A. 名词解释
1.总线
总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说,就是多个部件间的公共连线,用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。总线的种类很多,前端总线的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是将CPU连接到北桥芯片的总线。选购主板和CPU时,要注意两者搭配问题,一般来说,如果CPU不超频,那么前端总线是由CPU决定的,如果主板不支持CPU所需要的前端总线,系统就无法工作。也就是说,需要主板和CPU都支持某个前端总线,系统才能工作,只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的,因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以。
北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件,并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没足够快的前端总线,再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种,前端总线频率越大,代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大,更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快,运算速度提高很快,而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU,较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU,这样就限制了CPU性能得发挥,成为系统瓶颈。显然同等条件下,前端总线越快,系统性能越好。
外频与前端总线频率的区别:前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度,更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次,它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆,主要的原因是在以前的很长一段时间里(主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时),前端总线频率与外频是相同的,因此往往直接称前端总线为外频,最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展,人们发现前端总线频率需要高于外频,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技术,或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X,它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高,从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。此外,在前端总线中比较特殊的是AMD64的HyperTransport。
2.逻辑电路:以二进制为原理的数字电路。
3.同步通信方式
同步通信,即交许多字符组成一个信息组,字符一个接一个地传输,每组信息的开始要加上同步字符,没有信息传输出时,要填上空字符,同步通信不允许有间隙。
4.DMA的概念:
(1)DMA是在专门的硬件( DMA)控制下,实现高速外设和主存储器之间自动成批交换数据尽量减少CPU干预的输入/输出操作方式。通常有两种方式:
◎独占总线方式 ◎周期挪用方式
(2)DMA的组成:
◎主存地址寄存器
◎数据数量计数器
◎DMA的控制/状态逻辑 ◎DMA请求触发器
◎数据缓冲寄存器 ◎中断机构
(3)DMA的传送数据的过程:由三个阶段组成
◎传送前的预处理:由CPU完成以下步骤
向DMA卡送入设备识别信号,启动设备,测试设备运行状态,送入内存地址初值,传送数据个数, DMA的功能控制信号。
◎数据传送:在DMA卡控制下自动完成
◎传送结束处理
DMA 卡上应包括通用接口卡的全部组成部分,并多出如下内容:
主存地址寄存器,传送字数计数器,DMA控制逻辑,DMA请求,DMA响应,DMA工作方式,DMA优先级及排队逻辑等
一次完整的DMA传送过程:
DMA 预处理,CPU向DMA送命令,如DMA方式,主存地址,传送的字数等,之后CPU执行原来的程序
DMA 控制在 I/O 设备与主存间交换数据:
准备一个数据, 向CPU发DMA请求,取得总线控制权,进行数据传送,修改卡上主存地址,修改字数计数器内且检查其值是否为零,不为零则继续传送,若已为零,则向 CPU发中断请求.
5.随机存取方式:
概念
随机存取是指可以随时将数据存入(称写入), 和取出(称读出)。为简便,用英文缩写RAM表示。掉电后信息将消失。
RAM:即随机存取存储器,是指能够在存储器中任意指定地方随时写入(存入)或者读出(取出)信息的存储器,也叫读写存储器。 主要指标
随机存储器(RAM)的主要指标是存储器容量和存取时间(周期)。
存储容量表示一片RAM存储数据的能力。存放一个二进制数码需要一个存储单元,所以存储容量常用存储单元的总数(bit)来表示,单元总数一般是2n,例如,210=1024bit≈1Kbit;212=4096bit≈4Kbit。存储容量也可以用存放多少个n位字长的字来表示,存放m个字,字长为n位,则存储容量表示为m字×n位。例如,256字×8位表示存放256个字,每字8位,显然它的存储容量也可以表示为256×8bit=2048bit≈2Kbit。
存取时间表示从存储器中开始存取第一个字到能够存取第二个字为止所需的时间,或称为存取周期。存取时间越短,表示存储器的存取速度越高。
分类
RAM可分为单极型和双极型两种,双极型工作速率高,但是集成度不如单极型的高,目前,由于工艺水平的不断提高,单极型RAM的速率已经可以和双极型RAM相比,而且单极型RAM具有功耗低的优点。
单极型RAM又可分为静态RAM与动态RAM两种,静态RAM是用MOS管触发器来存储代码,所用MOS管较多、集成度低、功耗也较大,多用在微型计算机中。动态 RAM是用栅极分布电容保存信息,它的存储单元所需要的MOS管较少,因此集成度高、功耗也小。静态RAM每个存储单元消耗功率是 0.1mW,而动态RAM每个存储单元仅消耗0.01mW,但是静态RAM使用方便,不需要刷新,所以要求存储量小的微型计算机多采用它。
6.分辨率
分辨率(resalution)就是屏幕图像的精密度,是指显示器所能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的,显示器可显示的点数越多,画面就越精细,同样的屏幕区域内能显示的信息也越多,所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘,而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。
以分辨率为1024×768的屏幕来说,即每一条水平线上包含有1024个像素点,共有768条线,即扫描列数为1024列,行数为768行。分辨率不仅与显示尺寸有关,还受显像管点距、视频带宽等因素的影响。其中,它和刷新频率的关系比较密切,严格地说,只有当刷新频率为“无闪烁刷新频率”,显示器能达到最高多少分辨率,才能称这个显示器的最高分辨率为多少。
按照水平和垂直像素数目来区分,则可以分:320×200,640×480,800×600,1024×768,1280×1024,1600×1200等几种。一般来讲,17英寸CRT显示器的最佳分辨率还是1024×768,19英寸CRT显示器则为1280×1024。对于CRT显示器,它支持的分辨率越多和越大,它的应用范围也就越广,价格也就相应要高一些。
B. SRAM,DRAM,ROM,PROM,EPROM,EEPROM基本存储原理
SRAM利用寄存器来存储信息,所以一旦掉电,资料就会全部丢失,只要供电,它的资料就会一直存在,不需要动态刷新,所以叫静态随机存储器。
DRAM 利用MOS管的栅电容上的电荷来存储信息,一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。但时间一长,由于栅极漏电,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这样会造成数据丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于 1/2,则认为其代表0,并把电容放电,借此来保持数据的连续性。
PROM(可编程ROM)则只能写入一次,写入后不能再更改。
EPROM(可擦除PROM)这种EPROM在通常工作时只能读取信息,但可以用紫外线擦除已有信息,并在专用设备上高电压写入信息。
EEPROM(电可擦除PROM),用户可以通过程序的控制进行读写操作。
C. 动态MOS存储器为什么要刷新常用的刷新方式有哪几种
动态MOS存储单元存储信息的原理,是利用MOS管栅极电容具有暂时存储信息的作用。但由于漏电流的存在,栅极电容上存储的电荷不可能长久保持不变,因此为了及时补充漏掉的电荷,避免存储信息丢失,需要定时地给栅极电容补充电荷,通常把这种操作称作刷新或再生。 常用的刷新方式有三种,一种是集中式,另一种是分散式,第三种是异步式。 集中式刷新:在整个刷新间隔内,前一段时间重复进行读/写周期或维持周期,等到需要进行刷新操作时,便暂停读/写或维持周期,而逐行刷新整个存储器,它适用于高速存储器。 分散式刷新:把一个存储系统周期t c 分为两半,周期前半段时间t m 用来读/写操作或维持信息,周期后半段时间t r 作为刷新操作时间。这样,每经过128个系统周期时间,整个存储器便全部刷新一遍。 异步式刷新:前两种方式的结合。同学们可以自己画画它的刷新周期图。