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鸟哥的Linux私房菜 基础学习篇(第三版) (第零章)(续)

个人计算机架构与接口设备

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,因此我们有必要来了解一下这个架构的各个组件。事实上,Linux最早在发展的时候,就是依据个人计算机的架构来发展的,所以,真的得要了解一下呢!另外,因为两大主流x86开发商(Intel, AMD)的CPU架构并不兼容,而且设计理念也有所差异,所以两大主流CPU所需要的主板芯片组设计也就不太相同。目前(2009)最新的主板架构主要这样的:

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就如同前一-小节提到的,整个主板上面最重要的就是芯片组了!而芯片组通常又分为两个网桥来控制各组件的沟通,分别是: (1)北桥:负责链接速度较快的CPU.主存储器与显示适配器等组件; (2)南桥:负责连接速度较慢的周边接口,包括硬盘、USB、网络卡等等。(芯片组的南北桥与三国的大小乔没有关系@ @)至于AMD的芯片组架构如下所示:

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与Intel不同的地方在于主存储器是直接与CPU沟通而不适过北桥!从前面的说明我们可以知道CPU的资料主要都是来自于主存储器提供,因此AMD为了加速这两者的沟通,所以将内存控制组件整合到CPU当中,理论上这样可以加速CPU与主存储器的传输速度!这是两种CPU在架构上面主要的差异点

毕竟目前世界上x86的CPU主要供货商为Intel,所以底下鸟哥将以Intel的主板架构说明各组件罗!我们以技嘉公司出的主板, 型号: Gigabyte GA-X48-DQ6作为一一个说明的范例, 主板各组件如下所示:

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主要的组件为: CPU、主存储器、磁盘装置(IDE/SATA). 总线芯片组(南桥/北桥)、显示适配器接口(PCI-Express)与其他适配卡(PCD)。底下的各项组件在讲解时,请参考Intel芯片组架构与技嘉主板各组件来印证喔!

CPu

如同技嘉主板示意图上最上方的中央部分,那就是CPU插槽。由于CPU负责大量运算,因此CPU通常是具有相当高发热量的组件。所以如果你曾经拆开过主板,应该就会看到CPU上头通常会安插颗风扇来主动散热的。

x86个人计算机的CPU主要供货商为Intel与AMD,目前(2009)主流的CPU都是双核以上的架构了!原本的单核心 CPU仅有一个运算单元,所谓的多核心则是在一 颗CPU封装当中嵌入了 两个以上的运算核心,简单的说,就是一个实体的CPU外壳中,含有两个以上的CPU单元就是了。

不同的CPU型号大多具有不同的脚位(CPU上面的插脚),能够搭配的主板芯片组也不同,所以当你想要将你的主机升级时,不能只考虑CPU,你还得要留意你的主板上面所支援的CPU型号喔!不然买了最新的CPU也不能够安插在你的旧主板上头的!目前主流的CPU有Intel的Core 2 Duo与AMD的Athlon64 X2双核CPU,高阶产品则有Intel的Core i7与AMD的Phenom II四核心CPU喔!

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我们前面谈到CPU内部含有微指令集,不同的微指令集会导致CPU工作效率的优劣。除了这点之外,CPU效能的比较还有什么呢?那就是CPU的频率了!什么是频率呢?简单的说,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。举例来说,Intel的Core 2 Duo型号E8400的CPU频率为3.0GHz,表示这颖CPU在一秒内可以进行3.0x109次工作,每次工作都可以进行少数的指令运作之意。

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●CPU的「外频」与[倍频」

我们可以看到图2.1.1的芯片架构图当中各个组件都是透过北桥与南桥所连接在一起。但就像一 群人共同在处理一个连续作业一 般,如果这一群人里面有个人的动作特别快或特别慢,将导致前面或者是后面的人事情一堆处理不完!也就是说,这一群人最好能够速度一致较佳!所以,CPU与外部各组件的速度理论上应该要一致才好。但是因为CPU需要较强大的运算能力,因为很多判断与数学都是在CPU内处理的,因此CPU开发商就在CPU内再加上一一个加速功能,所以CPU有所谓的外频与倍频!

所谓的外频指的是CPU与外部组件进行数据传输时的速度,倍频则是CPU内部用来加速工作效能的一个倍数,两者相乘才是CPU的频率速度。我们以刚刚Intel Core 2 Duo E8400 CPU来说,他的频率3.0GHz,而外频是333MHz,因此倍频就是9倍哕! (3.0G= 333Mx9,其中1G= 1000M)

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●32位与64位

前面谈到CPU运算的数据都是由主存储器提供的,主存储器与CPU的沟通速度靠的是外部频率,那么每次工作可以传送的资料量有多大呢?那就是总线的功能了。-般主板芯片组有分北桥与南桥,北桥的总线称为系统总线,因为是内存传输的主要信道,所以速度较快。南桥就是所谓的输入输出(I/O)总线,主要在联系硬盘、USB、网络卡等接口设备。

目前北桥所支持的频率可高达333/400/533/800/1066/1333/1600MHz等不同频率,支持情况依芯片组功能而有不同。北桥所支持的频率我们称为前端总线速度(Front Side Bus, FSB),而每次传送的位数则是总线宽度。那所谓的总线带 宽则是:「FSBx 总线宽度」亦即每秒钟可传送的最大数据量。目前常见的总线宽度有32/64位(bits)。

而如图2.1.1中的图标,在该架构中前端总线最高速度可达1600MHz。我们看到内存 与北桥的带宽为12 8GBytes/s,亦即是1600MHz*64bits = 1600MHz*8Bytes = 12800MByes/s = 12.8GBytes/s

与总线宽度相似的,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!早期的32位CPU中,因为CPU每次能够解析的数据量有限,因此由主存储器传来的数据量就有所限制了。这也导致32位的CPU最多只能支持最大到4GBytes的内存。

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●CPU 等级

由于x86架构的CPU在Intel的Pentium系列(1993年)后就有不统一的脚位与设计 ,为了将不同种类的CPU规范等级,所以就有i386,586,i686等名词出现了。基本上,在Intel Pentium MMX与AMD K6年代的CPU称为i586等级,而Intel Celeron与AMD Athlon(K7)年代之后的32位CPU就称为i686等级。至于 目前的64位CPU则统称为x86 _64等级。

目前很多的程序都有对CPU做优化的设计,万一哪天你发现一些程序是注明给686的CPU使用时,就不要将他安装在586以下等级的计算机中,否则可是会无法执行该软件的!不过,在686倒是可以安装386的软件喔!也就是说,这些东西具有向下兼容的能力啦!


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