制器發生故障,另外一個控制器立刻控制硬盤操做。此外,若是編寫恰當的控制器軟件,可實現不一樣的硬盤驅動器同時工做。
容錯:(Fault Tolerant):具備容錯功能的機器有抗故障的能力。例如RAID 1鏡像系統是容錯的,鏡像盤中的一個出故障,硬盤子系統仍能正常工做。
主機控制器(Host Adapter):這裏指的是使主機和外設進行數據交換的控制部件(如SCSI控制器)
熱修復(Hot Fix):指用一個硬盤熱備份來替換髮生故障的硬盤。要注意故障盤並非真正地被物理替換了。用做熱備份的盤被加載上故障盤原來的數據,而後系統恢復工做。
熱補(Hot Patch):具備硬盤熱備份,可隨時替換故障盤的系統。
熱備份(Hot Spare):與CPU系統電鏈接的硬盤,它能替換下系統中的故障盤。與冷備份的區別是,冷備份盤平時與機器不相鏈接,硬盤故障時才換下故障盤。
平均數據丟失時間(MTBDL – Mean Time Between Data Loss):發生數據丟失的事件間的平均時間。
平均無端障工做時間(MTBF – Mean Time Between Failure 或 MTIF):設備平均無端障運行時間。
廉價冗餘磁盤陣列(RAID – Redundant Array of Inexpensive Drives):一種將多個廉價硬盤組合成快速,有容錯功能的硬盤子系統的技術。
系統重建(Reconstruction or Rebuild):一個硬盤發生故障後,從其餘正確的硬盤數據和奇偶信息恢復故障盤數據的過程。
恢復時間(Reconstruction Time):爲故障盤重建數據所須要的時間。
單個大容量硬盤(SED – Singe Expensive Drive) 。
傳輸速率(Transfer Rate):指在不一樣條件下存取數據的速度。
虛擬盤(Virtual Disk):與虛擬存儲器相似,虛擬盤是一個概念盤,用戶沒必要關心他的數據寫在哪一個物理盤上。虛擬盤通常跨越幾個物理盤。但用戶看到的只是一個盤。
熱插拔(Hot Swap):指在不宕機制狀況下,在線更換設備。
DAS (direct access storage device):直接訪問存儲設備。
NAS (Network Attached Storage):網絡附加存儲設備。
SAN (Storage Area Networks):存儲區域網。
網絡硬盤:
"網絡硬盤"是將用戶的文件存放在互聯網上,方便用戶"攜帶"他們的文件,方便用戶與他的親朋好友"分享"他們的文件,全部操做在咱們網站的頁面上完成。文件類型不做限制。
固態硬盤介紹:
固態硬盤(Solid State Disk、IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk)是由控制單元和存儲單元(FLASH芯片)組成,簡單的說就是用固態電子存儲芯片陣列而製成的硬盤(目前最大容量爲416GB),固態硬盤的接口規範和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的徹底相同,.在產品外形和尺寸上也徹底與普通硬盤一致,包括3.5",2.5",1.8"多種類型。因爲固態硬盤沒有普通硬盤的旋轉介質,於是抗震性極佳,同時工做溫度很寬,擴展溫度的電子硬盤可工做在-45℃~+85℃。普遍應用於軍事、車載、工控、視頻監控、網絡監控、網絡終端、電力、醫療、航空等、導航設備等領域。
通俗點講:目前的硬盤(ATA 或 SATA)都是磁碟型的,數據就儲存在磁碟扇區裏。而固態硬盤是使用閃存顆粒(flash disk)(即目前內存、mp三、U盤等存儲介質)製做而成,於是其外觀和傳統硬盤有很大區別。固態硬盤是將來硬盤發展的趨勢。目前,三星等廠商已經發布過多款固態硬盤,其中宇瞻公司最新發布的新產品,使用單一控制芯片開發的高速SATA固態硬盤,其連續存取速度最高達200MB/sec,容量可達128GB,相較於目前市面上連續存取速度約50~60MB/sec的SATA接口的SSD,Apacer目前但是足足快了2~3倍!不過目前固態硬盤價格還高高在上,還沒有普及到DIY市場。
(3):顯卡
工做原理:
資料 (data) 一旦離開 CPU,必須經過 4 個 步驟,最後纔會到達顯示屏:
一、從總線 (bus) 進入顯卡芯片 -將 CPU 送來的資料送到顯卡芯片裏面進行處理。 (數位資料)
二、從 video chipset 進入 video RAM-將芯片處理完的資料送到顯存。 (數位資料)
三、從顯存進入 Digital Analog Converter (= RAM DAC),由顯示顯存讀取出資料再送到 RAM DAC 進 行資料轉換的工做(數位轉類比)。 (數位資料)
四、從 DAC 進入顯示器 (Monitor)-將轉換完的類比資料送到顯示屏 (類比資料)
顯示效能是系統效能的一部份,其效能的高低由以上四步所決定,它與顯示卡的效能 (video performance) 不太同樣,如要嚴格區分,顯示卡的效能應該受中間兩步所決定,由於這兩步的資料傳輸都是在顯示卡的內部。第一步是由 CPU(運算器和控制器一塊兒組成了計算機的核心,成爲微處理器或中央處理器,即CPU) 進入到顯示卡里面,最後一步是由顯示卡直接送資料到顯示屏上。
基本結構:
1)GPU
全稱是Graphic Processing Unit,中文翻譯爲"圖形處理器"。NVIDIA公司在發佈GeForce 256圖形處理芯片時首先提出的概念。GPU使顯卡減小了對CPU的依賴,並進行部分本來CPU的工做,尤爲是在3D圖形處理時。GPU所採用的核心技術有硬件T&L(幾何轉換和光照處理)、立方環境材質貼圖和頂點混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等,而硬件T&L技術能夠說是GPU的標誌。
2)顯示卡
顯示卡(Display Card)的基本做用就是控制計算機的圖形輸出,由顯示卡鏈接顯示器,咱們纔可以在顯示屏幕上看到圖象,顯示卡有顯示芯片、顯示內存、RAMDAC等組成,這些組件決定了計算機屏幕上的輸出,包括屏幕畫面顯示的速度、顏色,以及顯示分辨率。顯示卡從早期的單色顯示卡、彩色顯示卡、增強型繪圖顯示卡,一直到VGA(Video Graphic Array)顯示繪圖數組,都是由IBM主導顯示卡的規格。VGA在文字模式下爲720*400分辨率,在繪圖模式下爲640*480*16色,或320*200*256色,而此256色顯示模式即成爲後來顯示卡的共同標準,所以咱們通稱顯示卡爲VGA。然後來各家顯示芯片廠商更致力將VGA的顯示能力再提高,而有SVGA(SuperVGA)、XGA(eXtended Graphic Array)等名詞出現,近年來顯示芯片廠商更將3D功能與VGA整合在一塊兒, 即成爲咱們目前所貫稱的3D加速卡,3D繪圖顯示卡。
3)像素填充率
像素填充率的最大值爲3D時鐘乘以渲染途徑的數量。如NVIDIA的GeForce 2 GTS芯片,核心頻率爲200 MHz,4條渲染管道,每條渲染管道包含2個紋理單元。那麼它的填充率就爲4x2像素x2億/秒=16億像素/秒。這裏的像素組成了咱們在顯示屏上看到的畫面,在800x600分辨率下一共就有800x600=480,000個像素,以此類推1024x768分辨率就有1024x768=786,432個像素。咱們在玩遊戲和用一些圖形軟件常設置分辨率,當分辨率越高時顯示芯片就會渲染更多的像素,所以填充率的大小對衡量一塊顯卡的性能有重要的意義。剛纔咱們計算了GTS的填充率爲16億像素/秒,下面咱們看看MX200。它的標準核心頻率爲175,渲染管道只有2條,那麼它的填充率爲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重要緣由。
4)顯存
顯示內存的簡稱。顧名思義,其主要功能就是暫時將儲存顯示芯片要處理的數據和處理完畢的數據。圖形核心的性能愈強,須要的顯存也就越多。之前的顯存主要是SDR的,容量也不大。而如今市面上基本採用的都是DDR3規格的,在某些高端卡上更是採用了性能更爲出色的DDR4或DDR5代內存。
產品分類:
1)AGP接口
Accelerate Graphical Port是Intel公司開發的一個視頻接口技術標準, 是爲了解決PCI總線的低帶寬而開發的接口技術。它經過將圖形卡與系統主內存鏈接起來,在CPU和圖形處理器之間直接開闢了更快的總線。其發展經歷了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理論帶寬爲2.1Gbit/秒。目前已經被PCI-E接口基本取代,目前最強勁的AGP顯卡是ATi的3850。
2)PCI Express接口
PCI Express是新一代的總線接口,而採用此類接口的顯卡產品,已經在2004年正式面世。早在2001年的春季「英特爾開發者論壇」上,英特爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI總線和多種芯片的內部鏈接,並稱之爲第三代I/O總線技術。隨後在2001年末,包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業界主導公司開始起草新技術的規範,並在2002年完成,對其正式命名爲PCI Express。目前最高端的PCI-E接口爲PCI-E 2.0 16X,目前市場佔有率最高的應該仍是PCI-E 1.1 16X。
3)如今最熱的雙卡技術
SLI和CrossFire分別是Nvidia和ATI兩家的雙卡或多卡互連工做組模式.其本質是差很少的.只是叫法不一樣
SLI Scan Line Interlace(掃描線交錯)技術是3dfx公司應用於Voodoo 上的技術,它經過把2塊Voodoo卡用SLI線物理鏈接起來,工做的時候一塊Voodoo卡負責渲染屏幕奇數行掃描,另外一塊負責渲染偶數行掃描,從而達到將兩塊顯卡「鏈接」在一塊兒得到「雙倍」的性能。
CrossFire,中文名交叉火力,簡稱交火,是ATI的一款多重GPU技術,可以讓多張顯示卡同時在一部電腦上並排使用,增長運算效能,與NVIDIA的SLI技術競爭。CrossFire技術於2005年6月1日,在Computex Taipei 2005正式發佈,比SLI遲一年。至首度公開之今,CrossFire通過了一次修訂。
如何組建:
組建SLI和Crossfire,須要幾個方面。
一、須要2個以上的顯卡,必須是PCI-E,同種核心的,好比都是7900GS、8800U。ATI方面X2600等。
二、須要主板支持,目前SLI受權未開放,官方支持SLI的主板只有NV自家的主板,AMD平臺如570SLI。INTEL平臺如 680i SLI。而Crossfire則開放受權,目前INTEL平臺較高芯片組,94五、96五、P3五、P3一、P4三、P4五、X3八、X48.。AMD自家的770X 790X 790FX 790GX都可進行crossfire。
三、系統支持。
四、驅動支持。
4)集成顯卡與獨立顯卡的並行工做
不管是Nvidia仍是ATi,目前都可用本身最新的集成顯卡和獨立顯卡進行混合並行使用,可是因爲驅動緣由,目前Nvidia的MCP78只能和低端的8400GS,8500GT混合SLI,ATi的780G,790GX只能和低端的2400PRO/XT,3450進行混合Crossfire。
5)不一樣型號顯卡之間進行Crossfire
ATI目前的部分新產品支持不一樣型號顯卡之間進行交火, 好比HD3870X2 與HD3870組建交火系統, 或者HD4870與HD4850之間組建交火系統。這種交火須要硬件以及驅動的支持,並非全部型號之間均可以。目前的HD4870與HD4850交火已取得不錯的成績。
軟件配置:
1)DirectX
DirectX並非一個單純的圖形API,它是由微軟公司開發的用途普遍的API,它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct 無效、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多個組件,它提供了一整套的多媒體接口方案。只是其在3D圖形方面的優秀表現,讓它的其它方面顯得暗淡無光。DirectX開發之初是爲了彌補Windows 3.1系統對圖形、聲音處理能力的不足,而今已發展成爲對整個多媒體系統的各個方面都有決定性影響的接口。
2)Direct3D
要講Direct3D不能不講DirectX, DirectX是微軟開發併發布的多媒體開發軟件包,其中有一部分叫作DirectDraw是圖形繪演API,提供對圖形的強大的訪問處理能力,而在DirectDraw中集成了一些三維圖形相關的功能,叫作Direct3D。大概由於是微軟的手筆,有的人就說它將成爲3D圖形的標準。
3)OpenGL
OpenGL是OpenGraphicsLib的縮寫,是一套三維圖形處理庫,也是該領域的工業標準。計算機三維圖形是指將用數據描述的三維空間經過計算轉換成二維圖像並顯示或打印出來的技術。OpenGL就是支持這種轉換的程序庫,它源於SGI公司爲其圖形工做站開發的IRIS GL,在跨平臺移植過程當中發展成爲OpenGL。SGI在1992年7月發佈1.0版,後成爲工業標準,由成立於1992年的獨立財團OpenGL Architecture Review Board (ARB)控制。SGI等ARB成員以投票方式產生標準,並製成規範文檔(Specification)公佈,各軟硬件廠商據此開發本身系統上的實現。只有經過了ARB規範所有測試的實現才能稱爲OpenGL。1995年12月ARB批准了1.1版本,最新版規範是在SIGGRAPH2007公佈的OpenGL 3.0。
主要參數:
1.顯示芯片(型號、版本級別、開發代號、製造工藝、核心頻率)
2.顯存(類型、位寬、容量、封裝類型、速度、頻率)
3.技術(象素渲染管線、頂點着色引擎數、3D API、RAMDAC頻率及支持MAX分辨率)
4.PCB板(PCB層數、顯卡接口、輸出接口、散熱裝置)
1)顯示芯片
顯示芯片:
又稱圖型處理器 - GPU,它在顯卡中的做用,就如同CPU在電腦中的做用同樣。更直接的比喻就是大腦在人身體裏的做用。
先簡要介紹一下常見的生產顯示芯片的廠商:Intel、ATI、nVidia、VIA(S3)、SIS、Matrox、3D Labs。
Intel、VIA(S3)、SIS 主要生產集成芯片;
ATI、nVidia 以獨立芯片爲主,是目前市場上的主流,但因爲ATi如今已經被AMD收購,之後是否會繼續出獨立顯示芯片很難說了;
Matrox、3D Labs 則主要面向專業圖形市場。
因爲ATI和nVidia基本佔據了主流顯卡市場,下面主要將主要針對這兩家公司的產品作介紹。
型號:
ATi公司的主要品牌 Radeon(鐳) 系列,其型號由早其的 Radeon Xpress 200 到 Radeon (X300、X550、X600、X700、X800、X850) 到近期的
Radeon (4670,4850,4870,4870X2) 性能依次由低到高。
nVIDIA公司的主要品牌 GeForce 系列,其型號由早其的 GeForce 25六、GeForce2 (100/200/400)、GeForce3(200/500)、GeForce4
(420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800) 到 GeForce FX(5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950)、GeForce
(6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800/) 、GeForce (8400/8500/8600/8700/8800) 再到近期的 GeForce (9800GTX+/9800GX2/GTX260/GTX280/GTX280+) 性能依次由低到高。
版本級別:
除了上述標準版本以外,還有些特殊版,特殊版通常會在標準版的型號後面加個後綴,常見的有:
ATi:
SE (Simplify Edition 簡化版) 一般只有64bit內存界面,或者是像素流水線數量減小。
Pro (Professional Edition 專業版) 高頻版,通常比標版在管線數量/頂點數量還有頻率這些方面都要稍微高一點。
XT (eXTreme 高端版) 是ATi系列中高端的,而nVIDIA用做低端型號。
XT PE (eXTreme Premium Edition XT白金版) 高端的型號。
XL (eXtreme Limited 高端系列中的較低端型號)ATI最新推出的R430中的高頻版
XTX (XT eXtreme 高端版) X1000系列發佈以後的新的命名規則。
CE (Crossfire Edition 交叉火力版) 交叉火力。
VIVO (VIDEO IN and VIDEO OUT) 指顯卡同時具有視頻輸入與視頻捕捉兩大功能。
HM (Hyper Memory)能夠佔用內存的顯卡
nVIDIA:
ZT 在XT基礎上再次降頻以下降價格。
XT 降頻版,而在ATi中表示最高端。
LE (Lower Edition 低端版) 和XT基本同樣,ATi也用過。
MX 平價版,大衆類。
GTS/GS 低頻版。
GE 比GS稍強點,其實就是超了頻的GS。 /影馳顯卡用來表示"骨灰玩家版"的東東
GT 高頻版。比GS高一個檔次 由於GT沒有縮減管線和頂點單元。
GTO 比GT稍強點,有點汽車中GTO的味道。
Ultra 在GF7系列以前表明着最高端,但7系列最高端的命名就改成GTX 。
GTX (GT eXtreme)增強版,降頻或者縮減流水管道後成爲GT,再繼續縮水成爲GS版本。
GT2 eXtreme 雙GPU顯卡。
TI (Titanium 鈦) 通常就是表明了nVidia的高端版本。
Go 多用於移動平臺。
TC (Turbo Cache)能夠佔用內存的顯卡
GX2(GT eXtreme 2)指一塊顯卡內擁有兩塊顯示核心 如 9800GX2
開發代號:
所謂開發代號就是顯示芯片製造商爲了便於顯示芯片在設計、生產、銷售方面的管理和驅動架構的統一而對一個系列的顯示芯片給出的相應的基本的代號。開發代號做用是下降顯示芯片製造商的成本、豐富產品線以及實現驅動程序的統一。通常來講,顯示芯片製造商能夠利用一個基本開發代號再經過控制渲染管線數量、頂點着色單元數量、顯存類型、顯存位寬、核心和顯存頻率、所支持的技術特性等方面來衍生出一系列的顯示芯片來知足不一樣的性能、價格、市場等不一樣的定位,還能夠把製造過程當中具備部分瑕疵的高端顯示芯片產品經過屏蔽管線等方法處理成爲徹底合格的相應低端的顯示芯片產品出售,從而大幅度下降設計和製造的難度和成本,豐富本身的產品線。同一種開發代號的顯示芯片能夠使用相同的驅動程序,這爲顯示芯片製造商編寫驅動程序以及消費者使用顯卡都提供了方便。
同一種開發代號的顯示芯片的渲染架構以及所支持的技術特性是基本上相同的,並且所採用的製程也相同,因此開發代號是判斷顯卡性能和檔次的重要參數。同一類型號的不一樣版本能夠是一個代號,例如:GeForce (X700、X700 Pro、X700 XT) 代號都是 RV410;而Radeon (X1900、X1900XT、X1900XTX) 代號都是 R580 等,但也有其餘的狀況,如:GeForce (7300 LE、7300 GS) 代號是 G72 ;而 GeForce (7300 GT、7600 GS、7600 GT) 代號都是 G73 等。
製造工藝:
製造工藝指得是在生產GPU過程當中,要進行加工各類電路和電子元件,製造導線鏈接各個元器件。一般其生產的精度以um(微米)來表示,將來有向nm(納米)發展的趨勢(1mm=1000um 1um=1000nm),精度越高,生產工藝越先進。在一樣的材料中能夠製造更多的電子元件,鏈接線也越細,提升芯片的集成度,芯片的功耗也越小。
製造工藝的微米是指IC內電路與電路之間的距離。製造工藝的趨勢是向密集度愈高的方向發展。密度愈高的IC電路設計,意味着在一樣大小面積的IC中,能夠擁有密度更高、功能更復雜的電路設計。微電子技術的發展與進步,主要是靠工藝技術的不斷改進,使得器件的特徵尺寸不斷縮小,從而集成度不斷提升,功耗下降,器件性能獲得提升。芯片製造工藝在1995年之後,從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米,再到目前主流的 90 納米(0.09微米) 、65 納米、45nm等。
核心頻率:
顯卡的核心頻率是指顯示核心的工做頻率,其工做頻率在必定程度上能夠反映出顯示核心的性能,但顯卡的性能是由核心頻率、顯存、像素管線、像素填充率等等多方面的狀況所決定的,所以在顯示核心不一樣的狀況下,核心頻率高並不表明此顯卡性能強勁。好比9600PRO的核心頻率達到了400MHz,要比9800PRO的380MHz高,但在性能上9800PRO絕對要強於9600PRO。在一樣級別的芯片中,核心頻率高的則性能要強一些,提升核心頻率就是顯卡超頻的方法之一。顯示芯片主流的只有ATI和NVIDIA兩家,兩家都提供顯示核心給第三方的廠商,在一樣的顯示核心下,部分廠商會適當提升其產品的顯示核心頻率,使其工做在高於顯示核心固定的頻率上以達到更高的性能。
2)顯存
類型:
目前市場中所採用的顯存類型主要有DDR SDRAM,DDR SGRAM三種。
DDR SDRAM 是Double Data Rate SDRAM的縮寫(雙倍數據速率) ,它能提供較高的工做頻率,帶來優異的數據處理性能。
DDR SGRAM 是顯卡廠商特別針對繪圖者需求,爲了增強圖形的存取處理以及繪圖控制效率,從同步動態隨機存取內存(SDRAM)所改良而得的產品。SGRAM容許以方塊 (Blocks) 爲單位個別修改或者存取內存中的資料,它可以與中央處理器(CPU)同步工做,能夠減小內存讀取次數,增長繪圖控制器的效率,儘管它穩定性不錯,並且性能表現也很好,可是它的超頻性能不好。
目前市場上的主流是DDR3 。(ATi則有部分顯卡是GDDR4,DDR5)
位寬:
顯存位寬是顯存在一個時鐘週期內所能傳送數據的位數,位數越大則瞬間所能傳輸的數據量越大,這是顯存的重要參數之一。目前市場上的顯存位寬有64位、128位、256位和512位幾種,人們習慣上叫的64位顯卡、128位顯卡和256位顯卡就是指其相應的顯存位寬。顯存位寬越高,性能越好價格也就越高,所以512位寬的顯存更多應用於高端顯卡,而主流顯卡基本都採用128和256位顯存。
顯存帶寬=顯存頻率X顯存位寬/8,在顯存頻率至關的狀況下,顯存位寬將決定顯存帶寬的大小。例如:一樣顯存頻率爲500MHz的128位和256位顯存,那麼它倆的顯存帶寬將分別爲:128位=500MHz*128∕8=8GB/s,而256位=500MHz*256∕8=16GB/s,是128位的2倍,可見顯存位寬在顯存數據中的重要性。顯卡的顯存是由一塊塊的顯存芯片構成的,顯存總位寬一樣也是由顯存顆粒的位寬組成。顯存位寬=顯存顆粒位寬×顯存顆粒數。顯存顆粒上都帶有相關廠家的內存編號,能夠去網上查找其編號,就能瞭解其位寬,再乘以顯存顆粒數,就能獲得顯卡的位寬。
容量:
這個就比較好理解了,容量越大,存的東西就越多,固然也就越好。
目前主流的顯存容量128MB、256MB、512MB,1024MB等。
封裝類型
顯存封裝形式主要有:
TSOP (Thin Small Out-Line Package) 薄型小尺寸封裝
QFP (Quad Flat Package) 小型方塊平面封裝
MicroBGA (Micro Ball Grid Array) 微型球閘陣列封裝,又稱FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)
目前的主流顯卡基本上是用TSOP和MBGA封裝,其中又以TSOP封裝居多.
速度:
顯存速度通常以ns(納秒)爲單位。常見的顯存速度有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns,3.6ns、2.8ns、2.2ns、1.1ns等,越小表示速度越快\越好。
顯存的理論工做頻率計算公式是:額定工做頻率(MHz)=1000/顯存速度×n獲得(n因顯存類型不一樣而不一樣,若是是SDRAM顯存,則n=1;DDR顯存則n=2;DDRII顯存則n=4)。
頻率:
顯存頻率必定程度上反應着該顯存的速度,以MHz(兆赫茲)爲單位。
顯存頻率隨着顯存的類型、性能的不一樣而不一樣:
SDRAM顯存通常都工做在較低的頻率上,通常就是133MHz和166MHz,此種頻率早已沒法知足如今顯卡的需求。
DDR SDRAM顯存則能提供較高的顯存頻率,所以是目前採用最爲普遍的顯存類型,目前不管中、低端顯卡,仍是高端顯卡大部分都採用DDR SDRAM,其所能提供的顯存頻率也差別很大,主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等,高端產品中還有800MHz或900MHz,乃至更高。
顯存頻率與顯存時鐘週期是相關的,兩者成倒數關係,也就是顯存頻率=1/顯存時鐘週期。若是是SDRAM顯存,其時鐘週期爲6ns,那麼它的顯存頻率就爲1/6ns=166 MHz;而對於DDR SDRAM,其時鐘週期爲6ns,那麼它的顯存頻率就爲1/6ns=166 MHz,但要了解的是這是DDR SDRAM的實際頻率,而不是咱們平時所說的DDR顯存頻率。由於DDR在時鐘上升期和降低期都進行數據傳輸,其一個週期傳輸兩次數據,至關於SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率,是在其實際工做頻率上乘以2,就獲得了等效頻率。所以6ns的DDR顯存,其顯存頻率爲1/6ns*2=333 MHz。但要明白的是顯卡製造時,廠商設定了顯存實際工做頻率,而實際工做頻率不必定等於顯存最大頻率。此類狀況如今較爲常見,如顯存最大能工做在650 MHz,而製造時顯卡工做頻率被設定爲550 MHz,此時顯存就存在必定的超頻空間。這也就是目前廠商慣用的方法,顯卡以超頻爲賣點。
3)技術
象素渲染管線:
渲染管線也稱爲渲染流水線,是顯示芯片內部處理圖形信號相互獨立的的並行處理單元。
在某種程度上能夠把渲染管線比喻爲工廠裏面常見的各類生產流水線,工廠裏的生產流水線是爲了提升產品的生產能力和效率,而渲染管線則是提升顯卡的工做能力和效率。 渲染管線的數量通常是以 像素渲染流水線的數量×每管線的紋理單元數量 來表示。例如,GeForce 6800Ultra的渲染管線是16×1,就表示其具備16條像素渲染流水線,每管線具備1個紋理單元;GeForce4 MX440的渲染管線是2×2,就表示其具備2條像素渲染流水線,每管線具備2個紋理單元等等,其他表示方式以此類推。 渲染管線的數量是決定顯示芯片性能和檔次的最重要的參數之一,在相同的顯卡核心頻率下,更多的渲染管線也就意味着更大的像素填充率和紋理填充率,從顯卡的渲染管線數量上能夠大體判斷出顯卡的性能高低檔次。但顯卡性能並不只僅只是取決於渲染管線的數量,同時還取決於顯示核心架構、渲染管線的的執行效率、頂點着色單元的數量以及顯卡的核心頻率和顯存頻率等等方面。
通常來講在相同的顯示核心架構下,渲染管線越多也就意味着性能越高,例如16×1架構的GeForce 6800GT其性能要強於12×1架構的GeForce 6800,就象工廠裏的採用相同技術的2條生產流水線的生產能力和效率要強於1條生產流水線那樣;而在不一樣的顯示核心架構下,渲染管線的數量多就並不意味着性能更好,例如4×2架構的GeForce2 GTS其性能就不如2×2架構的GeForce4 MX440,就象工廠裏的採用了先進技術的1條流水線的生產能力和效率反而還要強於只採用了老技術的2條生產流水線那樣。
頂點着色引擎數
頂點着色引擎(Vertex Shader),也稱爲頂點遮蔽器,根據官方規格,頂點着色引擎是一種增長各式特效在3D場影中的處理單元,頂點着色引擎的可程式化特性容許開發者靠加載新的軟件指令來調整各式的特效,每個頂點將被各類的數據變素清楚地定義,至少包括每一頂點的x、y、z座標,每一點頂點可能包函的數據有顏色、最初的徑路、材質、光線特徵等。頂點着色引擎數越多速度越快。
3D API:
API是Application Programming Interface的縮寫,是應用程序接口的意思,而3D API則是指顯卡與應用程序直接的接口。
3D API能讓編程人員所設計的3D軟件只要調用其API內的程序,從而讓API自動和硬件的驅動程序溝通,啓動3D芯片內強大的3D圖形處理功能,從而大幅度地提升了3D程序的設計效率。若是沒有3D API在開發程序時,程序員必需要了解所有的顯卡特性,才能編寫出與顯卡徹底匹配的程序,發揮出所有的顯卡性能。而有了3D API這個顯卡與軟件直接的接口,程序員只須要編寫符合接口的程序代碼,就能夠充分發揮顯卡的沒必要再去了解硬件的具體性能和參數,這樣就大大簡化了程序開發的效率。一樣,顯示芯片廠商根據標準來設計本身的硬件產品,以達到在API調用硬件資源時最優化,得到更好的性能。有了3D API,即可實現不一樣廠家的硬件、軟件最大範圍兼容。好比在最能體現3D API的遊戲方面,遊戲設計人員設計時,沒必要去考慮具體某款顯卡的特性,而只是按照3D API的接口標準來開發遊戲,當遊戲運行時則直接經過3D API來調用顯卡的硬件資源。
目前我的電腦中主要應用的3D API有:DirectX和OpenGL。
RAMDAC頻率和支持最大分辨率:
RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的縮寫,即隨機存取內存數字~模擬轉換器。
RAMDAC做用是將顯存中的數字信號轉換爲顯示器可以顯示出來的模擬信號,其轉換速率以MHz表示。計算機中處理數據的過程其實就是將事物數字化的過程,全部的事物將被處理成0和1兩個數,然後不斷進行累加計算。圖形加速卡也是靠這些0和1對每個象素進行顏色、深度、亮度等各類處理。顯卡生成的都是信號都是以數字來表示的,可是全部的CRT顯示器都是以模擬方式進行工做的,數字信號沒法被識別,這就必須有相應的設備將數字信號轉換爲模擬信號。而RAMDAC就是顯卡中將數字信號轉換爲模擬信號的設備。RAMDAC的轉換速率以MHz表示,它決定了刷新頻率的高低(與顯示器的「帶寬」意義近似)。其工做速度越高,頻帶越寬,高分辨率時的畫面質量越好.該數值決定了在足夠的顯存下,顯卡最高支持的分辨率和刷新率。若是要在1024×768的分辨率下達到85Hz的分辨率,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344(折算係數)÷106≈90MHz。目前主流的顯卡RAMDAC都能達到350MHz和400MHz,已足以知足和超過目前大多數顯示器所能提供的分辨率和刷新率。
4)PCB板
PCB是Printed Circuit Block的縮寫,也稱爲印製電路板。就是顯卡的軀體(綠色的板子),顯卡一切元器件都是放在PCB板上的,所以PCB板的好壞,直接決定着顯卡電氣性能的好壞和穩定。
層數
目前的PCB板通常都是採用4層、6層、或8層,理論上來講層數多的比少的好,但前提是在設計合理的基礎上。
PCB的各個層通常可分爲信號層(Signal),電源層(Power)或是地線層(Ground)。每一層PCB版上的電路是相互獨立的。在4層PCB的主板中,信號層通常分佈在PCB的最上面一層和最下面一層,而中間兩層則是電源與地線層。相對來講6層PCB就複雜了,其信號層通常分佈在一、三、5層,而電源層則有2層。至於判斷PCB的優劣,主要是觀察其印刷電路部分是否清晰明瞭,PCB是否平整無變形等等。
顯卡接口:
常見的有PCI、AGP 2X/4X/8X (目前已經淘汰),最新的是PCI-Express X16 接口,是目前的主流。 (最新的是PCI-Express 2.0 X16啊)
如今最多見的輸出接口主要有:
VGA (Video Graphics Array) 視頻圖形陣列接口,做用是將轉換好的模擬信號輸出到CRT或者LCD顯示器中
DVI (Digital Visual Interface) 數字視頻接口接口,視頻信號無需轉換,信號無衰減或失真,將來VGA接口的替代者。
S-Video (Separate Video) S端子,也叫二份量視頻接口,通常採用五線接頭,它是用來將亮度和色度分離輸出的設備,主要功能是爲了克服視頻節目複合輸出時的亮度跟色度的互相干擾。
HDMI(high Definition Multimedia Interface)高清晰多媒體接口,把聲音和圖像集成在一個接口上
散熱裝置:
散熱裝置的好壞也能影響到顯卡的運行穩定性,常見的散熱裝置有:
被動散熱:既只安裝了鋁合金或銅等金屬的散熱片。
風冷散熱:在散熱片上加裝了風扇,目前多數採用這種方法。
水冷散熱:經過熱管液體把GPU和水泵相連,通常在高端頂級顯卡中採用。
顏色:
不少人認爲紅色顯卡的比綠色的好、綠色的比黃色的好,顯卡的好壞和其顏色並無什麼關係,有的廠家喜用紅色,有的喜用綠色,這是徹底由生產商決定的。一些名牌大廠,那是早就造成了必定的風格的。所以,其PCB的顏色通常也不會有太大的變更。
常見品牌
目前顯卡業的競爭也是日趨激烈。各種品牌名目繁多,如下是一些比較不錯的牌子,僅供參考請不要太迷信了:
藍寶石(SAPPHIRE) 、華碩(ASUS)、富士康(Foxconn)、撼迅/迪蘭恆進(PowerColor/Dataland)、麗臺(Leadtek)、訊景(XFX)、映衆(Inno3D)
微星(MSI)、同德(Palit)、捷波(Jetway)、升技(Abit)、磐正(EPOX) 、映泰(Biostar) 、耕升(Gainward)、旌宇(SPARKLE) 、影馳(GALAXY) 、銘瑄(MAXSUN)、翔升(ASL)、盈通(YESTON) 、祺祥(M-ONE)、七彩虹(Colorful)、斯巴達克(SPARK)、索泰(ZOTAC)、雙敏(Unika)、精英(ECS)、昂達(onda)、小影霸(HASEE)
發展簡史:
1.CGA顯卡
民用顯卡的起源能夠追溯到上個世紀的八十年代了。在1981年, IBM推出了我的電腦時,它提供了兩種顯卡,一種是"單色顯卡(簡稱 MDA), 一種是 "彩色繪圖卡" (簡稱 CGA), 從名字上就能夠看出,MDA是與單色顯示器配合使用的, 它能夠顯示80行x25列的文數字, CGA則能夠用在RGB的顯示屏上, 它能夠繪製的圖形和文數字資料。在當時來說,計算機的用途主要是文字數據處理,雖然MDA分辨率爲寬752點, 高504點,不足以知足多大的顯示要求,不過對於文字數據處理仍是綽綽有餘的了。而CGA就具備彩色和圖形能力,能勝任通常的顯示圖形數據的須要了,不過其分辨率只有640x350,天然不能與如今的彩色顯示同日而語。
2.MGA/MCGA顯卡
1982年,IBM又推出了MGA(Monochrome Graphic Adapter), 又稱Hercules Card (大力士卡), 除了能顯示圖形外,還保留了原來 MDA 的功能。當年很多遊戲都須要這款卡才能顯示動畫效果。而當時風行市場的還有Genoa 公司作的EGA(Enhanced Graphics Adapter),即增強型繪圖卡, 能夠模擬MDA和CGA,並且能夠在單色屏幕上一點一點畫成的圖形。EGA分辨率爲640x350,能夠產生16色的圖形和文字。不過這些顯卡都是採用數字方式的,直到MCGA(Multi-Color Graphics Array)的出現,才揭開了採用模擬方式的顯卡的序幕。MCGA是整合在 PS/2 Model 25和30上的影像系統。它採用了Analog RGA影像信號, 分辨率可高達640x480, 數位RGB和類比RGB不一樣的地方就像是ON-OFF式切換和微調式切換之間的差異。用類比RGB訊號的顯示屏, 會將每個訊號的電壓值轉換成符合色彩明暗的範圍。只有類比顯示屏能夠和MCGA一塊兒使用,才能夠提供最多的256種顏色, 另外IBM尚提供了一個類比單色顯示屏, 在此顯示屏上能夠顯示出64種明暗度。
3.VGA接口顯卡
VGA(Video Graphic Array)即顯示繪圖陣列,它IBM是在其 PS/2 的Model 50, 60和80內建的影像系統。它的數字模式能夠達到720x400色, 繪圖模式則能夠達到640x480x16色, 以及320x200x256色, 這是顯卡首次能夠同時最高顯示256種色彩。而這些模式更成爲其後全部顯卡的共同標準。VGA顯卡的盛行把電腦帶進了2D顯卡顯示的輝煌時代。在以後一段時期裏,許多VGA顯卡設計的公司不斷推陳出新, 追求更高的分辨率和位色。與此同時,IBM 推出了8514/A的Monitor顯示屏規格, 主要用來支持1024x 768的分辨率。
在2D時代向3D時代推動的過程當中,有一款不能忽略的顯卡就是Trident 8900/9000顯卡,它第一次使顯卡成爲一個獨立的配件出如今電腦裏,而再也不是集成的一塊芯片。而後其推出的Trident 9685更是第一代3D顯卡的表明。不過真正稱得上開啓3D顯卡大門的卻應該是GLINT 300SX,雖然其3D功能極其簡單,但卻具備里程碑的意義。
4. 3D AGP接口顯卡時代
3DFX的光榮
時間推移到1995年,對於顯卡來講,絕對是里程碑的一年,3D圖形加速卡正式走入玩家的視野。那個時候遊戲剛剛步入3D時代,大量的3D遊戲的出現,也迫使顯卡發展到真正的3D加速卡。而這一年也成就了一家公司,不用說你們也知道,沒錯,就是3Dfx。 1995年,3Dfx仍是一家小公司,不過做爲一家老資格的3D技術公司,他推出了業界的第一塊真正意義的3D圖形加速卡:Voodoo。在當時最爲流行的遊戲摩托英豪裏,Voodoo在速度以及色彩方面的表現都讓喜歡遊戲的用戶爲之瘋狂,很多遊戲狂熱份子都有過拿一千多塊大洋到電腦城買上一塊雜牌的Voodoo顯卡的經歷。3Dfx的專利技術Glide引擎接口一度稱霸了整個3D世界,直至D3D和OpenGL的出現才改變了這種局面。Voodoo標配爲4Mb EDO顯存,可以提供在640×480分辨率下3D顯示速度和最華麗的畫面,固然,Voodoo也有硬傷,它只是一塊具備3D加速功能的子卡,使用時需搭配一塊具備2D功能的顯卡,相信很多老資格的玩家都還記得S3 765+Voodoo這個爲人津津樂道的黃金組合。講到S3 765,就不得不提到昔日王者S3顯卡了。
S3 765顯卡是當時兼容機的標準配置,最高支持2MB EDO顯存,可以實現高分辨率顯示,這在當時屬於高端顯卡的功效,這一芯片真正將SVGA發揚光大。可以支持1024×768的分辨率,而且在低分辨率下支持最高32Bit真彩色,並且性價比也較強。所以,S3 765實際上爲S3顯卡帶來了第一次的輝煌。
而後在96年又推出了S3 Virge,它是一塊融合了3D加速的顯卡,支援 DirectX,幷包含的許多先進的3D加速功能,如Z-buffering、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting,實際成爲3D顯卡的開路先鋒,成就了S3顯卡的第二次輝煌,惋惜後來在3Dfx的追趕下,S3的Virge系列沒有再繼輝煌,被市場最終拋棄。
此後,爲了修復Voodoo沒有2D顯示這個硬傷,3Dfx繼而推出了VoodooRush,在其中加入了Z-Buffer技術,惋惜相對於Voodoo,VoodooRush的3D性能卻沒有任何提高,更可怕的是帶來很多兼容性的問題,並且價格居高不下的因素也制約了VoodooRush顯卡的推廣。
固然,當時的3D圖形加速卡市場也不是3Dfx一手遮天,高高在上的價格給其餘廠商留下了很多生存空間,像勘稱當時性價比之王的Trident 9750/9850,以及提供提供了Mpeg-II硬件解碼技術的SIS6326,還有在顯卡發展史上第一次出場的nVidia推出的Riva128/128zx,都獲得很多玩家的寵愛,這也促進了顯卡技術的發展和市場的成熟。 1997年是3D顯卡初露頭腳的一年,而1998年則是3D顯卡如雨後春筍激烈競爭的一年。九八年的3D遊戲市場風起去涌,大量更加精美的3D遊戲集體上市,從而讓用戶和廠商都期待出現更快更強的顯卡。
在Voodoo帶來的巨大榮譽和耀眼的光環下,3Dfx以高屋建瓶之勢推出了又一劃時代的產品:Voodoo2。Voodoo2自帶8Mb/12Mb EDO顯存,PCI接口,卡上有雙芯片,能夠作到單週期多紋理運算。固然Voodoo2也有缺點,它的卡身很長,而且芯片發熱量很是大,也成爲一個煩惱,並且Voodoo2依然做爲一塊3D加速子卡,須要一塊2D顯卡的支持。可是不能否認,Voodoo2的推出已經使得3D加速又到達了一個新的里程碑,憑藉Voodoo2的效果、畫面和速度,征服了很多當時盛行一時的3D遊戲,好比Fifa98,NBA98,Quake2等等。也許很多用戶還不知道,今年最爲流行的SLI技術也是當時Voodoo2的一個新技術,Voodoo2第一次支持雙顯卡技術,讓兩塊Voodoo2並聯協同工做得到雙倍的性能。
98年雖然是Voodoo2大放異彩的一年,但其餘廠商也有一些經典之做。Matrox MGA G200在繼承了本身超一流的2D水準之外,3D方面有了革命性的提升,不但能夠提供和Voodoo2差很少的處理速度和特技效果,另外還支持DVD硬解碼和視頻輸出,而且獨一無二的獨創了128位獨立雙重總線技術,大大提升了性能,配合當時至關走紅的AGP總線技術,G200也贏得了很多用戶的喜好。
Intel的I740是搭配Intel當時的440BX芯片組推出的,它支持的AGP 2X技術,標配8Mb顯存,惋惜I740的性能並很差,2D性能只能和S3 Virge看齊,而3D方面也只有Riva128的水平,不過價格方面就有明顯優點,讓它在低端市場站住了腳。
Riva TNT是nVidia推出的意在阻擊Voodoo2的產品,它標配16Mb的大顯存,徹底支持AGP技術,首次支持的32位色彩渲染、還有快於Voodoo2的D3D性能和低於Voodoo2的價格,讓其成爲很多玩家的新寵。而一直在蘋果世界闖蕩的ATI也出品了一款名爲Rage Pro的顯卡,速度比Voodoo稍快。
而98年的一個悲劇英雄是來自王者S3的野人系列Savage系列顯卡,Savage3D採用128位總線結構及單週期三線性多重貼圖技術,最大像素填充率達到了125M Pixels/s,三角形生成速率也達到了每秒500萬個。經過S3新設計的AGP引擎和S3TC紋理壓縮技術,支持Direct3D與OpenGL,最大顯存容量可達8MB SGRAM或SDRAM,支持AGP 4×規範。同時也支持當時流行的如反射和散射、Alpha混合、多重紋理、襯底紋理、邊緣抗鋸齒、16/24位Z-buffering、Tri-linear Filtering(三線性過濾技術)、S3TC紋理壓縮技術等技術。惋惜就是受到驅動程序不兼容的嚴重影響,最終在99年時慘淡收場。
2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工做電壓降到0.8V,並增長了8X模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對於AGP 4X成倍增加,能較好的知足當前顯示設備的帶寬需求。其發展已經經歷了AGP 1×,AGP 2×,AGP 4×,AGP 8×幾個階段。關於AGP,是當前已經淘汰的圖形系統接口。
5.PCI Express顯卡接口
2001年春季的IDF上Intel正式公佈PCI Express,是取代PCI總線的第三代I/O技術,也稱爲3GIO。該總線的規範由Intel支持的AWG(Arapahoe Working Group)負責制定。2002 年4月17日,AWG正式宣佈3GIO 1.0規範草稿制定完畢,並移交PCI-SIG進行審覈。開始的時候你們都覺得它會被命名爲Serial PCI(受到串行ATA的影響),但最後卻被正式命名爲PCI Express。2006年正式推出Spec2.0(2.0規範)。
PCI Express總線技術的演進過程,其實是計算系統I/O接口速率演進的過程。PCI總線是一種33MHz@32bit或者66MHz@64bit的並行總線,總線帶寬爲133MB/s到最大533MB/s,鏈接在PCI總線上的全部設備共享133MB/s~533MB/s帶寬。這種總線用來應付聲卡、10/100M網卡以及UNB 1.1等接口基本不成問題。隨着計算機和通訊技術的進一步發展,新一代的I/O接口大量涌現,好比千兆(GE)、萬兆(10GE)的以太網技術、4G/8G的FC技術,使得PCI總線的帶寬已經無力應付計算系統內部大量高帶寬並行讀寫的要求,PCI總線也成爲系統性能提高的瓶頸,因而就出現了PCI Express總線。PCI Express總線技術在當今新一代的存儲系統已經廣泛的應用。PCI Express總線可以提供極高的帶寬,來知足系統的需求。
目前,PCI-E 3.0規範也已經肯定,其編碼數據速率,比同等狀況下的PCI-E 2.0規範提升了一倍,X32端口的雙向速率高達320Gbps。
PCI Express總線的技術優點
PCI總線的最大優勢是總線結構簡單、成本低、設計簡單,可是缺點也比較明顯:
1) 並行總線沒法鏈接太多設備,總線擴展性比較差,線間干擾將致使系統沒法正常工做;
2) 當鏈接多個設備時,總線有效帶寬將大幅下降,傳輸速率變慢;
3) 爲了下降成本和儘量減小相互間的干擾,須要減小總線帶寬,或者地址總線和數據總線採用複用方式設計,這樣下降了帶寬利用率。 PCI Express總線是爲未來的計算機和通信平臺定義的一種高性能,通用I/O互連總線。
與PCI總線相比,PCI Express總線主要有下面的技術優點:
1) 是串行總線,進行點對點傳輸,每一個傳輸通道獨享帶寬。
2) PCI Express總線支持雙向傳輸模式和數據分通道傳輸模式。其中數據分通道傳輸模式即PCI Express總線的x一、x二、x四、x八、x十二、x16和x32多通道鏈接,x1單向傳輸帶寬便可達到250MB/s,雙向傳輸帶寬更可以達到500MB/s,這個已經不是普通PCI總線所可以相比的了。
3) PCI Express總線充分利用先進的點到點互連、基於交換的技術、基於包的協議來實現新的總線性能和特徵。電源管理、服務質量(QoS)、熱插拔支持、數據完整性、錯誤處理機制等也是PCI Express總線所支持的高級特徵。
4) 與PCI總線良好的繼承性,能夠保持軟件的繼承和可靠性。PCI Express總線關鍵的PCI特徵,好比應用模型、存儲結構、軟件接口等與傳統PCI總線保持一致,可是並行的PCI總線被一種具備高度擴展性的、徹底串行的總線所替代。
5) PCI Express總線充分利用先進的點到點互連,下降了系統硬件平臺設計的複雜性和難度,從而大大下降了系統的開發製造設計成本,極大地提升系統的性價比和健壯性。從下面表格能夠看出,系統總線帶寬提升同時,減小了硬件PIN的數量,硬件的成本直接降低。
至2008年,PCI-E接口仍然在顯卡中使用。
NVIDIA的崛起
1999年,世紀末的顯卡市場出現了百花齊開的局面,並且這一年也讓市場擺脫了3Dfx的一家獨霸局面,因爲戰略的失誤,讓3Dfx失去了市場,它推出了Voodoo3,配備了16Mb顯存,支持16色渲染。雖然在畫質上無可挑剔,可是高昂的價格以及與市場格格不入的標準讓它難掩頹勢。世紀末的這一年,顯卡的輝煌留給了nVidia。
如今,不少人都很習慣地把TNT2與nVidia聯繫在一塊兒,很多人就是由於TNT2才認識NVidia的。在99年,nVidia挾TNT之餘威推出TNT2 Ultra、TNT2和TNT2 M64三個版本的芯片,後來又有PRO和VANTA兩個版本。這種分類方式也促使後來各個生產廠家對同一芯片進行高中低端的劃分,以知足不一樣層次的消費須要。TNT系列配備了8Mb到32Mb的顯存,支持AGP2X/4X,支持32位渲染等等衆多技術,雖然16位色下畫面大大遜色於Voodoo3,可是在32位色下,表現卻可圈可點,還有在16位色下,TNT2的性能已經略微超過Voodoo3了,不過客觀的說,在32位色下,TNT系列顯卡性能損失至關多,速度上跟不上Voodoo3了。固然,nVidia能打敗Voodoo3,與3Dfx公司推行的策略迫使許多廠商投奔nVidia也不無關係,促進了TNT系列的推廣。顯卡市場上出現了nVidia與3Dfx兩家爭霸的局面。
99年的顯卡市場不可遺忘的還有來自Matrox MGA G400,它擁有16Mb/32Mb的顯存容量,支持AGP 2X/4X,還有支持大紋理以及32位渲染等等,都是當時業界很是流行和確定的技術,除此以外,獨特、漂亮的EMBM硬件凹凸貼圖技術,營造出的完美凹凸感並能實現動態光影效果的技術確實讓無數遊戲玩家爲了瘋狂,在3D方面,其速度和畫面基本都是介於Voodoo3和TNT2之間,而且G400擁有優秀的DVD回放能力,不過因爲價格以及它注重於OEM和專業市場,所以,在民用顯卡市場所佔的比例並不大!
從99年到2000年,nVidia終於爆發了。它在99年底推出了一款革命性的顯卡---Geforce 256,完全戰勝了3Dfx。代號NV10的GeForce 256支持Cube-Environment Mapping,徹底的硬件T&L(Transform & Lighting),把原來有CPU計算的數據直接交給顯示芯片處理,大大解放了CPU,也提升了芯片的使用效率。GeForce256擁有4條圖形紋理信道,單週期每條信道處理兩個象素紋理,工做頻率120MHz,全速能夠達到480Mpixels/Sec,支持SDRAM和DDR RAM,使用DDR的產品能更好的發揮GeForce256的性能。其不足之處就在於採用了0.22微米的工藝技術,發熱量比較高。
而在兩千年,nVidia開發出了第五代的3D圖形加速卡---Geforce 2,採用了0.18微米的工藝技術,不只大大下降了發熱量,並且使得GeForce2的工做頻率能夠提升到200MHz。Geforce 2擁有四條圖形紋理信道,單週期每條信道處理兩個象素紋理,而且使用DDR RAM解決顯存帶寬不足的問題。在Geforce 256的基礎上,GeForce2還擁有的NSR(NVIDIA Shading Rasterizer),支持Per-Pixel Shading技術,同時支持S3TC、FSAA、Dot-3 Bump Mapping以及硬件MPEG-2動態補償功能,徹底支持微軟的DirectX 7。而面對不一樣的市場分級,它相繼推出了低端的GF2 MX系列以及面向高端市場的GF2 Pro和GF GTS,全線的產品線讓nVidia當之無愧地成爲顯卡的霸主。
3Dfx在被nVidia收購以前還推出了Voodoo4/5,VooDoo4 4500使用一顆VSA-100芯片,VooDoo5 5500使用兩顆VSA-100芯片,而VooDoo5 6000使用四顆VSA-100芯片,惋惜因爲各方面的緣由,Voodoo4/5並不能讓沒落的3Dfx有一絲絲轉機,最終難逃被nVidia收購的命運。
而如今做爲nVidia主要競爭對手的ATI,也在兩千年憑藉T&L技術打開市場。在經歷「曙光女神」的失敗後,ATI也推出了本身的T&L芯片RADEON 256,RADEON也和NVIDIA同樣具備高低端的版本,徹底硬件T&L,Dot3和環境映射凹凸貼圖,還有兩條紋理流水線,能夠同時處理三種紋理。但最出彩的是HYPER-Z技術,大大提升了RADEON顯卡的3D速度,拉近了與GEFORCE 2系列的距離,ATI的顯卡也開始在市場佔據主導地位。
兩千年的低端市場還有來自Trident的這款Blade T64,Blade XP核心屬於Trident第一款256位的繪圖處理器,採用0.18微米的製造工藝,核心時鐘頻率爲200 MHz,像素填充率達到1.6G,與Geforce2GTS處於同一等級,支持Direct X7.0等等。惋惜因爲驅動程序以及性能等方面的緣由,得不到用戶的支持。
NV/ATI上演鐵面雙雄
踏入2001年以後,如同桌面處理器市場的Intel和AMD同樣,顯卡市場演變爲nVidia與ATI兩雄爭霸的局勢。nVidia方面,憑藉剛剛推出的Geforce 3系列佔據了很多市場,Geforce 3 Ti 500,Geforce 2 Ti和Geforce 3Ti,Geforce MX分別定位於高中低三線市場。與GeForce 2系列顯卡相比,GeForce 3顯卡最主要的改進之處就是增長了可編程T&L功能,可以對幾乎全部的畫面效果提供硬件支持。GeForce 3總共具備4條像素管道,填充速率最高能夠達到每秒鐘800 Mpixels。Geforce 3系列還擁有nfiniteFX頂點處理器、nfiniteFX像素處理器以及Quincunx抗鋸齒系統等技術。
而做爲與之相抗衡的ATI Radeon 8500/7500系列,採用0.15微米工藝製造,包括6000萬個晶體管,採用了很多新技術(如Truform、Smartshader等)。並根據顯卡的核心/顯存工做頻率分紅不一樣的檔次——核心/顯存分別爲275/550MHz的標準版,核心/顯存爲250/500MHz的RADEON 8500LE,生產核心/顯存頻率分別爲300/600MHz的Ultra版,以及中端的Radeon 7500,低端的Radeon 7200,7000等產品。值得一提的是Radeon 8500還支持雙頭顯示技術。
2002年,nVidia與ATI的競爭更加白熱化。爲鞏固其圖形芯片市場霸主地位,nVidia推出了Geforce 4系列,分別爲GeForce4 Ti4800,GeForce4 Ti 4600, GeForce4 Ti4400, GeForce4 Ti4200,GeForce4 MX 460, GeForce4 MX 440 和 GeForce4 MX 420。GeForce4 Ti系列無疑是最具性價比的,其代號是NV25,它主要針對當時的高端圖形市場,是DirectX 8時代下最強勁的GPU圖形處理器。芯片內部包含的晶體管數量高達6千3百萬,使用0.15微米工藝生產,採用了新的PBGA封裝,運行頻率達到了300MHz,配合頻率爲650MHz DDR顯存,能夠實現每秒49億次的採樣。GeForce4 Ti核心內建4條渲染流水線,每條流水線包含2個TMU(材質貼圖單元)。Geforce 4系列從高到低,橫掃了整個顯卡市場。
做爲反擊,ATI出品了R9700/9000/9500系列,首次支持DirectX 9,使其在與NVidia的競爭中搶得先機。而R9700更是在速度與性能方面首次超越NVidia。R9700支持AGP 8X、DirectX 9,核心頻率是300MHz,顯存時鐘是550MHz。RADEON 9700,實現了可程序化的革命性硬件架構。符合繪圖回事商品AGP 8X最新標準,配有8個平等處理的彩繪管線,每秒可處理25億個像素,4個並列的幾何處理引擎更能處理每秒3億個形跡及光效多邊形。而R9000是面向低端的產品,R9500則直挑Ti4200。
同年,SiS發佈了Xabre系列。它是第一款AGP 8×顯卡,全面支持DirectX 8.1,在發佈之時是至關搶眼的。Xabre系列圖形芯片採用0.15微米工藝,具有4條像素渲染流水線,而且每條流水線擁有兩個貼圖單元。理論上可提供高達1200M Pixels/s的像素填充率和2400M Texels/s的材質填充率。隨後發佈的Xabre600,採用0.13微米工藝,主頻和顯存頻率都提升了很多,性能與GeForce4 Ti4200差很少。
2003年的顯卡市場依舊爲N系與A系所統治。nVidia的Gf FX 5800(NV30)系列擁有32位着色,顏色畫面有質的提升,在基礎上推出的GeForce FX 5900,提升了晶體管數,下降了核心頻率與顯存頻率,改用了256B99v DDR以提升了顯存帶寬。後半年還推出了GF FX 5950/5700系列,以取代GF FX 5900/5600。而ATI推出了RADEON 9800/pro/SE/XT,憑藉其超強的性能以及較價的售價,再次戰勝GF GX 5800。這一年市場上的主流產品還有GF FX5600,GF FX5200和RADEON 9600和RADEON 9200。
2004年也是ATI大放異彩的一年,不過其最大的功臣倒是來自於面向中低端的Radeon 9550。這款2004年最具性價比的顯卡,讓ATI在低端市場呼風喚雨。R9550基於RV350核心,採用0.13微米制程,核心頻率爲250MHz,顯存頻率爲400MHz,4條渲染管道,1個紋理單元,同時兼容64bit和128bit。這款產品是9600的降頻版,可是經過改造,均可以變成R9600,性價比極強。而老對手的N卡方面,卻只推出了一款新品GF FX 5900XT/SE,而與R9550處於同一競爭線的5200,5500與5700LE系列,雖然性能不錯,惋惜價格卻沒有優點,被R9550完全戰勝。2004年讓nVidia鬱悶了一全年。
ATi從05年開始就一直被Nvidia壓制,不管是1950XTX對抗7900GTX,2900XT對抗8800GTX,3870X2對抗9800GX2,在旗艦產品上,ATi一直屬於劣勢,但在2008年6月發生了起色,ATi發佈了RV770,不管是從市場訂價仍是從性能上都是十分讓人滿意的,特別是改善了A卡在AA上的性能不足,RV770的中端4850的價格更是讓Nvidia措手不及,無奈在一週內9800GTX降價1000元,但不管是性能仍是價格依舊擋不住4850的攻勢,4870緊接着發佈,採用DDR5顯存的RV770浮點運算能力更是達到了1TB/S,Nvidia發佈的新核心GT200的旗艦版本GTX280雖然在性能上暫時取得了暫時的領先,可是和4870相比只有10%的性能差距,並且因爲工藝較落後,致使成本太高,沒有性價比,就在人們覺得ATi放棄旗艦,準備走性價比路線時,ATi推出了R700,也就是4870X2,而且大幅度改良了橋接芯片的性能,領先GTX280高達50-80%,而GTX280的核心面積已經大的KB,不可能衍生出單卡雙芯,因此ATi依靠單卡雙芯從新奪得了性能之王。
市場前景:
目前,顯卡進入到PCI-E平臺的時代。nVidia的G92系列,GT200系列,與之對應的ATI的RV670系列,RV770系列,讓整個顯示市場呈現百花齊放的局面,相信以後的顯卡市場的競爭將會更加的激烈,而普通的消費者也將獲得更多的實惠。
時間從1981年翻到了2008年,28年的顯卡發展史,感受就像經歷了幾個世紀。從最初只能顯示文字數字,到如今多姿多彩的圖形畫面,顯卡的迅猛發展讓玩家的視覺享受獲得質的飛越,並且這種趨勢還將繼續下去,沒法想象,再過一個25年,顯卡會帶給咱們什麼樣的感覺,問題多是,到時還會有顯卡嗎。[ (注:ATI已經被AMD全面收購)AMD計劃打造一個新的x86處理器系列,將中央處理器(CPU)和圖形處理器(GPU)在芯片級別上整合在一塊兒,該產品的開發代號爲「Fusion」。 ]
CPU是否可以代替GPU?
CPU 老大Intel誇下海口能在三年內讓CPU取代GPU,而且詳解了其工做原理,而且CPU渲染能比GPU帶來更好的畫質,究竟GPU的將來如何?假如CPU擁有了GPU的能力,還能不能叫作CPU?讓咱們拭目以待.
『Intel有可能會改變顯卡發展軌跡』
關於08年初CPU巨頭Itel與NVIDIA關於「顯卡與CPU究竟誰會取代誰」的爭論已通過去。如今的用戶也能夠感受到,CPU彷佛並非那麼的重要了,在你平常的工做學習中,CPU的比重愈來愈小。不少時候,咱們只須要CPU出一點點力就能知足咱們的大部分需求.做爲Intel,又怎麼會不知道其中的意義呢?
「咱們所須要的是一種哦哦那個結合CPU完整程序功能,但又具有繪圖處理器平行性能的架構。」Inte視覺運算部門資深首席工程師Larry Seiler這樣說。
Intel在2009年推出Larrabee獨立顯卡,以現有的Intel×486的核心技術爲基礎設計出來的,內建8-48個核心,每一個核心超高速互聯,可提升芯片在同時執行多任務工做時的處理速度。Larrabee獨立顯卡的推出頗有可能改變多年來顯卡廠商一味追求GPU性能,而不顧功耗的格局,有但願產生性能更強,但功耗更低的顯卡產品。
按Intel的說法,咱們能夠預測,未來的顯卡頗有可能會取代CPU而成爲新一代計算機的核心。
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下面的顯卡介紹來自維基百科
顯卡(Video card,Graphics card),又叫顯示卡、顯示適配卡(video adapter)或顯示適配器卡,是我的電子計算機最基本組成部分之一。顯卡的用途是將計算機系統所須要的顯示信息進行轉換驅動顯示器,並向顯示器提供行掃描信號,控制顯示器的正確顯示,是聯接顯示器和我的電子計算機主板的重要組件,是「人機對話」的重要設備之一。
適用類型
臺式機顯卡—普通顯卡
普通顯卡就是普通臺式機內所採用的顯卡產品,也就是DIY市場內最爲常見的顯卡產品。之因此叫它普通顯卡是相對於應用於圖形工做站上的專業顯卡產品而言的,。普通顯卡更多注重於民用級應用,更強調的是在用戶能接受的價位下提供更強大的娛樂、辦公、遊戲、多媒體等方面的性能;而專業顯卡則強調的是強大的性能、穩定性、繪圖的精確等方面。目前設計製造普通顯卡顯示芯片的廠家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的產品都是採用NVIDIA、ATI的顯示芯片。
工做站顯卡—專業顯示卡
專業顯示卡是指應用於圖形工做站上的顯示卡,它是圖形工做站的核心。從某種程度上來講,在圖形工做站上它的重要性甚至超過了CPU。與針對遊戲、娛樂和辦公市場爲主的消費類顯卡相比,專業顯示卡主要針對的是三維動畫軟件(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染軟件(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD軟件(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型設計(如Rhino)以及部分科學應用等專業應用市場。專業顯卡針對這些專業圖形圖像軟件進行必要的優化,都有着極佳的兼容性。
普通家用顯卡主要針對Direct 3D加速,而專業顯示卡則是針對OpenGL來加速的。OpenGL(Open Graphics Library開放圖形庫)是目前科學和工程繪圖領域無可爭辯的圖形技術標準。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win9五、98及Windows NT/Windows 2000中均獲得支持。OpenGL注重於快速繪製2D和3D物體用於CAD、仿真、科學應用可視化和照片級真實感的遊戲視景中。它是一個開放的三維圖形軟件包,它獨立於窗口系統和操做系統,能十分方便地在各平臺間移植,它具備開放性、獨立性和兼容性三大特色。
專業顯示卡在多邊形產生速度或是像素填充率等指標上都要優於普通顯卡,同時在調整驅動程序以及提供繪圖的精確性方面也要強不少。與普通顯卡注重的生產成本不一樣,專業顯卡更強調性能以及穩定性,並且受限於用戶羣體較少,產量很小,所以專業顯卡的價格都極爲昂貴,不是普通用戶所能承受的。
目前專業顯卡廠商有3DLabs、NVIDIA和ATI等幾家公司,3DLabs公司主要有「強氧(OXYGEN)」和「野貓(Wildcat)」兩個系列的產品,是一家專一於設計、製造專業顯卡的廠家。NVIDIA公司一直在家用顯卡市場的中堅力量,專業顯卡領域是近幾年纔開始涉足,但憑藉其雄厚的技術力量,其Quadro系列顯卡在專業市場也取得了很大的成功。ATI公司一樣也是涉足專業顯卡時間不長,它是在收購了原來「帝盟(DIAMOND)」公司的FireGL分部後,纔開始推出本身的專業顯卡,目前FireGL一樣也有不俗的表現。市場還有艾爾莎、麗臺等公司也在生產專業顯卡,但其並不自主開發顯示芯片,而都採用上面三家公司的顯示芯片,生產自有品牌的專業顯卡。
顯卡最大分辨率
顯卡的最大分辨率是指顯卡在顯示器上所能描繪的像素點的數量。你們知道顯示器上顯示的畫面是一個個的像素點構成的,而這些像素點的全部數據都是由顯卡提供的,最大分辨率就是表示顯卡輸出給顯示器,並能在顯示器上描繪像素點的數量。分辨率越大,所能顯示的圖像的像素點就越多,而且能顯示更多的細節,固然也就越清晰。
最大分辨率在必定程度上跟顯存有着直接關係,由於這些像素點的數據最初都要存儲於顯存內,所以顯存容量會影響到最大分辨率。在早期顯卡的顯存容量只具備512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量確實是最大分辨率的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連64MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已是128MB、256MB或512MB,某些專業顯卡甚至已經具備1GB的顯存,在這樣的狀況下,顯存容量早已經再也不是影響最大分辨率的因素,之因此須要這麼大容量的顯存,不過就是由於如今的大型3D遊戲和專業渲染須要臨時存儲更多的數據罷了。
如今決定最大分辨率的實際上是顯卡的RAMDAC頻率,目前全部主流顯卡的RAMDAC都達到了400MHz,至少都能達到2048x1536的最大分辨率,而最新一代顯卡的最大分辨率更是高達2560x1600了。
另外,顯卡能輸出的最大顯示分辨率並不表明本身的電腦就能達到這麼高的分辨率,還必須有足夠強大的顯示器配套才能夠實現,也就是說,還須要顯示器的最大分辨率與顯卡的最大分辨率相匹配才能實現。例如要實現2048x1536的分辨率,除了顯卡要支持以外,還須要顯示器也要支持。而CRT顯示器的最大分辨率主要是由其帶寬所決定,而液晶顯示器的最大分辨率則主要由其面板所決定。目前主流的顯示器,17英寸的CRT其最大分辨率通常只有1600x1200,17英寸和19英寸的液晶則只有1280x1024,因此目前在普通電腦系統上最大分辨率的瓶頸不是顯卡而是顯示器。要實現2048x1536甚至2560x1600的最大分辨率,只有藉助於專業級的大屏幕高檔顯示器才能實現,例如DELL的30英寸液晶顯示器就能實現2560x1600的超高分辨率。
顯存容量:
顯存容量是顯卡上本地顯存的容量數,這是選擇顯卡的關鍵參數之一。顯存容量的大小決定着顯存臨時存儲數據的能力,在必定程度上也會影響顯卡的性能。顯存容量也是隨着顯卡的發展而逐步增大的,而且有愈來愈增大的趨勢。顯存容量從早期的512KB、1MB、2MB等極小容量,發展到8MB、12MB、16MB、32MB、64MB,一直到目前主流的128MB、256MB和高檔顯卡的512MB,某些專業顯卡甚至已經具備1GB的顯存了。
在顯卡最大分辨率方面,最大分辨率在必定程度上跟顯存有着直接關係,由於這些像素點的數據最初都要存儲於顯存內,所以顯存容量會影響到最大分辨率。在早期顯卡的顯存容量只具備512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量確實是最大分辨率的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連64MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已是128MB、256MB或512MB,某些專業顯卡甚至已經具備1GB的顯存,在這樣的狀況下,顯存容量早已經再也不是影響最大分辨率的因素。
在顯卡性能方面,隨着顯示芯片的處理能力愈來愈強大,特別是如今的大型3D遊戲和專業渲染須要臨時存儲的數據也愈來愈多,所須要的顯存容量也是愈來愈大,顯存容量在必定程度上也會影響到顯卡的性能。例如在顯示核心足夠強勁而顯存容量比較小的狀況下,卻有大量的大紋理貼圖數據須要存放,若是顯存的容量不足以存放這些數據,那麼顯示核心在某些時間就只有閒置以等待這些數據處理完畢,這就影響了顯示核心性能的發揮從而也就影響到了顯卡的性能。
值得注意的是,顯存容量越大並不必定意味着顯卡的性能就越高,由於決定顯卡性能的三要素首先是其所採用的顯示芯片,其次是顯存帶寬(這取決於顯存位寬和顯存頻率),最後纔是顯存容量。一款顯卡究竟應該配備多大的顯存容量才合適是由其所採用的顯示芯片所決定的,也就是說顯存容量應該與顯示核心的性能相匹配才合理,顯示芯片性能越高因爲其處理能力越高所配備的顯存容量相應也應該越大,而低性能的顯示芯片配備大容量顯存對其性能是沒有任何幫助的。例如市售的某些配備了512MB大容量顯存的Radeon 9550顯卡在顯卡性能方面與128MB顯存的Radeon 9550顯卡在覈心頻率和顯存頻率等參數都相同時是徹底同樣的,由於Radeon 9550顯示核心相對低下的處理能力決定了其配備大容量顯存實際上是沒有任何意義的,而大容量的顯存反而還帶來了購買成本提升的問題。
顯存頻率:
顯存頻率是指默認狀況下,該顯存在顯卡上工做時的頻率,以MHz(兆赫茲)爲單位。顯存頻率必定程度上反應着該顯存的速度。顯存頻率隨着顯存的類型、性能的不一樣而不一樣,SDRAM顯存通常都工做在較低的頻率上,通常就是133MHz和166MHz,此種頻率早已沒法知足如今顯卡的需求。DDR SDRAM顯存則能提供較高的顯存頻率,主要在中低端顯卡上使用,DDR2顯存因爲成本高而且性能通常,所以使用量不大。DDR3顯存是目前高端顯卡採用最爲普遍的顯存類型。不一樣顯存能提供的顯存頻率也差別很大,主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等,高端產品中還有800MHz、1200MHz、1600MHz,甚至更高。
顯存頻率與顯存時鐘週期是相關的,兩者成倒數關係,也就是顯存頻率=1/顯存時鐘週期。若是是SDRAM顯存,其時鐘週期爲6ns,那麼它的顯存頻率就爲1/6ns=166 MHz。而對於DDR SDRAM或者DDR二、DDR3,其時鐘週期爲6ns,那麼它的顯存頻率就爲1/6ns=166 MHz,但要了解的是這是DDR SDRAM的實際頻率,而不是咱們平時所說的DDR顯存頻率。由於DDR在時鐘上升期和降低期都進行數據傳輸,其一個週期傳輸兩次數據,至關於SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率,是在其實際工做頻率上乘以2,就獲得了等效頻率。所以6ns的DDR顯存,其顯存頻率爲1/6ns*2=333 MHz。具體狀況能夠看下邊關於各類顯存的介紹。
但要明白的是顯卡製造時,廠商設定了顯存實際工做頻率,而實際工做頻率不必定等於顯存最大頻率。此類狀況如今較爲常見,如顯存最大能工做在650 MHz,而製造時顯卡工做頻率被設定爲550 MHz,此時顯存就存在必定的超頻空間。這也就是目前廠商慣用的方法,顯卡以超頻爲賣點。此外,用於顯卡的顯存,雖然和主板用的內存一樣叫DDR、DDR2甚至DDR3,可是因爲規範參數差別較大,不能通用,所以也能夠稱顯存爲GDDR、GDDR二、GDDR3
顯存帶寬:
顯存帶寬是指顯示芯片與顯存之間的數據傳輸速率,它以字節/秒爲單位。顯存帶寬是決定顯卡性能和速度最重要的因素之一。要獲得精細(高分辨率)、色彩逼真(32位真彩)、流暢(高刷新速度)的3D畫面,就必需要求顯卡具備大顯存帶寬。目前顯示芯片的性能已達到很高的程度,其處理能力是很強的,只有大顯存帶寬才能保障其足夠的數據輸入和輸出。隨着多媒體、3D遊戲對硬件的要求愈來愈高,在高分辨率、32位真彩和高刷新率的3D畫面面前,相對於GPU,較低的顯存帶寬已經成爲制約顯卡性能的瓶頸。顯存帶寬是目前決定顯卡圖形性能和速度的重要因素之一。
顯存帶寬的計算公式爲:
顯存帶寬=工做頻率×顯存位寬/8。
目前大多中低端的顯卡都能提供6.4GB/s、8.0GB/s的顯存帶寬,而對於高端的顯卡產品則提供超過20GB/s的顯存帶寬。在條件容許的狀況下,儘量購買顯存帶寬大的顯卡,這是一個選擇的關鍵。
顯存類型:
做爲顯示卡的重要組成部分,顯存一直隨着顯示芯片的發展而逐步改變着。從早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天普遍採用的DDR SDRAM顯存經歷了不少代的進步。
目前市場中所採用的顯存類型主要有SDRAM,DDR SDRAM,DDR SGRAM三種。SDRAM顆粒目前主要應用在低端顯卡上,頻率通常不超過200MHz,在價格和性能上它比DDR都沒有什麼優點,所以逐漸被DDR取代。DDR SDRAM是市場中的主流(包括DDR2和DDR3),一方面是工藝的成熟,批量的生產致使成本下跌,使得它的價格便宜;另外一方面它能提供較高的工做頻率,帶來優異的數據處理性能。至於DDR SGRAM,它是顯卡廠商特別針對繪圖者需求,爲了增強圖形的存取處理以及繪圖控制效率,從同步動態隨機存取內存(SDRAM)所改良而得的產品。SGRAM容許以方塊 (Blocks) 爲單位個別修改或者存取內存中的資料,它可以與中央處理器(CPU)同步工做,能夠減小內存讀取次數,增長繪圖控制器的效率,儘管它穩定性不錯,並且性能表現也很好,可是它的超頻性能不好勁,目前也極少使用。
顯卡插槽:
接口類型是指顯卡與主板鏈接所採用的接口種類。顯卡的接口決定着顯卡與系統之間數據傳輸的最大帶寬,也就是瞬間所能傳輸的最大數據量。不一樣的接口決定着主板是否可以使用此顯卡,只有在主板上有相應接口的狀況下,顯卡才能使用,而且不一樣的接口能爲顯卡帶來不一樣的性能。
目前各類3D遊戲和軟件對顯卡的要求愈來愈高,主板和顯卡之間須要交換的數據量也愈來愈大,過去的插槽早已不能知足這樣大量的數據交換,所以一般主板上都帶有專門插顯卡的插槽。假如顯卡插槽的傳輸速度不能知足顯卡的需求,顯卡的性能就會受到巨大的限制,再好的顯卡也沒法發揮。顯卡發展至今主要出現過ISA、PCI、AGP、PCI Express等幾種接口,所能提供的數據帶寬依次增長。其中2004年推出的PCI Express接口已經成爲主流,以解決顯卡與系統數據傳輸的瓶頸問題,而ISA、PCI接口的顯卡已經基本被淘汰。
另外說到顯卡插槽,有一種狀況須要說明,就是有些主板受芯片組的限制,自己沒法帶有專門的顯卡接口,好比AGP或者PCI Express接口。可是主板廠商經過特殊方式,在主板上作了相應的顯卡插槽,能夠鏈接相應接口的顯卡,不過這種插槽實際遠遠沒法達到應有的速度,只能算比沒有略好一些,典型的例子就是下邊提到的AGI、AGU插槽。什麼樣的主板會出現這種狀況呢?首先通常是使用集成了顯卡的芯片組的主板纔會有這種狀況,例如使用了845GL的主板;而沒有集成顯卡的主板幾乎不會有這種狀況,只有極個別例外,例如使用VIA PT880 Pro芯片組的主板若是帶有PCI Express插槽,那麼速度只能是4X,而不是應有的16X。而對於集成了顯卡的主板,其顯卡插槽是否名副其實,主要看芯片組的支持,其中非Intel芯片組不多有這種狀況,具體能夠經過下邊的鏈接查看各個芯片組的詳細資料。
顯示芯片:
顯示芯片是顯卡的核心芯片,它的性能好壞直接決定了顯卡性能的好壞,它的主要任務就是處理系統輸入的視頻信息並將其進行構建、渲染等工做。顯示主芯片的性能直接決定了顯示卡性能的高低。不一樣的顯示芯片,不論從內部結構仍是其性能,都存在着差別,而其價格差異也很大。顯示芯片在顯卡中的地位,就至關於電腦中CPU的地位,是整個顯卡的核心。
生產廠商
(1)nVIDIA 佔據半數以上顯卡芯片市場份額和桌面產品市場份額。
(2)ATI 與nVIDIA抗衡的一家,掌握了四成以上的桌面市場份額。
(3)Matrox 主攻商用市場,價格稍高,表明做:G400系列和Perhelie系列。
(4)SIS 在廉價的前提下提供了視頻壓縮性能(可得到很好畫質),表明做:Xabre系列.
常見的整合芯片組有:
①SIS630/730/740,集成有SIS300圖形內核。
②Aladdin TNT2,集成了nVIDIA RIVA TNT2圖形內核。
③Intel i815E,集成了i752圖形內核。
④Intel i845G/i865G,集成了Intel Extreme Graphic1/2圖形內核
2D顯示芯片
--在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力,稱爲「軟加速」
3D顯示芯片
--在處理3D圖形時能承擔許多原來由CPU處理的3D圖形處理任務, 減輕了CPU的負擔,加快了3D圖形處理速度。也稱爲「硬加速」
顯示芯片製做工藝:
顯示芯片的製造工藝與CPU同樣,也是用微米來衡量其加工精度的。製造工藝的提升,意味着顯示芯片的體積將更小、集成度更高,能夠容納更多的晶體管,性能會更增強大,功耗也會下降。
和中央處理器同樣,顯示卡的核心芯片,也是在硅晶片上製成的。採用更高的製造工藝,對於顯示核心頻率和顯示卡集成度的提升都是相當重要的。並且重要的是製程工藝的提升能夠有效的下降顯卡芯片的生產成本。目前的顯示芯片製造商中,NVIDIA公司已全面採用了0.13微米的製造工藝,就是其FX5900顯示核心之因此能集成一億兩千五百萬個晶體管的根本緣由。而ATI公司主要仍是在使用0.15微米的製造工藝,好比其高端的鐳9800XT和鐳9800 Pro顯卡,部分產品採用更先進的0.13微米制造工藝,好比其鐳9600顯卡。
微電子技術的發展與進步,主要是靠工藝技術的不斷改進,使得器件的特徵尺寸不斷縮小,從而集成度不斷提升,功耗下降,器件性能獲得提升。顯示芯片製造工藝在1995年之後,從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米一直髮展到目前最新的90納米,而將來則會以80納米做爲一個過渡,而後進一步發展到65納米。總的說來,顯示芯片在製造工藝方面基本上老是要落後於CPU的製造工藝一個時代,例如CPU採用0.13微米工藝時顯示芯片還在採用0.18微米工藝和0.15微米工藝,CPU採用90納米工藝時顯示芯片則還在使用0.13微米工藝和0.11微米工藝,而如今CPU已經採用65納米工藝了而顯示芯片則剛進入90納米工藝。
提升顯示芯片的製造工藝具備重大的意義,由於更先進的製造工藝會在顯示芯片內部集成更多的晶體管,使顯示芯片實現更高的性能、支持更多的特效;更先進的製造工藝會使顯示芯片的核心面積進一步減少,也就是說在相同面積的晶圓上能夠製造出更多的顯示芯片產品,直接下降了顯示芯片的產品成本,從而最終會下降顯卡的銷售價格使廣大消費者得利;更先進的製造工藝還會減小顯示芯片的功耗,從而減小其發熱量,解決顯示芯片核心頻率提高的障礙.....顯示芯片自身的發展歷史也充分的說明了這一點,先進的製造工藝使顯卡的性能和支持的特效不斷加強,而價格則不斷下滑,例如售價爲1500左右的中端顯卡GeForce 7600GT其性能就足以擊敗上一代售價爲5000元左右的頂級顯卡GeForce 6800Ultra。
採用更低製造工藝的顯示芯片也不是必定表明有更高的性能,由於顯示芯片設計思路也各不一樣相同,並不能單純已製造工藝來衡量其性能。最明顯的就是NVDIVA的GeForce FX5950和ATI的Radeon 9800XT,9800XT採用0.15微米制造工藝,而FX5950採用更爲先進的0.13微米制造工藝,但在性能表現上,Radeon 9800XT則要略勝一籌。
顯示芯片位寬:
顯示芯片位寬是指顯示芯片內部數據總線的位寬,也就是顯示芯片內部所採用的數據傳輸位數,目前主流的顯示芯片基本都採用了256位的位寬,採用更大的位寬意味着在數據傳輸速度不變的狀況,瞬間所能傳輸的數據量越大。就比如是不一樣口徑的閥門,在水流速度必定的狀況下,口徑大的能提供更大的出水量。顯示芯片位寬就是顯示芯片內部總線的帶寬,帶寬越大,能夠提供的計算能力和數據吞吐能力也越快,是決定顯示芯片級別的重要數據之一。目前已推出最大顯示芯片位寬是512位,那是由Matrox(幻日)公司推出的Parhelia-512顯卡,這是世界上第一顆具備512位寬的顯示芯片。而目前市場中全部的主流顯示芯片,包括NVIDIA公司的GeForce系列顯卡,ATI公司的Radeon系列等,所有都採用256位的位寬。這兩家目前世界上最大的顯示芯片製造公司也將在將來幾年內採用512位寬。
顯示芯片位寬增長並不表明該芯片性能更強,由於顯示芯片集成度至關高,設計、製造都須要很高的技術能力,單純的強調顯示芯片位寬並無多大意義,只有在其它部件、芯片設計、製造工藝等方面都徹底配合的狀況下,顯示芯片位寬的做用才能獲得體現。
(4):下面緊接着介紹GPU
GPU
概念:
GPU英文全稱Graphic Processing Unit,中文翻譯爲「圖形處理器」。GPU是相對於CPU的一個概念,因爲在現代的計算機中(特別是家用系統,遊戲的發燒友)圖形的處理變得愈來愈重要,須要一個專門的圖形的核心處理器。
GPU的做用:
GPU是顯示卡的「心臟」,也就至關於CPU在電腦中的做用,它決定了該顯卡的檔次和大部分性能,同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區別依據。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力,稱爲「軟加速」。3D顯示芯片是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內,也即所謂的「硬件加速」功能。顯示芯片一般是顯示卡上最大的芯片(也是引腳最多的)。如今市場上的顯卡大多采用NVIDIA和ATI兩家公司的圖形處理芯片。
因而NVIDIA公司在1999年發佈GeForce 256圖形處理芯片時首先提出GPU的概念。GPU使顯卡減小了對CPU的依賴,並進行部分本來CPU的工做,尤爲是在3D圖形處理時。GPU所採用的核心技術有硬體T&L、立方環境材質貼圖和頂點混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等,而硬體T&L技術能夠說是GPU的標誌。
簡單說GPU就是可以從硬件上支持T&L(Transform and Lighting,多邊形轉換與光源處理)的顯示芯片,由於T&L是3D渲染中的一個重要部分,其做用是計算多邊形的3D位置和處理動態光線效果,也能夠稱爲「幾何處理」。一個好的T&L單元,能夠提供細緻的3D物體和高級的光線特效;只不過大多數PC中,T&L的大部分運算是交由CPU處理的(這就也就是所謂的軟件T&L),因爲CPU的任務繁多,除了T&L以外,還要作內存管理、輸入響應等非3D圖形處理工做,所以在實際運算的時候性能會大打折扣,經常出現顯卡等待CPU數據的狀況,其運算速度遠跟不上今天覆雜三維遊戲的要求。即便CPU的工做頻率超過1GHz或更高,對它的幫助也不大,因爲這是PC自己設計形成的問題,與CPU的速度無太大關係。
GPU與DSP的區別:
GPU在幾個主要方面有別於DSP架構。其全部計算均使用浮點算法,並且目前尚未位或整數運算指令。此外,因爲GPU專爲圖像處理設計,所以存儲系統其實是一個二維的分段存儲空間,包括一個區段號(從中讀取圖像)和二維地址(圖像中的X、Y座標)。此外,沒有任何間接寫指令。輸出寫地址由光柵處理器肯定,並且不能由程序改變。這對於天然分佈在存儲器之中的算法而言是極大的挑戰。最後一點,不一樣碎片的處理過程間不容許通訊。實際上,碎片處理器是一個SIMD數據並行執行單元,在全部碎片中獨立執行代碼。
儘管有上述約束,可是GPU仍是能夠有效地執行多種運算,從線性代數和信號處理到數值仿真。雖然概念簡單,但新用戶在使用GPU計算時仍是會感到迷惑,由於GPU須要專有的圖形知識。這種狀況下,一些軟件工具能夠提供幫助。兩種高級描影語言CG和HLSL可以讓用戶編寫相似C的代碼,隨後編譯成碎片程序彙編語言。Brook是專爲GPU計算設計,且不須要圖形知識的高級語言。所以對第一次使用GPU進行開發的工做人員而言,它能夠算是一個很好的起點。Brook是C語言的延伸,整合了能夠直接映射到GPU的簡單數據並行編程構造。經 GPU存儲和操做的數據被形象地比喻成「流」(stream),相似於標準C中的數組。核心(Kernel)是在流上操做的函數。在一系列輸入流上調用一個核心函數意味着在流元素上實施了隱含的循環,即對每個流元素調用核心體。Brook還提供了約簡機制,例如對一個流中全部的元素進行和、最大值或乘積計算。Brook還徹底隱藏了圖形API的全部細節,並把GPU中相似二維存儲器系統這樣許多用戶不熟悉的部分進行了虛擬化處理。用Brook編寫的應用程序包括線性代數子程序、快速傅立葉轉換、光線追蹤和圖像處理。利用ATI的X800XT和Nvidia的GeForce 6800 Ultra型GPU,在相同高速緩存、SSE彙編優化Pentium 4執行條件下,許多此類應用的速度提高高達7倍之多。
對GPU計算感興趣的用戶努力將算法映射到圖形基本元素。相似Brook這樣的高級編程語言的問世使編程新手也可以很容易就掌握GPU的性能優點。訪問GPU計算功能的便利性也使得GPU的演變將繼續下去,不只僅做爲繪製引擎,而是會成爲我的電腦的主要計算引擎。
GPU識別軟件:
提及處理器識別工具CPU-Z,其知名度和必備度無需贅言。硬件網站TechPowerUp.com如今又給咱們提供了一個相似的工具,用於顯卡識別的「GPU-Z」。這是TechPowerUp GPU-Z發佈的第二個版本爲0.0.2,體積僅有334KB
關於CPU和GPU的相關問題
第一個問題:
GPU的競爭遠比CPU的競爭來得激烈。通用PC的CPU就只有英特爾和AMD兩家大廠。而在GPU方面領先的是N記和A記兩家廠商,但能生產中低端產品的還有英特爾、3S等好幾家廠商。它們的產品雖然不如前兩家,但在不少應用方面也能知足用戶的須要,因此N記和A記只有拼命往前跑纔不會死掉。CPU廠商沒有采用GPU的先進工藝是由於CPU廠商都有本身投資的生產線,不可能一下把原來的生產線都淘汰了上新的生產線,那樣作可能連當初投入的資金都難以收回。而GPU廠商因爲種種緣由,通常都是本身設計由別人代工的,好比找臺積電代工。代工廠商爲了能接到業務,只有不停升級本身的生產設備,這樣才能生存下來。因此形成以上緣由。
第二個問題
就如你所說的同樣,CPU除了處理遊戲的AI,情節等方面的數據外,對於有些圖像方面也是由它完成的。當微軟每次發佈新的DX時,並非每款GPU都能支持DX新的特性,因此有些圖像方面的任務還得由CPU來完成。還有有些特性好比重力特性之前是由CPU來完成,如今有些GPU也能支持了,這些任務就由GPU來完成了。
第三個問題
GPU至關於專用於圖像處理的CPU,正由於它專,因此它強,在處理圖像時它的工做效率遠高於CPU,可是CPU是通用的數據處理器,在處理數值計算時是它的強項,它能完成的任務是GPU沒法代替的,因此不能用GPU來代替CPU。
最後補充
如今AMD收購了A記顯卡芯片的設計廠商,AMD看到從此CPU和GPU只有走一條融合的道路才能地競爭中佔得先機。CPU和GPU如何配合默契才能最大地提升工做效率是AMD如今考慮的問題,也是英特爾的問題。
(5):主板
主板的簡介:
主板,又叫主機板(mainboard)、系統板(systembourd)和母板(motherboard);它安裝在機箱內,是微機最基本的也是最重要的部件之一。 主板通常爲矩形電路板,上面安裝了組成計算機的主要電路系統,通常有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和麪板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。主板的另外一特色,是採用了開放式結構。主板上大都有6-8個擴展插槽,供PC機外圍設備的控制卡(適配器)插接。經過更換這些插卡,能夠對微機的相應子系統進行局部升級,使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性。 總之,主板在整個微機系統中扮演着舉足輕重的腳色。能夠說,主板的類型和檔次決定着整個微機系統的類型和檔次,主板的性能影響着整個微機系統的性能。常見的PC機主板的分類方式有如下幾種
工做原理:
在電路板上面,是錯落有致的電路佈線;再上面,則爲棱角分明的各個部件:插槽、芯片、電阻、電容等。當主機加電時,電流會在瞬間經過CPU、南北橋芯片、內存插槽、AGP插槽、PCI插槽、IDE接口以及主板邊緣的串口、並口、PS/2接口等。隨後,主板會根據BIOS(基本輸入輸出系統)來識別硬件,並進入操做系統發揮出支撐系統平臺工做的功能。
主板的分類:
1、按主板上使用的CPU分有:
386主板、486主板、奔騰(Pentium,即586)主板、高能奔騰(Pentium Pro,即686)主板。 同一級的CPU每每也還有進一步的劃分,如奔騰主板,就有是否支持多能奔騰(P55C,MMX要求主板內建雙電壓), 是否支持Cyrix 6x8六、 AMD 5k86 (都是奔騰級的CPU,要求主板有更好的散熱性)等區別。
2、按主板上I/O總線的類型分
·ISA(Industry Standard Architecture)工業標準體系結構總線.
·EISA(Extension Industry Standard Architecture)擴展標準體系結構總線.
·MCA(Micro Channel)微通道總線. 此外,爲了解決CPU與高速外設之間傳輸速度慢的"瓶頸"問題,出現了兩種局部總線,它們是:
·VESA(Video Electronic Standards Association)視頻電子標準協會局部總線,簡稱VL總線.
·PCI(Peripheral Component Interconnect)外圍部件互連局部總線,簡稱PCI總線. 486級的主板多采用VL總線,而奔騰主板多采用PCI總線。 目前,繼PCI以後又開發了更外圍的接口總線,它們是:UNB(Universal Serial Bus)通用串行總線。IEEE1394(美國電氣及電子工程師協會1394標準)俗稱"火線(Fire Ware)"。
3、按邏輯控制芯片組分
這些芯片組中集成了對CPU、CACHE、I/0和總線的控制586以上的主板對芯片組的做用尤其重視。 Intel公司出品的用於586主板的芯片組有:LX 早期的用於Pentium 60和66MHz CPU的芯片組
·NX 海王星(Neptune),支持Pentium 75 MHz以上的CPU,在Intel 430 FX芯片組推出以前很流行,如今已很少見。
·FX 在430和440兩個系列中均有該芯片組,前者用於Pentium,後者用於Pentium Pro。HX Intel 430系列,用於可靠性要求較高的商用微機。VX Intel 430系列,在HX基礎上針對普通的多媒體應用做了優化和精簡。有被TX取代的趨勢。TX Intel 430系列的最新芯片組,專門針對Pentium MMX技術進行了優化。GX、KX Intel 450系列,用於Pentium Pro,GX爲服務器設計,KX用於工做站和高性能桌面PC。MX Intel 430系列,專門用於筆記本電腦的奔騰級芯片組,參見《Intel 430 MX芯片組》。 非Intel公司的芯片組有:VT82C5xx系列 VIA公司出品的586芯片組。
·SiS系列 SiS公司出品,在非Intel芯片組中名氣較大。
·Opti系列 Opti公司出品,採用的主板商較少。
4、按主板結構分
·AT 標準尺寸的主板,IBM PC/A機首先使用而得名,有的48六、586主板也採用AT結構佈局
·Baby AT 袖珍尺寸的主板,比AT主板小,於是得名。不少原裝機的一體化主板首先採用此主板結構
·ATX &127; 改進型的AT主板,對主板上元件佈局做了優化,有更好的散熱性和集成度,須要配合專門的ATX機箱使用
·一體化(All in one) 主板上集成了聲音,顯示等多種電路,通常不需
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