網(wǎng)上找的,放這留個底,便于以后備查,懶得到處找了。
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關(guān)于內(nèi)存頻率、內(nèi)存帶寬、CPU外頻、FSB之間的關(guān)系
現(xiàn)在的單通道內(nèi)存控制器一般都是64bit的,8個2進制bit相當于1個字節(jié),換算成字節(jié)是64/8=8,再乘以內(nèi)存的運行頻率,如果是DDR內(nèi)存就要再乘以2,因為它是以sd內(nèi)存雙倍的速度傳輸數(shù)據(jù)的,所以
DDR266,運行頻率為133MHz,帶寬為133*2*64/8=2100MB/s=2.1GB/s
DDR333,運行頻率為166MHz,帶寬為166*2*64/8=2700MB/s=2.7GB/s
DDR400,運行頻率為200MHz,帶寬為200*2*64/8=3200MB/s=3.2GB/s
所謂雙通道DDR,就是芯片組可以在兩個不同的數(shù)據(jù)通道上分別尋址、讀取數(shù)據(jù)。這兩個相互獨立工作的內(nèi)存通道是依附于兩個獨立并行工作的,位寬為64-bit的內(nèi)存控制器下,因此使普通的DDR內(nèi)存可以達到128-bit的位寬,因此,內(nèi)存帶寬是單通道的兩倍,因此
雙通道DDR266的帶寬為133*2*64/8*2=4200MB/s=4.2GB/s
雙通道DDR333的帶寬為166*2*64/8*2=5400MB/s=5.4GB/s
雙通道DDR400的帶寬為200*2*64/8*2=6400MB/s=6.4GB/s
關(guān)于瓶徑問題:
CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸速率稱前端總線(FSB),對于intel的主流平臺,其采用Q/P總線技術(shù),F(xiàn)SB=CPU外頻*4,如賽揚4的外頻為100,其FSB為400,數(shù)據(jù)帶寬為3.2GB/s,P4A的外頻為100,其FSB為400,數(shù)據(jù)帶寬為3.2GB/s,P4B的外頻為133,其FSB為533,數(shù)據(jù)帶寬為4.2GB/s,P4C、P4E的外頻為200,其FSB為800,數(shù)據(jù)帶寬為6.4GB/s,對于AMD的主流平臺,其采用EV6總線技術(shù),FSB=CPU外頻*2,對于Athlon XP,其外頻為133,166,200,對應(yīng)的FSB分別為266,333,400,數(shù)據(jù)帶寬分別為2.1,2.7,3.2GB/s
FSB與內(nèi)存帶寬相等的情況下,則不存在瓶徑問題,如果內(nèi)存帶寬小于FSB則形成內(nèi)存帶寬瓶徑,無法完全發(fā)揮系統(tǒng)的性能。
因此對于對于intel的主流平臺,如賽揚4的外頻為100,其FSB為400,數(shù)據(jù)帶寬為3.2GB/s,應(yīng)該使用DDR400或雙通道DDR200以上,P4A的外頻為100,其FSB為400,數(shù)據(jù)帶寬為3.2GB/s,應(yīng)該使用DDR400或雙通道DDR200以上,P4B和C4D的外頻為133,其FSB為533,數(shù)據(jù)帶寬為4.2GB/s,應(yīng)該使用DDR533或雙通道DDR266以上,P4C、P4E的外頻為200,其FSB為800,數(shù)據(jù)帶寬為6.4GB/s,應(yīng)該使用雙通道DDR400以上,對于AMD的主流平臺,Athlon XP,其外頻為133,166,200,應(yīng)該分別使用DDR266,DDR333,DDR400,在這個平臺上沒必要使用雙通道內(nèi)存。
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什么是FSB,它和CPU外頻有什么區(qū)別和聯(lián)系?
這個參數(shù)指的就是前端總線的頻率,它是處理器與主板交換數(shù)據(jù)的通道,既然是通道,那就是越大越好,現(xiàn)在主流中最高的FSB是800M,向下有533M、400M和333M等幾種,它們價格是遞減的。
FSB(或是FrontSideBus,前端總線)是超頻最容易和最常見的方法之一。FSB是CPU與系統(tǒng)其它部分連接的速度。它還影響內(nèi)存時鐘,那是內(nèi)存運行的速度。一般而言,對FSB和內(nèi)存時鐘兩者來說越高等于越好。然而,在某些情況下這不成立。例如,讓內(nèi)存時鐘比FSB運行得快根本不會有真正的幫助。同樣,在AthlonXP系統(tǒng)上,讓FSB運行在更高速度下而強制內(nèi)存與FSB不同步(使用稍后將討論的內(nèi)存分頻器)對性能的阻礙將比運行在較低FSB及同步內(nèi)存下要嚴重得多。
FSB在 Athlon和P4系統(tǒng)上涉及到不同的方法。在Athlon這邊,它是DDR總線,意味著如果實際時鐘是200MHz的話,那就是運行在400MHz下。在P4上,它是“四芯的”,所以如果實際時鐘是相同的200MHz的話,就代表800MHz。這是Intel的市場策略,因為對一般用戶來說,越高等于越好。Intel的“四芯”FSB實際上具有一個現(xiàn)實的優(yōu)勢,那就是以較小的性能損失為代價允許P4芯片與內(nèi)存不同步運行。每個時鐘越高的周期速度使得它越有機會讓內(nèi)存周期與CPU周期重合,那等同于越好的性能。
外頻是CPU乃至整個計算機系統(tǒng)的基準頻率,單位是MHz(兆赫茲)。在早期的電腦中,內(nèi)存與主板之間的同步運行的速度等于外頻,在這種方式下,可以理解為CPU外頻直接與內(nèi)存相連通,實現(xiàn)兩者間的同步運行狀態(tài)。對于目前的計算機系統(tǒng)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(tǒng)中大多數(shù)的頻率都是在外頻的基礎(chǔ)上,乘以一定的倍數(shù)來實現(xiàn),這個倍數(shù)可以是大于1的,也可以是小于1的。
Rd4C5w/e/\0外頻與前端總線(FSB)頻率很容易被混為一談。前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取6忸l的概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎(chǔ)之上的,也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時間里(主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術(shù),或者其他類似的技術(shù)實現(xiàn)這個目的。這些技術(shù)的原理類似于AGP的2X或者4X,它們使得前端總線的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之后前端總線和外頻的區(qū)別才開始被人們重視起來。
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CPU : 什么是雙核處理器
雙核與雙芯(Dual Core Vs. Dual CPU): AMD和Intel的雙核技術(shù)在物理結(jié)構(gòu)上也有很大不同之處。AMD將兩個內(nèi)核做在一個Die(晶元)上,通過直連架構(gòu)連接起來,集成度更高。Intel 則是將放在不同Die(晶元)上的兩個內(nèi)核封裝在一起,因此有人將Intel的方案稱為“雙芯”,認為AMD的方案才是真正的“雙核”。從用戶端的角度來看,AMD的方案能夠使雙核CPU的管腳、功耗等指標跟單核CPU保持一致,從單核升級到雙核,不需要更換電源、芯片組、散熱系統(tǒng)和主板,只需要刷新BIOS軟件即可,這對于主板廠商、計算機廠商和最終用戶的投資保護是非常有利的??蛻艨梢岳闷洮F(xiàn)有的90納米基礎(chǔ)設(shè)施,通過BIOS更改移植到基于雙核心的系統(tǒng)。
計算機廠商可以輕松地提供同一硬件的單核心與雙核心版本,使那些既想提高性能又想保持IT環(huán)境穩(wěn)定性的客戶能夠在不中斷業(yè)務(wù)的情況下升級到雙核心。在一個機架密度較高的環(huán)境中,通過在保持電源與基礎(chǔ)設(shè)施投資不變的情況下移植到雙核心,客戶的系統(tǒng)性能將得到巨大的提升。在同樣的系統(tǒng)占地空間上,通過使用雙核心處理器,客戶將獲得更高水平的計算能力和性能。
雙核處理器(Dual Core Processor):雙核處理器是指在一個處理器上集成兩個運算核心,從而提高計算能力?!半p核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架構(gòu)的高端服務(wù)器廠商提出的,不過由于RISC架構(gòu)的服務(wù)器價格高、應(yīng)用面窄,沒有引起廣泛的注意。
最近逐漸熱起來的“雙核”概念,主要是指基于X86開放架構(gòu)的雙核技術(shù)。在這方面,起領(lǐng)導地位的廠商主要有AMD和 Intel兩家。其中,兩家的思路又有不同。AMD從一開始設(shè)計時就考慮到了對多核心的支持。所有組件都直接連接到CPU,消除系統(tǒng)架構(gòu)方面的挑戰(zhàn)和瓶頸。兩個處理器核心直接連接到同一個內(nèi)核上,核心之間以芯片速度通信,進一步降低了處理器之間的延遲。而Intel采用多個核心共享前端總線的方式。專家認為,AMD的架構(gòu)對于更容易實現(xiàn)雙核以至多核,Intel的架構(gòu)會遇到多個內(nèi)核爭用總線資源的瓶頸問題。
目前Intel推出的臺式機雙核心處理器有Pentium D、Pentium EE(Pentium Extreme Edition)和Core Duo三種類型,三者的工作原理有很大不同。
一、Pentium D和Pentium EE
Pentium D和Pentium EE分別面向主流市場以及高端市場,其每個核心采用獨立式緩存設(shè)計,在處理器內(nèi)部兩個核心之間是互相隔絕的,通過處理器外部(主板北橋芯片)的仲裁器負責兩個核心之間的任務(wù)分配以及緩存數(shù)據(jù)的同步等協(xié)調(diào)工作。兩個核心共享前端總線,并依靠前端總線在兩個核心之間傳輸緩存同步數(shù)據(jù)。從架構(gòu)上來看,這種類型是基于獨立緩存的松散型雙核心處理器耦合方案,其優(yōu)點是技術(shù)簡單,只需要將兩個相同的處理器內(nèi)核封裝在同一塊基板上即可;缺點是數(shù)據(jù)延遲問題比較嚴重,性能并不盡如人意。另外,Pentium D和Pentium EE的最大區(qū)別就是Pentium EE支持超線程技術(shù)而Pentium D則不支持,Pentium EE在打開超線程技術(shù)之后會被操作系統(tǒng)識別為四個邏輯處理器。
AMD雙核處理器
AMD推出的雙核心處理器分別是雙核心的Opteron系列和全新的Athlon 64 X2系列處理器。其中Athlon 64 X2是用以抗衡Pentium D和Pentium Extreme Edition的桌面雙核心處理器系列。
AMD推出的Athlon 64 X2是由兩個Athlon 64處理器上采用的Venice核心組合而成,每個核心擁有獨立的512KB(1MB) L2緩存及執(zhí)行單元。除了多出一個核芯之外,從架構(gòu)上相對于目前Athlon 64在架構(gòu)上并沒有任何重大的改變。
雙核心Athlon 64 X2的大部分規(guī)格、功能與我們熟悉的Athlon 64架構(gòu)沒有任何區(qū)別,也就是說新推出的Athlon 64 X2雙核心處理器仍然支持1GHz規(guī)格的HyperTransport總線,并且內(nèi)建了支持雙通道設(shè)置的DDR內(nèi)存控制器。
與Intel雙核心處理器不同的是,Athlon 64 X2的兩個內(nèi)核并不需要經(jīng)過MCH進行相互之間的協(xié)調(diào)。AMD在Athlon 64 X2雙核心處理器的內(nèi)部提供了一個稱為System Request Queue(系統(tǒng)請求隊列)的技術(shù),在工作的時候每一個核心都將其請求放在SRQ中,當獲得資源之后請求將會被送往相應(yīng)的執(zhí)行核心,也就是說所有的處理過程都在CPU核心范圍之內(nèi)完成,并不需要借助外部設(shè)備。
對于雙核心架構(gòu),AMD的做法是將兩個核心整合在同一片硅晶內(nèi)核之中,而Intel的雙核心處理方式則更像是簡單的將兩個核心做到一起而已。與Intel 的雙核心架構(gòu)相比,AMD雙核心處理器系統(tǒng)不會在兩個核心之間存在傳輸瓶頸的問題。因此從這個方面來說,Athlon 64 X2的架構(gòu)要明顯優(yōu)于Pentium D架構(gòu)。
雖然與Intel相比,AMD并不用擔心Prescott核心這樣的功耗和發(fā)熱大戶,但是同樣需要為雙核心處理器考慮降低功耗的方式。為此AMD并沒有采用降低主頻的辦法,而是在其使用90nm工藝生產(chǎn)的Athlon 64 X2處理器中采用了所謂的Dual Stress Liner應(yīng)變硅技術(shù),與SOI技術(shù)配合使用,能夠生產(chǎn)出性能更高、耗電更低的晶體管。
AMD推出的Athlon 64 X2處理器給用戶帶來最實惠的好處就是,不需要更換平臺就能使用新推出的雙核心處理器,只要對老主板升級一下BIOS就可以了,這與Intel雙核心處理器必須更換新平臺才能支持的做法相比,升級雙核心系統(tǒng)會節(jié)省不少費用。
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CPU : 什么是64位技術(shù)
64 位技術(shù):這里的64位技術(shù)是相對于32位而言的,這個位數(shù)指的是CPU GPRs(General-Purpose Registers,通用寄存器)的數(shù)據(jù)寬度為64位,64位指令集就是運行64位數(shù)據(jù)的指令,也就是說處理器一次可以運行64bit數(shù)據(jù)。64bit處理器并非現(xiàn)在才有的,在高端的RISC(Reduced Instruction Set Computing,精簡指令集計算機)很早就有64bit處理器了,比如SUN公司的UltraSparc Ⅲ、IBM公司的POWER5、HP公司的Alpha等。
64bit計算主要有兩大優(yōu)點:可以進行更大范圍的整數(shù)運算;可以支持更大的內(nèi)存。不能因為數(shù)字上的變化,而簡單的認為64bit處理器的性能是32bit處理器性能的兩倍。實際上在32bit應(yīng)用下,32bit處理器的性能甚至會更強,即使是64bit處理器,目前情況下也是在32bit應(yīng)用下性能更強。所以要認清64bit處理器的優(yōu)勢,但不可迷信64bit。
要實現(xiàn)真正意義上的64位計算,光有64位的處理器是不行的,還必須得有64位的操作系統(tǒng)以及64位的應(yīng)用軟件才行,三者缺一不可,缺少其中任何一種要素都是無法實現(xiàn)64位計算的。目前,在64位處理器方面,Intel和AMD兩大處理器廠商都發(fā)布了多個系列多種規(guī)格的64位處理器;而在操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件方面,目前的情況不容樂觀。因為真正適合于個人使用的64位操作系統(tǒng)現(xiàn)在就只有Windows XP X64,而Windows XP X64本身也只是一個過渡性質(zhì)的64位操作系統(tǒng),在Windows Vista發(fā)布以后就將被淘汰,而且Windows XP X64本身也不太完善,易用性不高,一個明顯的例子就是各種硬件設(shè)備的驅(qū)動程序很不完善,而且現(xiàn)在64位的應(yīng)用軟件還基本上沒有,確實硬件廠商和軟件廠商也不愿意去為一個過渡性質(zhì)的操作系統(tǒng)編寫驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件。所以要想實現(xiàn)真正的64位計算,恐怕還得等到Windows Vista普及一段時間之后才行。
目前主流CPU使用的64位技術(shù)主要有AMD公司的AMD64位技術(shù)、Intel公司的EM64T技術(shù)、和 Intel公司的IA-64技術(shù)。其中IA-64是Intel獨立開發(fā),不兼容現(xiàn)在的傳統(tǒng)的32位計算機,僅用于Itanium(安騰)以及后續(xù)產(chǎn)品 Itanium 2,一般用戶不會涉及到,因此這里僅對AMD64位技術(shù)和Intel的EM64T技術(shù)做一下簡單介紹。
AMD64位技術(shù)X86-64:
AMD64 的位技術(shù)是在原始32位X86指令集的基礎(chǔ)上加入了X86-64擴展64位X86指令集,使這款芯片在硬件上兼容原來的32位X86軟件,并同時支持 X86-64的擴展64位計算,使得這款芯片成為真正的64位X86芯片。這是一個真正的64位的標準,X86-64具有64位的尋址能力。
X86-64新增的幾組CPU寄存器將提供更快的執(zhí)行效率。寄存器是CPU內(nèi)部用來創(chuàng)建和儲存CPU運算結(jié)果和其它運算結(jié)果的地方。標準的32-bit x86架構(gòu)包括8個通用寄存器(GPR),AMD在X86-64中又增加了8組(R8-R9),將寄存器的數(shù)目提高到了16組。X86-64寄存器默認位 64-bit。還增加了8組128-bit XMM寄存器(也叫SSE寄存器,XMM8-XMM15),將能給單指令多數(shù)據(jù)流技術(shù)(SIMD)運算提供更多的空間,這些128位的寄存器將提供在矢量和標量計算模式下進行128位雙精度處理,為3D建模、矢量分析和虛擬現(xiàn)實的實現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。通過提供了更多的寄存器,按照X86-64標準生產(chǎn)的 CPU可以更有效的處理數(shù)據(jù),可以在一個時鐘周期中傳輸更多的信息。
EM64T技術(shù)
Intel 官方是給EM64T這樣定義的:EM64T全稱Extended Memory 64 Technology,即擴展64bit內(nèi)存技術(shù)。EM64T是Intel IA-32架構(gòu)的擴展,即IA-32e(Intel Architectur-32 extension)。IA-32處理器通過附加EM64T技術(shù),便可在兼容IA-32軟件的情況下,允許軟件利用更多的內(nèi)存地址空間,并且允許軟件進行 32 bit線性地址寫入。EM64T特別強調(diào)的是對32 bit和64 bit的兼容性。Intel為新核心增加了8個64 bit GPRs(R8-R15),并且把原有GRPs全部擴展為64 bit,這樣可以提高整數(shù)運算能力。增加8個128bit SSE寄存器(XMM8-XMM15),是為了增強多媒體性能,包括對SSE、SSE2和SSE3的支持。
Intel為支持EM64T技術(shù)的處理器設(shè)計了兩大模式:傳統(tǒng)IA-32模式(legacy IA-32 mode)和IA-32e擴展模式(IA-32e mode)。在支持EM64T技術(shù)的處理器內(nèi)有一個稱之為擴展功能激活寄存器(extended feature enable register,IA32_EFER)的部件,其中的Bit10控制著EM64T是否激活。Bit10被稱作IA-32e模式有效(IA-32e mode active)或長模式有效(long mode active,LMA)。當LMA=0時,處理器便作為一顆標準的32 bit(IA32)處理器運行在傳統(tǒng)IA-32模式;當LMA=1時,EM64T便被激活,處理器會運行在IA-32e擴展模式下。
目前AMD方面支持64位技術(shù)的CPU有Athlon 64系列、Athlon FX系列和Opteron系列。Intel方面支持64位技術(shù)的CPU有使用Nocona核心的Xeon系列、使用Prescott 2M核心的Pentium 4 6系列和使用Prescott 2M核心的P4 EE系列。
淺談 EM64T技術(shù)和AMD64區(qū)別X86-64 (AMD64 / EM64T) :
AMD 公司設(shè)計,可以在同一時間內(nèi)處理64位的整數(shù)運算,并兼容于X86-32架構(gòu)。其中支持64位邏輯定址,同時提供轉(zhuǎn)換為32位定址選項;但數(shù)據(jù)操作指令默認為32位和8位,提供轉(zhuǎn)換成64位和16位的選項;支持常規(guī)用途寄存器,如果是32位運算操作,就要將結(jié)果擴展成完整的64位。這樣,指令中有“直接執(zhí)行”和“轉(zhuǎn)換執(zhí)行”的區(qū)別,其指令字段是8位或32位,可以避免字段過長。
x86-64(AMD64)的產(chǎn)生也并非空穴來風,x86處理器的32bit尋址空間限制在4GB內(nèi)存,而IA- 64的處理器又不能兼容x86。 AMD充分考慮顧客的需求,加強x86指令集的功能,使這套指令集可同時支持64位的運算模式,因此AMD把它們的結(jié)構(gòu)稱之為x86-64。在技術(shù)上 AMD在x86-64架構(gòu)中為了進行64位運算,AMD為其引入了新增了R8-R15通用寄存器作為原有X86處理器寄存器的擴充,但在而在32位環(huán)境下并不完全使用到這些寄存器。原來的寄存器諸如EAX、EBX也由32位擴張至64位。在SSE單元中新加入了8個新寄存器以提供對SSE2的支持。寄存器數(shù)量的增加將帶來性能的提升。與此同時,為了同時支持32和64位代碼及寄存器,x86-64架構(gòu)允許處理器工作在以下兩種模式:Long Mode(長模式)和Legacy Mode(遺傳模式),Long模式又分為兩種子模式(64bit模式和Compatibility mode兼容模式)。該標準已經(jīng)被引進在AMD服務(wù)器處理器中的Opteron處理器。
而今年也推出了支持64位的EM64T技術(shù),再還沒被正式命為EM64T之前是IA32E,這是英特爾64位擴展技術(shù)的名字,用來區(qū)別X86指令集。Intel的EM64T支持64位sub-mode,和AMD的X86-64技術(shù)類似,采用64位的線性平面尋址,加入 8個新的通用寄存器(GPRs),還增加8個寄存器支持SSE指令。與AMD相類似,Intel的64位技術(shù)將兼容IA32和IA32E,只有在運行64 位操作系統(tǒng)下的時候,才將會采用IA32E。IA32E將由2個sub-mode組成:64位sub-mode和32位sub-mode,同AMD64一樣是向下兼容的。 Intel的EM64T將完全兼容AMD的X86-64技術(shù)。現(xiàn)在Nocona處理器已經(jīng)加入了一些64位技術(shù),Intel的Pentium 4E處理器也支持64位技術(shù)。
應(yīng)該說,這兩者都是兼容x86指令集的64位微處理器架構(gòu),但EM64T與AMD64還是有一些不一樣的地方,AMD64處理器中的NX位在Intel的處理器中將沒有提供。
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