Note: 主機板

主機板

通常承載有中央處理器(CPU)與記憶體(RAM),晶片組(Chipset),與其他控制原件,介面擴充槽,輸出入連接頭(I/O)…等主要原素,故稱為母板

依照電腦的規格大小、整合型或非整合型、CPU規格以及RAM規格等方式將主機板作分類

  • 主機板的規格

分為AT與ATX兩種,

但細分下去,又可以細分為AT、ATX、
Baby AT、Micro ATX、NLX等數種規格的主機板。

從AT與ATX這兩種規格來說,不僅是主機板的大小與機殼有所不同,而且其電源形式以及輸出方式規格也會有所差異

AT的主機板,電源供應器也必須要使用AT類型的,而機殼也當然要搭配相同AT型式的機殼才行。相對的ATX也是如此。

AT與ATX主機板最大的不同,便是在鍵般及滑鼠的連接頭上

AT是用突大的AT鍵盤連接孔,滑鼠則是採用串列埠(COM Port)介面

而ATX主機板它不管是鍵盤或是滑鼠,均是使用PS/2(Personal System 2)介面的

雖然目前市面上的主機板大多屬於ATX規格,但其電源供應方面卻各自不同,讓我們必須很小心地
選購ATX的電源供應器或者是AT的電源供應器。

不過ATX電源供應器可以支援新一代的電源管理功能,包括鍵盤、網路與數據機開關機,或是Windows關機與重新開機等方便的功能。

ATX主機板將中央處理器(CPU)插座與介面卜下插槽的距離明顯比AT主機板來得較遠,而CPU亦與電源供應器的風扇口接近,散熱效果亦增加不少。

主機板的規格與主機板上元件的配置關連相當重要,

不同的主機板規格也會有不同的主機板功能存在,要先辨別主機板的規格

主機板的功能
處理器插座          快取記憶體插座與晶片墊
變壓器            系統晶片組
音效晶片           AGP插槽
蜂鳴器            WOL控制器(網路開機)
電源供應器接頭        Primary IDE插槽
並列埠接頭          Secondary IDE插槽
串列埠與滑鼠接頭       PCI 插槽
軟碟接頭           ISA 插槽
鋰電池座           快閃記憶體(作BIOS用)
溫度感應裝置         ATX電源插座
環境監視晶片         3-Pin電源插槽
電容器            Super I/O晶片
記憶體插槽          AMR或ANR插槽
印刷電路板          AIMM等繪圖加速卡插槽(最新的815系列晶片組主機板才有)

主機板的功能主要在承載其他插卡

若沒有插卡的話,其晶片組便多為整合型晶片組,可以將所有卡上的功能全包起來;電腦系統內較重要的功能包括電源供應、蜂鳴器、網路喚醒功能(WOL)以及匯流排的提供等。

所以,除了這些功能之外,就得視主機板上所承載的晶片組所具備的功能,才能決定板子的價值了,主機板的功能幾乎全靠晶片組的功能來發揮了!因此,按照廠商的市場策略,便會有不同的主機板搭配不同的晶片組使用。

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CISC與RISC的差異

  • 複雜指令集電腦 (CISC,Complex Instruction SetComputer-CISC)結構

電腦性能的提高往往是通過增加硬體的複雜性來獲得.

  • 精簡指令集電腦 (RISC,Reduced Instruction SetComputer)

採用複雜指令系統的電腦有著較強的處理高階語言的能力.這對提高電腦的性能是有益的.但龐雜的指令系統不但不易實現.而且還可能降低系統性能.CISC存在許多缺點.

精簡指令的設想即指令系統應當只包含那些使用頻率很高的少量指令.並提供一些必要的指令以支援作業系統和高階語言.按照這個原則發展而成的電腦被稱為精簡指令集電腦(Reduced Instruction SetComputer-RISC)結構.簡稱RISC.

  • CISCRISC的區別 

Intel公司X86為核心的PC系列正是基於CISC體系結構,

Apple公司的Macintosh則是基於RISC體系結構,CISC與RISC到底有何區別?

  • 從硬體角度來看

CISC處理的是不等長指令集,它必須對不等長指令進行分割,因此在執行單一指令的時候需要進行較多的處理工作。

RISC執行的是等長精簡指令集,CPU在執行指令的時候速度較快且性能穩定。

因此在並行處理方面RISC明顯優於CISC,

RISC可同時執行多條指令,它可將一條指令分割成若干個進程或線程,交由多個處理器同時執行

由於RISC執行的是精簡指令集,所以它的製造工藝簡單且成本低廉。

  • 從軟體角度

RISC運行的則是我們所熟識的DOS、Windows作業系統。而且它擁有大量的應用程式。

因為全世界有65%以上的軟體廠商都理為基於CISC體系結構的PC及其兼容機服務的,Microsoft就是其中的一家。

而RISC在此方面卻顯得有些勢單力薄

雖然在RISC上也可運行DOS、Windows,但是需要一個翻譯過程,所以運行速度要慢許多。

目前CISC與RISC正在逐步走向融合,Pentium Pro、Nx586、K5就是一個最明顯的例子,

它們的內核都是基於RISC體系結構的。他們接受CISC指令後將其分解分類成RISC指令以便在遇一時間內能夠執行多條指令。

下一代的CPU將融合CISC與RISC兩種技術,從軟體與硬體方面看二者會取長補短

CPU 基本知識

CPU (Central Processing Unit,中央處理單元),它是使整部電腦能夠運作的最核心、最重要的元件。

作用
當電腦系統開始運作時,CPU從記憶體內,讀取操作它的軟體的指令與資料,透過ALU運算出結果後存回記憶體,同時由主機板,與外界的I/O週邊溝通,達到資料處理的目的。

內部邏輯
CPU為控制整部電腦運作的中心樞紐,

內部包括:
1控制單元(CU):翻譯程式中的指令的解碼功能及協調控制各部門依指令執行使電腦自動化處理資料
2算術及邏輯單元:(ALU,arithmetic-logic unit):加、減、乘、除及比較、選擇、判斷等運算
3暫存器(Register):暫時儲存資料,如用來儲存運算的累積器。其功能與記憶體相似。
記憶單元::儲存目前正要被處理運算的程式或資料,容量以KB為單位

輸入單元(Input,I/P)::鍵盤、滑鼠等。
輸出單元(Output,O/P):負責將CPU處理結果輸出,輸出於各種輸出設備上,如:印表機、磁碟機等。

CPU內部較重要的暫存器:

1.程式計數器PC (Program Counter):負責儲存CPU下一次所要執行的記憶體位址。
2.指令暫存器IR (Instruction Register):負責儲存CPU所要執行的指令。
3.堆疊指標器SP (Stack Pointer):負責儲存CPU目前使用的堆疊位址。
4.位址暫存器MAR:負責儲存CPU所要存取記憶體資料的位址。

微電腦的基本結構

1.位址匯流排Address Bus:
負責傳送CPU所要存取資料的位址,它可以決定CPU所能處理的記憶體容量,N條位址線可以擁有2的N次方的記憶空間,而其位址為0至2的N次方來減1。

2.資料匯流排Data Bus:
負責傳送CPU所要存取的資料,其線數的多少代表CPU的字組(Word),亦即CPU一次所能存取資料的基本單位,常稱N位元CPU亦就是此CPU有N條資料線

3.控制匯流排Control Bus:
負責傳送CPU所發出的控制訊號

衡量CPU的性能有下列幾項:

1.內部運算架構(Architexture)
例如說這顆CPU的內部設計,是scalar,還是超純量(superscalar)的設計;有無內建快取記憶體,指令、資料與記憶體的讀寫設計等,都會影響整個CPU的運作效能。

2.位元處理能力
例如8位元、16位元的CPU。通常這跟CPU內部暫存器、資料匯流排或指令寬度有關。
就Intel的定義,8086/286的通用暫存器(General Purpose Registers)GPR是16位元,所以它們算是16位元的CPU;386/486以至於Pentium、Pentium Pro,也是32位元的CPU,因為CPU核心的GPR只有32位元。

3.記憶體容量
我們說這顆CPU的記憶體控制範圍有多少MB,像386/486等32位元的CPU,其最大記憶體容量有2的32次方等於4096MB=4GB。

4.工作時脈(clock)
每個CPU工作時脈越高,執行指令的單位時間(cycle)越小,速度就越快。
例如說Intel 486DX-33,是以33MHz(=33,000,000Hz/每秒鐘)為工作時脈,
它其與同類型的486DX-25(24MHZ工作時脈)相比較,前者速度就比後者快上約33%。

5.IC製程
目前有BiCMOS與CMOS兩類。一般是以若依線路精密度來分,是以微米(micron,=10的負6次方M, 也就是百萬分之一公尺)
目前的CPU製程,已經進化到0.25um,將來還會拓展到0.18um

Note: CPU

算術邏輯單元

暫存器

控制單元 (CU, control unit)

-hardwire control

-microprogrammed

效能, afftcted by clock rate, CPU,指令數目

CPU時間: CPU時脈週期*時脈週期時間

時脈  CLOCK: Once time= 1 clock cycle

clock rate: MHz(百萬hz)/ GHz(10億Hz)

Clock cycle time

架構

RISC (REDUCED INSTRCTION SET COMPUTING)

CISC (COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTING)

電腦的速度

MHz

GHz

MIPS (million instruction per second)

MFLOPS

TPS (transacion persecond)

CPU規格

頻率

封裝

快取記憶體

匯流排寬度

字組大小(word size)

Parallel processing

MIND

SIMD

RAM 種類

記憶體

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