PC硬件架构的演变

一、PC硬件架构的演进.二、公司产品简介.三、线上测试程序说明.四、Q&A.一、PC硬件架构的演进1.CPU它准确的执行程序，也就是一连串的指令，却不管程序的作用是什么；每一个指令都有明确的定义，清楚地指示CPU该执行的动作。CPU包含下面几个单元:*执行控单元.*算术逻辑单元.*浮点运算器.*指令译码器.*高速缓存.(L1Cache)*总线接口单元.2.Memory内存内存能储存我们写给它们的信息，并且让我们在稍后读取回来。而CPU所执行的程序、指令的来源,，完全由内存来当做一个媒介，即使从I/O(含软、硬盘、串行端口、CD-ROM、扫描仪、MO…等)读写资料，也是必须透过内存，因此，内存的大小、快慢也会影响到系统的效率。内存的种类：*FPM(FastPageMode)：利用内存排列的实际结构，来达成到加速目的的方法。由于同列内存的列地址必然相同，当CPU读取同一列(称为一个Page)中的连续资料时，可免除重复设定相同列地址的动作，因此FPM内存能够更迅速的取得资料，帮CPU省下不少时间。*EDO(ExtendedDataOutput)：它进一步改良了FPM的技术，当内存将资料传给CPU的同时，让CPU把下一笔资料(同一个Page)的行地址也传给内存，因此相较于FPM，更能缩短资料读取的时间。*SDRAM(SynchronousDRAM)，由于这种技术能将内存的运作和CPU的时脉，作更紧密的结合，因此它能降低用来协调CPU与内存运作所需的时间，更有效提升整体的性能。EDO内存的内存读取速度，比FPM还要快百分之三十以上，由于它的速度够快，因此有些阳春计算机和笔记型计算机在没有使用L2Cache的情况下，依然能表现出不算太差的效能。3.总线(内部)ISA(IndustryStandardArchitecture)：由IBMPC发展出此总线。实际上每种总线都要有一份明确的规格，而且所定的规格常要涵盖一切所需的组件，以确保依这种规格所制造的产品，都能适用于同样规格制造的计算机。缺点是速度慢、稳定性差、传输品质不好、控制讯号掌握不精确…..等。EISA(ExtendedISA)：EISA改进了ISA若干的缺点，总线控制、自动设定、改良式的中断处理、以及更高的传输率。但除了价位偏高外，在磁盘控制方面还是一大挑战。VESA：90年代初期，视讯电子标准协会(VESA)注意到有一种设计，可以借着直接连结CPU总线接脚的方式，来提高显示性能，这种设计就称作局部总线(LocalBus)。VLBus当初是为486CPU所设计，但在开发时也对386作了一些妥协。它的工作频率和当时的CPU相同，也就是说，CPU的频率跑多快，LocalBus的频率就有多快。VLBus能够直接连结CPU的地址和资料讯号；而每秒超过100MB的传输率，明显的优于EISA及ISA。由于它是为既有ISA的架构而设计，所以软件无需要更动就能使用。也因为它以既有的ISA架构为基础，只不过在部份扩充槽后端多出一截插槽。但如果CPU的速度提升，也就是换了更快的CPU时，VLBus可能就会跟不上CPU的速度，就会发生数据传输和增加CPU负担的问题。PCI(PeripheralComponentInterconnect外围组件互接)：虽然它像VLBus一样，也是依CPU的特性所设计的一种局部总线，但却保有充份的独立性，能够支持486、Pentium、和其它更新的CPU(PentiumPRO、PentiumII)。它和CPU的时脉是彼此独立的，且PCI、CPU、L2Cache和Memory间的连系，透过了一颗PCIBridge(Chipset)的连结，因此PCI卡的设计不会因CPU的型式与速度不同而受影响，资料的传输最高可达133MB。PCI有以下的特点：*效能好。*支持多个总线主控器(EX:PIIX)。*能自动设定系统架构。*能不受CPU更新影响。*能继续支持ISA。*价格便宜。4.I/O总线IDE(IntegratedDriveElectronics)IDE是一个较经济的界面，但是却在扩充性上有所不足，在大量资料存取速度上表现得也较为逊色。ATAttachment(ATA)是IDE的另一个名称，这个名称也反应了IDE的技术，IDE将部份的控制组件移至硬盘上,剩下的组件便称为’ATAttachment’，ATA定义了一个接口只能接两部硬盘，每部最大限制为504MB(528MB)。ATA-2：包含了ATAPackingInterface(ATAPI)、EnhancedIDE。更大的容量：超过528MB限制，可到2.1GB，或超过2.1GB。数据传输更快：两组Connector：可接其它设备：ATA-2特性之发挥：更高的容量：硬盘、BIOS与操作系统必须相互配合。更快的传输速率：硬盘、BIOS要相互配合。FASTATA-2(UltraDMA2、DMA-33)：高效率的数据传输ProgrammedI/O(PIO)IDE适配卡HD间的数据传输方式与CPU对MEMORY间的传输方式是相类似的，他们都是先告知需要那些资料，一段时间之后，便去取得那些已经准备好的资料。但是，会增加CPU的负担。DMAMode(BusMasterIDE)利用内存直接存取的原理，来减少CPU的负担。模组规格传输速度(MBps)PIOMode0ATA3.3PIOMode1ATA5.2PIOMode2ATA8.3PIOMode3ATA-211.1PIOMode4ATA-216.6DMAMode1ATA-213.3DMAMode2ATA-216.6UltraDMA2FASTATA-2LBA(LargeBlockAddressing)将Sector由0、1、2、3………。一直编到最大值，每一Sector都被指定一个编号，而没限制。BIOS模块Cylinders(MAX)Heads(MAX)Sectors(MAX)Size(MAX)Standard10241663528MBTranslating102464632.1GBTranslating1024256638.4GBLBA=[(Cylinder*Heads(Max)+Head)*Sector]+SectorATAPI(ATAPacketInterface)IDE接口上同时使用磁带机及CD-ROM，会导致的第一问题---IDE会保留一个旧的接口，Cylinder、Head、Sector、读写地址以及其它的磁盘指令。第二个问题----同一组输出埠中，同时只允许一部设备动作，而这一组的两部设备，须以速度较慢的设备为存取标准。SCSI(SmallComputerSystemInterface)SCSI的设备较为昴贵，不过却提供了较快的存取速度与较高的容量，SCSI发展于1980年代的ShugartAssociatesSystemInterface(SASI)系统，当时这个系统包含了一个30MB的HD及一部磁带机。可支持的外围：HD、CD-ROM、MO、磁带机、Scanner、CD-R…..。在SCSI的主要适配卡中，有一独立的处理器用以接收与执行来自System的指令，它也能追踪不同的指令，因此在同一时间，SCSI能够处理数个I/O的动作。SCSI的电气接口SCSI控制卡与外围设备间连接线传输的品质，是非常稳定而有效率的。SCSI在信号传线中设计了可以防止电磁干扰的地线，同时在信号的末端也有一个信号终端器(Terminator)，可以有效防止信号反射而发生错误。SCSI的信号可以传递六公尺，而IDE只有18英吋。SCSI-1：最早的版本。传输速度不得超过5MHz，单位1Byte。SCSI-2：在1994年将SCSI-1改版成SCSI-2。TYPE传输速度(MHz)资料单位接口接脚(Pin)设备数(含卡)传输速度(MBps)FASTSCSI10150810FAST-20SCSI(UltraSCSI)20150820FASTWideSCSI102681620FAST-20WideSCSI(UltraWideSCSI)202681640SCSI-3：发展中。IDE与SCSI的比较IDESCSIATAATA-2NormalWide设备数248(含卡)16(含卡)HDMaxSize528MB8.4GB没限制没限制传输速度(MBps)2-316.610~2020~40信号传输距离0.46M6MPrice便宜较贵兼容性较差高Performance较差高5.外部总线PCCard(PCMCIA)PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation是一种系统的LocalBUS，可让笔记型计算机和更小型的计算机，插入外部的装置，以做为扩充功能使用。相关产品：*可擦写和只读存储器*硬盘*Modem*LANCard*SCSICard*SoundCard规格PCCard是插在68Pin的主机插槽。Type1—(ex:内存)3.3mm厚。Type2—通常为I/O装置(ex:Modem)，5mm厚。Type3—通常资料储存或无线电装置，10.5mm厚。Type4—开发中，将会给大量硬盘使用，18mm厚。6.显示器&显示卡显示器是透过一条15Pin的讯号线，连接到显示卡背后的VGA接头；显示卡主要工作是把屏幕要显示的画面资料告诉CRT(VGA的映像管)，这些资炓包括每一像素点(Pixel)的颜色比例及水平、垂直位置，这样CRT才能将电子光束打在正确的地方，并能产生正确的画面。这些动作须靠着点时脉(dotclock)来协调，而同步进行。点时脉----每产生一个dotclock，显示卡就会送出一笔像素点资料，并经由CRT光束将像素点打亮。EX:画面分辨率为1280*1024、且画面更新频率为75Hz时，显示卡的时脉产生器必须送出1280个dotclock，光束才能由左至右扫描完一列(1280Pixels)，而且这个必须要重复1024次，才能扫描完一个画面，又因为每秒钟必须呈现75个画面(75Hz)，所以此dotclock约为98MHz。显示卡所送出的资料为数字资料，而显示器所能接收的却是模拟讯号，因此，当显示卡要将资料丢到屏幕时，则必须将数字资料转换成模拟讯号。目前，一般显示卡上均有3个D/A转换器，分别为R、G、B三种色点使用。另外，R、G、B三点的组合可分别达到65536种颜色(HighColor高彩)，及16.7M种颜色笔(TrueColor全彩)。而每一色点多大容量为8bits。*MDA:最早PC所使用的显示卡是单色的MDA(MonochromeDisplayAdapter)显示卡，使用80*25的字符解柝度，提供正常、加底线、闪烁、反白等字符变化，并有白、黄、绿三种屏幕颜色。*CGA(ColorGraphicsAdapter):CGA显示卡增加了MDA所没有有的绘图和彩色显示功能，当使用者改用CGA显示卡时，显示器也要跟着换，因为字符解柝度会从原本的9*14(MDA)降到8*8的(CGA)。*HGC(HerculesGraphicsAdapter):HGC显示卡有单色绘图的功能，不仅保持了MDA的文字品质，且提供720*350的图形解柝度。*EGA(EnhancedGraphicsAdapter):EGA能提供更高的解柝度及更多颜色，解柝度可达640*480，而颜色为16~64色。*VGA(VideoGraphicsAdapter):以往MDA、HGC、CGA、EGA的显示器全都是以接收数字讯号”010101..”来产生画面，且彼此间并不兼容，这样的显示器藉由010101的讯号来定CRT像素的亮度。和VGA最大的差异，则是改成了模拟讯号，以便能够快速传递每个点的亮度及色彩资料。且VGA在解柝方面，标准值为640*480，颜色为16色，而SuperVGA则可到1024*768*256色或全彩，有些甚至解柝度可到达1600*1200。