2009年10月13日 星期二

中文期刊篇目搜引-數位生活

鄭仁傑 行動數位生活技術研發計畫成果與展望=Mobile Digital Life Technology Program 電腦與通訊 128 2009.06[民98.06] 頁19-24

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2009年9月22日 星期二

記憶體






記憶體(Random Access Memory)這個名詞大家一定很熟,但想必應該對記憶體的功用不太了解,記憶體的主要功用是暫存資料(不然怎麼叫記憶體),其實電腦有很多資料都是靠記憶體來存取,記憶體基本上可以分成兩類:RAM和ROM



1.RAM:
RAM(Random Access Memory)中文譯成隨機存取記憶體,當他被使用時,系統可以從RAM上存取資料,而且需要電力來維持它的記憶,這種又可分DRAM和SRAM,DRAM(Dynamic Random Access Memory)翻成動態隨機存取記憶體,也就是一般電腦上的主記憶體,或視訊記憶體,而SRAM(Static Random Access Memory)翻成靜態隨機存取記憶體,因為SRAM的速度比DRAM快,價格也比較高,所以電腦中以SRAM當快取記憶體,所謂的L2 CacheL1 Cache就是這個東西,這些東西就是用來提高提高CPU的存取效率。(因為CPU的速度太快,所以需要一些快速的記憶體當橋樑,才不會因為CPU太快把資料處理完而在那歇著)



2.ROM:
ROM(Read Only Memory)和RAM最大的差別在於電腦系統無法任意將資料寫入ROM,而且也不需要電力便可以長久保存資料,ROM又可分PROM,EPROM和Flach ROM,其中主機板上的BIOS的資料就是存在Flach ROM中。
在這裡我們針對主記憶體來作介紹,主記憶體大致可分為下列幾項:



1.記憶體的種類記憶體的種類大致可分為EDO DRAM(Extend Data Out Dynamic Random Access Memory),SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory),還有最新的RDRAM(RAMBus Dynamic Random Access)這些不同的記憶體當然有它們各自的插槽:
(A)EDO RAM:
EDO RAM所插的插槽叫SIMM(Single In-line Memory Module)這種記憶體一條有72pin,由於太舊了,就只稍微提一下。
(B)SDRAM:
SDRAM所插的插槽叫DIMM(Dual In-line Memory Module),這種記憶體因為兩側的金手指所傳的資料不一樣,雖然是168pin,但是單面只有84pin,這種記憶體的頻寬為64bit,由於筆記型電腦的DIMM為144pin,比桌上型電腦的還短,所以有人稱168pin的為LONG DIMM。
以上兩種是現在市面上還能看到的兩種,尤其是SDRAM是現在主機板普遍支援的,但是SDRAM也因為速度快要到極限了(因為散熱的問題),所以現在大家就在努力研發新型的介面(就好像從EDO RAM到SDRAM一樣,只是這次比較激烈)以奪得下一代記憶體的大餅,現在已經有幾家公司研發出來了,如RAMBUS公司開發出來的RDRAM(現在已經有支援它的晶片組,當然就是Intel代號Camino晶片組)。由於RAMBUS的公司不大(一開始),所以RAMBUS一開始就靠向Intel,另外還有所謂的DDR SDRAM(Double Date Rate SDRAM )其實和SDRAM並沒有什麼差,只是使記憶體在一個Clock週期中,可以在正緣和負緣觸發工作,使工作效率為SDRAM的兩倍,除此之外還有一種VCM SDRAM(Virtual Channel Memory SDRAM)這種與SDRAM最大的不同在於它有16個通道,是SDRAM的兩倍,這些都是未來可能會繼承的記憶體模組,但現在鹿死誰手還不知道,我們就靜觀其變吧。而DDR SDRAM和VCM SDRAM在插槽上和現有的SDRAM一樣,唯讀RDRAM在架構上做了很大的變動,插槽也將換成RIMM,也應為變動太大,使得從記憶體到晶片組在研發的過程產生許多問題(bug),以至於現在一直無法上市,也讓主機板廠商虧本。



2.記憶體的速度
記憶體的速度主要是由外頻來決定,如100MHz的外頻,則它每一次存取的時間為10ns(奈秒)如果是125MHz,則它每一次存取的時間為8ns,由此你應該可以知道外頻越高,則速度越快,一般而言100MHz外頻的記憶體模組就是俗稱的PC-100,但是PC-100的記憶體模組還有一個限制,就是CL(CAS Lantency)值要小於3,當CL=2時,就表示只要經過兩個CAS信號,就能讀寫記憶體上的資料,所以值越小越快。(以上是針對SDRAM而言)












1.金手指,有168pin。2.記憶顆粒,一顆有8MB。整條有64MB。








這張圖的記憶顆粒一顆有8MB,而且兩面都有焊,所以一條記憶體有 128MB,是上面那張圖的兩倍。注意,這裝的顆粒沒有把針腳外露,叫做BGA封裝,這樣散熱較好。







這兩張圖是較舊的EDO RAM。一顆記憶顆粒只有4MB。

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2009年9月15日 星期二

cpu

談到CPU(中央處理器),可能初學者會有模糊的印象,但如果說到Pentium,Pentium II ,Pentium !!!,大家一定很熟。(Intel---Pentium系列的製造公司---實在太厲害,可以推廣那麼快)其實Pentium就是一種CPU。以前所說的80?86(即286,386.....)也是CPU,只是到了486以後的CPU,就改名為Pentium,K6.......等,說了那麼多CPU的歷史,其實CPU就好像是電腦的心臟,在電腦中負責一切運算。(電腦就是不斷的運算,來達成效能)所以基本上CPU是越快越好,尤其是在3D運算時,但也因為太貴了(動輒一兩萬-_-'''),所以要視需要來選購。
CPU基本上可分下列幾點來介紹:
1.CPU的種類
CPU由於是高科技,所以會做的廠商很少,而且有些會製作的公司又因技術還不夠好,所以一直無法打入市場。至於現在市場佔有率最高的兩家公司為:
(A)Intel:
Intel這家公司的CPU從80386(處理器的代號,即386電腦的處理器)開始就當上了處理器的龍頭,到了486以後,Intel就將CPU的名字改成現在的Pentium,Pentium 和現在的Pentium !!!,這些都是高價位電腦所用的處理器,而Intel為了搶攻低價市場而推出了Celeron(即賽揚),另外又為了伺服器的需要,而推出Pentium Xeon和Pentium !!! Xeon,這些就是Intel所推出的系列處理器。
a.Pentium系列:
Pentium系列是不斷的演進。Pentium系列中後期的版本有加入MMX指令集(Multi Media eXtension),而且架構上跟沒有MMX指令集的Pentium略有不同,所以Pentium166/MMX的效能和Pentium200不相上下。而Pentium II和Pentium最大的不同是架構上的差異,一個是P6微架構,另一個是P5微架構,另外在第二層快取記憶體(L2 Cache)上也有改變,Pentium II的L2 Cache是內建在CPU裡面的板子上(Pentium II長的很像以前電動的卡帶,裡面有一塊板子,而真正處理的CPU只是和在這張板子上的一小部份。)速度為處理器的一半,容量為512K,至於Pentium則是將L2 Cache焊在主機板上,速度視主機板晶片組而定,而且Pentium II全系列都有MMX指令集,至於Pentium II和Pentium !!!最大的差異只有在Pentium !!!多加入了SSE指令集罷了,所以如果程式不支援SSE指令集,則Pentium II和Pentium !!!就沒有什麼差異。另外Xeon版的Pentium II和Pentium !!!是為伺服器所設計的,也應為如此,所以Xeon也增進了許多網路管理的功能,另外它的L2 Cache從512K起跳,而且直接焊在CPU裡面,所以速度和CPU同步,這也是它比同等級的Pentium II和Pentium !!!快的原因。
b.Celeron系列:
Celeron系列是Intel為了搶攻低價市場所推出的,跟Pentium II一樣是P6微架構,早期Celeron為了降低成本,將其中的L2 Cache拿掉,但也因此使效能降低很多,使效能一落千丈,市場反應不佳,所以後來才推出加上128K的L2 Cache,而將L2 Cache直接焊在CPU裡面(on-die)所以速度和CPU同步,這樣增加了它的效能,如此才讓Celeron起死回生。
(B)AMD:
AMD這家公司早期的時候曾是CPU的龍頭,但後來就被Intel搶走了,最近幾年重新出發,才漸漸搶回地位, AMD要跟Intel爭做處理器的老大,當然是採取低價戰術,如K6等系列(這也是為何Intel要推出Celeron來搶低價市場的原因),近年來由於AMD漸漸得到市場的肯定,就不願意用低價來進攻,而漸漸生產高價位的產品來抗衡,如K6-3甚至是K7等等。
a.K6系列:
K6系列是讓AMD重新站起來的產品,隨著K6系列的不斷演進,也就有所謂的K6,K6-2,K6-3,效能也越來越高。K6系列並沒有把L2 Cache整合在裡面,和Pentium一樣意思,只是AMD為了搶回市場,比Pentium的32KB還多一倍,以此增進效能。而K6-2和K6最大的改變是他多增加了3D-NOW指令集,以增強K6在3D效能上的不足,而現在的K6-3更整合了256K的L2 Cache(on-die),而原本在主機板上的L2 Cache則變成第三層,藉著這三層快取記憶體,使得效能上逼近,甚至超越同等級的Pentium !!!,使得AMD在市場上的評價越來越高,也使得Intel開始緊張了。
b.K7:K7是在AMD K6系列成功後的另一項產品,它在架構上更比Intel更前進,是相當於786的架構了,而且外頻也將從200起跳,時脈也一舉超越Intel,再加上它大量而且又on-die的L2 Cache使得市場上都很看好這款CPU。
關於各式CPU的插槽,請按這裡
2.CPU的速度
CPU的速度主要是由它的時脈來決定(即???MHz),而 ???MHz主要是由主機板上的Jumper來調整,Jumper可以調整外頻和倍頻,而CPU的時脈就是由外頻*倍頻而得。現在一般外頻都是100MHz的,而Celeron的外頻是66MHz。CPU的速度除了他本身的時脈以外,另外一個就是L2 Cache的多少和速度。由於現在的CPU都太快了,所以常需要快取記憶體來銜接其他週邊的速度,不然沒有L2 Cache,則CPU會常閒在那裡,而沒有發揮他完全的效能。L2 Cache越多,越快,則越能發揮CPU實際的效能。