硬體介紹CPU顯示卡記憶體

一，CPU主頻：

這是一個最受新手關注的名額，指的就是CPU核心工作的時鐘頻率（CPU Clock Speed）。通常所說的某款CPU是多少兆赫茲的，而這個多少兆赫茲就是“CPU的主頻”。在學校經常聽見一些人問，XXX網吧的CPU2.66G！XXX網吧的才2G，有人用2.66G的賽揚與2.0G-2.66G的P4比，這是無知的表現，和他們争是無意義的：）。主頻雖與CPU速度有關系，但确對不是絕對的正比關系，因為CPU的運算速度還要看CPU流水線（流水線下面介紹）的各方面性能名額（緩存、指令集，CPU位數等）。是以主頻不代表CPU的整體性能，但提高主頻對于提高CPU運算速度卻是至關重要的。主頻的計算公式為：主頻＝外頻*倍頻。

二：外頻：

外頻是CPU乃至整個計算機系統的基準頻率，機關是MHz（兆赫茲）。在早期的電腦中，記憶體與主機闆之間的同步運作的速度等于外頻，在這種方式下，可以了解為CPU外頻直接與記憶體相連通，實作兩者間的同步運作狀态。對于目前的計算機系統來說，兩者完全可以不相同，但是外頻的意義仍然存在，計算機系統中大多數的頻率都是在外頻的基礎上，乘以一定的倍數來實作，這個倍數可以是大于1的，也可以是小于1的。

三：倍頻咯：倍頻

　　CPU的倍頻，全稱是倍頻系數。CPU的核心工作頻率與外頻之間存在着一個比值關系，這個比值就是倍頻系數，簡稱倍頻。理論上倍頻是從1.5一直到無限的，但需要注意的是，倍頻是以以0.5為一個間隔機關。外頻與倍頻相乘就是主頻，是以其中任何一項提高都可以使CPU的主頻上升。　　原先并沒有倍頻概念，CPU的主頻和系統總線的速度是一樣的，但CPU的速度越來越快，倍頻技術也就應允而生。它可使系統總線工作在相對較低的頻率上，而CPU速度可以通過倍頻來無限提升。那麼CPU主頻的計算方式變為：主頻 === 外頻 x 倍頻。也就是倍頻是指CPU和系統總線之間相差的倍數，當外頻不變時，提高倍頻，CPU主頻也就越高。

四：

流水線：

這東西學地理的應該懂，高一下冊地理書有說，他相當于一個公程的一部分一部分，我自己打個比喻！比如：就拿跑步和走路來說，就分為2級流水線，即左腳，再右腳，再一直循環下去，一級的話就可以說成是雙腳一起跳，這樣效率當然低，對吧。。。。。。這就是生活的流水線，當你左腳走出去之後，如果發現前面有一堆大便，隻好重來了（設一次一定走2步）這就是流水線級别上去之後跟随的錯誤一出來CPU就要重新計算。。。。。。。。也許我說得不太明白，下面引用别人的話來說，轉自網友“毛筆小新”

在制造CPU的過程中,除了硬體設計之外,還有邏輯設計,流水線設計就屬于邏輯設計範疇,舉個例子來講,比如說一家汽車工廠,在生産汽車的過程中采用了四個大組分别來完成四個生産步驟:1組生産汽車底盤,二組給底盤上裝引擎,三組給汽車裝外殼及輪胎,四組做噴漆,裝玻璃及其他,這就叫做一條四級的流水線.(現在的大型汽車生産廠也的确是按照類似流水線來提高生産效率的). 假設每個步驟需要1小時,那麼如果我們讓1大組在做完1輛車的底盤後馬上開始生産下一輛的底盤,二大組在做完一輛車的引擎後立刻投入下一輛車引擎的組裝,以次類推三,四組的工作也如此,這樣一來,每一小時就會有一輛奔馳或寶馬被生産出來,這就相當于是CPU的指令排序執行. 但如果我們還想提升工廠的生産效率,又該怎麼辦呢?那麼我們就可以将上述的每個大組在分成2個小組,形成一條8級的生産流水線,這樣就形成每個小組(注意是"小組")隻需要半小時就可以完成自己的工作,那麼相應的每半小時就會有一輛汽車走下生産線,這樣就提高了效率(這裡不太好了解,請大家仔細想想就會明白).

根據這個道理,CPU的流水線也就不難了解了,隻不過是把生産汽車變成了執行程式指令而已,原理上是相通的。

那麼這裡可以想到,如果再把流水線加長,是不是效率還可以提高呢? 當人們把這個想法運用到CPU設計中時才發現,由于采用流水線來安排指令,是以非常不靈活,一旦某一級的指令執行出錯的話,整條流水線就會停止下來,再一極一級地去找出錯誤,然後把整條流水線清空,重新載入指令,這樣一來,會浪費很多時間,執行效率反而十分低下,為了解決這個問題,科學家們又采用了各種預測技術來提高指令執行的正确率,希望在保持長流水線的同時盡量避免發生清空流水線的悲劇,這就是經常看到的Intel的廣告"該處理器采用了先進的分支預測技術....",當你明白了上面我所講的後,你就知道了吹得那麼玄乎,其實也就不過如此.

還有不得不說的就是:長流水線會讓CPU輕易達到很高的運作頻率,但在這2G,3G的頻率中又有多少是真正有效的工作頻率呢? 而且級數越多,所累計出來的延遲越長,因為工作小組在交接工作時是會産生信号延遲的,雖然每個延遲很短,但20甚至30級的流水線所累計出來的延遲是不可忽視的,這樣就形成了一個很好笑的局面,流水線技術為處理器提升了頻率,但又因為自身的缺陷産生了很大的效率空白,将優勢抵消掉,高頻率的CPU還會帶來高功耗和高發熱量,是以說流水線并非越長越好

近年來Intel的奔四處理器經過了三個階段的發展,最早的奔四采用的是(威廉)核心,該核心隻有13級的流水線,普遍頻率未上2G,速度一般,第二代的奔四采用的(northwoog北木)核心,這個核心有20級流水線,由于流水線級數比較合适,是以大副提升了奔四的速度,但又未影響執行效率,當時的奔四2.4A是一款經典産品,将AMD的速龍XP系列一直壓制住,Intel是以嘗到了甜頭,很快就推出了Prescott(波塞冬)核心,這個長達31級流水線的新核心将奔四帶入了近3G的速度,這個數字是AMD可望而不可及的,但人們很快發現新奔四的實際運作效率還不如老核心奔四,然爾頻率卻那麼高,發熱和功耗那麼大,Intel憑借這塊新核心"光榮"地獲得了"高頻低能"的美名,這個時候AMD适時推出了"速龍64"系列,全新的架構,20級的流水線,不高的發熱與功耗,最重要的是低頻高效,一舉擊敗了新奔四,獲得了很高的評價,Intel也吞下了自己造的苦果:被迫停止了4G奔四的開發,失去了不少的市場佔有率,連總裁貝瑞特也在IDF05上給大衆下跪以求原諒.

CPU緩存：

CPU緩存（Cache Memory）位于CPU與記憶體之間的臨時存儲器，它的容量比記憶體小但交換速度快。在緩存中的資料是記憶體中的一小部分，但這一小部分是短時間内CPU即将通路的，當CPU調用大量資料時，就可避開記憶體直接從緩存中調用，進而加快讀取速度。由此可見，在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案，這樣整個記憶體儲器（緩存+記憶體）就變成了既有緩存的高速度，又有記憶體的大容量的存儲系統了。緩存對CPU的性能影響很大，主要是因為CPU的資料交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。

緩存的工作原理是當CPU要讀取一個資料時，首先從緩存中查找，如果找到就立即讀取并送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從記憶體中讀取并送給CPU處理，同時把這個資料所在的資料塊調入緩存中，可以使得以後對整塊資料的讀取都從緩存中進行，不必再調用記憶體。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高（大多數CPU可達90%左右），也就是說CPU下一次要讀取的資料90%都在緩存中，隻有大約10%需要從記憶體讀取。這大大節省了CPU直接讀取記憶體的時間，也使CPU讀取資料時基本無需等待。總的來說，CPU讀取資料的順序是先緩存後記憶體。

最早先的CPU緩存是個整體的，而且容量很低，英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時內建在CPU核心中的緩存已不足以滿足CPU的需求，而制造技術上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。是以出現了內建在與CPU同一塊電路闆上或主機闆上的緩存，此時就把 CPU核心內建的緩存稱為一級緩存，而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分資料緩存（Data Cache，D-Cache）和指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用來存放資料和執行這些資料的指令，而且兩者可以同時被CPU通路，減少了争用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時，用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存，容量為12KμOps，表示能存儲12K條微指令。

随着CPU制造技術的發展，二級緩存也能輕易的內建在CPU核心中，容量也在逐年提升。現在再用內建在CPU内部與否來定義一、二級緩存，已不确切。而且随着二級緩存被內建入CPU核心中，以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變，此時其以相同于主頻的速度工作，可以為CPU提供更高的傳輸速度。

二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異，由此可見二級緩存對于CPU的重要性。

CPU在緩存中找到有用的資料被稱為命中，當緩存中沒有CPU所需的資料時（這時稱為未命中），CPU才通路記憶體。從理論上講，在一顆擁有二級緩存的CPU中，讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用資料占資料總量的80%，剩下的20%從二級緩存中讀取。由于不能準确預測将要執行的資料，讀取二級緩存的命中率也在80%左右（從二級緩存讀到有用的資料占總資料的16%）。那麼還有的資料就不得不從記憶體調用，但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中，還會帶有三級緩存，它是為讀取二級緩存後未命中的資料設計的—種緩存，在擁有三級緩存的CPU中，隻有約5%的資料需要從記憶體中調用，這進一步提高了CPU的效率。

為了保證CPU通路時有較高的命中率，緩存中的内容應該按一定的算法替換。一種較常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是将最近一段時間内最少被通路過的行淘汰出局。是以需要為每行設定一個計數器，LRU算法是把命中行的計數器清零，其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的資料行出局。這是一種高效、科學的算法，其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的資料淘汰出緩存，提高緩存的使用率。

CPU産品中，一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間，二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一級緩存容量各産品之間相差不大，而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU制造技術所決定的，容量增大必然導緻CPU内部半導體數的增加，要在有限的CPU面積上內建更大的緩存，對制造技術的要求也就越高

主機闆，又叫主機闆(mainboard)、系統闆(systembourd)和主機闆(motherboard)；它安裝在機箱内，是微機最基本的也是最重要的部件之一。 主機闆一般為矩形電路闆，上面安裝了組成計算機的主要電路系統，一般有BIOS晶片、I/O控制晶片、鍵盤和面闆控制開關接口、訓示燈插接件、擴充插槽、主機闆及插卡的直流電源供電接插件等元件。主機闆的另一特點，是采用了開放式結構。主機闆上大都有6-8個擴充插槽，供PC機外圍裝置的控制卡(擴充卡)插接。通過更換這些插卡，可以對微機的相應子系統進行局部更新，使廠家和使用者在配置機型方面有更大的靈活性。 總之，主機闆在整個微機系統中扮演着舉足重新的腳色。可以說，主機闆的類型和檔次決定着整個微機系統的類型和檔次，主機闆的性能影響着整個微機系統的性能。

顯示卡是很重要的電腦配件之一，它的性能好壞直接關系到電腦的顯示性能的好壞，如2D畫質的優劣和3D遊戲的速度等等。如果你對顯示卡還不太了解，或者不知道上面的一些電器元件的作用，那下面就以華碩V8200Deluxe為例給大家介紹一下。顯示晶片：它是顯示卡的心髒，其性能好壞直接決定了顯示卡性能的好壞。因為顯示晶片負責處理顯示資料顯示卡很重要的電腦配件之一，它的性能好壞直接關系到電腦的顯示性能的好壞，如2D畫質的優劣和3D遊戲的速度等等。如果你對顯示卡還不太了解，或者不知道上面的一些電器元件的作用，那下面就以華碩V8200 Deluxe為例給大家介紹一下。希望你能掌握以下介紹的知識，以免被JS欺騙。

顯示晶片：它是顯示卡的心髒，其性能好壞直接決定了顯示卡性能的好壞。因為顯示晶片負責處理顯示資料，它的速度越快資料處理就越快，性能也越好。現在，顯示晶片的制造技術越來越精良，普遍采用了0.15微米的技術，有的還采用了0.12微米技術，在晶片内內建的半導體的數目也越來越多。如研發代号為NV20（正式名稱叫做GeForce3）的Nvidia的新一代顯示晶片裡內建了5700萬個半導體，比Pentium 4處理器（大約是4200萬個半導體）還多，能完成以前由CPU負責處理的所有資料，真是名副其實的GPU（圖形處理器）。

PCB線路闆：它是顯示卡的基礎，顯示卡上的所有電器元件都是安置在它上面的。目前的顯示卡PCB線路闆分為4層闆和6層闆。4層闆的成本比較低，在一些廉價的顯示卡上常見到，但和6層闆相比在性能上要差一些。6層闆有着更好的電器性能以及抗電磁幹擾的能力，同時更友善顯示卡的布線，是以時常在一些高品質的顯示卡上運用。在PCB線路闆上埋設的那些密密麻麻的資料線（又稱為蛇行線）的線路我們稱之為布線，顯示卡的布線是非常重要的，在設計時要盡量做到每條到晶片的資料線短一緻，以保證資料的統一和準确地在同一時間到達晶片。但并不是每個顯示卡生産廠商都有實力來設計種布線，是以許多廠商都采用了所謂的“公闆設計”——即采用顯示晶片制造商提供的PCB線路闆設計方案來生産，而那些自己有設計開發實力的廠商則往往在“公闆設計”的基礎上再進行優化設計，以生産具有更高的性能和穩定性的顯示卡。還有一種情況是“公闆設計”做得很完美，做任何優化也是多餘的，那麼這些廠商就直接采用這種“公闆設計”了。

顯存：這4塊大小規格都一樣的元器件就是顯存，它主要負責存儲晶片處理的資料，就像記憶體一樣。晶片讀取顯存上的資料進行處理後再放回顯存，供像RAMDAC等其它部分使用，是以顯存的帶寬和速度影響了顯示晶片的運作速度。打個比方：一塊再好的晶片如果不能及時得到要處理的資料或者處理後的資料不能及時輸出，這就像個永遠吃不飽的餓漢，許多時間是在等待資料的到達，進而大大影響了顯示卡的性能。是以可以說，顯存性能決定了顯示晶片的性能能不能得到完全的發揮。

正因為上面的原因，顯存的發展也緊跟着顯示晶片的發展，從早期的DRAM到SDRAM，再發展到SGRAM，直到最近才使用的DDRRAM。目前高端的顯示卡都采用了DDRRAM作為顯存，這是因為DDRRAM是SDRAM/SGRAM的一個擴充技術，能在一個時間周期内完成兩次資料的傳輸（SDRAM/SGRAM隻有一次），是以在相同的條件下DDRRAM能擁有SDRAM/SGRAM兩倍的帶寬，性能得到大大的提高，但價格也不菲。SDRAM雖然沒有那麼高的帶寬，但它的價格低廉，是以SDRAM的顯存多數使用在低端的顯示卡上，是那些囊中羞澀的的理想顯存。SDRAM還有86隻引腳的128位和54隻引腳的64位之分，128位的性能比64位的更好，希望大家也要注意這點。至于SGRAM的顯存，由于成本很高，目前的家用顯示卡隻有Matrox的GX00系列、華碩和ELSA以及麗台的部分顯示卡在使用。

在顯存編号末尾一般都有-7、-6、-5之類的字樣（要看具體的廠商），它表示顯存的速度——完成一個資料傳輸需要的時間，-5就是5納秒，這當然是越快越好！這塊顯示卡就是用了32MB的DDRRAM作為顯存，很好地配合了Geforce3晶片的性能，讓它發揮得遊刃有餘！

“金手指”：用來插在主機闆的插口上，和電腦的其它部分實行連接配接，有ISA/PCI/AGP 1X、2X、4X等規範。這個就是AGP4X的金手指。好的金手指部分顔色呈金色發暗，有一定厚度，而且邊緣光滑，不會對APG插槽或你的手造成損傷。

顯示卡的BIOS：它存放着顯示卡的BIOS檔案，目前采用的BIOS都是支援軟體擦寫的FLASH ROM等元器件，可以通過重新整理軟體來重新整理你的BIOS檔案的辦法來更新顯示卡，讓它有更好的性能和相容性。

電容：它負責高頻濾波、耦合等作用，有鋁電解電容和钽電容之分。前者的優點在于容量大，但是問題在于漏電大、穩定性差，特别是劣質的電解電容；而後者是電容中最好的，也經常稱為貼片電容，它工作穩定、誤差小，惟一美中不足的是容量小，在一些環境中不實用，隻能使用鋁電容。

電阻：它也是不可小視的東西，目前在顯示卡上主要用貼片電阻。

VGA輸入輸出接口：它負責把顯示卡的顯示信号輸入顯示器等裝置。大部分顯示卡隻提供15芯的VGA輸出接口，用來連接配接顯示器，另外一些顯示卡則提供諸如輸出數字信号的DVI數字接口、和電視機相連的TVOUT（S-VIDEO）接口等。

硬碟是一種主要的電腦存儲媒介，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆寫有鐵磁性材料。絕大多數硬碟都是固定硬碟，被永久性地密封固定在硬碟驅動器中。不過，現在可移動硬碟越來越普及，種類也越來越多。

絕大多數台式電腦使用的硬碟要麼采用 IDE 接口，要麼采用 SCSI 接口。SCSI 接口硬碟的優勢在于，最多可以有七種不同的裝置可以聯接在同一個控制器面闆上。由于硬碟以每秒3000—10000轉的恒定高速度旋轉，是以，從硬碟上讀取資料隻需要很短的時間。在筆記本電腦中，硬碟可以在空閑的時候停止旋轉，以便延長電池的使用時間。老式硬碟的存儲容量最小隻有 5MB，而且，使用的是直徑達12英寸的碟片。現在的硬碟，存儲容量高達數十 GB，台式電腦硬碟使用的碟片直徑一般為3.5英寸，筆記本電腦硬碟使用的碟片直徑一般為2.5英寸。新硬碟一般都在裝配工廠中經過低級格式化，目的在于把一些原始的扇區鑒别資訊存儲在硬碟上。

記憶體在電腦中起着舉足輕重的作用。記憶體一般采用半導體存儲單元，包括随機存儲器（RAM），隻讀存儲器（ROM），以及高速緩存（CACHE）。隻不過因為RAM是其中最重要的存儲器。

通常所說的記憶體即指電腦系統中的RAM。 RAM有些像教室裡的黑闆，上課時老師不斷地往黑闆上面寫東西，下課以後全部擦除。RAM要求每時每刻都不斷地供電，否則資料會丢失。

如果在關閉電源以後RAM中的資料也不丢失就好了，這樣就可以在每一次開機時都保證電腦處于上一次關機的狀态，而不必每次都重新啟動電腦，重新打開應用程式了。但是RAM要求不斷的電源供應，那有沒有辦法解決這個問題呢?随着技術的進步，人們想到了一個辦法，即給RAM供應少量的電源保持RAM的資料不丢失，這就是電腦的休眠功能，特别在Win2000裡這個功能得到了很好的應用，休眠時電源處于連接配接狀态，但是耗費少量的電能。

按記憶體條的接口形式，常見記憶體條有兩種：單列直插記憶體條（SIMM），和雙列直插記憶體條（DIMM）。SIMM記憶體條分為30線，72線兩種。DIMM記憶體條與SIMM記憶體條相比引腳增加到168線。DIMM可單條使用，不同容量可混合使用，SIMM必須成對使用。

按記憶體的工作方式，記憶體又有FPA EDO DRAM和SDRAM（同步動态RAM）等形式。

FPA（FAST PAGE MODE）RAM 快速頁面模式随機存取存儲器：這是較早的電腦系統普通使用的記憶體，它每個三個時鐘脈沖周期傳送一次資料。

EDO（EXTENDED DATA OUT）RAM 擴充資料輸出随機存取存儲器：EDO記憶體取消了主機闆與記憶體兩個存儲周期之間的時間間隔，他每個兩個時鐘脈沖周期輸出一次資料，大大地縮短了存取時間，是存儲速度提高30%。EDO一般是72腳，EDO記憶體已經被SDRAM所取代。

S（SYSNECRONOUS）DRAM 同步動态随機存取存儲器：SDRAM為168腳，這是目前PENTIUM及以上機型使用的記憶體。SDRAM将CPU與RAM通過一個相同的時鐘鎖在一起，使CPU和RAM能夠共享一個時鐘周期，以相同的速度同步工作，每一個時鐘脈沖的上升沿便開始傳遞資料，速度比EDO記憶體提高50%。

DDR（DOUBLE DATA RAGE）RAM ：SDRAM的更新換代産品，他允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸資料，這樣不需要提高時鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。

RDRAM（RAMBUS DRAM） 存儲器總線式動态随機存取存儲器；RDRAM是RAMBUS公司開發的具有系統帶寬，晶片到晶片接口設計的新型DRAM，他能在很高的頻率範圍内通過一個簡單的總線傳輸資料。他同時使用低電壓信号，在高速同步時鐘脈沖的兩邊沿傳輸資料。INTEL将在其820晶片組産品中加入對RDRAM的支援。

記憶體的參數主要有兩個：存儲容量和存取時間。存儲容量越大，電腦能記憶的資訊越多。存取時間則以納秒（NS）為機關來計算。一納秒等于10^9秒。數字越小，表明記憶體的存取速度越快。