認(rèn)識(shí)電腦中的頻率

隨著電腦的日益普及,我們隨時(shí)都會(huì)聽(tīng)到“頻率”這個(gè)技術(shù)參數(shù),它是衡量系統(tǒng)運(yùn)行速度的一個(gè)重要指標(biāo),頻率高,說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行速度快,但不同設(shè)備有不同的頻率,使大家一頭霧水,令人搞不清楚是咋回事兒,如Hz(Hertz,赫茲)、KHz(千赫茲)、MHz(兆赫茲),GHZ(吉赫茲)。面對(duì)眾多的頻率,你先不要著急,看看下面的文字,你就會(huì)明白是咋回事了。
小知識(shí):頻率
頻率是指1秒鐘內(nèi)發(fā)生的脈沖信號(hào)的周期數(shù),頻率為1kHz的時(shí)鐘周期為1毫秒、1MHz的時(shí)鐘周期為1微秒、1GHz的時(shí)鐘周期為1納秒。
一、時(shí)鐘頻率
誰(shuí)在為電腦提供時(shí)鐘頻率呢?在主板上有一個(gè)長(zhǎng)方形、用金屬包裹的晶振元件(如圖1),當(dāng)主板上電后它就會(huì)發(fā)生電磁振蕩,產(chǎn)生一系列高頻率的電子脈沖波。但是這些脈沖還不夠精確,與電腦需要的頻率還不匹配,因此還需要將這些原始頻率輸入到晶振元件附近的時(shí)鐘頻率發(fā)生器芯片,對(duì)原始頻率進(jìn)行整形、分頻,然后變?yōu)橛?jì)算機(jī)需要時(shí)各種總線工作頻率??偩€就是電腦內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃偩€制作在主板上,它由密密麻麻的線路組成。電腦總線采用分層結(jié)構(gòu),運(yùn)行頻率逐級(jí)降低。第一級(jí)為CPU與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸通道,即系統(tǒng)前端總線頻率;第二級(jí)為內(nèi)存與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸通道,即內(nèi)存總線頻率;第三級(jí)是AGP顯卡與北橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸通道,即AGP總線頻率;第四級(jí)是PCI、ISA設(shè)備與南橋芯片的數(shù)據(jù)傳輸通道,即PCI總線頻率。
二、CPU主頻率
CPU主頻率也就是CPU的時(shí)鐘頻率,簡(jiǎn)單地說(shuō)也就是CPU的工作頻率。用公式表示就是:主頻=外頻×倍頻。其中,外頻就是總線時(shí)鐘頻率;而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數(shù)。
一般說(shuō)來(lái),一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的,所以主頻越高,CPU的速度也就越快了。不過(guò)由于各種CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不盡相同,所以并不能完全用主頻來(lái)概括CPU的性能。但CPU主頻的高低可以決定電腦的檔次和價(jià)格水平。
以Pentium 4 2.0為例,它的工作主頻為2.0GHz,這說(shuō)明了什么呢?具體來(lái)說(shuō),2.0GHz意味著每秒鐘它會(huì)產(chǎn)生20億個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào),每個(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期為0.5納秒。而Pentium 4 CPU有4條流水線運(yùn)算單元,如果負(fù)載均勻的話,CPU在1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以進(jìn)行4個(gè)二進(jìn)制加法運(yùn)算。這就意味著該P(yáng)entium 4 CPU每秒鐘可以執(zhí)行80億條二進(jìn)制加法運(yùn)算。但如此驚人的運(yùn)算速度不能完全為用戶服務(wù),電腦硬件和操作系統(tǒng)本身還要消耗CPU的資源。
但Athlon XP處理器采用了PR標(biāo)稱方式,AMD公開(kāi)的266MHz前端總線頻率的Athlon XP處理器標(biāo)稱頻率和實(shí)際頻率的轉(zhuǎn)換計(jì)算公式如下:
標(biāo)稱頻率=3×實(shí)際頻率/2-500
實(shí)際頻率=2×標(biāo)稱頻率/3 333
例如,Athlon XP 2100 的實(shí)際頻率為1733MHz=2×2100/3 333
三、系統(tǒng)前端總線頻率
關(guān)于這方面的話題,大家可以參見(jiàn)《前端總線頻率≠外頻》一文。
四、內(nèi)存總線頻率
現(xiàn)在使用的內(nèi)存有PC133 SDRAM、DDR266/333/400 DDR SDRAM、PC800 RDRAM等幾種類型。我們應(yīng)當(dāng)注意內(nèi)存時(shí)鐘頻率與內(nèi)存總線頻率的區(qū)別。內(nèi)存時(shí)鐘頻率對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能來(lái)說(shuō)很重要,內(nèi)存時(shí)鐘頻率指內(nèi)存工作時(shí)的頻率,一般等同于總線時(shí)鐘頻率;而內(nèi)存總線頻率指內(nèi)存中數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率。
例如,PC133 SDRAM內(nèi)存時(shí)鐘頻率為133MHz,它只能在時(shí)鐘脈沖的上升沿傳輸數(shù)據(jù),也就是說(shuō)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能傳輸1個(gè)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)存取周期為7ns左右,因此PC133 SDRAM內(nèi)存總線頻率也是133MHz;DDR SDRAM內(nèi)存能夠在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),因此DDR SDRAM在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)能夠傳輸2個(gè)數(shù)據(jù),當(dāng)內(nèi)存時(shí)鐘頻率為133MHz時(shí),內(nèi)存總線頻率為266MHz,數(shù)據(jù)存取周期為3ns左右;PC800 RDRAM內(nèi)存時(shí)鐘頻率為400MHz,時(shí)鐘上升沿和時(shí)鐘下降沿都可以用來(lái)傳輸數(shù)據(jù),如果采用雙通道內(nèi)存總線時(shí),內(nèi)存總線頻率達(dá)到800MHz。
五、AGP總線頻率
AGP總線頻率為66MHz,它是通過(guò)主板的分頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。由此,我們也可以知道AGP總線頻率并不是固定的,而是取決于總線時(shí)鐘頻率,也就是CPU外頻。當(dāng)總線時(shí)鐘頻率為66、100、133MHz時(shí),主板會(huì)通過(guò)分頻技術(shù)令A(yù)GP總線保持66MHz的工作頻率,而當(dāng)外頻提高到非標(biāo)準(zhǔn)頻率時(shí),比如125MHz時(shí),AGP總線將工作在83.3MHz的工作頻率。
六、PCI總線頻率
計(jì)算機(jī)當(dāng)中的PCI聲卡、PCI網(wǎng)卡,還有IDE硬盤、IDE光驅(qū)都是在PCI總線下工作。PCI總線頻率為33MHz,它也是通過(guò)主板的分頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)總線時(shí)鐘頻率為66、100、133MHz時(shí),主板會(huì)通過(guò)分頻技術(shù)令PCI總線保持33MHz的工作頻率,而當(dāng)外頻提高到非標(biāo)準(zhǔn)頻率時(shí),比如125MHz時(shí),PCI總線將工作在41.6MHz的工作頻率。這樣一來(lái),許多部件必須工作在非額定頻率之下,是否能正常運(yùn)作則要取決于產(chǎn)品本身的質(zhì)量了。此時(shí),硬盤能否撐得住是最關(guān)鍵的,因?yàn)镻CI總線頻率提升后,硬盤與CPU的數(shù)據(jù)交換速度增加,極有可能導(dǎo)致讀寫不正常,從而產(chǎn)生死機(jī)現(xiàn)象。反過(guò)來(lái)說(shuō),若是所有設(shè)備都沒(méi)問(wèn)題,那么更高的PCI總線頻率可以很明顯的提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。
七、顯示器刷新頻率
顯示器上的圖像由顯示器內(nèi)部的電子槍發(fā)射的電子掃描而成,電子槍發(fā)射的電子每秒在屏幕上掃描的水平線數(shù)稱為“水平刷新頻率”(或稱“行頻”)。水平刷新頻率越高圖像的穩(wěn)定性越好,但是水平刷新頻率太高時(shí),制造工藝復(fù)雜,產(chǎn)品價(jià)格偏高,并且容易損壞顯像管。
電子槍發(fā)射的電子從屏幕左上角掃描到屏幕右下角時(shí),我們稱為“一場(chǎng)”(幀),即完成一次畫面掃描。電子槍每秒鐘在屏幕上掃描完整畫面的次數(shù)稱為“垂直刷新頻率”(或稱“場(chǎng)頻”,一般我們常說(shuō)的“顯示器刷新率”指的就是它)。當(dāng)垂直刷新頻率低于75Hz以下時(shí),屏幕畫面將產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象,長(zhǎng)時(shí)間在這種狀態(tài)下工作時(shí),將嚴(yán)重影響使用者的眼睛健康。
從健康和經(jīng)濟(jì)的雙重角度來(lái)考慮,85Hz是最合適的,沒(méi)有必要把垂直刷新頻率調(diào)得太高。其實(shí)很多CRT制造出來(lái)時(shí)都可以承受很高的垂直刷新頻率,例如160Hz以上,但在顯示器的規(guī)格表上卻標(biāo)明最高垂直刷新頻率只有100Hz,這是因?yàn)殡娮泳€路設(shè)計(jì)以及電子元件品質(zhì)、功率等等選用的問(wèn)題?,F(xiàn)在市場(chǎng)上有一種3D眼鏡,它是利用了虛擬3D技術(shù),也就是說(shuō)利用兩個(gè)鏡片的快速切換,讓兩只眼睛看到不同的畫面而產(chǎn)生立體感,不過(guò)要想享受這種技術(shù)可是要付出代價(jià)的,由于這項(xiàng)技術(shù)的要求比較高,要求顯示器的垂直刷新頻率達(dá)到120Hz以上,這是市場(chǎng)上大多數(shù)中低檔顯示器難以達(dá)到的。
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