计算机概论(2)

个人计算机架构与相关设备组件

一般消费者常说的计算机通常指的就是x86的个人计算机架构,因此我们来了解一下这个架构的各个组件

早期的芯片组通常分为两个网桥来控制各组件的沟通，分别是：南桥，北桥

• 南桥

  负责连接速度较慢的装置接口， 包括硬盘、USB、网络卡等等。

• 北桥

  负责链接速度较快的 CPU、主存储器与显示适配器界面等组件。不过由于北桥最重要的就是 CPU 与主存储器之间的桥接，因此目前的主流架构中，大多将北桥内存控制器整合到 CPU封装当中了。

CPU的工作频率

频率就是 CPU 每秒钟可以进行的工作次数。所以频率越高表示这颗 CPU单位时间内可以作更多的事情。

• 外频

  所谓的外频指的是 CPU 与外部组件进行数据传输时的速度。

• 倍频

  倍频则是 CPU 内部用来加速工作效能的一个倍数

  注意！外频和倍频两者相乘才是CPU的频率速度。

• 超频

  将 CPU 的倍频或者是外频透过主板的设定功能更改成较高频率的一种方式。但因为 CPU 的倍频通常在出厂时已经被锁定而无法修改， 因此较常被超频的为外频。

32位与64位的CPU

CPU 每次能够处理的数据量称为字组大小(word size)， 字组大小依据 CPU 的设计而有 32 位与 64 位。我们现在所称的计算机是 32 或 64 位主要是依据这个 CPU 解析的字组大小而来的！

内存

CPU所使用的数据都是来自于主存储器(main memory)，不论是软件程序还是数据，都必须要读入主存储器后CPU才能利用。个人计算机的主存储器主要组件为动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory,DRAM)

使用上较广泛的有所谓的 SDRAM 与 DDR SDRAM 两种。这两种内存的差别除了在于脚位与工作电压上的不同之外，DDR 是所谓的双倍数据传送速度(Double Data Rate)， 他可以在一次工作周期中进行两次数据的传送，感觉上就好像是 CPU 的倍频啦！ 所以传输频率方面比 SDRAM 还要好。

DRAM和SRAM

除了主存储器之外，事实上整部个人计算机当中还有许许多多的内存存在喔！最为我们所知的就是CPU 内的第二层高速缓存。 我们现在知道 CPU 的数据都是由主存储器提供，但 CPU 到主存储器之间还是得要透过内存控制器啊！ 如果某些很常用的程序或数据可以放置到 CPU 内部的话，那么 CPU数据的读取就不需要跑到主存储器重新读取了！ 这对于效能来说不就可以大大的提升了？这就是第二层快取的设计概念。

因为第二层快取(L2 cache)整合到 CPU 内部，因此这个 L2 内存的速度必须要 CPU 频率相同。 使用DRAM 是无法达到这个频率速度的，此时就需要静态随机存取内存(Static Random Access Memory,SRAM)的帮忙了。 SRAM 在设计上使用的晶体管数量较多，价格较高，且不易做成大容量，不过由于其速度快， 因此整合到 CPU 内成为高速缓存以加快数据的存取是个不错的方式喔！新一代的 CPU都有内建容量不等的 L2 快取在 CPU 内部， 以加快 CPU 的运作效能。

只读存储器（ROM）

• BIOS

  BIOS(Basic Input Output System)是一套程序，这套程序是写死到主板上面的一个内存芯片中

• ROM

  这个内存芯片在没有通电时也能够将数据记录下来，那就是只读存储器(Read Only Memory, ROM)。 ROM 是一种非挥发性的内存。