计算机组成原理2Word下载.docx

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145~400W单电沅和Redundant（冗余热连接电沅）

PIV电沅PV电沅……

ATX主板——芯片组ChipSet

IntelAMDnVidiaVIASiSAli……

传统的芯片组采用北桥和南桥的设计：

北桥提供对显示以及内存等的支持,

南桥提供对PCI、磁盘、网络控制器以及USB接口等的支持。

Intel用GMCHGraphics&

MemoryControllerHub

图形内存控制中心取代北桥，

用ICHI/OControllerHubI/O控制中心取代南桥。

提出AcceleratedHubArchitecture加速中心结构

提供两倍PCI带宽的新专用总线。

这样每种设备包括PCI总线都可以与CPU直接通讯。

固件中心FWHFirmWareHub是一块不少于4Mb的EEPROM

它包含了主板和图形的BIOS,以及一个随机数发生器。

2007年intelX58高速芯片组特性

随着CPU和内存性能之间不断增长的失衡，优化内存控制器设计

以便从内存子系统获得最佳性能变得至关重要。

速度为6.4和4.8GT/秒的intelQuickPath互连

◎1333/1066/800MHz系统总线

支持具有虚拟化技术的intel酷睿2双核和4核处理器，

双核奔腾和赛扬处理器。

◎intel快速内存访问支持三通道DDR3内存

提供高带宽和8 

GB的内存寻址能力，支持64位计算。

◎PCIExpress 

2.0接口

为每个端口提供16 

GB/秒的带宽。

双X16显卡配置。

◎intel高清晰度音频（intelHD音频）intel清晰视频技术

◎intel矩阵存储技术（intelMST）

RAID0、5和10更快速地访问文件；

RAID1、5和10提供数据保护功能。

◎eSATA/端口扩接器

外部SATA设备。

提供3Gb/秒的数据链路。

将端口扩接器、eSATA和intel矩阵存储技术结合，为外部存储提供灵活性和扩展性。

◎串行ATA 

（SATA）3Gb/秒intel迅盘技术

◎intel快速恢复技术

提供了恢复点，在硬盘故障或大量数据损坏的情况下快速恢复系统。

该克隆体也可被装入为只读卷以允许用户恢复单独的文件。

◎具有HDCP的高清晰多媒体接口（HDMI）可在一条电缆中传送未压缩的HD视频和未压缩的多通道音频，支持包括720p、1080i和1080p在内的所有HD格式。

◎SATA端口禁用USB端口禁用

高清晰度音频

1996年6月，以Intel为首的五个PC厂商CreativeLabs、NS、AnalogDevice与Yamaha共同提出了

AudioCodec’97内置音频标准简称AC’97

输出信号必须数模转换；

输入信号必须模数转换，由Codec芯片完成。

Codec:

Coder与DECoder组合成的缩写━━编码器及译码器

AC’97，着眼点放在降低成本、可行性上,而非音质音效的好坏。

CODEC数模转换芯片独立,负责模拟/数字声音信号的互转，

音频数据处理则由CPU完成CPU占用率高、音质欠佳

SoundMAX3.0AnalogDevices和Intel。

能使AC’97拥有硬件级的数据处理转换能力和最高94dB的专业音质回放能力。

RealtekALC201/AAC’97效果上，不亚于SoundMAX3.0。

2004年11月高清晰度音频HighDefinitionAudio----HDAudio

⊙提高采样精度⊙增强音效表现⊙提高音频系统的信噪比。

Intel与Dolby实验室制定HDAudio规范

为获得更高品质:

CPU的音频数据运算更为繁重，（CreativeLabs的Audigy

音频芯片的处理能力相当于PentiumMMX处理器）

CODEC的采样精度等参数要求更高：

32bit／192KHz高精度采样

要确保声音不失真，就必须对声信号作高精度的采样。

精度指标：

采样位数越多，对声音的描述越真实

采样频率越高，声音就越细腻流畅

CD音质，采样精度16bit（65536）／44.1KHz

DVD-Audio音质,采样精度达到24bit（16777216）／96KHz；

SACDSuperAudioCD索尼与飞利浦专业音频的技术规范

采样频率高达2.822MHz，用DSD（DirectStreamDigital），直接数字流编码技术，以2.822MHz的频率将模拟音频信号量化为1bit的数字音频信号——重播时，所还原的波型与原先音乐的模拟波型几乎毫无二致。

因此清晰度和信噪比都很高，在20-20khz频率范围内的动态范围达120db。

丰富的杜比音效技术

Intel与Dolby实验室进行合作，让HDAudio的CODEC芯片可在硬件层面上对DolbyHeadphone、DolbyVirtualSpeaker、

DolbyProLogicII、DolbyProLogicIIx

和DolbyDigitalLive提供支持。

三项杜比PC认证

Intel提供不同音效等级的HDAudio，满足高、中、低端用户

普通消费者，分辨各项杜比音效技术的差异几乎是不可能的。

Intel与杜比实验室决定引入“DolbyPCLogo”认证：

HDAudio包含DolbySoundRoom杜比音乐厅

DolbyHomeTheater杜比家庭影院

DolbyMasterStudio杜比专业录音棚

DolbySoundRoom:

支持DolbyDigital，DolbyHeadphone，

DolbyVirtualSpeaker，DolbyProLogicII，不支持5.1声

道系统；

信噪比75dB，入门级用户明显优于现有的AC’97

DolbyHomeTheater:

还支持DolbyDitigalStereoCreator，

提供3D5.1声道家庭影院音效；

信噪比85dB；

主流用户中等音频性能

DolbyMasterStudio:

还支持DolbyDigitalLive，

DolbyProLogicIIx和DolbyDitigal编码，

提供7.1声道3D环绕音效；

信噪比95dB；

高阶用户媲美昂贵的独立声卡

对主板厂商，给产品设计带来更严格的要求。

对用户，只要根据认证的级别就能够判断出系统的音质好坏。

工程学方面的改进

◎并行处理能力，◎可以与客厅的音箱连接、输出DVD音频；

◎同时让PC的多媒体音箱回放游戏中的音乐特效；

◎再用耳机聆听硬盘上的MP3音乐……

◎倘若还用麦克风与远程网上朋友交流，也能够应付自如！

◎内部路由功能，插口自动检测，所有的音频口都可以互相通用——只要接入某个音频口，HDAudio便会自动判断插入的设备，系统再对音频信号的路由做适应性调整，不管插入哪一个接口，都可以正常工作。

◎软件降噪功能， 

◎回音消除技术可有效消除麦克风的回音，输入音频的品质明显改善；

◎另外，还支持多拾音器及拾音器阵列，进行视频／语音聊天、视频会议

高清晰视频

2004年6月Intel915G内置图形核心

GMAGraphicsMediaAccelerator

⊙图形显示核心的核心频率为333MHz，

⊙拥有4个渲染管线，

⊙最高可以提供1.3GP/S的数据处理速率，

⊙同时支持几何处理GeometryProcessing

顶点处理Vertexprocessing

纹理应用Textureapplication

光栅线Rasterization四种3D图形计算

⊙支持Direct9.0、OPENGL1.4和PixelShader2.0

动态内存视频分配技术Intel的DMVT3.0

DynamicMemoryVideoTechnology

允许应用程序执行过程中动态分配显存容量，

当显存容量不够的情况下，可以调用更大的内存容量使用

但是，当应用程序关闭或无需求时，会自动释放闲置的共享内存

从而保证了显示性能和系统性能的平衡

DVMT3.0提供了三种显存容量分配模式供用户选择：

⊙1Fixed静态显存容量分配模式，侧重系统性能

⊙2DVMT动态显存容量分配模式，侧重显示性能

⊙3Fixed+DVMT混合模式，兼顾显示性能和系统性能

附加功能GMA900提供

◎高质量视频回放通过视频交错防止技术（De-interlacing），减小了图像回放时出现的锯齿和波纹。

提供标准和高清两种模式供选择。

◎多头显示很方便的使用CRT、LCD、HDTV等显示设备。

内部DAC（数模转换器）400MHz，和

nVidiaGeForceFX5600的DAC频率处于同一个水平，

最大可以提供2048*153685Hz的显示模式。

◎数字视频三种显示模式。

⊙复制Twin模式,显示内容相同，不同显示设备

只允许相同的分辨率、刷新率和色深。

⊙克隆Clone模式,显示内容相同，不同显示设备

可以使用不同的分辨率、刷新率和色深。

⊙桌面延展ExtendedDesktop模式,不同的显示器上

显示不同程序的画面或显示同一程序画面的不同部分

GMA900的性能几乎达到了GeForceFX5200独立显卡的水平

GMA950能够提供与昂贵的主流显卡相媲美的出色性能

总线Bus

是一组信号线,是在多于2个模块（子系统或设备）间,相互通讯的通路，也是微处理器与外部硬件接口的核心。

随着计算机应用领域的扩大,总线技术得到不断创新。

由ISA、MCA、EISA、VESA、PCI、PCI-E到AGP、IEEE1394、USB总线等。

前端总线（FSB）也由66MHz…~800MHz~1066MHz

总线的创新,促进了计算机性能的日益提高。

1975年位于美国新墨西哥镇的小公司MITS,

EdRoberts以8080CPU设计全球第一台━━Altair单板机系统。

Altair在运输过程中不幸丢失,EdRoberts只好重新设计,正是他利用了面向总线的技术,较快地回忆起并重新制作出Altair,

在其结构中,创制了全球第一条PC扩展总线,

当Altair总线被制造商接受后,便有了一个名字——S100总线,

后来得到IEEE的认可,被规范为IEEE696总线标准

PCIPeripheralComponentInterconnect━━外设互联总线

◎32位总线，可升到64位，地址长度可变，可重复突发读写

访问延迟短。

频率33MHz，传输率132Mbps

2.1版规范频率66MHz传输率264Mbps64位总线528Mbps

133MHz64位总线可达1Gbps

◎采用多路复用技术，简化了总线结构，节省了成本。

能够自动配置参数支持即插即用功能。

◎与处理器无关，占用权、仲裁权不由CPU管理。

具有存储器管理功能，CPU访问存储器须经

PCI总线允许，支持多处理器

◎支持5V和3.3V工作电压，直到2.7V。

3GIO（第三代I/O）总线技术

3GIO的连接示意图

为了速度、稳定性以及兼容性之间的平衡，系统架构的进展缓慢。

2001年Intel提出3GIO获得业界广泛支持，

2001年8月PCI-SIG组织通过，成为新一代I/O总线规范。

2002年2月27日3GIO技术规范的第一个初稿的发布

2002年第二季度正式规范2003年底产品2004年初上市

新总线用于计算机、服务器、嵌入式系统、移动设备和通信…

3GIO◎最短生命周期10年

◎带宽很高，是新型的串行通信标准，

大大地减少了总线类型的数量。

数据传输速率至少是PCI-X的12倍。

早期的带宽设计标准2.5GB/s，远景到10GB/s

3GIO从两个方面影响了使用。

首先，加快了CPU与GPU、网卡、其它外设的通信速度。

其次，热驳接功能，使消费者可以像堆积木那样拔插硬件设备。

PCI-EPCIExpressIntel高速串行总线

◎点对点传输技术

交换式（Switch）点对点串行传输技术（Peer-to-Peer），数据传输实体是一组双向单工信道（Lane）由发送端Tx，与接收端Rx共同组成，每组传输信道独立。

不采用并行总线的架构，可以免去数据传输互相干扰的问题，比传统的PCI要快许多。

◎串行连接，多“通道”组成，每通道独立，

PCI-E连接据实际需求被配置成x1、x2、……x32

x1通道可以实现单向312.5MB/s的传输率

x16现用于显卡，可以实现5GB/s传输率，考虑到“握手”约20%的消耗，实际传输率可达到4GB/s左右，双向时，比目前AGP8X的单向2.133GB/s高出了几乎4倍。

◎热驳接功能可大幅减少停机维修，便利使用

◎此外还支持电源管理、错误回报、虚拟信道...等技术。

規格

寬度

速度

頻寬

PCI

32bits

33MHz

133MBytes/s

PCI2.2

64bits

66MHz

533MBytes/s

PCI-X

133MHz

1064MBytes/s

AGP4x

66x4MHz

1066MBytes/s

AGP8x

66x8MHz

2133MBytes/s

PCIex1

250MBytes/s

PCIex8

2GBytes/s

PCIex16

4GBytes/s

HyperTransport高速串行总线AMD

1999年~2001年设计。

Broadcom、Cisco、Sun、NVIDIA、ALi、ATI、Apple、Transmeta等许多企业组建HyperTransport开放联盟。

原理上，与PCIExpress非常相似，都采用点对点的单双工传输线路，引入抗干扰能力强的低压差分信号（LVDS）技术，控制、地址和数据信号共享一个数据路径，支持DDR双沿触发等等。

不同处是HyperTransport则被设计为芯片间的连接，对象可以是处理器、芯片组、路由器控制芯片等，属于系统内部总线。

1.0工作频率在200MHz~800MHz，并允许作步进调节。

可支持2、4、8、16和32bit等五种通道模式，若数据频率为1.6GHz，并采用32bit模式，双向带宽可高达12.8GB/s，远远高于当时任何一种总线技术。

2.0，速度比1.0提升75%，最高带宽20GB/s。

此外，还可对PCIExpress作更好的支持，令两大总线的衔接更为顺畅。

HyperTransport起初为服务器内多个处理器之间数据交换而开发，

但该技术的影响已扩大到了网络及其它应用。

更适用于PC内部芯片间的互连。

有很好的可伸缩性，几乎任何的芯片体系结构都能

实施这种结构简单的数据包总线。

PCIExpress作为计算机的系统总线

更适于计算机上增加附加卡或连接外设，

将与HyperTransport互为补充。

完全串行体系结构，有望实现铜线的理论最大速度。

用两条信号线就能工作，可出现在简单、小巧的设备上。

串行口——

COMXRS232-C接口

老式，8250UART标准,UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter

采用8位缓冲,支持19.2Kbps的传输率。

目前，遵循16550UART标准,

16位缓冲,支持115.2Kbps的传输率,适用于高速的Modem。

USB→COMSecureCRT

PS/2，鼠标、键盘口，也是一种串行口，运行频率比标准串口高

红外型串口InfraredDataAssociation,IrDA

传输率115.2Kbps,用于设备间数据近距离的无线交换。

蓝牙技术Bluetooth 

支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。

IEEE802.15标准，工作在2.4GHz，带宽为1Mb/s。

Bluetooth10世纪一丹麦的国王名，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。

用Bluetooth命名这种技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。

蓝牙技术使用高速跳频（FH，FrequencyHopping）和时分多址（TDMA，TimeDivesionMuli—access）等技术，近距离内廉价地将数字化设备（移动设备、通信设备、计算机及其终端设备、数字数据系统等，甚至各种家用电器……）呈网状链接无线连接起来。

消除了设备间的连线。

无线网卡WiFi-g传输率54MbpsIEEE802.11g、

向下兼容11Mbps802.11b

并行口━━淘汰转换接口？

通常也称为打印口、LPT口等

老式，采用Centronics并口,传输率约为100Kbps。

目前，遵循EPPEnhancedParallelPort

ECPExtendedCapabilityPort

支持双工通信,传输率1Mbps，ECP还支持多址访问。

USB、IEEE1394━━

USBUniversalSerialBus

1994IntelCompaqDigitalIBMMSNEC……七家成立USB论坛

1995.11USB0.9规范1997外设出现，

USB1.1标准：

低速1.5MbPS（串行100倍，并行10倍）

全速12MbPS

◎安装简单，并可热驳接，提供内置电源5V（500MA）

◎有不同的带宽与连接距离，低速5M，4芯电缆，

◎支持多设备连接，菊花链扩展可127台

◎提供对电话的2路数据支持，可异步或等时数据传输

◎高保真音频传输

1999USB2.0（向前兼容）120MbPS~480MbPS

规定了如何通过硬件来辨别USB1.1还是USB2.0，

480Mbps●传统串行接口COM速度的40000倍，

●USB1.1版本的40倍，

●百兆以太网络的4.8倍，

2008USB3.0传输速度达到USB2.0的10倍

传输25GB的视频资料只需70秒

◎最大数据传输速率达到USB2.0的10倍以上；

◎连接器的形状与现有USB兼容；

◎增加2对铜信号线

◎另外，光传输被当作了未来的增加选项

IEEE1394串行接口又称为FireWire或iLink支持菊花链扩展

树形联接，无需HUB就可连63个设备

（用网桥可连子网），电缆5M

1995年IEEE1394a标准：

Backplane模式12.5Mbps

Cable模式100Mbps200Mbps400Mbps

800Mbps1.6Gbps底层3.2Gbps

400Mbps带宽可支持未压缩的高质量数字化视频信息流

安装简单,向外提供电源,可连接多台设备

IEEE1394b标准4Gbps

比较USB2.0的传输速率与IEEE1394a大致相当，

IEEE1394规范更具有前瞻性。

USB2.0在传输数据时资源占用率是IEEE1394的10倍。

IEEE1394设备应用广泛，普通家电可以直接使用，

而USB则无法脱离计算机

IEEE1394可以连接63个设备，但允许再互连，

实际上可以达到63×

1023个，远远超过了USB。

数字视频接口DVIDigitalVisualInterface

HDMIUDIUnifiedDisplayInterfaceDisplayPort

具有HDCP的高清晰多媒体接口（HDMI）等

显示系统━━3D

显卡：

图形技术的发展，使显卡GPU和CPU相提并论

◎据三维描述快速生成图像

◎当物体或观察者移动时生成的图是实时的

◎能在图像中显示的纹理越多、越复杂、越逼真就越好

*早期的显卡（图形适配器）只起到CPU与显示器之间的接口作用

*早期三维图形加速器多为加速Render处理，（而CPU做几何处理。

）

起到了处理图形数据、加速图形显示等作用。

Render（渲染）的主要功能有三

◎Z-Buffering◎颜色插值◎TextureMapping

图形加速芯片减轻了CPU的负荷,加快了图形操作速度。

※早期图形显示的核心是图形加速芯片,

固化了一定数量常用基本图形程序模块的芯片，包括控制硬件光标、光栅操作、位块传输、画线、绘多边形及多边形填充等。

它从GDIGraphicDeviceInterface图形设备接口,接受指令流与数据,并转变成一幅图画,然后将数据写到帧存储器中

※显存

主要将显示数据暂存，然后再映射到显示屏幕上，分辨率越高，像素点就越多，所需显存也越大。

发展到128MB、128MB……的显