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PC硬件架构的演变

来源：尚佳旅游分享网

一、

二、公司产品简介

三、线上测试程序说明

四、硬件架构的演进. . . PCQ & 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.(L1 Cache) *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(Fast Page Mode)：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(Extended Data Output)：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(Synchronous DRAM)，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L2 Cache的情况下，依然能表现出不算太差的效能。

3.总线(内部)

ISA(Industry Standard Architecture)：由IBM PC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(Extended ISA)：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(Local Bus)。VL Bus当初是为486 CPU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，Local Bus的频率就有多快。VL Bus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，VL Bus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(Peripheral Component Interconnect外围组件互接)：虽然它像

VL Bus一样，也是依CPU的特性所设计的一种局部总线，但却保有充份的性，能够支持486、Pentium、和其它更新的CPU(Pentium PRO、Pentium II)。它和CPU的时脉是彼此的，且PCI、CPU、L2 Cache和Memory间的连系，透过了一颗PCI Bridge(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(Integrated Drive Electronics)

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。

AT Attachment(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’AT Attachment’，ATA定义了一个接口只能接两部硬盘，每部最大为504MB(528MB)。

ATA-2：包含了ATA Packing Interface(ATAPI)、Enhanced IDE。 更大的容量：超过528MB，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。

FAST ATA-2(Ultra DMA2、DMA-33)：

高效率的数据传输

Programmed I/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。

DMA Mode(Bus Master IDE)

利用内存直接存取的原理，来减少CPU的负担。

模组 PIO Mode0 PIO Mode1 PIO Mode2 PIO Mode3 PIO Mode4 DMA Mode1 规格 ATA ATA ATA ATA-2 ATA-2 ATA-2 传输速度(MBps) 3.3 5.2 8.3 11.1 16.6 13.3 DMA Mode2 Ultra DMA2

ATA-2 FAST ATA-2 16.6 LBA(Large Block Addressing)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。 BIOS模块 Standard Translating Translating Cylinders(MAX) Heads(MAX) Sectors(MAX) 1024 16 63 1024 63 1024 256 63 Size(MAX) 528MB 2.1GB 8.4GB LBA=[(Cylinder*Heads(Max)+Head)*Sector]+Sector

ATAPI(ATA Packet Interface)

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(Small Computer System Interface)

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Shugart Associates System Interface(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 FAST SCSI FAST-20 SCSI (Ultra SCSI) FAST Wide SCSI FAST-20 Wide SCSI (Ultra Wide SCSI)

传输速度 (MHz) 10 20 10 20 1 1 2 2 资料单位接口接脚 (Pin) 50 50 68 68 设备数 (含卡) 8 8 16 16 传输速度 (MBps) 10 20 20 40 SCSI-3：发展中。

IDE与SCSI的比较设备数 HD Max Size 传输速度(MBps) 信号传输距离 Price 兼容性 Performance

IDE ATA ATA-2 2 528MB 2-3 4 8.4GB 16.6 SCSI Normal Wide 8(含卡) 没 10~20 16(含卡) 没 20~40 0.46M 便宜较差较差 6M 较贵高高 5.外部总线

PC Card (PCMCIA)

Personal Computer Memory Card International Association 是一种系统的Local BUS，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。