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存儲技術和處理器

發布時間: 2023-06-15 21:05:24

Ⅰ 什麼是內存,什麼是處理器

內存
在計算機的組成結構中,有一個很重要的部分,就是存儲器。存儲器是用來存儲程序和數據的部件,對於計算機來說,有了存儲器,才有記憶功能,才能保證正常工作。存儲器的種類很多,按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存儲器(簡稱內存).內存在電腦中起著舉足輕重的作用。內存一般採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),只讀存儲器(ROM),以及高速緩存(CACHE)。只不過因為RAM是其中最重要的存儲器。S(SYSNECRONOUS)DRAM 同步動態隨機存取存儲器:SDRAM為168腳,這是目前PENTIUM及以上機型使用的內存。SDRAM將CPU與RAM通過一個相同的時鍾鎖在一起,使CPU和RAM能夠共享一個時鍾周期,以相同的速度同步工作,每一個時鍾脈沖的上升沿便開始傳遞數據,速度比EDO內存提高50%。DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :SDRAM的更新換代產品,他允許在時鍾脈沖的上升沿和下降沿傳輸數據,這樣不需要提高時鍾的頻率就能加倍提高SDRAM的速度。

●內存

內存就是存儲程序以及數據的地方,比如當我們在使用WPS處理文稿時,當你在鍵盤上敲入字元時,它就被存入內存中,當你選擇存檔時,內存中的數據才會被存入硬(磁)盤。在進一步理解它之前,還應認識一下它的物理概念。

●只讀存儲器(ROM)

ROM表示只讀存儲器(Read Only Memory),在製造ROM的時候,信息(數據或程序)就被存入並永久保存。這些信息只能讀出,一般不能寫入,即使機器掉電,這些數據也不會丟失。ROM一般用於存放計算機的基本程序和數據,如BIOS ROM。其物理外形一般是雙列直插式(DIP)的集成塊。

●隨機存儲器(RAM)

隨機存儲器(Random Access Memory)表示既可以從中讀取數據,也可以寫入數據。當機器電源關閉時,存於其中的數據就會慎轎丟失。我們通常購買或升級的內存條就是用橘世作電腦的內存,內存條(SIMM)就是將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板,它插在計算機中的內存插槽上,以減少RAM集成塊佔用的空間。目前市場上常見的內存條有128M/條、256M/條、512M/條等。

●高速緩沖存儲器(Cache)

Cache也是我們經常遇到的概念,它位於CPU與內存之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當CPU向內存中寫入或讀出數據時,這個數據也被存儲進高速緩沖存儲器中。當CPU再次需要這些數據時,CPU就從高速緩沖存儲器讀取數據,而不是訪問較慢的內存,當然,如需要的數據在Cache中沒有,CPU會再去讀取內存中的數據。

當你理解了上述概念後,也許你會問,內存就是內存,為什麼又會出現各種內存名詞,這到底又是怎麼回事呢?

在回答這個問題之前,我們再來寬伍肆看看下面這一段。

物理存儲器和地址空間

物理存儲器和存儲地址空間是兩個不同的概念。但是由於這兩者有十分密切的關系,而且兩者都用B、KB、MB、GB來度量其容量大小,因此容易產生認識上的混淆。初學者弄清這兩個不同的概念,有助於進一步認識內存儲器和用好內存儲器。

物理存儲器是指實際存在的具體存儲器晶元。如主板上裝插的內存條和裝載有系統的BIOS的ROM晶元,顯示卡上的顯示RAM晶元和裝載顯示BIOS的ROM晶元,以及各種適配卡上的RAM晶元和ROM晶元都是物理存儲器。

存儲地址空間是指對存儲器編碼(編碼地址)的范圍。所謂編碼就是對每一個物理存儲單元(一個位元組)分配一個號碼,通常叫作「編址」。分配一個號碼給一個存儲單元的目的是為了便於找到它,完成數據的讀寫,這就是所謂的「定址」(所以,有人也把地址空間稱為定址空間)。

地址空間的大小和物理存儲器的大小並不一定相等。舉個例子來說明這個問題:某層樓共有17個房間,其編號為801~817。這17個房間是物理的,而其地址空間採用了三位編碼,其范圍是800~899共100個地址,可見地址空間是大於實際房間數量的。

對於386以上檔次的微機,其地址匯流排為32位,因此地址空間可達232即4GB。但實際上我們所配置的物理存儲器通常只有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB等,遠小於地址空間所允許的范圍。

好了,現在可以解釋為什麼會產生諸如:常規內存、保留內存、上位內存、高端內存、擴充內存和擴展內存等不同內存類型。

各種內存概念

這里需要明確的是,我們討論的不同內存的概念是建立在定址空間上的。

IBM推出的第一台PC機採用的CPU是8088晶元,它只有20根地址線,也就是說,它的地址空間是1MB。

PC機的設計師將1MB中的低端640KB用作RAM,供DOS及應用程序使用,高端的384KB則保留給ROM、視頻適配卡等系統使用。從此,這個界限便被確定了下來並且沿用至今。低端的640KB就被稱為常規內存即PC機的基本RAM區。保留內存中的低128KB是顯示緩沖區,高64KB是系統BIOS(基本輸入/輸出系統)空間,其餘192KB空間留用。從對應的物理存儲器來看,基本內存區只使用了512KB晶元,佔用0000至80000這512KB地址。顯示內存區雖有128KB空間,但對單色顯示器(MDA卡)只需4KB就足夠了,因此只安裝4KB的物理存儲器晶元,佔用了B0000至B10000這4KB的空間,如果使用彩色顯示器(CGA卡)需要安裝16KB的物理存儲器,佔用B8000至BC000這16KB的空間,可見實際使用的地址范圍都小於允許使用的地址空間。

在當時(1980年末至1981年初)這么「大」容量的內存對PC機使用者來說似乎已經足夠了,但是隨著程序的不斷增大,圖象和聲音的不斷豐富,以及能訪問更大內存空間的新型CPU相繼出現,最初的PC機和MS-DOS設計的局限性變得越來越明顯。

1.什麼是擴充內存?

EMS工作原理

到1984年,即286被普遍接受不久,人們越來越認識到640KB的限制已成為大型程序的障礙,這時,Intel和Lotus,這兩家硬、軟體的傑出代表,聯手制定了一個由硬體和軟體相結合的方案,此方法使所有PC機存取640KB以上RAM成為可能。而Microsoft剛推出Windows不久,對內存空間的要求也很高,因此它也及時加入了該行列。

在1985年初,Lotus、Intel和Microsoft三家共同定義了LIM-EMS,即擴充內存規范,通常稱EMS為擴充內存。當時,EMS需要一個安裝在I/O槽口的內存擴充卡和一個稱為EMS的擴充內存管理程序方可使用。但是I/O插槽的地址線只有24位(ISA匯流排),這對於386以上檔次的32位機是不能適應的。所以,現在已很少使用內存擴充卡。現在微機中的擴充內存通常是用軟體如DOS中的EMM386把擴展內存模擬或擴充內存來使用。所以,擴充內存和擴展內存的區別並不在於其物理存儲器的位置,而在於使用什麼方法來讀寫它。下面將作進一步介紹。

前面已經說過擴充存儲器也可以由擴展存儲器模擬轉換而成。EMS的原理和XMS不同,它採用了頁幀方式。頁幀是在1MB空間中指定一塊64KB空間(通常在保留內存區內,但其物理存儲器來自擴展存儲器),分為4頁,每頁16KB。EMS存儲器也按16KB分頁,每次可交換4頁內容,以此方式可訪問全部EMS存儲器。符合EMS的驅動程序很多,常用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提供了EMM386.EXE。

2.什麼是擴展內存?

我們知道,286有24位地址線,它可定址16MB的地址空間,而386有32位地址線,它可定址高達4GB的地址空間,為了區別起見,我們把1MB以上的地址空間稱為擴展內存XMS(eXtend memory)。

在386以上檔次的微機中,有兩種存儲器工作方式,一種稱為實地址方式或實方式,另一種稱為保護方式。在實方式下,物理地址仍使用20位,所以最大定址空間為1MB,以便與8086兼容。保護方式採用32位物理地址,定址范圍可達4GB。DOS系統在實方式下工作,它管理的內存空間仍為1MB,因此它不能直接使用擴展存儲器。為此,Lotus、Intel、AST及Microsoft公司建立了MS-DOS下擴展內存的使用標准,即擴展內存規范XMS。我們常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理擴展內存的驅動程序。

擴展內存管理規范的出現遲於擴充內存管理規范。

3.什麼是高端內存區?

在實方式下,內存單元的地址可記為:

段地址:段內偏移

通常用十六進制寫為XXXX:XXXX。實際的物理地址由段地址左移4位再和段內偏移相加而成。若地址各位均為1時,即為FFFF:FFFF。其實際物理地址為:FFF0+FFFF=10FFEF,約為1088KB(少16位元組),這已超過1MB范圍進入擴展內存了。這個進入擴展內存的區域約為64KB,是1MB以上空間的第一個64KB。我們把它稱為高端內存區HMA(High Memory Area)。HMA的物理存儲器是由擴展存儲器取得的。因此要使用HMA,必須要有物理的擴展存儲器存在。此外HMA的建立和使用還需要XMS驅動程序HIMEM.SYS的支持,因此只有裝入了HIMEM.SYS之後才能使用HMA。

4.什麼是上位內存?

為了解釋上位內存的概念,我們還得回過頭看看保留內存區。保留內存區是指640KB~1024KB(共384KB)區域。這部分區域在PC誕生之初就明確是保留給系統使用的,用戶程序無法插足。但這部分空間並沒有充分使用,因此大家都想對剩餘的部分打主意,分一塊地址空間(注意:是地址空間,而不是物理存儲器)來使用。於是就得到了又一塊內存區域UMB。

UMB(Upper Memory Blocks)稱為上位內存或上位內存塊。它是由擠占保留內存中剩餘未用的空間而產生的,它的物理存儲器仍然取自物理的擴展存儲器,它的管理驅動程序是EMS驅動程序。

5.什麼是SHADOW(影子)內存?

對於細心的讀者,可能還會發現一個問題:即是對於裝有1MB或1MB以上物理存儲器的機器,其640KB~1024KB這部分物理存儲器如何使用的問題。由於這部分地址空間已分配為系統使用,所以不能再重復使用。為了利用這部分物理存儲器,在某些386系統中,提供了一個重定位功能,即把這部分物理存儲器的地址重定位為1024KB~1408KB。這樣,這部分物理存儲器就變成了擴展存儲器,當然可以使用了。但這種重定位功能在當今高檔機器中不再使用,而把這部分物理存儲器保留作為Shadow存儲器。Shadow存儲器可以占據的地址空間與對應的ROM是相同的。Shadow由RAM組成,其速度大大高於ROM。當把ROM中的內容(各種BIOS程序)裝入相同地址的Shadow RAM中,就可以從RAM中訪問BIOS,而不必再訪問ROM。這樣將大大提高系統性能。因此在設置CMOS參數時,應將相應的Shadow區設為允許使用(Enabled)。

6、什麼是奇/偶校驗?

奇/偶校驗(ECC)是數據傳送時採用的一種校正數據錯誤的一種方式,分為奇校驗和偶校驗兩種。

如果是採用奇校驗,在傳送每一個位元組的時候另外附加一位作為校驗位,當實際數據中「1」的個數為偶數的時候,這個校驗位就是「1」,否則這個校驗位就是「0」,這樣就可以保證傳送數據滿足奇校驗的要求。在接收方收到數據時,將按照奇校驗的要求檢測數據中「1」的個數,如果是奇數,表示傳送正確,否則表示傳送錯誤。

同理偶校驗的過程和奇校驗的過程一樣,只是檢測數據中「1」的個數為偶數。

總 結

經過上面分析,內存儲器的劃分可歸納如下:

●基本內存 占據0~640KB地址空間。

●保留內存 占據640KB~1024KB地址空間。分配給顯示緩沖存儲器、各適配卡上的ROM和系統ROM BIOS,剩餘空間可作上位內存UMB。UMB的物理存儲器取自物理擴展存儲器。此范圍的物理RAM可作為Shadow RAM使用。

●上位內存(UMB) 利用保留內存中未分配使用的地址空間建立,其物理存儲器由物理擴展存儲器取得。UMB由EMS管理,其大小可由EMS驅動程序設定。

●高端內存(HMA) 擴展內存中的第一個64KB區域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。

●XMS內存 符合XMS規范管理的擴展內存區。其驅動程序為HIMEM.SYS。

●EMS內存 符合EMS規范管理的擴充內存區。其驅動程序為EMM386.EXE等。

中央處理器
中央處理器

是英語「Central Processing Unit」的縮寫,即CPU,CPU一般由邏輯運算單元、控制單元和存儲單元組成。在邏輯運算和控制單元中包括一些寄存器,這些寄存器用於CPU在處理數據過程中數據的暫時保存,

其實我們在買CPU時,並不需要知道它的構造,只要知道它的性能就可以了。

CPU主要的性能指標有:

主頻即CPU的時鍾頻率(CPU Clock Speed)。這是我們最關心的,我們所說的233、300等就是指它,一般說來,主頻越高,CPU的速度就越快,整機的就越高。

時鍾頻率即CPU的外部時鍾頻率,由電腦主板提供,以前一般是66MHz,也有主板支持75各83MHz,目前Intel公司最新的晶元組BX以使用100MHz的時鍾頻率。另外VIA公司的MVP3、MVP4等一些非Intel的晶元組也開始支持100MHz的外頻。精英公司的BX主板甚至可以支持133MHz的外頻,這對於超頻者來是首選的。

內部緩存(L1 Cache):封閉在CPU晶元內部的高速緩存,用於暫時存儲CPU運算時的部分指令和數據,存取速度與CPU主頻一致,L1緩存的容量單位一般為KB。L1緩存越大,CPU工作時與存取速度較慢的L2緩存和內存間交換數據的次數越少,相對電腦的運算速度可以提高。

外部緩存(L2 Cache):CPU外部的高速緩存,Pentium

Pro處理器的L2和CPU運行在相同頻率下的,但成本昂貴,所以Pentium II運行在相當於CPU頻率一半下的,容量為512K。為降低成本Inter公司生產了一種不帶L2的CPU命為賽揚,性能也不錯,是超頻的理想。

MMX技術是「多媒體擴展指令集」的縮寫。MMX是Intel公司在1996年為增強Pentium CPU在音像、圖形和通信應用方面而採取的新技術。為CPU增加57條MMX指令,除了指令集中增加MMX指令外,還將CPU晶元內的L1緩存由原來的16KB增加到32KB(16K指命+16K數據),因此MMX CPU比普通CPU在運行含有MMX指令的程序時,處理多媒體的能力上提高了60%左右。目前CPU基本都具備MMX技術,除P55C和Pentium ⅡCPU還有K6、K6 3D、MII等。

製造工藝:現在CPU的製造工藝是0.35微米,最新的PII可以達到0.28微米,在將來的CPU製造工藝可以達到0.18微米。

CPU的廠商

1.Intel公司

Intel是生產CPU的老大哥,它佔有80%多的市場份額,Intel生產的CPU就成了事實上的x86CPU技術規范和標准。最新的PII成為CPU的首選。

2.AMD公司

目前使用的CPU有好幾家公司的產品,除了Intel公司外,最有力的挑戰的就是AMD公司,最新的K6和K6-2具有很好性價比,尤其是K6-2採用了3DNOW技術,使其在3D上有很好的表現。

3.IBM和Cyrix

美國國家半導體公司IBM和Cyrix公司合並後,使其終於擁有了自己的晶元生產線,其成品將會日益完善和完備。現在的MII性能也不錯,尤其是它的價格很低。

4.IDT公司

IDT是處理器廠商的後起之秀,但現在還不太成熟。

5.VIA威盛公司

VIA威盛是台灣一家主板晶元組廠商,收購了前述的 Cyrix和IDT的cpu部門,推出了自己的CPU

6.國產龍芯

GodSon 小名狗剩,是國有自主只是產權的通用處理器,目前已經有2代產品,

Ⅱ 大數據的快速發展離不開存儲技術,CPU處理能力的提升,各種終端設備可以隨時隨

大數據時代,大數據分析與應用大肆盛行。越來越多的大公司大企業大集團,都越來越重視大數據的影響和作用。可以說,誰想搶得大數據的一手可靠資料,誰就在未來的業務發展和拓寬中占據優勢,誰就會在相關領域首先拔得頭籌。但是,大數據發展前景現在到底如何,大數據的可靠性由誰說了算,大數據的真實性有誰可以保證?甚至還可以再倒退一點點來問問,如今的大數據究竟發展到了什麼階段?

我想,應該很少人能夠清楚地知道這一點吧!畢竟在大數據分析與應用火爆的年代,一般人都只是了解大數據的皮毛和表面,而對於大數據發展前景、大數據背後的來源及處理分析等等精密的工作程序,肯定不了解,也不會感興趣。而且對於一般人,也不可能會去真正弄明白大數據分析與應用背後蘊藏的種種可靠性、客觀性、真實性的來源支撐與科學手段處理。下面,小編就用大白話的方式來跟大家講講,如今的大數據究竟發展到了什麼階段,由此來窺探一下大數據發展前景到底是怎麼個情況。

在日新月異且喜新厭舊的技術初創企業界,已有3年歷史的 「大數據」 聽起來似乎已經有點過氣。雖然 Hadoop 在 2006年 已經出來,但 「大數據」 這個概念大概是在 2012 到 2015年左右才真正火起來的。也就是在這段時間里,至少是在媒體或者專家眼裡,「大數據」 才開始慢慢成為了新的 「金子」 或者 「石油」。然而,至少在我跟業界人士交談中,大家越來越感覺到這項技術已經在某種程度上陷入了停滯或迷惑期。2017年可能是數據領域的那些酷小子轉移興趣,開始沉迷於 AI 以及機器智能、深度學習等許多相關概念的年份。

拋開不可避免的炒作周期曲線態勢不管,我們的 「大數據版圖」 已經進入第 4 個年頭了,趁這個時候退一步來反思一下去年發生了什麼,思考一下這個行業的未來會怎樣是很有意義的,看看如今的大數據到底發展到了什麼階段。那麼 2019年大數據到底還有多大的發展和進步空間呢?我們不妨探討一下。

企業技術=艱苦工作

大數據有趣的一點在於,它不再像當初經歷過那樣有可能成為炒作的題材了。

經過炒作周期後仍能引起廣泛興趣的產品和服務往往那些大家能夠接觸、可以感知,或者與大眾相關聯的:比如移動應用、社交網路、可穿戴、虛擬現實等。

但大數據基本上就是管道設施的一種。當然,大數據為許多消費者或商業用戶體驗提供了動力,但它的核心是企業技術:資料庫、分析等,這些東西都是在後端運行的,沒幾個人能看得見。就像在那個世界工作的任何人都知道那樣,用一個晚上的時間就想適應企業端的新技術是不可能的。

Ⅲ 目前計算機使用的處理器和存儲器晶元主要是什麼電路

目前計算機使用的處理器和存儲器晶元主要是VLSI超大規模集成電路。

超大規模集成電路( Very Large Scale Integration Circuit,VLSI)是一種將大量晶體管組合到單一晶元的集成電路,其集成度大於大規模集成電路。

集成的晶體管數在不同的標准中有所不同。從1970年代開始,隨著復雜的半導體以及通信技術的發展,集成電路的研究、發展也逐步展開。

計算機里的控制核心微處理器就是超大規模集成電路的最典型實例,超大規模集成電路設計( VLSI design),尤其是數字集成電路,通常採用電子設計自動化的方式進行,已經成為計算機工程的重要分支之一。

(3)存儲技術和處理器擴展閱讀:

世界上超大規模集成電路廠(Integrated Circuit, 簡稱IC,台灣稱之為晶圓廠)主要集中分布於美國、日本、西歐、新加坡及台灣等少數發達國家和地區,其中台灣地區佔有舉足輕重的地位。

但由於近年來台灣地區歷經地震、金融危機、政府更迭等一系列事件影響,使得本來就存在資源匱乏、市場狹小、人心浮動的台灣島更加動盪不安,於是就引發了一場晶圓廠外遷的風潮。而具有幅員遼闊、資源充足、巨大潛在市場、充沛的人力資源供給等方面優勢的祖國大陸當然順理成章地成為了其首選的遷往地。