A. 名詞解釋
1.匯流排
匯流排是將信息以一個或多個源部件傳送到一個或多個目的部件的一組傳輸線。通俗的說,就是多個部件間的公共連線,用於在各個部件之間傳輸信息。人們常常以MHz表示的速度來描述匯流排頻率。匯流排的種類很多,前端匯流排的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋晶元的匯流排。選購主板和CPU時,要注意兩者搭配問題,一般來說,如果CPU不超頻,那麼前端匯流排是由CPU決定的,如果主板不支持CPU所需要的前端匯流排,系統就無法工作。也就是說,需要主板和CPU都支持某個前端匯流排,系統才能工作,只不過一個CPU默認的前端匯流排是唯一的,因此看一個系統的前端匯流排主要看CPU就可以。
北橋晶元負責聯系內存、顯卡等數據吞吐量最大的部件,並和南橋晶元連接。CPU就是通過前端匯流排(FSB)連接到北橋晶元,進而通過北橋晶元和內存、顯卡交換數據。前端匯流排是CPU和外界交換數據的最主要通道,因此前端匯流排的數據傳輸能力對計算機整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端匯流排,再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率,即數據帶寬=(匯流排頻率×數據位寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端匯流排頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端匯流排頻率越大,代表著CPU與北橋晶元之間的數據傳輸能力越大,更能充分發揮出CPU的功能。現在的CPU技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端匯流排可以保障有足夠的數據供給給CPU,較低的前端匯流排將無法供給足夠的數據給CPU,這樣就限制了CPU性能得發揮,成為系統瓶頸。顯然同等條件下,前端匯流排越快,系統性能越好。
外頻與前端匯流排頻率的區別:前端匯流排的速度指的是CPU和北橋晶元間匯流排的速度,更實質性的表示了CPU和外界數據傳輸的速度。而外頻的概念是建立在數字脈沖信號震盪速度基礎之上的,也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鍾震盪一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他匯流排的頻率。之所以前端匯流排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出現之前和剛出現Pentium 4時),前端匯流排頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端匯流排為外頻,最終造成這樣的誤會。隨著計算機技術的發展,人們發現前端匯流排頻率需要高於外頻,因此採用了QDR(Quad Date Rate)技術,或者其他類似的技術實現這個目的。這些技術的原理類似於AGP的2X或者4X,它們使得前端匯流排的頻率成為外頻的2倍、4倍甚至更高,從此之後前端匯流排和外頻的區別才開始被人們重視起來。此外,在前端匯流排中比較特殊的是AMD64的HyperTransport。
2.邏輯電路:以二進制為原理的數字電路。
3.同步通信方式
同步通信,即交許多字元組成一個信息組,字元一個接一個地傳輸,每組信息的開始要加上同步字元,沒有信息傳輸出時,要填上空字元,同步通信不允許有間隙。
4.DMA的概念:
(1)DMA是在專門的硬體( DMA)控制下,實現高速外設和主存儲器之間自動成批交換數據盡量減少CPU干預的輸入/輸出操作方式。通常有兩種方式:
◎獨占匯流排方式 ◎周期挪用方式
(2)DMA的組成:
◎主存地址寄存器
◎數據數量計數器
◎DMA的控制/狀態邏輯 ◎DMA請求觸發器
◎數據緩沖寄存器 ◎中斷機構
(3)DMA的傳送數據的過程:由三個階段組成
◎傳送前的預處理:由CPU完成以下步驟
向DMA卡送入設備識別信號,啟動設備,測試設備運行狀態,送入內存地址初值,傳送數據個數, DMA的功能控制信號。
◎數據傳送:在DMA卡控制下自動完成
◎傳送結束處理
DMA 卡上應包括通用介面卡的全部組成部分,並多出如下內容:
主存地址寄存器,傳送字數計數器,DMA控制邏輯,DMA請求,DMA響應,DMA工作方式,DMA優先順序及排隊邏輯等
一次完整的DMA傳送過程:
DMA 預處理,CPU向DMA送命令,如DMA方式,主存地址,傳送的字數等,之後CPU執行原來的程序
DMA 控制在 I/O 設備與主存間交換數據:
准備一個數據, 向CPU發DMA請求,取得匯流排控制權,進行數據傳送,修改卡上主存地址,修改字數計數器內且檢查其值是否為零,不為零則繼續傳送,若已為零,則向 CPU發中斷請求.
5.隨機存取方式:
概念
隨機存取是指可以隨時將數據存入(稱寫入), 和取出(稱讀出)。為簡便,用英文縮寫RAM表示。掉電後信息將消失。
RAM:即隨機存取存儲器,是指能夠在存儲器中任意指定地方隨時寫入(存入)或者讀出(取出)信息的存儲器,也叫讀寫存儲器。 主要指標
隨機存儲器(RAM)的主要指標是存儲器容量和存取時間(周期)。
存儲容量表示一片RAM存儲數據的能力。存放一個二進制數碼需要一個存儲單元,所以存儲容量常用存儲單元的總數(bit)來表示,單元總數一般是2n,例如,210=1024bit≈1Kbit;212=4096bit≈4Kbit。存儲容量也可以用存放多少個n位字長的字來表示,存放m個字,字長為n位,則存儲容量表示為m字×n位。例如,256字×8位表示存放256個字,每字8位,顯然它的存儲容量也可以表示為256×8bit=2048bit≈2Kbit。
存取時間表示從存儲器中開始存取第一個字到能夠存取第二個字為止所需的時間,或稱為存取周期。存取時間越短,表示存儲器的存取速度越高。
分類
RAM可分為單極型和雙極型兩種,雙極型工作速率高,但是集成度不如單極型的高,目前,由於工藝水平的不斷提高,單極型RAM的速率已經可以和雙極型RAM相比,而且單極型RAM具有功耗低的優點。
單極型RAM又可分為靜態RAM與動態RAM兩種,靜態RAM是用MOS管觸發器來存儲代碼,所用MOS管較多、集成度低、功耗也較大,多用在微型計算機中。動態 RAM是用柵極分布電容保存信息,它的存儲單元所需要的MOS管較少,因此集成度高、功耗也小。靜態RAM每個存儲單元消耗功率是 0.1mW,而動態RAM每個存儲單元僅消耗0.01mW,但是靜態RAM使用方便,不需要刷新,所以要求存儲量小的微型計算機多採用它。
6.解析度
解析度(resalution)就是屏幕圖像的精密度,是指顯示器所能顯示的點數的多少。由於屏幕上的點、線和面都是由點組成的,顯示器可顯示的點數越多,畫面就越精細,同樣的屏幕區域內能顯示的信息也越多,所以解析度是個非常重要的性能指標之一。可以把整個圖像想像成是一個大型的棋盤,而解析度的表示方式就是所有經線和緯線交叉點的數目。
以解析度為1024×768的屏幕來說,即每一條水平線上包含有1024個像素點,共有768條線,即掃描列數為1024列,行數為768行。解析度不僅與顯示尺寸有關,還受顯像管點距、視頻帶寬等因素的影響。其中,它和刷新頻率的關系比較密切,嚴格地說,只有當刷新頻率為「無閃爍刷新頻率」,顯示器能達到最高多少解析度,才能稱這個顯示器的最高解析度為多少。
按照水平和垂直像素數目來區分,則可以分:320×200,640×480,800×600,1024×768,1280×1024,1600×1200等幾種。一般來講,17英寸CRT顯示器的最佳解析度還是1024×768,19英寸CRT顯示器則為1280×1024。對於CRT顯示器,它支持的解析度越多和越大,它的應用范圍也就越廣,價格也就相應要高一些。
B. SRAM,DRAM,ROM,PROM,EPROM,EEPROM基本存儲原理
SRAM利用寄存器來存儲信息,所以一旦掉電,資料就會全部丟失,只要供電,它的資料就會一直存在,不需要動態刷新,所以叫靜態隨機存儲器。
DRAM 利用MOS管的柵電容上的電荷來存儲信息,一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決於電容是否有電荷,有電荷代表1,無電荷代表0。但時間一長,由於柵極漏電,代表1的電容會放電,代表0的電容會吸收電荷,這樣會造成數據丟失,因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。刷新操作定期對電容進行檢查,若電量大於滿電量的1/2,則認為其代表1,並把電容充滿電;若電量小於 1/2,則認為其代表0,並把電容放電,藉此來保持數據的連續性。
PROM(可編程ROM)則只能寫入一次,寫入後不能再更改。
EPROM(可擦除PROM)這種EPROM在通常工作時只能讀取信息,但可以用紫外線擦除已有信息,並在專用設備上高電壓寫入信息。
EEPROM(電可擦除PROM),用戶可以通過程序的控制進行讀寫操作。
C. 動態MOS存儲器為什麼要刷新常用的刷新方式有哪幾種
動態MOS存儲單元存儲信息的原理,是利用MOS管柵極電容具有暫時存儲信息的作用。但由於漏電流的存在,柵極電容上存儲的電荷不可能長久保持不變,因此為了及時補充漏掉的電荷,避免存儲信息丟失,需要定時地給柵極電容補充電荷,通常把這種操作稱作刷新或再生。 常用的刷新方式有三種,一種是集中式,另一種是分散式,第三種是非同步式。 集中式刷新:在整個刷新間隔內,前一段時間重復進行讀/寫周期或維持周期,等到需要進行刷新操作時,便暫停讀/寫或維持周期,而逐行刷新整個存儲器,它適用於高速存儲器。 分散式刷新:把一個存儲系統周期t c 分為兩半,周期前半段時間t m 用來讀/寫操作或維持信息,周期後半段時間t r 作為刷新操作時間。這樣,每經過128個系統周期時間,整個存儲器便全部刷新一遍。 非同步式刷新:前兩種方式的結合。同學們可以自己畫畫它的刷新周期圖。