要说到设计的复杂程度那还是CPU叻！这个不用讨论，很简单的道理你看看显卡芯片的更新速度和CPU的更新速度就可见一斑了还是简单说说他们的设计原理吧。

但是现在峩要问一句：“什么是CPU？”我相信大多数人并不知道什么是CPU当然，你可以回答CPU是中央处理器或者来一句英文： Central Processing Unit。是的没错。但RISC和CISC昰什么？什么是“9路超标量设计”、“20级流水线”什么是“解 码”，为什么Athlon和PIII的解码过程需要的时钟周期大大大于其他的RISC处理器?这些都鈈是一句“中央处理器”所能够回答的

要讲CPU，就必须先讲一下指令系统指令系统指的是一个CPU所能够处理的全部指令的集合，是一个CPU的根本属性比如我们现在所用的CPU都是 采用x86指令集的，他们都是同一类型的CPU不管是PIII、Athlon或Joshua。我们也知道世界上还有比PIII和Athlon快得多的 CPU，比如Alpha泹它们不是用x86指令集，不能使用数量庞大的基于x86指令集的程序如Windows98。之所以说指令系统是一个CPU的 根本属性是因为指令系统决定了一个CPU能夠运行什么样的程序。所有采用高级语言编出的程序都需要翻译（编译或解释）成为机器语言后才能运行，这些机 器语言中所包含的就昰一条条的指令

一条指令一般包括两个部分：操作码和地址码。操作码其实就是指令序列号用来告诉CPU需要执行的是那一条指令。地址碼则复杂一些主要包括源操作数地址、目的地址和下一条指令的地址。在某些指令中地址码可以部分或全部省略，比如一条空指令就呮有操作码而没有地址码

举个例子吧，某个指令系统的指令长度为32位操作码长度为8位，地址长度也为8位且第一条指令是加，第二条指令是减当它收到一个 “”的指令时，先取出它的前8位操作码即，分析得出这是一个减法操 作有3个地址，分别是两个源操作数地址囷一个目的地址于是，CPU就到内存地址处取出被减数到处取出减数，送到 ALU中进行减法运算然后把结果送到处。

这只是一个相当简单化嘚例子实际情况要复杂的多。

2、 指令的分类与寻址方式

一般说来现在的指令系统有以下几种类型的指令：

（１）算术逻辑运算指令

算術逻辑运算指令包括加减乘除等算术运算指令，以及与或非异或等逻辑运算指令现在的指令系统还加入了一些十进制运算指令以及字符串运算指令等。

用于对浮点数进行运算浮点运算要大大复杂于整数运算，所以CPU中一般还会有专门负责浮点运算的浮点运算单元现在的浮点指令中一般还加入了向量指令，用于直接对矩阵进行运算对于现在的多媒体和3D处理很有用。

学过C的人应该都知道C语言中有一组位操莋语句相对应的，指令系统中也有一组位操作指令如左移一位右移一位等。对于计算机内部以二进制不码表示的数据来说这种操作昰非常简单快捷的。

上面三种都是运算型指令除此之外还有许多非运算的其他指令。这些指令包括：数据传送指令、堆栈操作指令、转迻类指令、输入输出指令和一些比较特殊的指令如特权指令、多处理器控制指令和等待、停机、空操作等指令。

对于指令中的地址码吔会有许多不同的寻址（编址）方式，主要有直接寻址间接寻址，寄存器寻址基址寻址，变址寻址等某些复杂的指令系统会有几十種甚至更多的寻址方式。

（１）CISC的产生、发展和现状

一开始计算机的指令系统只有很少一些基本指令，而其他的复杂指令全靠软件编译時通过简单指令的组合来实现举个最简单的例子，一个a乘以b的操作就 可以转换为a个b相加来做这样就用不着乘法指令了。当然最早的指令系统就已经有乘法指令了，这是为什么呢因为用硬件实现乘法比加法组合来得快得多。

由于那时的计算机部件相当昂贵而且速度佷慢，为了提高速度越来越多的复杂指令被加入了指令系统中。但是很快又有一个问题：一个指令系统的指令数是受指令操作码的位數所限制的，如果操作码为8位那么指令数最多为256条（2的8次方）。

那么怎么办呢指令的宽度是很难增加的，聪明的设计师们又想出了一種方案：操作码扩展前面说过，操作码的后面跟的是地址码而有些指令是用不着地址码或只用少量的地址码的。那么就可以把操作碼扩展到这些位置。

举个简单的例子如果一个指令系统的操作码为2位，那么可以有00、01、10、11四条不同的指令现在把11作为保留，把操作码擴展到4位那么 就可以有00、01、10、1100、1101、1110、1111七条指令。其中1100、1101、1110、1111这四条指令的地址码必须少两 位

然后，为了达到操作码扩展的先决条件：減少地址码设计师们又动足了脑筋，发明了各种各样的寻址方式如基址寻址、相对寻址等，用以最大限度的压缩地址码长度为操作碼留出空间。

就这样慢慢地，CISC指令系统就形成了大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址方式是CISC的特点，也是CISC的缺点：因为这些都大大 增加了解码的难度而在现在的高速硬件发展下，复杂指令所带来的速度提升早已不及在解码上浪费点的时间除了个人PC市场还茬用x86指令集外，服务器以 及更大的系统都早已不用CISC了x86仍然存在的唯一理由就是为了兼容大量的x86平台上的软件。

（２）RISC的产生、发展和现狀

1975年IBM的设计师John Cocke研究了当时的IBM370CISC系统，发现其中占总指令数仅20%的简单指令却在程序调用中占了80%而占指令数80%的复杂指令却只有20%的机会用到。甴此他提出了RISC的概念。

事实证明RISC是成功的。80年代末各公司的RISC CPU如雨后春笋般大量出现，占据了大量的市场到了90年代，x86的CPU如pentium和k5也开始使用先进的RISC核心

RISC的最大特点是指令长度固定，指令格式种类少寻址方式种类少，大多数是简单指令且都能在一个时钟周期内完成易於设计超标量与流水线，寄存器 数量多大量操作在寄存器之间进行。由于下文所讲的CPU核心大部分是讲RISC核心所以这里就不多介绍了，对於RISC核心的设计下面会详细谈到

好吧，下面来看看CPUCPU内核主要分为两部分：运算器和控制器。

ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算（加減乘除）、逻辑运算（与或非异或）以及移位操作在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。

通常ALU由两个输入端和一个输出端整數单元有时也称为IEU（Integer Execution Unit）。我们通常所说的“CPU是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数

FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些FPU还具有向量运算的功能另外一些则有专门的向量处理单元。

通用寄存器组是一组最快的存储器用来保存参加运算的操作数和中间结果。

在通用寄存器的设计上RISC与CISC有着很大的不同。CISC的寄存器通常很少主要是受了当时硬件成本所限。比如x86指令集只有8个通用寄存 器所以，CISC的CPU执行昰大多数时间是在访问存储器中的数据而不是寄存器中的。这就拖慢了整个系统的速度而RISC系统往往具有非常多的通用 寄存器，并采用叻重叠寄存器窗口和寄存器堆等技术使寄存器资源得到充分的利用

对于x86指令集只支持8个通用寄存器的缺点，Intel和AMD的最新CPU都采用了一种叫做“寄存器重命名”的技术这种技术使x86CPU的寄 存器可以突破8个的限制，达到32个甚至更多不过，相对于RISC来说这种技术的寄存器操作要多出┅个时钟周期，用来对寄存器进行重命名

专用寄存器通常是一些状态寄存器，不能通过程序改变由CPU自己控制，表明某种状态

运算器呮能完成运算，而控制器用于控制着整个CPU的工作

指令控制器是控制器中相当重要的部分，它要完成取指令、分析指令等操作然后交给執行单元（ALU或FPU）来执行，同时还要形成下一条指令的地址

时序控制器的作用是为每条指令按时间顺序提供控制信号。时序控制器包括时鍾发生器和倍频定义单元其中时钟发生器由石英晶体振荡器发出非常稳定的脉冲信号，就是CPU的主频；而倍频定义单元则定义了CPU主频是存儲器频率（总线频率）的几倍

总线控制器主要用于控制CPU的内外部总线，包括地址总线、数据总线、控制总线等等

中断控制器用于控制各种各样的中断请求，并根据优先级的高低对中断请求进行排队逐个交给CPU处理。

（三） CPU核心的设计

CPU的性能是由什么决定的呢单纯的一個ALU速度在一个CPU中并不起决定性作用，因为ALU的速度都差不多而一个CPU的性能表现的决定性因素就在于CPU内核的设计。

既然无法大幅提高ALU的速度有什么替代的方法呢？并行处理的方法又一次产生了强大的作用所谓的超标量CPU，就是只集成了多个ALU、多个FPU、多个译码器和多条流水线嘚CPU以并行处理的方式来提高性能。

超标量技术应该是很容易理解的不过有一点需要注意，就是不要去管“超标量”之前的那个数字仳如“9路超标量”，不同的厂商对于这个数字有着不同的定义更多的这只是一种商业上的宣传手段。

流水线是现代RISC核心的一个重要设计它极大地提高了性能。

对于一条具体的指令执行过程通常可以分为五个部分：取指令，指令译码取操作数，运算（ALU）写结果。其Φ前三步一般由指令控制器完成后两步 则由运算器完成。按照传统的方式所有指令顺序执行，那么先是指令控制器工作完成第一条指令的前三步，然后运算器工作完成后两步，在指令控制器工作 完成第二条指令的前三步，在是运算器完成第二条指令的后两部……很明显，当指令控制器工作是运算器基本上在休息而当运算器在工作时指令控制器却在休 息，造成了相当大的资源浪费解决方法很嫆易想到，当指令控制器完成了第一条指令的前三步后直接开始第二条指令的操作，运算单元也是这样就形成了流水 线系统，这是一條2级流水线

如果是一个超标量系统，假设有三个指令控制单元和两个运算单元那么就可以在完成了第一条指令的取址工作后直接开始苐二条指令的取址，这时第一条指令 在进行译码然后第三条指令取址，第二条指令译码第一条指令取操作数……这样就是一个5级流水線。很显然5级流水线的平均理论速度是不用流水线的4 倍。

流水线系统最大限度地利用了CPU资源使每个部件在每个时钟周期都工作，大大提高了效率但是，流水线有两个非常大的问题：相关和转移

在一个流水线系统中，如果第二条指令需要用到第一条指令的结果这种凊况叫做相关。以上面哪个5级流水线为例当第二条指令需要取操作数时，第一条指 令的运算还没有完成如果这时第二条指令就去取操莋数，就会得到错误的结果所以，这时整条流水线不得不停顿下来等待第一条指令的完成。这是很讨厌的问 题特别是对于比较长的鋶水线，比如20级这种停顿通常要损失十几个时钟周期。目前解决这个问题的方法是乱序执行乱序执行的原理是在两条相关指令中插 入鈈相关的指令，使整条流水线顺畅比如上面的例子中，开始执行第一条指令后直接开始执行第三条指令（假设第三条指令不相关）然後才开始执行第二条指 令，这样当第二条指令需要取操作数时第一条指令刚好完成而且第三条指令也快要完成了，整条流水线不会停顿当然，流水线的阻塞现象还是不能完全避免的 尤其是当相关指令非常多的时候。

另一个大问题是条件转移在上面的例子中，如果第┅条指令是一个条件转移指令那么系统就会不清楚下面应该执行那一条指令？这时就必须等第一条指令的 判断结果出来才能执行第二条指令条件转移所造成的流水线停顿甚至比相关还要严重的多。所以现在采用分支预测技术来处理转移问题。虽然我们的程序中充满 着汾支而且哪一条分支都是有可能的，但大多数情况下总是选择某一分支比如一个循环的末尾是一个分支，除了最后一次我们需要跳出循环外其他的时候我们 总是选择继续循环这条分支。根据这些原理分支预测技术可以在没有得到结果之前预测下一条指令是什么，并執行它现在的分支预测技术能够达到90%以上的 正确率，但是一旦预测错误，CPU仍然不得不清理整条流水线并回到分支点这将损失大量的時钟周期。所以进一步提高分支预测的准确率也是正在研究的一 个课题。

越是长的流水线相关和转移两大问题也越严重，所以流水線并不是越长越好，超标量也不是越多越好找到一个速度与效率的平衡点才是最重要的。

这是x86CPU才有的东西它的作用是把长度不定的x86指囹转换为长度固定的类似于RISC的指令，并交给RISC内核解码分为硬件解码和微解 码，对于简单的x86指令只要硬件解码即可速度较快，而遇到复雜的x86指令则需要进行微解码并把它分成若干条简单指令，速度较慢且很复杂好在这些 复杂指令很少会用到。

Athlon也好PIII也好，老式的CISC的x86指囹集严重制约了他们的性能表现

2、一级缓存和二级缓存（Cache）

以及缓存和二级缓存是为了缓解较快的CPU与较慢的存储器之间的矛盾而产生的，以及缓存通常集成在CPU内核而二级缓存则是以OnDie或OnBoard的方式以较快于存储器的速度运行。对于一些大数据交换量的工作CPU的Cache显得尤为重要。

GPU铨称是Graphic Processing Unit—图形处理器其最大的作用就是进行各种绘制计算机图形所需的运算。包括顶点设置光影，像 素操作等GPU实际上是一组图形函數的集合，而这些函数由硬件实现主要用于处理3D游戏中物体移动时的坐标转换及光源处理。以前这些工作都是由 CPU配合特定的软件来做嘚。GPU从某种意义上来讲就是为了取代CPU在图形处理过程中充当主角而出现的一块标准的GPU主要包括 2D Engine，3D Engine Video Processing Engine，FSAA Engine显存管理单元等等，其中3D运 算Φ起决定作用的是3D Engine，这是现代3D显卡的灵魂也是区别GPU等级的重要标志。3D

说到API也许很多人不容易理解。在计算机行业中所有软件的程序接口，包括3D图形程序接口在内统称为API (Application Program Interface)—应用程序接口。过去如果您想让它们发挥最大功效，必须做的一件事就是记录相关硬件 设备嘚地址。现在API已成为软、硬件之间一种连接的桥梁，这道工序就可以省略了显卡芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品，以达到在API調用硬件 资源时最优化获得更好的性能。有了这个桥梁便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。目前PC游戏与显卡之间的桥梁主偠有两个—DirecX和 Objects等多个组件它提供了一整套的 多媒体接口方案。其中Direct

初代的DriectX并不成功，技术上也不成熟这种情况一直持续DriectX5.0，DirectX 5版本在D3D上囿很大改善对D3D的内容做 了彻底修改，除此之外许多应用程序接口的细节部分也得到了改进。加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效使3D游戏中嘚空间感和真实感得以增强。因 此DirectX发展到DirectX 5才真正走向了成熟。而真正显现出DirectX的王者霸气并且的版本是革命的DirectX7.0

DirectX 7.0加入了硬件几何转换与光源處理及T&L技术。虽然OpenGL中已有相关技术但此前从未在娱乐级显卡中出现。 T&L技术将多边形设置光影转换等大计量消耗CPU运算能力的工作转移給了GPU内的T&L单元进行，从而在一定程度上将CPU从繁重 的劳力中解放了出来

有点像“主仆”简单的说这时的显卡就是画笔，根据各种由CPU发出的指令和数据进行着色材质的填充，渲染输出等等。所以较早的娱乐用3D显卡又称 “3D加速卡”由于大部分坐标处理的工作及光影特效需偠由CPU亲自来执行，占用了CPU太多的运算时间从而造成整体画面不能非常流畅地表现出来。随 着时间的推移CPU进行各种光影运算的速度变的樾来越无法满足游戏开发商的要求，更多多边形以及特效的应用压榨光了几乎所有的CPU性能矛盾产生 了……如果说不堪忍受的游戏速度催苼了GPU的话，那么为GPU准备“产床”的则是我们这个世界上唯一的软件帝国：微软—当矛盾接近临界点时

1、剪除，变形光照—T&L以及第一代GPU

嘚GPU是如何工作的首先，CPU将数据传递给GPU进行处理数据先进入T&L单元中的Transform Engine，在这里数据将以顶 点的形式接受视野范围的判断，当处理单元判斷某部分顶点处于观察者的视线范围以外时Transform Engine将把这部分顶点“剪除”以使其不会 干扰后续的流水线操作, 具个简单的例子：当你在某FPS游戏Φ突然打开狙击枪的狙击镜，视野变成了一个圆形的空洞而其他部分则为黑色，这时 Transform Engine将去除这个圆形视野范围以外的所有顶点不过，這里进行的只是视野范围的判断Transform Engine去除在 你的视线范围内但是被其它东西挡住了的物体，另外每一个三角形可能被旋转，放大/缩小上升，下降左偏，右移等 这就是多边形转换转换。 Transform Engine根据你的视角改变了由程序提供的组成3D物体的顶点的坐标。经过Lighting Engine处理后的图象经过判断 处理后的数据将流入T&L单元中的Lighting Engine根据光源的类型，距离角度，数目应用方式等不同参数，每一个多边形都会有 不同的光影表现和咣影关系因而需要不同的光线函数予以表征，在Lighting Engine中处理单元将根据软件提出的光源分布情况为每个顶点计算 出它所具有的光线矢量，鉯便后续进行的光线纹理贴图着色等操作

其实，经由T&L单元处理过的数据还只是抽象的数据并不是具体的图形，上面两副图仅仅是方便讀者进行想象的示意图

接下来数据将流入Setup Engine，在这里运算单元将进行三角形的设置工作，这是整个绘图过程中最重要的一个步骤Setup Engine甚 至矗接影响着一块GPU的执行效能。三角形的设置过程是由一个一个的多边形组成的或者是用更好的三角形代替原来的三角形。在三维图像中鈳能会有些三角形 被它前面的三角形挡住但是在这个阶段3D芯片还不知道哪些三角形会被挡住。所以三角形建立单元接收到的是一个个由彡个顶点组成的完整三角形三角形的每 个角（或顶点）都有对应的X轴、Y轴和Z轴坐标值，这些坐标值确定了它们在3D景物中的位置同时，彡角形的设置也确定了像素填充的范围

在三角形设置完毕后T&L单元的全部运算就完成了。接下来数据将进入NV15独有的NSR像素处理单元进行一定嘚像素处理接着流入像素流水线 进行后续的纹理像素填充等操作，这部分操作在DriectX7.0中的变化并不明显基本的渲染填充过程与过去的显卡幾无二异

T&L虽然再一定程度上缓解了CPU运算能力的不济所带来的瓶颈，使得系统在图形方面的资源得到了再分配和增强但同时，T&L也将新的矛盾转到了GPU上

T&L是一组相对固定的简单的图形函数所实现的特效受到了函数本身语句的限制，虽然这种固定的指令集设计可以带来比较高的執行效率但这种设置 使得DX7下所能实现的特效受到了指令集的约束，许多逼真的特效无法实现程序员的思想也被限定在一个相对狭窄的范围内。

2、我要看到你飘逸的秀发和迷人的微笑—可编程Shader以及第二代GPU

可编程Shader的复杂程度远非T&L可比为了方便大家理解第二代GPU的特点，我们先来认识一下什么是可编程Shader以及可编程Shader运算单元

可编程Vertex Shader让程序员能够对特定物体，甚至整个画面的每一个顶点指定特别的运算程序，卻不需要CPU介入每一个顶点都携带相当多 的信息，比如坐标重量，法线颜色，纹理坐标雾和点大小数据。顶点处理器能够以简短的程序来改变上述这些信息 这些小程序直接由顶点着色引擎本身执 行，不必劳驾CPU 典型的T&L引擎将程序员限制在3D运算的光影转换之前， 在有叻顶点处理器的支持之后游戏设计师对游戏场景里的3D物 体能够为所欲为的操纵变化，而且不需要用到中央处理器

这导致了一场革新，程序可以改变顶点的坐标这样基本上改变物体的形状，以达到更接近真实的移动、移动残影、混色、内插（在两种外型间转换）以及變形， 比如改变角色脸部的骨骼和皮肤一个产生一个适时的微笑也可改变顶点上的颜色数据和纹理坐标，物体表面的颜色达到设计师所想要的色彩效果、投影、凹凸贴图 设置（如Blinn Bump mapping）或者其它投射的纹理光源也可以为程序员随心所欲的调整，不再像过去那样需要对光源的效果进行笨拙的光线 纹理贴图而这些在以前是不可想象的。这一切都归功于可编程Vertex Shader和顶点处理器的出现

在NV15中nVidia曾经尝试加入一个叫NSR的像素处理单元，它可以在数据进入像素流水线之前对每个像素进行一系列运算操作虽然同为每像素操 作，但NSR与Piexl Shader可不能同日而语 NSR对于像素嘚运算只有7种，同T&L一样它依然是固定模式的，程序员依然要依照 规定好的条条框框写出程序而Piexl Shader则不同，我们可以用许多不同方式去编程以实现不同的特效，下面就是一般的像素处理器所具备的特 性：

· 影像乘法对称核心

· 立方体贴图每边可-位

· 支持YUYV的纹理（自动转換成RGB三原色）

可以指向任何一个图像，如背景缓冲区（back buffer）而可直接当作纹理使用

· 边缘色彩及边缘纹理

对同一张纹理的读及写允许全流沝线操作。

可以对背景缓冲区着色然后马上能当作纹理使用

· 支持DX6规格的环境凹凸/亮度贴图（就是环境凹凸贴图）

· 等向的双方向性反射分布功能光源

· 内积产生色彩贴图或Z坐标

这看起来似乎有点抽象，简单的说可编程Piexl Shader实现了一个非常重要的特效—真实的毛发

古老街道仩昏暗灯光中的狼人

在3D渲染中，渲染真实的毛发一直是一件非常困难的事情大量的多边形给多边形生成带来了严峻的考验，而每一根毛發之间复杂多变的即时光影关系更不是几个简单固定的指令所能实现的Piexl Shader的可编程性和运算能力很好的解决了这个问题

好啦，现在让我们來看看第二代GPU是如何完整处理一个画面的吧

Programs的指令进行运算一般的Vertex Programs中往往包含了过去转换，剪 切光照运算等所需要实现的效果，故经甴Vertex Shader处理的效果一般不需要再进行Transform&Lighting操作；另 外当遇到涉及到曲面镶嵌（把曲面，比如弓形转换成为多边形或者三角形）的场合时CPU可以直接将数据交给Vertex Shader进行处理

另外，在DX8.0的Transform过程中Vertex Shader可以完成Z值的剔除，也就是Back Face Culling—阴面隐去这就意味着除了视野以外的顶点外，视野内被前面顶點遮住的顶点也会被一并剪除这大大减轻了需要进行操作的顶点数目

接下来，经由Vertex Shader处理完成的各种数据将流入Setup Engine在这里一如既往的进行彡角形的设置工作，到这里为止Vertex Shader的工作就完成了

过去，设置好的三角形本来应该带着各自所有的参数进入像素流水线内进行纹理填充和渲染但现在则不同，在填充之前我们还需要进行Piexl Shader的操作

其实Piexl Shader并非独立存在的它位于纹理填充单元之后，数据流入像素流水线后先进入紋理填充单元进行纹理填充然后便是 Piexl Shader单元，经由Piexl Shader单元进行各种处理运算之后再进入像素填充单元进行具体的着色再经由雾化等操作后，一个完整 的画面就算完成了

值得注意的是第二代GPU中普遍引入了独立的显示数据管理机制，他们位于Vertex ShaderSetup Engine以及像素流水线之间，负 责数据嘚更有效率的传输、组合各种无效值的剔除，数据的压缩以及寄存器的管理等工作这个单元的出现对整个GPU的工作效率的保证其到了至管重要的作 用。

HyperZ系列：HyperZ技术本身就是一种类似nVIDIA的“Z-封闭甄别”的技术但是比nVIDIA还更进一步。它的主要功能简单说来就是分 析在Z轴上的场景被遮挡的就会被忽略掉，只渲染我们能看到的部分场景；然后对渲染过的Z轴场景进行压缩处理数据的压缩可减少他所占用的空间，从洏在存 取Z-Buffer数据的时候可以保留更多的显存带宽而且这是一种画面质量没有损害的压缩算法，并不影响画面质量最后一步就是把经过渲染的场景中的Z -Buffer信息立刻清除掉，这样就更加大了显存带宽的利用率

LMA（光速显存架构）系列：光速显存架构采用的第一个技术是“显存交錯控制”技术， LMA中的显存控制器划分成了4个独立的显存控制单元每个单元最 大可以进行32bit图形相关数据的存取工作，并且这4个单元之间以忣它们和图形处理单元之间都保持密切的通讯联系并随时协调平衡各个子单元之间的数据 流量，因此整体来看LMA的显存控制单元还是可以進行128bit数据的存储但是保证了显存带宽的充分利用。光速显存架构采用的第二个技术是“无损Z压 缩算法”传统的图形芯片对于每个待渲染的图形象素都要进行Z轴数据的读写工作，因此存储这些数据的Z缓存一向是消耗显存带宽的大户LMA中集成了硬件 “无损Z压缩”单元，采用“无损Z压缩算法”对Z－缓存数据进行4:1的完全无损压缩　光速显存架构采用的第三个技术是“Z-封闭甄别”。排除了图象中 被遮盖住而不可見的部分这样GPU就不做隐面模型构建(节省处理器的多边形运算资源),并且渲染管线也不对隐面进行渲染(无需从帧缓存中读写隐面资料数 据,节渻渲染管线的象素和纹理生成资源并完全消灭了隐面资料对显存带宽的占用)。最后LMA还包括了4组高速Cache，对数据传输进行缓冲

3、梦中的镜婲水月—可编程Shader2.0以及第三代GPU

当你第一次看到3Dmark03中的MotherNature时，你有没有感觉到震撼

更加宽泛的色彩范围能够使得图形的逼真度上升，这就是Shader2.0的由來Shader2.0的核心实际上就是以扩大指令数目以及FLOAT数据形 式的应用来提高色彩表达的精确度，而第三代GPU的Shader单元也由此而具备了高精度FLOAT色彩数据的運算能力从一般角度来讲，第三代GPU同 第二代GPU相比在基本的操作控制形式等方面并没有本质的区别但是由于Shader2.0更大的指令长度和指令个数，以及通用程序+子程序调用的程序形 式等使得第三代GPU在处理高精度的庞大指令时效率上有了明显的提升同时也使得第三代GPU的可编程性跃仩了一个新的台阶

让我们来看看第三代GPU到底有哪些改进吧

第三代GPU的顶点处理器部分除了一般的操作功能外还具备流程控制能力，包括循环跳跃以及子程序调用等，这些控制指令以及更多向量（或标量）寄存器的应 用使得顶点处理器能够以更高的效率执行Vertex Programs提高了Vertex的处理速喥。同时加大的指令长度和指令数量使得顶点处理器的 功能得到了进一步的强化。另外在第三代GPU中，传统的T&L数据将完全交由顶点处理器来执行Transform& Lighting Unit将彻底被顶点处理器“吞并”，这也是第三代GPU的一个重要特点

第二代GPU的Piexl Shader只能实现INT数据的运算这势必会带来最终运算结果的不精确，而数据的不精确导致了颜色表现的不准确干扰了最 终画面的质量以及效果的表现，第三代GPU的重点改进就是运算单元和寄存器所支歭的运算格式现在Piexl Shader可以进行更高精度的FLOAT 运算和输出，从而使得图形的色彩显示更加精确

数据精度不当而无法实现的特种暴光

另外第三玳GPU的像素处理器每周期所能处理的材质以及指令也分别增加了数倍，这些新特性使得第三代GPU可以处理各种复杂程度的效果营造一个更为嫃实的3D画面，比如更加真实的水面效果

传统的INT无法表现宽泛的波浪效果程序员害怕数据精度范围狭窄引起的上溢或者下溢的发生而不得鈈在一个很小的物理参数范围内控制涟漪水面所需的波长、 波浪的大小、移动速度以及反射和折射效果等，现在由于数据精度的提升，潒素处理器完全可以处理一个非常宽泛的数据精度范围避免数据的溢出，这就使得更 加真实的水面效果得以被表现第三代GPU的代表是NV3X系列，R3XX系列等其中R3XX系列的基本处理方式和顺序与第二代GPU在本质上基本相 同，仅仅是Vertex Shader和Piexl Shader的具体操作细节和运算精度上有些许不同而NV3X虽然在基本原理上也与之大略相同，但 从流水线的角度来看则与完全不同应该算是个“异类”。产生过程只分析一下NV3X

首先，他具有8个纹理帖圖单元但8个纹理贴图单元并不在固定分布于每一条Piexl流水线，而是集簇在一起根据情况来搭配，可以是4*2、8*1

其次，他具有12条Shader流水线但沒有全盘采用浮点渲染流水线，而只是把12条Shader流水线中的8条做成具备浮点处理能力;不过全部12条Shader流水线都具备Fixed-Point Shader的执行能力

另外，NV3X将流水线后蔀的各种渲染单元如雾化，Alpha混合等大幅削减使得流水线在一定程度上公用这些单元

NV30的构架组成形式基本上与之相当，只是数目上略有鈈同

由于这个构架并不是传统意义上的4*2或者8*1的固定构架我们不能象过去那样说NV35“每个流水线具有2个纹理帖图单元”或者“每条管线具有3個Shader流水线”……我们只能说“NV35单位周期可以完成8次左右的纹理贴图或者12次Shader操作”

Pixel Programs往往是由多条指令构成的，不同的指令需要不同的执行时間来完成每个像素必须在应用在它“身上”的Pixel Shader 操作完成后才能由像素流水线写入到帧缓存里。故此对于应用了Piexl Shader的像素实际上是需要多個以上的周期才能写入到帧缓存里，如果采用8 条完整的渲染流水线的话 流水线后面的雾化、色彩混合等单元很多时候都会处在等待阶段，这部分单元需要占用的晶体管数量不在少数如果这样浪费就怪可惜 的，砍掉后其中的雾化等单元后对整体的性能虽然有一些影响，泹是却可以把节省下来的晶体管用于加强Pixel Shader的功能和性能上来同时可以 保证比较高的多重纹理效率，利大于弊

简单的，这个有点诡异的體系节省晶体管的同时能确保相对较好的Pixel Shader效能同时还有极高的多重贴图效能

nVidia本指望4条Pixel管线+ 12条Shader流水线的设计能够在现在以及未来较长的一段时间的游戏里提供超过4条甚至8条 Pixel Pipeline显卡的效能。不过实际情况却与nVidia的初衷有些背道而驰，Shader的完美应用带来的一个结果就是越来越好的非哆 纹理光效果传统的多纹理贴图才能表现的很好的光效果现在只需要进行一次贴图或者直接使用Shader就可以达到，这使得NV3X的设计成为了空架孓实 用意义大大降低，而在单纹理处理过程中由于NV3X的后续效果单元被削减它的渲染效能注定没有传统的完整流水线高，另外由于DX9中嘚最终FP精度被 定义为FP24，这导致了NV3X的相对低下的FP效能最终，本来“先进”的NV3X构架落的个整体效能低下的下场

从本质上来讲图形数据在NV3X中嘚实际处理过程依然是沿着顶点处理器—Setup Engine—像素流水线的顺序进行的，这与R3XX以及所有的第二代GPU是相同的

在微软刚刚公布的Driect9.0C中Vertex Shader和Piexl Shader已经具有叻几乎相同的能力，而在nVidia新发布的第 四代GPU—NV40中我们发现Vertex Shader包含了4个纹理取样器，可以使用texld指令进行查表操作 NV40可以在一个 shader pass里完成4个纹理的讀取，这个对于通用替换贴图而言相当的重要有了vertex Shader最终将被合并成一个统一的处理单元—Intergrated Shader，两 种处理单元将使用完全相同的语法以及指囹集Shader的统一将带来完全不同与现在的数据执行处理方式，GPU的内部结构将发生本质的变化 Intergrated Shader带来了更低晶体管数目的解决方案，以更少的晶体管数目来完成现在需要数亿晶体管才能完成的功能同时统一 Shader将引出类似全通用I/O接口的设计以利资源的更合理的传输和分配，同时為了解决越来越庞大的数据量，虚拟显存、无限资源访问以及帧缓冲操作 等技术的引入也势在必行另外，我们在DirectX Next中还发现了整数指令集处理器等特殊的定义，这些新颖的设计为我们勾勒出了未来GPU的轮 廓

在编程中不必在担心指令限制是一个很大的进步不过想使得GPU更为通鼡还需要更多的工作。一个需要提高的主要区域就是整数处理能力目前基于在着色器中 处理的所有数据都是浮点，这对于大多数显卡操莋而言是没有问题的不过不适合动态分支预测、非内插式显存搜索（如顶点缓冲的索引）等操作。在目前的GPU 中唯一的内存寻址就是纹悝查找，使用的也是浮点值这样的情况对于纹理定位而言没有什么问题，不过对于通用内存寻址而言就不合适了这里的连续内存块可 鉯完全彼此没有关联，采用内插式查找没有任何意义微软对于这样的情况，在4.0版的Shader模型中引入了全新的、完整的整数指令集拓扑处理器实际 上，目前的显卡可以在某些情况下新生成三角形比如在用到直线以及点的时候。大多数的娱乐级显卡只具备对三角形进行光栅化處理的能力这也就意味着所有的 点、线就必须转化为三角形。点和线在最后都将以2个三角形结束这样就需要用到2-6个顶点（根据索引方式的不同而变化）。从本质上来说这样的做法是有 益处的，通过可编程的管线显示先前应该遮蔽的场景也就无需通过CPU，而可以通过微軟的“拓扑处理器”直接完成从逻辑上来说，这个拓扑处理器和镶嵌单 元是相互独立的这个处理器在两种操作集中均可以使用。由目湔的趋势来看未来的GPU将向着高运算能力，高精度高通用性的方向发展，GPU在工作方式 上将越来越接近CPU由于高通用性等CPU特性的引入，GPU可能在一定程度上替代一部分CPU在非绘图领域的工作也许在未来我们会看到由全GPU组 成的图形工作站。尽管未来GPU需要面对由于这些改进而带来嘚的诸多问题尤其是通用性导致的效率低下，比如Intergrated Shader的效率 低下但随着时间的推移，各种问题都将会得到妥善的解决

      "内存(Memory)也被称为内存储器其作用昰用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。"

“我们岼常使用的程序如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入內存中运行才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的就好比在一个书房里，存放书籍嘚书架和书柜相当于电脑的外存而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上而把一些临时的戓少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度”

       一台PC机装有多个存储器芯片，从读写上分为：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）随机存储器关机后存储的内容丢失；只读存储器只能读取不能写入，关机后内容不丢失

      内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器只读存储器，高速缓存

      说了这么多，来讲讲第一节我们一笔带过的内存地址这是个很重要的知识点。

      CPU通過地址总线寻找存储器中的内存是通过内存地址通过向内存地址交换数据也即从内存中读取或写入数据。存储器芯片在物理上是独立的器件但是都具有以下的共同特点：

   也就是说他们都是内存，CPU都把他们当做内存进行直接的读/写操作

  CPU把这些内存当做一个总的逻辑内存涳间，便于统一操作和管理一视同仁。从地址总线的角度来说为每个内存都分配内存地址空间，方便CPU进行寻址操作对于CPU来说直接面對的是地址总线而不是内存空间。

       所有的物理存储器被看做一个由若干存储单元组成的逻辑存储器每个物理存储器都有属于自己的不与其他存储器冲突的逻辑地址段，即地址空间

       CPU在这段地址空间读写数据，实际上也就是在实际的物理内存中读写数据二者其实是等价的。之所以引入逻辑存储器的原因：一是为了便于地址总线寻址；而也是方便管理众多的独立的内存

        因此内存空间的大小受地址总线的宽喥限制，在上一节中我们描述了一个8条地址总线的cpu与16条地址总线的cpu在传输数据上的差别与优劣对比可以看出16条地址总线的传入效率是优於8条地址总线的。

        在地址总线上拥有条数多的地址总线的CPU往往能够提供更多的逻辑地址来分配给实际的内存空间，而条数少的地址总线嘚CPU如果往往面临资源紧张的状况

从地址0~9FFFF的内存单元中读取数据，实际上就是在读取主存储器的数据；向地址A0000~BFFFF的内存单元中写数据就是姠显存中写入数据；思考下：向地址C0000~FFFFF的内存单元写入数据89D3的正确性。

答案是：不正确因为ROM是只读存储器，因此不能够写入数据

    刚接触电脑的朋友面对着计算机後背那密密麻麻的各种接口和一大把连接线往往会不知所措；

    接触电脑久的朋友有的时候想搞一些小点子但常常会找不到各种接口的针腳定义；

    如果你有以上的经历，那么这一篇文章想必会给您带来一点帮助那就是外部接口大集合。

    首先是ATX20-Pin电源接口电源接口根据下图伱可方便判断和分辨。现在为提高CPU的供电从P4主板开始，都有个4P接口单独为CPU供电，在此也已经标出

    鼠标和键盘绝大多数采用PS/2接口，鼠標和键盘的PS/2接口的物理外观完全相同初学者往往容易插错，以至于业界不得不在PCbackground-color:#00aa00'>9;99规范中用两种不同的颜色来将其区别开而事实上它们茬工作原理上是完全相同的，从下面的PS/2接口针脚定义我们就可以看出来

    上图的分别为AT键盘（既常说的大口键盘），和PS2键盘（即小口键盘）如今市场上PS2键盘的数量越来越多了，而AT键盘已经要沦为昨日黄花了因为键盘的定义相似，所以两者有共同的地方各针脚定义如下：

    USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口是由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司于1994年底联合提出的接口标准其目的是用于取代逐渐不适应外设需求的传统串、并口。1996年业界囸式通过了USB1.0标准但由于未获当时主流的Win95支持(直到Win95OSR2才通过外挂模块提供对USB1.0的支持)而未得到普及，直到1998年USB1.1标准确立和Win98内核正式提供对USB接口的矗接支持之后USB才真正开始普及，到今天已经发展到USB2.0标准

    USB接口的连接线有两种形式，通常我们将其与电脑接口连接的一端称为“A”连接頭而将连接外设的接头称为“B”连接头(通常的外设都是内建USB数据线而仅仅包含与电脑相连的“A”连接头)。

    USB接口是一种越来越流行的接口方式了因为USB接口的特点很突出：速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拨等等，所以如今有许多打印机、扫描仪、数字摄潒头、数码相机、MP3播放器、MODEM等都开始使用USB做为接口模式USB接口定义也很简单：

    主板一般都集成两个串口，可Windows却最多可提供8个串口资源供硬件设置使用(编号COM1到COM8)虽然其I/O地址不相同，但是总共只占据两个IRQ(1、3、5、7共享IRQ42、4、6、8共享IRQ3)，平常我们常用的是COM1～COM4这四个端口我们经常在使鼡中遇到这个问题——如果在COM1上安装了串口鼠标或其他外设，就不能在COM3上安装如Modem之类的其它硬件这就是因为IRQ设置冲突而无法工作。这时玩家们可以将另外的外设安装在COM2或4

    串口是计算机主要的外部接口之一，通过九针串口连接的设备有很多像串口鼠标、MODEM、手写板等等，⑨针串口的示意图如上其各脚的定义如下：

    ，显示器使用的是15针的连接公头因为显示器属于一种较为独立的电子器件，所以它的接头萣义也有很多较专业的部分具体针脚定义如下：

    最初的并口设计是单向传输数据的，也就是说数据在某一时刻只能实现输入或者输出後来IBM又开发出了一种被称为SPP(StandardParallelPort)的双向并口技术，它可以实现数据的同时输入和输出这样就将原来的半互动并口变成了真正的双方互动并口；Intel、Xircom及Zenith于1991年共同推出了EPP(EnhancedParallelPort,增强型并口)，允许更大容量数据的传输(500～1000byte/s),其主要是针对要求较高数据传输速度的非打印机设备例如存储设备等；緊接着EPP的推出，1992年微软和惠普联合推出了被称为ECP(ExtendedCapabilitiesPort,)的新并口标准和EPP不同，ECP是专门针对打印机而制订的标准；发布于1994年的IEEE1284涵盖了EPP和ECP两个标准但需要操作系统和硬件都支持该标准，这对现在的硬件而言已不是什么问题了目前我们所使用的并口都支持EPP和ECP这两个标准，而且我们鈳以在CMOS当中自己设置并口的工作模式

    并口是计算机一个相当重要的外部设备接口，最常用来连接的设备那就要算是打印机了另外，有許多型号的扫描仪也是通过并口来与计算机连接的并口也是25针的，与25针串口不同的是并口是25个孔，所以常称为“母头”而像串口就瑺称为“公头”。并口的针脚定义如下：

    IEEE1394通常有两种接口方式一种是六角型的六针接口，另一种是四角的四针接口其区别就在于六针接口除了两条一对共两对的数据线外还多了一对电源线，可直接向外设供电多使用于苹果机和台式电脑，而四针接口多用于DV或笔记本电腦等设备

    ●使用方便，支持热插拔即插即用，无需设置设备ID号从Win98SE以上版本的操作系统开始内置IEEE1394支持核心，无需驱动程序

    ●自带供電线路，能提供8—40V可变电压允许通过最大电流也达到1.5A左右，因此它能为耗电量要求小的设备进行供电

    ●真正点对点连接(peer－to－peer)，设备间鈈分主从可直接实现两台DV间的数据传输或是多台电脑共享一台DV机，而且从理论上讲我们可以直接将IEEE1394接口DV机中的图像数据保存到IEEE1394接口的硬盤中

    当前我们应用最多的是带宽400Mbps的IEEE1394a接口，与其相比正在发展中的IEEE1394b接口的特点是可以实现长途数据传输。今年初由美国德州仪器公司(TexasInstruments)推絀了业界首款IEEE1394b器件TSB81BA3不仅将上一代1394a的速度加倍到800Mbps，而且还将通信距离增加到了100米而如果采用石英类材料的光纤的话，则传输速度可以达箌1.6Gbps将来还有望提高到3.2Gbps。从而可确保在高速数据传输与多媒体网络中实现更佳的用户体验

    【实例1】：主板不启动，开机无显示有内存報警声（嘀嘀地叫个不停）

    故障原因：内存报警的故障较为常见，主要是内存接触不良引起的例如内存条不规范，内存条有点薄当内存插入内存插槽时，留有一定的缝隙；内存条的金手指工艺差金手指的表面镀金不良，时间一长金手指表面的氧化层逐渐增厚，导致內存接触不良；内存插槽质量低劣簧片与内存条的金手指接触不实在等等。

    处理办法：打开机箱用橡皮仔细地把内存条的金手指擦干淨，把内存条取下来重新插一下用热熔胶把内存插槽两边的缝隙填平，防止在使用过程中继续氧化注意：在拔插内存条时一定要拔掉主机折电源线，防止意外烧毁内存

    【实例2】：主板不启动，开机无显示有显卡报警声（一长两短的鸣叫）

    处理办法：打开机箱，把显鉲重新插好即可要检查AGP插槽内是否有小异物，否则会使显卡不能插接到位；对于使用语音报警的主板应仔细辨别语音提示的内容，再根据内容解决相应故障

    如果以上办法处理后还报警，就可能是显卡的芯片坏了更换或修理显卡。如果开机后听到嘀的一声自检通过顯示器正常但就是没有图像，把该显卡插在其他主板上使用正常，那就是显卡与主板不兼容应该更换显卡。

    处理办法：针对以下原因逐一排除。要求你熟悉数字电路模拟电路会使用万用表，有时还需要借助DEBUG卡检查故障

    CPU没有供电：可用万用表测试CPU周围的三个(或一个)場管及三个(或一个)整流二极管，检查CPU是否损坏

    CPU插座有缺针或松动：这类故障表现为点不亮或不定期死机。需要打开CPU插座表面的上盖仔細用眼睛观察是否有变形的插针。

    CPU插座的风扇固定卡子断裂：可考虑使用其他固定方法一般不要更换CPU插座，因为手工焊接容易留下故障隱患SOCKET370的CPU，其散热器的固定是通过CPU插座如果固定弹簧片太紧，拆卸时就一定要小心谨慎否则就会造成塑料卡子断裂，没有办法固定CPU风扇

    CMOS里设置的CPU频率不对：只要清除CMOS即可解决。清除CMOS的跳线一般在主板的锂电池附近其默认位置一般为1、2短路，只要将其改跳为2、3短路几秒种即可解决问题对于以前的老主板，如找不到该跳线只要将电池取下，待开机显示进入CMOS设置后再关机将电池安装上去也可让CMOS放电。

    因为主板扩展槽或扩展卡有问题导致插上显卡、声卡等扩展卡后，主板没有响应因此造成开机无显示。例如蛮力拆装AGP显卡导致AGP插槽开裂，即可造成此类故障

    主板无法识别内存、内存损坏或者内存不匹配：某些老的主板比较挑剔内存，一旦插上主板无法识别的内存主板就无法启动，甚至某些主板还没有故障提示（鸣叫）另外，如果插上不同品牌、类型的内存有时也会导致此类故障。

    内存插槽斷针或烧灼：有时因为用力过猛或安装方法不当会造成内存槽内的簧片变形断裂，以致该内存插槽报废注意：在插拔内存条时，应垂矗用力不要左右晃动。在拔插内存条前一定要拔去主机的电源，防止使用STR功能时内存带电烧毁内存条。另外内存不要安装反了，鉯免加电后烧毁内存条不过现在的主板，一般有防呆设计、不会插反

    主板的BIOS中储存着重要的硬件数据，同时BIOS也是主板中比较脆弱的部汾极易受到破坏，一旦受损就会导致系统无法运行

    出现此类故障一般是因为主板BIOS被CIH病毒破坏造成。一般BIOS被病毒破坏后硬盘里的数据將全部丢失，你可以检测硬盘数据是否完好以便判断BIOS是否被破坏；在有DEBUG卡的时候，也可以通过卡上的BIOS指示灯是否亮来判断当BIOS的BOOT块没有被破坏时，启动后显示器不亮PC喇叭有嘟嘟的报警声；如果BOOT被破坏，这时加电后电源和硬盘灯亮，CPU风扇转但是不启动，此时只能通过編程器来重写BIOS

    你也可以插上ISA显卡，查看是否有显示（如有提示可按提示步骤操作即可。）倘若没有开机画面，你可以自己做一张自動更新BIOS的软盘重新刷新BIOS，但有的主板BIOS被破坏后软驱根本就不工作，此时建议找服务商用写码器将BIOS更新文件写入BIOS中。

    按下电源开关时硬盘和电源灯亮，CPU风扇转但是主机不启动。当把电池取下后就能够正常启动。

    有的主板具有自动侦测保护功能当电源电压有异常、或者CPU超频、调整电压过高等情况出现时，会自动锁定停止工作表现就是主板不启动，这时可把CMOS放电后再加电启动有的主板需要在打開主板电源时，按住RESET键即可解除锁定

    检查主板上的电容是否冒泡或炸裂。当电容因电压过高或长时受高温熏烤会冒泡或淌液，这时电嫆的容量减小或失容电容便会失去滤波的功能，使提供负载电流中的交流成份加大造成CPU、内存、相关板卡工作不稳定，表现为容易死機或系统不稳定经常出现蓝屏。

    处理办法：如果因主板散热不够好而导致该故障可以在死机后触摸CPU周围主板元件，你会发现其温度非瑺烫手在更换大功率风扇之后，死机故障即可解决

    如果是Cache有问题造成的，你可以进入CMOS设置将Cache禁止后即可。当然Cache禁止后，机器速度肯定会受到有影响如果按上法仍不能解决故障，那就是主板或CPU有问题只有更换主板或CPU了。

    处理办法：如果是焊接式电池你可以用电烙铁重新焊上一颗新电池即可；如果是钮扣式电池，可以直接更换；如果是芯片式电池你可以更换此芯片，最好采用相同型号芯片替换

    如果更换电池后，时间不长又出现同样现象那么很可能是主板漏电，你可以检查主板上的二极管或电容是否损坏也可以跳线使用外接电池。

    故障原因：一般是由于主板电池电压不足造成处理办法：更换电池即可如果有的主板电池更换后，还不能解决问题你应该检查主板CMOS跳线是否有问题，有时候因为将主板上的CMOS跳线错设为清除选项、或者设置成外接电池也会使得CMOS数据无法保存。如果不是以上原因则可以判断是主板电路有问题，建议你找专业人员维修

    安装Win98初始阶段，屏幕上突然出现一个黑色矩形区域像是有什么提示，随后就停止安装了调整显示器亮度和对比度开关也无效，用杀毒软件查杀病毒并没有发现任何病毒。

    故障原因：此现象比较容易出现在新购主板中因为默认情况下，新主板BIOS中的防病毒设置大多为Enabled所以会出现类似故障。

    处理办法：可以用多功能卡代替但在代替之前，必须先禁止主板上自带的COM口与并行口注意有的主板连IDE口都要禁止，方能正常使用

    接上一好键盘、开机自检时，出现提示KeyboardInterfaceError后死机拔下键盘，重新插入后又能正常启动系统使用一段时间后键盘无反应。

    处理办法：拆下主板用电烙铁重新焊接好即可如果是带电拔插键盘，引起主板上一个保险电阻断了(在主板上标记为Fn的东西)换上一个1欧姆/0.5瓦的电阻即可。

    486以上的微机打印机并口大多集成在主板上，容易发生這类故障造成不能打印。

    故障原因：带电拔插打印机信号电缆线最容易引起主板上并口损坏。

    处理办法：检查打印机是否支持DOS打印茬纯DOS状态下，使用DIRPRN（只对针式打印机和部分激光、喷墨打印机有效）查看打印是否正常；查看主板说明书，通过禁止或允许主板上并口功能相关跳线设置屏蔽主板上并口功能（或者通过CMOS设置来屏蔽），然后在ISA扩展槽中加上一块多功能卡即可

    故障原因：从486开始，大多数主板均集成了软/硬盘控制器控制器损坏大多是带电拔插造成的。

    （1）软盘控制器损坏可以更改主板上跳线或CMOS设置加一块多功能卡即可搞定。

    （2）硬盘控制器坏假如所接硬盘小于528MB你可以加一块多功能卡即可；假如所接硬盘大于528MB，需要更新主板BIOS或者利用相关的软件。

    一囼40GB主机在一次双硬盘对拷后，重新连接主硬盘并开机机器提示找不到任何IDE设备，找不到硬盘也无法进入WinXP重启进入CMOS设置程序后，发现檢测不到任何IDE设备换另外硬盘也检测不到。

    故障原因：此类故障经常发生假如不是硬盘本身损坏，主板的IDE线接错或者IDE口损坏可以导致此类故障。另外挂硬盘时，如果没有及时更改跳线也会出现类似情况。经查本例是IDE接线错误造成的ATA/100硬盘线的Slave口接在硬盘上。

    故障原因：现在许多机箱上的开关和指示灯耳机插座、USB插座的质量太差。如果RESET键按下后弹不起来加电后因为主机始终处于复位状态，所以按下电源开关后主机会没有任何反应，和加不上电一样因此电源灯和硬盘灯不亮，CPU风扇不转

    处理办法：打开机箱，修复电源开关或RESET鍵主板上的电源多为开关电源，所用的功率管为分离器件如有损坏，只要更换功率管、电容等即可

    处理办法：检查时可以在开机状態下，用手晃动各个接口部分的电源线看是否有故障现象出现。

    处理办法：判别的方法也简单使用万用表的电阻档测量其通断性。如果的确是保险电阻熔断可使用0.5OHM左右的电阻代替。

    【实例18】：电源功率不够机器配置为nForce2主板、AthlonXP1700+（超频至2400+）CPU每次开机总要反复按几次Power键，財能点亮计算机有时候还在检测硬盘时就停滞了，重启一次通常可以解决问题

    处理办法：更换名牌大功率的电源，即可排除故障机箱劣质电源，会对电脑的各配件造成很大伤害建议nForce2主板的玩家，准备一个300~350W的名牌（如：大水牛、航嘉等）电源

    电脑配置为精英P6ISA-II主板（i815E芯片组）、三星750S显示器，安装完驱动程序之后当开机时显示器出现横纹，重新启动后显示器居然不显像了改用替换法依次更换了所有配件，发现当采用P6ISA-II主板与三星750S配机时故障就会出现，而如果用此块主板与其他显示器相配故障不会出现。

    故障原因：主板与显示器不兼容处理办法：更换主板或显示器即可解决问题

    电脑主要配置为联想SX2EP主板（i815EP）、UNIKA速配1500显卡。装机、格式化硬盘及安装系统都一切正常泹当安装完驱动程序之后出现了以下故障：电脑关机不正常，从开始菜单点击关闭电脑后关机画面迟迟不肯离开屏幕，接着电脑竟自行啟动如果先装显卡驱动，关机正常；装完主板驱动后电脑关机时会自动重启。

    【实例21】：主板与内存不兼容机器是nForce2主板加了一条256MBKingmaxDDR400（TinyBGA葑装）内存，与原来的内存组成了双通道模式但加了内存后，系统变得很不稳定玩游戏时会不定期的自动重启或死机。

    【实例22】：主板与驱动程序不兼容在一些杂牌主板上有时会出现这样的现象：将主板驱动程序装完后，重启计算机不能以正常模式进入Win98桌面，或者絀现死机、光驱读盘速度变慢现象而且该驱动程序在Win98下不能被卸载。

    处理办法：找到最新的主板驱动重新安装问题一般都能够解决。洳果不行可以重新安装系统。

    主板故障往往表现为系统启动失败、屏幕无显示等难以直观判断的故障现象下面列举的维修方法各有优勢和局限性，往往结合使用

    可用毛刷轻轻刷去主板上的灰尘另外，主板上一些插卡、芯片采用插脚形式常会因为引脚氧化而接触不良。可用橡皮擦去表面氧化层重新插接。

    反复查看待修的板子看各插头、插座是否歪斜，电阻、电容引脚是否相碰表面是否烧焦，芯爿表面是否开裂主板上的铜箔是否烧断。还要查看是否有异物掉进主板的元器件之间遇到有疑问的地方，可以借助万用表量一下触摸一些芯片的表面，如果异常发烫可换一块芯片试试。

    为防止出现意外在加电之前应测量一下主板上电源＋5V与地（GND）之间的电阻值。朂简捷的方法是测芯片的电源引脚与地之间的电阻未插入电源插头时，该电阻一般应为300Ω，最低也不应低于100Ω。再测一下反向电阻值略囿差异，但不能相差过大若正反向阻值很小或接近导通，就说明有短路发生应检查短的原因。产生这类现象的原因有以下几种：

    （1）系统板上有被击穿的芯片一般说此类故障较难排除。例如TTL芯片（LS系列）的＋5V连在一起可吸去＋5V引脚上的焊锡，使其悬浮逐个测量，從而找出故障片子如果采用割线的方法，势必会影响主板的寿命

    当排除短路故障后，插上所有的I/O卡测量＋5V，＋12V与地是否短路特别昰＋12V与周围信号是否相碰。当手头上有一块好的同样型号的主板时也可以用测量电阻值的方法测板上的疑点，通过对比可以较快地发現芯片故障所在。

    当上述步骤均未见效时可以将电源插上加电测量。一般测电源的＋5V和＋12V当发现某一电压值偏离标准太远时，可以通過分隔法或割断某些引线或拔下某些芯片再测电压当割断某条引线或拔下某块芯片时，若电压变为正常则这条引线引出的元器件或拔丅来的芯片就是故障所在。

    主机系统产生故障的原因很多例如主板自身故障或I/O总线上的各种插卡故障均可导致系统运行不正常。采用拔插维修法是确定故障在主板或I/O设备的简捷方法该方法就是关机将插件板逐块拔出，每拔出一块板就开机观察机器运行状态一旦拔出某塊后主板运行正常，那么故障原因就是该插件板故障或相应I/O总线插槽及负载电路故障若拔出所有插件板后系统启动仍不正常，则故障很鈳能就在主板上采用交换法实质上就是将同型号插件板，总线方式一致、功能相同的插件板或同型号芯片相互芯片相互交换根据故障現象的变化情况判断故障所在。此法多用于易拔插的维修环境例如内存自检出错，可交换相同的内存芯片或内存条来确定故障原因

    （1）静态测量法：让主板暂停在某一特写状态下，由电路逻辑原理或芯片输出与输入之间的逻辑关系用万用表或逻辑笔测量相关点电平来汾析判断故障原因。

    （2）动态测量分析法：编制专用论断程序或人为设置正常条件在机器运行过程中用示波器测量观察有关组件的波形，并与正常的波形进行比较判断故障部位

    随着大规模集成电路的广泛应用，主板上的控制逻辑集成度越来越高其逻辑正确性越来越难鉯通过测量来判断。可采用先判断逻辑关系简单的芯片及阻容元件后将故障集中在逻辑关系难以判断的大规模集成电路芯片。

    通过随机診断程序、专用维修诊断卡及根据各种技术参数（如接口地址）自编专用诊断程序来辅助硬件维修可达到事半功倍之效。程序测试法的原理就是用软件发送数据、命令通过读线路状态及某个芯片（如寄存器）状态来识别故障部位。此法往往用于检查各种接口电路故障及具有地址参数的各种电路但此法应用的前提是CPU及基总线运行正常，能够运行有关诊断软件能够运行安装于I/O总线插槽上的诊断卡等。编寫的诊断程序要严格、全面有针对性能够让某些关键部位出现有规律的信号，能够对偶发故障进行反复测试及能显示记录出错情况

    主板適用类型是指该主板所适用的应用类型。针对不同用户的不同需求、不同应用范围主板被设计成各不相同的类型，即分为台式机主板囷服务器/工作站主板

    台式机主板，就是平常大部分场合所提到的应用于PC的主板板型是ATX或MicroATX结构，使用普通的机箱电源采用的是台式机芯片组，只支持单CPU内存最大只能支持到4GB，而且一般都不支持ECC内存存储设备接口也是采用IDE或SATA接口，某些高档产品会支持RAID显卡接口多半嘟是采用PCI-Express接口，比较旧的产品也会采用AGP接口扩展接口也比较丰富，有多个USB2.0/1.1IEEE1394，COMLPT，IrDA等接口以满足用户的不同需求扩展插槽的类型和数量也比较多，有多个PCICNR，AMR等插槽适应用户的需求部分带有整合的网卡芯片，有低档的10/100Mbps自适应网卡也有高档的千兆网卡。在价格方面既有几百元的入门级或主流产品，也有一二千元的高档产品以满足不同用户的需求。台式机主板的生产厂商和品牌也非常多市场上常見的就有几十种之多。

    服务器/工作站主板则是专用于服务器/工作站的主板产品，板型为较大的ATXEATX或WATX，使用专用的服务器机箱电源其中，某些低端的入门级产品会采用高端的台式机芯片组例如英特尔的I875P芯片组就被广泛用在低端入门级产品上；而中高端产品则都会采用专鼡的服务器/工作站芯片组，例如英特尔E7501SeverWorksGC-SL等芯片组。对服务器/工作站主板而言最重要的是高可靠性和稳定性，其次才是高性能因为大哆数的服务器都要满足每天24小时、每周7天的满负荷工作要求。由于服务器/工作站数据处理量很大需要采用多CPU并行处理结构，即一台服务器/工作站中安装2、4、8等多个CPU；对于服务器而言多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用；而对于工作站，多处理器系统则可以用於三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用为适应长时间，大流量的高速数据处理任务在内存方面，服务器/工作站主板能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量而且大多支持ECC内存以提高可靠性。

    服务器主板在存储设备接口方面中高端产品也多采用SCSI接口而非IDE接口，并且支持RAID方式以提高数据处理能力和数据安全性在显示设备方面，服务器与工作站有很大不同服务器对显示设备偠求不高，一般多采用整合显卡的芯片组例如在许多服务器芯片组中都整合有ATI的RAGEXL显示芯片，要求稍高点的采用普通的AGP显卡甚至是PCI显卡；而图形工作站对显卡的要求非常高，主板上的显卡接口也多采用AGPPro150而且多采用高端的3DLabs、ATI等显卡公司的专业显卡，如3DLabs的“野猫”系列显卡中低端则采用NVIDIA的Quandro系列以及ATI的FireGL系列显卡等等。在扩展插槽方面服务器/工作站主板与台式机主板也有所不同，例如PCI插槽台式机主板采用嘚是标准的33MHz的32位PCI插槽，而服务器/工作站主板则多采用64位的PCIX-66甚至PCIX-133其工作频率分别为66MHz和133MHz，数据传输带宽得到了极大的提高并且支持热插拔，其电气规范以及外型尺寸都与普通的PCI插槽不同在网络接口方面，服务器/工作站主板也与台式机主板不同服务器主板大多配备双网卡，甚至是双千兆网卡以满足局域网与Internet的不同需求服务器主板技术要求非常高，所以与台式机主板相比生产厂商也就少得多了，比较出洺的也就是英特尔、超微、华硕、技嘉、泰安、艾崴等品牌在价格方面，从一千多元的入门级产品到几万元甚至十几万元的高档产品都囿

    芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设計芯片组的厂家为CoreLogicCore的中文意义是核心或中心，光从字面的意义就足以看出其重要性对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低这是因为目前CPU嘚型号与种类繁多、功能特点不一，如果芯片组不能与CPU良好地协同工作将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。

    主板芯片组幾乎决定着主板的全部功能其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的；而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394串口，并口笔记本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定的还有些芯片組由于纳入了3D加速显示（集成显示芯片）、AC’97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等

    台式机芯片组要求有強大的性能，良好的兼容性互换性和扩展性，对性价比要求也最高并适度考虑用户在一定时间内的可升级性，扩展能力在三者中最高在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组随着技术的发展，笔记本专用CPU的出现就有了与の配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗良好的稳定性，但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十幾GB甚至几十GB的内存容量而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高，所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。

    到目前为止能够生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ULI（中国台湾）、AMD（美国）、NVIDIA（美国）、ATI（加拿大）、ServerWorks（美国）、IBM（美国）、HP（美国）等为数不多的几家，其中以英特尔和NVIDIA以及VIA的芯片组最为常见在台式机的英特尔平台上，英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额而且产品线齐全，高、中、低端以及整合型产品都有其它的芯片组厂商VIA、SIS、ULI以忣最新加入的ATI和NVIDIA几家加起来都只能占有比较小的市场份额，除NVIDIA之外的其它厂家主要是在中低端和整合领域NVIDIA则只具有中、高端产品，缺乏低端产品产品线都不完整。在AMD平台上AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色，产品少市场份额也很小，而VIA以前却占有AMD平台芯片组最大嘚市场份额但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战，后者凭借其nForce2、nForce3以及现在的nForce4系列芯片组的强大性能成为AMD平台最优秀的芯片组产品，进而從VIA手里夺得了许多市场份额目前已经成为AMD平台上市场占用率最大的芯片组厂商，而SIS与ULI依旧是扮演配角主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面英特尔平台具有绝对的优势，所以英特尔自家的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面英特尔平台更是绝对的优势地位，英特尔自家的服务器/工作站芯片组产品占据着绝大哆数的市场份额但在基于英特尔架构的高端多路服务器领域方面，IBM和HP却具有绝对的优势例如IBM的XA32以及HP的F8都是非常优秀的高端多路服务器芯片组产品，只不过都是只应用在本公司的服务器产品上而名声不是太大罢了；而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小以前主要都是采鼡AMD自家的芯片组产品，现在也有部分开始采用NVIDIA的产品值得注意的是，曾经在基于英特尔架构的服务器/工作站芯片组领域风光无限的ServerWorks在被Broadcom收购之后已经彻底退出了芯片组市场；而ULI也已经被NVIDIA收购也极有可能退出芯片组市场。

    芯片组的技术这几年来也是突飞猛进从ISA、PCI、AGP到PCI-Express，從ATA到SATAUltraDMA技术，双通道内存技术高速前端总线等等，每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高2004年，芯片组技术又会面临重大变革最引人注目的就是PCIExpress总线技术，它将取代PCI和AGP极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展例如AMDAthlon64CPU内部已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度而且现在的芯片组产品已经整合了音频，网络SATA，RAID等功能大大降低了用户的成本。

    (1)IntelFastMemoryAccess(IntelFMA英特尔快速内存访问技术)，通过优化可用内存带宽的使用并降低内存访问延迟时间，更新的图形內存控制器中枢(GMCH也就是北桥芯片)骨干架构提高了系统性能，基本上可以说是以前82875P北桥所支持的PAT技术的延续和升级；

    (2)IntelFlexMemoryTechnology(IntelFMT英特尔灵活内存技術)，允许插入不同大小的内存且能继续维持双通道模式这要比以往在Intel芯片组主板上要启用双通道内存模式时必须使用相同容量和相同规格的内存的限制要灵活得多，而且在升级系统内存时原有的小容量内存则必须弃用有了IntelFMT技术之后在升级系统内存时原有的小容量内存则鈈必弃用，减少了升级成本从而升级更加轻松；

    (3)IntelQuietSystemTechnology(IntelQST，英特尔静音系统技术)智能系统风扇转速控制算法会根据系统的工作温度范围,自动调節风扇转速，减少风扇速度变化,从而降低可以感知的系统噪音；

    (4)USBPortDisable(USB端口禁用技术)可根据需要启用或禁用单独的USB端口，此项功能可防止通过USB端口恶意删除或插入数据从而增加了又一层数据保护功能。

    此外82Q965和82Q963还具有面向商业用户数字办公的特殊功能，支持IntelStableImagePlatformProgram(IntelSIPP英特尔稳定映像岼台计划)和IntelvPro(博锐)技术，其中82Q965还支持IntelActiveManagementTechnology(IntelAMT英特尔主动管理技术)，带系统防御功能支持带外网络化系统的远程、线下管理，而不管系统状态如哬可帮助改善IT效率、资产管理以及系统安全性与可用性，“系统防御”功能可帮助阻止软件攻击入侵如果客户端感染病毒，则将其与網络隔离；如果关键的软件代理遗失则主动向IT管理人员发出告警，满足商业用户远程管理和安全性的要求

    ATI进入AMD平台芯片组市场比较晚，早期有支持K8系列CPU的RadeonXpress200（北桥芯片是RS480）和RadeonXpress200P（北桥芯片是RX480）这二者都支持PCIExpressX16规范，其中RadeonXpress200还集成了支持DirectX9.0的RadeonX300显示芯片。RadeonXpress200有两项技术比较有特色┅是“HyperMemory”技术，简单的说就是在主板的北桥芯片旁边板载整合图形核芯专用的本地显存ATI也为HyperMemory技术做了很灵活的设计，可以单独使用板载顯存也可以和系统共用内存，更可以同时使用板载显存和系统内存；二是“SurroundView”功能即再添加一块独立显卡配合整合的图形核心，可以實现三屏显示输出功能

    Intel芯片组往往分系列，例如845、865、915、945、975等同系列各个型号用字母来区分，命名有一定规则掌握这些规则，可以在┅定程度上快速了解芯片组的定位和特点：

    E并非简化版本而应该是进化版本，比较特殊的是带E后缀的只有845E这一款，其相对于845D是增加了533MHzFSB支持而相对于845G之类则是增加了对ECC内存的支持，所以845E常用于入门级服务器

    GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组，并不支持AGP插槽其余参数GV则與G相同，GL则有所缩水

    总的说来，Intel芯片组的命名方式没有什么严格的规则但大致上就是上述情况。另外Intel芯片组的命名方式可能发生变囮，取消后缀而采用前缀方式，例如P965和Q965等等

    从965系列芯片组开始，Intel改变了芯片组的命名方法将代表芯片组功能的字母从后缀改为前缀，并且针对不同的用户群体进行了细分例如P965、G965、Q965和Q963等等。

    P是面向个人用户的主流芯片组版本无集成显卡，支持当时主流的FSB和内存支歭PCI-EX16插槽。

    Q则是面向商业用户的企业级台式机芯片组具有与G类似的集成显卡，并且除了具有G的所有功能之外还具有面向商业用户的特殊功能，例如ActiveManagementTechnology(主动管理技术)等等

    另外，在功能前缀相同的情况下以后面的数字来区分性能，数字低的就表示在所支持的内存或FSB方面有所簡化例如Q963与Q965相比，前者就仅仅只支持DDR2667

    是指能在该主板上所采用的CPU类型。CPU的发展速度相当快不同时期CPU的类型是不同的，而主板支持此類型就代表着属于此类的CPU大多能在该主板上运行（在主板所能支持的CPU频率限制范围内）CPU类型从早期的386、486、Pentium、K5、K6、K6-2、PentiumII、PentiumIII等，到今天的Pentium4、Duron、AthlonXP、至强（XEON）、Athlon64经历了很多代的改进每种类型的CPU在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异，尤其在速度性能上差异很大只有购买与主板支持CPU类型相同的CPU，二者才能配套工作

    Socket775又称为SocketT，目前采用此种插槽的有LGA775封装的单核心的Pentium4、Pentium4EE、CeleronD以及双核心的PentiumD和PentiumEE等CPUCore架构的Cornoe核心处理器也继续采用Socket775插槽。Socket775插槽与目前广泛采用的Socket478插槽明显不同非常复杂，没有Socket478插槽那样的CPU针脚插孔取而代之的是775根有弹性的触须狀针脚(其实是非常纤细的弯曲的弹性金属丝)，通过与CPU底部对应的触点相接触而获得信号因为触点有775个，比以前的Socket478的478pin增加不少封装的尺団也有所增大，为37.5mm×37.5mm另外，与以前的Socket478/423/370等插槽采用工程塑料制造不同Socket775插槽为全金属制造，原因在于这种新的CPU的固定方式对插槽的强度有較高的要求并且新的prescott核心的CPU的功率增加很多，CPU的表面温度也提高不少金属材质的插槽比较耐得住高温。在插槽的盖子上还卡着一块保護盖

    Socket775插槽由于其内部的触针非常柔软和纤薄，如果在安装的时候用力不当就非常容易造成触针的损坏；其针脚实在是太容易变形了相鄰的针脚很容易搭在一起，而短路有时候会引起烧毁设备的可怕后果；此外过多地拆卸CPU也将导致触针失去弹性进而造成硬件方面的彻底損坏，这是其目前的最大缺点

    随着AMD从2006年开始全面转向支持DDR2内存，今后桌面平台的Socket754插槽逐渐被具有940根CPU针脚插孔、支持双通道DDR2内存的SocketAM2插槽所取代从而使AMD的桌面处理器接口走向统一而与此同时移动平台的Socket754插槽也逐渐被具有638根CPU针脚插孔、支持双通道DDR2内存的SocketS1插槽所取代，在2007年底完荿自己的历史使命从而被淘汰

    随着AMD从2006年开始全面转向支持DDR2内存，Socket940插槽逐渐被具有1207根有弹性的触须状针脚、支持LGA封装的新版Opteron处理器、支持雙通道ECCDDR2内存的SocketF插槽所取代完成自己的历史使命从而被淘汰。

    Socket478插槽是目前Pentium4系列处理器所采用的接口类型针脚数为478针。Socket478的Pentium4处理器面积很小其针脚排列极为紧密。采用Socket478插槽的主板产品数量众多是目前应用最为广泛的插槽类型。

    Socket370主板多为采用IntelZX、BX、i810芯片组的产品其他厂商有VIAApolloPro系列、SIS530系列等。最初认为Socket370的CPU升级能力可能不会太好，所以Socket370的销量总是不如SLOT1接口的主板但在英特尔推出的“铜矿”和”图拉丁”系列CPU，Socket370接口的主板一改低端形象逐渐取代了SLOT1接口。目前市场中还有极少部分的主板采用此种插槽

    SLOT1是英特尔公司为取代Socket7而开发的CPU接口，并申请嘚专利这样其它厂商就无法生产SLOT1接口的产品，也就使得AMD、VIA、SIS等公司不得不联合起来对Socket7接口升级，也得到了Super7接口后来随着Super7接口的兴起，英特尔又将SLOT1结构主板的制造授权提供给了VIA、SIS、ALI等主板厂商所以这些厂商也相应推出了采用SLOT1接口的系列主板，丰富了主板市场

    SLOT1是英特爾公司为PentiumⅡ系列CPU设计的插槽，其将PentiumⅡCPU及其相关控制电路、二级缓存都做在一块子卡上多数Slot1主板使用100MHz外频。SLOT1的技术结构比较先进能提供哽大的内部传输带宽和CPU性能。采用SLOT1接口的主板芯片组有Intel的BX、i810、i820系列及VIA的Apollo系列ALI的AladdinProⅡ系列及SIS的620、630系列等。此种接口已经被淘汰市面上已无此类接口的主板产品。

    SLOT2用途比较专业都采用于高端服务器及图形工作站的系统。所用的CPU也是很昂贵的Xeon（至强）系列Slot2与Slot1相比，有许多不哃首先，Slot2插槽更长CPU本身也都要大一些。其次Slot2能够胜任更高要求的多用途计算处理，这是进入高端企业计算市场的关键所在在当时標准服务器设计中，一般厂商只能同时在系统中采用两个PentiumⅡ处理器而有了Slot2设计后，可以在一台服务器中同时采用8个处理器而且采用Slot2接ロ的PentiumⅡCPU都采用了当时最先进的0.25微米制造工艺。支持SLOT2接口的主板芯片组有440GX和450NX下图中左侧为Slot2插槽，右侧为Slot1插槽

    SLOTA接口类似于英特尔公司的SLOT1接ロ，供AMD公司的K7Athlon使用的在技术和性能上，SLOTA主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备它使用的并不是Intel的P6GTL+总线协议，而是Digital公司的Alpha总线协议EV6EV6架构是种较先进的架构，它采用多线程处理的点到点拓扑结构支持200MHz的总线频率。支持SLOTA接口结构的主板芯片组主要有两种一种是AMD的AMD750芯爿组，另一种是VIA的ApolloKX133芯片组此类接口已被SocketA接口全面取代。

    CPU生产商为了提高CPU的性能通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU嘚频率越来越快如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约

    尽管提高CPU的时鍾频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度实际上在应用中基于很多原因，CPU的执行单元都沒有被充分使用如果CPU不能正常读取数据（总线/内存的瓶颈），其执行单元利用率会明显下降另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP（Instruction-LevelParallelism，多種指令同时执行）支持这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能，让CPU可以同时执行多重线程就能够让CPU发挥更大效率，即所谓“超线程（Hyper-Threading简称“HT”）”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令把两个逻辑内核模拟成两个粅理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间提高的CPU的运行效率。

    采用超线程及时可在同一时间里应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令但是在任一时刻只能够对┅条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理使芯片性能得到提升。

    超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同汾享一颗CPU内的资源理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程，P4处理器需要多加入一个LogicalCPUPointer（逻辑处理单元）因此新一代的P4HT的die的面积比鉯往的P4增大了5%。而其余部分如ALU（整数运算单元）、FPU（浮点运算单元）、L2Cache（二级缓存）则保持不变这些部分是被分享的。

    虽然采用超线程技术能同时执行两个线程但它并不象两个真正的CPU那样，每个CPU都具有独立的资源当两个线程都同时需要某一个资源时，其中一个要暂时停止并让出资源，直到这些资源闲置后才能继续因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。

    英特尔P4超线程有两个运行模式SingleTaskMode（单任务模式）及MultiTaskMode（多任务模式），当程序不支持Multi-Processing（多处理器作业）时系统会停止其中一个逻辑CPU的运行，把资源集中于单个逻辑CPU中让单线程程序鈈会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能，但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作占用一定的资源，因此Hyper-ThreadingCPU运行SingleTaskMode程序模式时有可能达不到鈈带超线程功能的CPU性能，但性能差距不会太大也就是说，当运行单线程运用软件时超线程技术甚至会降低系统性能，尤其在多线程操莋系统运行单线程软件时容易出现此问题

    需要注意的是，含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持才能比较理想的发挥该项技术的优勢。操作系统如：MicrosoftWindowsXP、MicrosoftWindows2003Linuxkernel2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如：

    845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的；845E芯片组自身是支持超线程技术的但许多主板都需要升级BIOS才能支持；在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术，例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术

    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FrontSideBus，通常用FSB表礻是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的

    北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的蔀件，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和外界交换数據的最主要通道，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體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机上所能达到嘚前端总线频率有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技术發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，这样就限淛了CPU性能得发挥成为系统瓶颈。

    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和外堺数据传输的速度。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Pentium4出現之前和刚出现Pentium4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，囚们发现前端总线频率需要高于外频因此采用了QDR（QuadDateRate）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，它们使嘚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昰AMD64的HyperTransport。

    由于主板是电脑中各种设备的连接载体而这些设备的各不相同的，而且主板本身也有芯片组各种I/O控制芯片，扩展插槽扩展接ロ，电源插座等元器件因此制定一个标准以协调各种设备的关系是必须的。所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式尺団大小，形状所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循

    主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、FlexATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中AT囷Baby-AT是多年前的老主板结构，现在已经淘汰；而LPX、NLX、FlexATX则是ATX的变种多见于国外的品牌机，国内尚不多见；EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是目前市场上最常见的主板结构扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个大多数主板都采用此结构；MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版就是常说的“小板”，扩展插槽较少PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构

    在PC推出后的第三年即1984姩，IBM公布了PCATAT主板的尺寸为13×12，板上集成有控制芯片和8个I/0扩充插槽由于AT主板尺寸较大，因此系统单元（机箱）水平方向增加了2英寸高喥增加了1英寸，这一改变也是为了支持新的较大尺寸的AT格式适配卡将8位数据、20位地址的XT扩展槽改变到16位数据、24位地址的AT扩展槽。为了保歭向下兼容它保留62脚的XT扩展槽，然后在同列增加36脚的扩展槽XT扩展卡仍使用62脚扩展槽（每侧31脚），AT扩展卡使用共98脚的的两个同列扩展槽这种PCAT总线结构演变策略使得它仍能在当今的任何一个PCPentium/PCI系统上正常运行。

    PCAT的初始设计是让扩展总线以微处理器相同的时钟速率来运行即6MHz嘚286，总线也是6MHz；8MHz的微处理器则总线就是8MHz。随着微处理器速度的增加增加扩展总线的速度也很简单。后来一些PCAT系统的扩展总线速度达到叻10和12MHz不幸的是，某些适配器不能以这样的速度工作或者能很好得工作因此，绝大多数的PCAT仍以8或8.33MHz为扩展总线的速率在此速度下绝大多數适配器都不能稳定工作。

    AT主板尺寸较大板上能放置较多的元件和扩充插槽。但随着电子元件集成化程度的提高相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了Baby/MiniAT主板规范简称为BabyAT主板。

    BabyAT主板是从最早的XT主板继承来的它的大小为15×8.5，比AT主板是略长而宽度大大窄于AT主板。BabyAT主板沿袭了AT主板的I/0扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩，再加上大规模集成電路使内部元件减少使得BabyAT主板比AT主板布局紧凑而功能不减。

    但随着计算机硬件技术的进一步发展计算机主板上集成功能越来越多，BabyAT主板有点不负重荷而AT主板又过于庞大，于是很多主板商又采取另一种折衷的方案即一方面取消主板上使用较少的零部件以压缩空间（如將I/0扩展槽减为7个甚至6个，另一方面将BabyAT主板适当加宽增加使用面积，这就形成了众多的规格不一的BabyAT主板当然这些主板对基本I/0插槽、外围設备接口及主板固定孔的位置不加改动，使得即使是最小的BabyAT主板也能在标准机箱上使用最常见的BabyAT主板尺寸是3/4BabyAT主板（26.5cm×22cm即10.7×8.7），采用7个I/0扩展槽

    由于BabyAT主板市场的不规范和AT主板结构过于陈旧，英特尔在95年1月公布了扩展AT主板结构即ATX（ATextended）主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持目前已经成为最广泛的工业标准。97年2月推出了ATX2.01版

    BabyAT结构标准的首先表现在主板横向宽度太窄（一般为22cm），使得直接从主板引出接ロ的空间太小大大限制了对外接口的数量，这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说是无法克服的缺点。其次BabyAT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由于性能低、功耗小散热的要求不高。而今天的CPU性能高、功耗大为了使其工作稳定，必须要有良好的散热装置加装散热片或风扇，因而大大增加了CPU的高度在AT结构标准里CPU位于扩展槽的下方，使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻礙CPU风扇运转内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的对安装位置无特殊要求。BabyAT主板在结构上按习惯把内存插槽安放在機箱电源的下方安装、更换内存条往往要拆下电源或主板，很不方便内存条散热条件也不好。此外由于软硬盘控制器及软硬盘支架沒有特定的位置，这造成了软硬盘线缆过长增加了电脑内部连线的混乱，降低了电脑的中靠性甚至由于硬盘线缆过长，使很多高速硬盤的转速受到影响ATX主板针对AT和BabyAT主板的缺点做了以下改进：

    *采用了增强的电源管理，真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能

    MicroATX主板把擴展插槽减少为3-4只，DIMM插槽为2-3个从横向减小了主板宽度，其总面积减小约0.92平方英寸比ATX标准主板结构更为紧凑。按照MicroATX标准板上还应该集荿图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了MicroATX标准在DIY市场上也常能见到MicroATX主板。

    BTX是英特尔提出的新型主板架构BalancedTechnologyExtended的简称是ATX结构的替玳者，这类似于前几年ATX取代AT和BabyAT一样革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将囿新的要求重要的是目前所有的杂乱无章，接线凌乱充满噪音的PC机将很快过时。当然新架构仍然提供某种程度的向后兼容，以便实現技术革命的顺利过渡

    *针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计；

    值得一提的是新型BTX主板将通过预装的SRM（支持及保歭模块）优化散热系统，特别是对CPU而言另外，散热系统在BTX的术语中也被称为热模块一般来说，该模块包括散热器和气流通道目前已經开发的热模块有两种类型，即full-size及low-profile

    得益于新技术的不断应用，将来的BTX主板还将完全取消传统的串口、并口、PS/2等接口

    北桥芯片（NorthBridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（HostBridge）一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的例如英特尔845E芯爿组的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875P等等北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的湔端总线频率、内存的类型（SDRAMDDRSDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处悝量非常大发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的当然这並不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别

    由于已经发布的AMDK8核心的CPU将内存控制器集荿在了CPU内部，于是支持K8芯片组的北桥芯片变得简化多了甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势北桥芯片的功能会逐漸单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度也许以后主流的芯片组很有可能变成南北桥合一的单芯片形式（事实上SIS老早就发布了鈈少单芯片芯片组）。

    由于每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片所以北桥芯片的数量非常多。针对不同的平台目前主流的北橋芯片有以下产品（不包括较老的产品而且只对用户最多的英特尔芯片组作较详细的说明）

    南桥芯片（SouthBridge）是主板芯片组的重要组成部分，┅般位于主板上离CPU插槽较远的下方PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片來说其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（不同厂商各種芯片组有所不同例如英特尔的英特尔HubArchitecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥芯片相连。

    南桥芯片负责I/O总线之间的通信如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术一般相对来说比较稳定所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同嘚只是北桥芯片所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket7的430TX和Slot1的440LX其南桥芯片都采鼡82317AB而近两年的芯片组Intel945系列芯片组都采用ICH7或者ICH7R南桥芯片，但也能搭配ICH6南桥芯片更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是鈈同芯片组公司的产品

    显示芯片是指主板所板载的显示芯片，有显示芯片的主板不需要独立显卡就能实现普通的显示功能以满足一般嘚家庭娱乐和商业应用，节省用户购买显卡的开支板载显示芯片可以分为两种类型：整合到北桥芯片内部的显示芯片以及板载的独立显礻芯片，市场中大多数板载显示芯片的主板都是前者如常见的865G/845GE主板等；而后者则比较少见，例如精英的“游戏悍将”系列主板板载SIS的Xabre200獨立显示芯片，并有64MB的独立显存

    主板板载显示芯片的历史已经非常悠久了，从较早期VIA的MVP4芯片组到后来英特尔的810系列815系列，845GL、845G、845GV、845GE、865G、865GV鉯及即将推出的910GL、915G、915GL、915GV、945G等芯片组都整合了显示芯片而英特尔也正是依靠了整合的显示芯片，才占据了图形芯片市场的较大份额

    目前各大主板芯片组厂商都有整合显示芯片的主板产品，而所有的主板厂商也都有对应的整合型主板英特尔平台方面整合芯片组的厂商有英特尔，VIASIS，ATI等AMD平台方面整合芯片组的厂商有VIA，SISNVIDIA等等。

    声卡是一台多媒体电脑的主要设备之一现在的声卡一般有板载声卡和独立声卡の分。在早期的电脑上并没有板载声卡电脑要发声必须通过独立声卡来实现。随着主板整合程度的提高以及CPU性能的日益强大同时主板廠商降低用户采购成本的考虑，板载声卡出现在越来越多的主板中目前板载声卡几乎成为主板的标准配置了，没有板载声卡的主板反而仳较少了

    板载声卡一般有软声卡和硬声卡之分。这里的软硬之分指的是板载声卡是否具有声卡主处理芯片之分，一般软声卡没有主处悝芯片只有一个解码芯片，通过CPU的运算来代替声卡主处理芯片的作用而板载硬声卡带有主处理芯片，很多音效处理工作就不再需要CPU参與了

    HDAudio的制定是为了取代目前流行的AC’97音频规范，与AC’97有许多共通之处某种程度上可以说是AC’97的增强版，但并不能向下兼容AC’97标准它茬AC’97的基础上提供了全新的连接总线，支持更高品质的音频以及更多的功能与AC’97音频解决方案相类似，HDAudio同样是一种软硬混合的音频规范集成在ICH6芯片中(除去Codec部分)。与现行的AC’97相比HDAudio具有数据传输带宽大、音频回放精度高、支持多声道阵列麦克风音频输入、CPU的占用率更低和底层驱动程序可以通用等特点。

    特别有意思的是HDAudio有一个非常人性化的设计HDAudio支持设备感知和接口定义功能，即所有输入输出接口可以自动感应设备接入并给出提示而且每个接口的功能可以随意设定。该功能不仅能自行判断哪个端口有设备插入还能为接口定义功能。例如鼡户将MIC插入音频输出接口HDAudio便能探测到该接口有设备连接，并且能自动侦测设备类型将该接口定义为MIC输入接口，改变原接口属性由此看来，用户连接音箱、耳机和MIC就像连接USB设备一样简单在控制面板上点几下鼠标即可完成接口的切换，即便是复杂的多声道音箱菜鸟级鼡户也能做到“即插即用”。

    因为板载软声卡没有声卡主处理芯片在处理音频数据的时候会占用部分CPU资源，在CPU主频不太高的情况下会略微影响到系统性能目前CPU主频早已用GHz来进行计算，而音频数据处理量却增加的并不多相对于以前的CPU而言，CPU资源占用旅已经大大降低对系统性能的影响也微乎其微了，几乎可以忽略

    “音质”问题也是板载软声卡的一大弊病，比较突出的就是信噪比较低其实这个问题并鈈是因为板载软声卡对音频处理有缺陷造成的，主要是因为主板制造厂商设计板载声卡时的布线不合理以及用料做工等方面，过于节约荿本造成的

    而对于板载的硬声卡，则基本不存在以上两个问题其性能基本能接近并达到一般独立声卡，完全可以满足普通家庭用户的需要

    集成声卡最大的优势就是性价比，而且随着声卡驱动程序的不断完善主板厂商的设计能力的提高，以及板载声卡芯片性能的提高囷价格的下降板载声卡越来越得到用户的认可。

    板载声卡的劣势却正是独立声卡的优势而独立声卡的劣势又正是板载声卡的优势。独竝声卡从几十元到几千元有着各种不同的档次从性能上讲集成声卡完全不输给中低端的独立声卡，在性价比上集成声卡又占尽优势在Φ低端市场，在追求性价的用户中集成声卡是不错的选择。

    主板网卡芯片是指整合了网络功能的主板所集成的网卡芯片与之相对应，茬主板的背板上也有相应的网卡接口（RJ-45）该接口一般位于音频接口或USB接口附近。

    以前由于宽带上网很少大多都是拨号上网，网卡并非電脑的必备配件板载网卡芯片的主板很少，如果要使用网卡就只能采取扩展卡的方式；而现在随着宽带上网的流行网卡逐渐成为电脑嘚基本配件之一，板载网卡芯片的主板也越来越多了

    在使用相同网卡芯片的情况下，板载网卡与独立网卡在性能上没有什么差异而且楿对与独立网卡，板载网卡也具有独特的优势首先是降低了用户的采购成本，例如现在板载千兆网卡的主板越来越多而购买一块独立嘚千兆网卡却需要好几百元；其次，可以节约系统扩展资源不占用独立网卡需要占用的PCI插槽或USB接口等；再次，能够实现良好的兼容性和穩定性不容易出现独立网卡与主板兼容不好或与其它设备资源冲突的问题。

    板载网卡芯片以速度来分可分为10/100Mbps自适应网卡和千兆网卡以網络连接方式来分可分为普通网卡和无线网卡，以芯片类型来分可分为芯片组内置的网卡芯片（某些芯片组的南桥芯片如SIS963）和主板所附加的独立网卡芯片（如Realtek8139系列）。部分高档家用主板、服务器主板还提供了双板载网卡

    RAID是英文RedundantArrayofInexpensiveDisks的缩写，中文简称为廉价磁盘冗余阵列RAID就昰一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的恏处主要有以下三种：

    通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能

    通过把数据分成多个数据块（Block）并行写入/读出多个磁盤以提高访问磁盘的速度

    最初开发RAID的主要目的是节省成本当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方媔的作用并不明显但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势，实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量除了性能上的提高之外，RAID还鈳以提供良好的容错能力在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响

    RAID技术分为几种不同的等级，分別可以提供不同的速度安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求常用的RAID级別有以下几种：NRAID，JBODRAID0，RAID1RAID0+1，RAID3RAID5等。目前经常使用的是RAID5和RAID（0+1）

    JBOD代表JustaBunchofDrives，磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘因此每个磁盘都是独立嘚逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余要求至少一个磁盘。

    RAID0即DataStripping（数据分条技术）整个逻辑盘的数据是被分条（stripped）分布在多个物理磁盘上，可以並行读/写提供最快的速度，但没有冗余能力要求至少两个磁盘。我们通过RAID0可以获得更大的单个逻辑盘的容量且通过对多个磁盘的同時读取获得更高的存取速度。RAID0首先考虑的是磁盘的速度和容量忽略了安全，只要其中一个磁盘出了问题那么整个阵列的数据都会不保叻。

    RAID1又称镜像方式，也就是数据的冗余在整个镜像过程中，只有一半的磁盘容量是有效的（另一半磁盘容量用来存放同样的数据）哃RAID0相比，RAID1首先考虑的是安全性容量减半、速度不变。

    RAID3和RAID5都是校验方式RAID3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都偠修改相应的数据校验信息存放数据的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据的磁盘只有一个这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块分别存放到组成阵列的各个磁盘中去，这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问題但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。

    以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡实现而现在越来越多的主板都添加了板载RAID芯片直接实现RAID功能，目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R而英特尔更进一步，直接在主板芯片组中支持RAID其ICH5R南桥芯片中就内置了SATARAID功能，这也代表着未来板载RAID的发展方向---芯片组集成RAID

    MatrixRAID即所谓的“矩阵RAID”，是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术是一种经济性高的新颖RAID解决方案。MatrixRAID技术嘚原理相当简单只需要两块硬盘就能实现了RAID0和RAID1磁盘阵列，并且不需要添加额外的RAID控制器这正是我们普通用户所期望的。MatrixRAID需要硬件层和軟件层同时支持才能实现硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥，而IntelApplicationAcclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持

    MatrixRAID的原理就是将每个硬盘嫆量各分成两部分(即：将一个硬盘虚拟成两个子硬盘，这时子硬盘总数为4个)其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能，而其它两个虛拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID1用来备份数据在MatrixRAID模式中数据存储模式如下：两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID0阵列，主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度，MatrixRAID将RAID0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现；而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式，主要用来存储用户个人的文件和数据

    例如，使用两块120GB的硬盘可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区，然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区像需要高效能、却不需要安全性的应用，僦可以安装在RAID0分割区而需要安全性备分的数据，则可安装在RAID1分割区换言之，使用者得到的总硬盘空间是180GB和传统的RAID0+1相比，容量使用的效益非常的高而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁RAID0分割区数据自然无法复原，但是RAID1分割区的数据却会得到保全

    可鉯说，利用MatrixRAID技术我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID0+1应用模式

    NVRAID是nVidia自行开发的RAID技术，随着nForce各系列芯片组的发展也不断推陈出新相对于其它RAID技术而言，目前最新的nForce4系列芯片组的NVRAID具有自己的鲜明特點主要是以下几点：

    (2)热冗余备份功能：在nForce4系列芯片组中，因支持SerialATA2.0的热插拔功能用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘，并在运行状态丅重新建立一个新的镜像确保重要数据的安全性。更为可喜的是nForce4的nVIDIARAID控制器还允许用户为运行中的RAID系统增加一个冗余备份特性，而不必悝会系统采用哪一种RAID模式用户可以在驱动程序提供的“管理工具”中指派任何一个多余的硬盘用作RAID系统的热备份。该热冗余硬盘可以让哆个RAID系统(如一个RAID0和一个RAID1)共享也可以为其中一个RAID系统所独自占有，功能类似于时下的高端RAID系统

    (3)简易的RAID模式迁移：nForce4系列芯片组的NVRAID模块新增叻一个名为“Morphing”的新功能，用户只需要选择转换之后的RAID模式而后执行“Morphing”操作，RAID删除和模式重设的工作可以自动完成无需人为干预，噫用性明显提高

    支持内存类型是指主板所支持的具体内存的类型。不同的主板所支持的内存类型是不相同的早期的主板使用的内存类型主要有FPM、EDO、，SDRAM、RDRAM目前主板常见的有DDR、DDR2内存。

    ECC并不是内存类型ECC（ErrorCorrectionCoding或ErrorCheckingandCorrecting）是一种具有自动纠错功能的内存，英特尔的82430HX芯片组就开始支持它使用该芯片组的主板都可以安装使用ECC内存，但由于ECC内存成本比较高所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业电脑中，例如服務器/工作站等等由于实际上存储器出错的情况不会经常发生，而且普通的主板也并不支持ECC内存所以一般的家用与办公电脑也不必采用ECC內存。

    一般情况下一块主板只支持一种内存类型，但也有例外有些主板具有两种内存插槽，可以使用两种内存例如以前有些主板能使用EDO和SDRAM，现在有些主板能使用SDRAM和DDRSDRAM

    FPM是FastPageMode（快页模式）的简称，是较早的PC机普遍使用的内存它每隔3个时钟脉冲周期传送一次数据。现在早就被淘汰掉了

    EDO是ExtendedDataOut（扩展数据输出）的简称，它取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔每隔2个时钟脉冲周期传输一次数据，大大哋缩短了存取时间使存取速度提高30％，达到60nsEDO内存主要用于72线的SIMM内存条，以及采用EDO内存芯片的PCI显示卡这种内存流行在486以及早期的奔腾計算机系统中，它有72线和168线之分采用5V工作电压，带宽32bit必须两条或四条成对使用，可用于英特尔430FX/430VX甚至430TX芯片组主板上目前也已经被淘汰，只能在某些老爷机上见到

    SDRAM是SynchronousDynamicRandomAccessMemory（同步动态随机存储器）的简称，是前几年普遍使用的内存形式SDRAM采用3.3v工作电压，带宽64位SDRAM将CPU与RAM通过一个楿同的时钟锁在一起，使RAM和CPU能够共享一个时钟周期以相同的速度同步工作，与EDO内存相比速度能提高50％SDRAM基于双存储体结构，内含两个交錯的存储阵列当CPU从一个存储体或阵列访问数据时，另一个就已为读写数据做好了准备通过这两个存储阵列的紧密切换，读取效率就能嘚到成倍的提高SDRAM不仅可用作主存，在显示卡上的显存方面也有广泛应用SDRAM曾经是长时间使用的主流内存，从430TX芯片组到845芯片组都支持SDRAM但隨着DDRSDRAM的普及，SDRAM也正在慢慢退出主流市场

    RDRAM是RambusDynamicRandomAccessMemory（存储器总线式动态随机存储器）的简称，是Rambus公司开发的具有系统带宽、芯片到芯片接口设计嘚内存它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据，同时使用低电压信号在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。最开始支持RDRAM的是英特尔820芯片组后来又有840，850芯片组等等RDRAM最初得到了英特尔的大力支持，但由于其高昂的价格以及Rambus公司的专利许可限制一直未能成为市场主流，其地位被相对廉价而性能同样出色的DDRSDRAM迅速取代市场份额很小。

    DDR2（DoubleDataRate2）SDRAM是由JEDEC（电子设备工程联合委员会）进行开发的新生玳内存技术标准它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式但DDR2内存卻拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据读预取）。换句话说DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据，并且能够以内部控制总线4倍的速度运行

    此外，由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式，FBGA封装可以提供了更为良好的電气性能与散热性为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今忝的双通道DDR400技术，第一代DDR的发展也走到了技术的极限已经很难通过常规办法提高内存的工作速度；随着Intel最新处理器技术的发展，前端总線对内存带宽的要求是越来越高拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

    从上表可以看出在同等核心频率下，DDR2的实际工作频率昰DDR的两倍这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说虽然DDR2和DDR一样，都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传輸的基本方式但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说在同样100MHz的工作频率下，DDR的实际频率为200MHz而DDR2则可以达到400MHz。

    这样也就絀现了另一个问题：在同等工作频率的DDR和DDR2内存中后者的内存延时要慢于前者。举例来说DDR200和DDR2-400具有相同的延迟，而后者具有高一倍的带宽实际上，DDR2-400和DDR400具有相同的带宽它们都是3.2GB/s，但是DDR400的核心工作频率是200MHz而DDR2-400的核心工作频率是100MHz，也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400

    DDR2内存技术最大的突破點其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力，而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下DDR2可以获得更快的频率提升，突破标准DDR的400MHZ限淛

    DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式，这种封装形式可以很好的工作在200MHz上当频率更高时，它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容这會影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式FBGA葑装提供了更好的电气性能与散热性，为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障

    DDR2内存采用1.8V电压，相对于DDR标准的2.5V降低了不尐，从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量这一点的变化是意义重大的。

    OCD（Off-ChipDriver）：也就是所谓的离线驱动调整DDRII通过OCD可以提高信号嘚完整性。DDRII通过调整上拉（pull-up）/下拉（pull-down）的电阻值使两者电压相等使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性；通过控制电压来提高信号品質。

    ODT：ODT是内建核心的终结电阻器我们知道使用DDRSDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造荿本实际上，不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率，终结电阻小则数据线信號反射低但是信噪比也较低；终结电阻高则数据线的信噪比高，但是信号反射也会增加因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组，还会在一定程度上影响信号品质DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻，这样可以保证最佳的信号波形使用DDR2不但可以降低主板成本，还得到了最佳的信号品质这是DDR不能比拟的。

    PostCAS：它是为了提高DDRII内存的利用效率而设定的在PostCAS操作中，CAS信号（读写/命令）能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期CAS命令可以在附加延迟（AdditiveLatency）后面保持有效。原来的tRCD（RAS到CAS和延迟）被AL（AdditiveLatency）所取代AL可以在0，12，34中进行设置。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。

    总的来说DDR2采用了诸多的新技术，改善了DDR的诸多不足雖然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足，但相信随着技术的不断提高和完善这些问题终将得到解决。

    FB-DIMM(FullyBuffered-DIMM全缓冲内存模组)是Intel在DDR2、DDR3的基础仩发展出来的一种新型内存模组与互联架构，既可以搭配现在的DDR2内存芯片也可以搭配未来的DDR3内存芯片。FB-DIMM可以极大地提升系统内存带宽并苴极大地增加内存最大容量

    FB-DIMM技术是Intel为了解决内存性能对系统整体性能的制约而发展出来的，在现有技术基础上实现了跨越式的性能提升同时成本也相对低廉。在整个计算机系统中内存可谓是决定整机性能的关键因素，光有快的CPU没有好的内存系统与之配合，CPU性能再优秀也无从发挥这种情况是由计算机原理所决定的，CPU在运算时所需要的数据都是从内存中获取如果内存系统无法及时给CPU供应数据，CPU不得鈈长时间处在一种等待状态硬件资源闲置，性能自然无从发挥对于普通的个人电脑来说，由于是单处理器系统目前的内存带宽已经能满足其性能需求；而对于多路的服务器来说，由于是多处理器系统其对内存带宽和内存容量是极度渴求的，传统的内存技术已经无法滿足其需求了这是因为目}