计算机硬件基础知识大全

高速缓存--Cache 介绍Cache的分级

随着CPU的速度的加快，它与动态存储器DRAM配合工作时往往需要插入等待状态，这样难以发挥出CPU的高速度，也难以提高整机的性能。如果采用静态存储器，虽可以解决该问题，但SRAM价格高。在同样容量下，SARM的价格是DRAM的4倍。而且SRAM体积大，集成 度低。为解决这个问题，在386DX以上的主板中采用了高速缓冲存储器--Cache技术。其基本思想是用少量的SRAM作为CPU与DRAM存储系统之间的缓冲区，即Cache系统。80486以及更高档微处理器的一个显著特点是处理器芯片内集成了SRAM作为Cache，由于这些Cache装在芯片内，因此称为片内Cache。486芯片内Cache的容量通常为8K。高档芯片 如Pentium为16KB，PowerPC可达32KB。Pentium微处理器进一步改进片内Cache，采用数据和双通道Cache技术，相对而言，片内Cache的容量不大，但是非常灵活、方便，极大地提高了微处理器的性能。片内Cache也称为一级Cache。由于486，586等高档处理器的时钟频率很高，一旦出现一级Cache未命中的情况，性能将明显恶化。在这种情况下采用的办法是在处理器芯片之外再加Cache，称为二级Cache。二级Cache实际上是CPU和主存之间的真正缓冲。由于系统板上的响应时间远低于CPU的速度，如果没有二级Cache就不可能达到486，586等高档处理器的理想速度。二级Cache的容量通常应比一级Cache大一个数量级以上。在系统设置中，常要求用户确定二级Cache是否安装及尺寸大小等。二级Cache的大小一般为128KB、256KB或512KB。在486以上档次的微机中，普遍采用256KB或512KB同步Cache。所谓同步是指Cache和CPU采用了相同的时钟周期，以相同的速度同步工作。相对于异步Cache，性能可提高30% 以上。

什么是CACHE存储器?

所谓Cache，即高速缓冲存储器，是位于CPU和主存储器DRAM(Dynamic RAM)之间的规模较 小的但速度很高的存储器，通常由SRAM组成。SRAM(Static RAM)是静态存储器的英文缩写。由于SRAM采用了与制作CPU相同的半导体工艺，因此与动态存储器DRAM比较，SRAM 的存取速度快，但体积较大，价格很高。由于动态RAM组成的主存储器的读写速度低于CPU 的速度，而CPU每执行一条指令都要访问一次或多次主存，所以CPU总是要处于等待状态，严重地降低了系统的效率。采用Cache之后，在Cache中保存着主存储器内容的部分副本，CPU在读写数据时，首先访问Cache。由于Cache的速度与CPU相当，因此CPU就能在零等待状态下迅速地完成数据的读写。只有Cache中不含有CPU所需的数据时，CPU才去访问主存。CPU在访问Cache时找到所需的数据称为命中，否则称为未命中。因此，访问Cache的命中率则成了提高效率的关键。而提高命中率则取决于Cache存储器的映象方式和Cache内 容替换的算法等一系列因素。

对内存扩容时应遵循哪些规则?

1.对大多数PC机来说，不能在同一组Bank内(每组包括两到四个插座)将不同大小的SIMM条混合在一起。很多PC机都可安装不同容量的SIMM，但装在PC机同一组中的所有SIMM必须具有相同的容量，例如，对一个四插槽组来说，PC机一般既可接受1MB的SIMM条，也可 接受4MB的SIMM条，可在该组的每个槽内安装1MB SIMM，则这一组共可容纳4MB内存。也 可在该组每个槽内安装4MB SIMM，则这一组共可容纳16MB内存。但是，不能为了得到10MB内存，在两个槽内插入1MB的SIMM条，而在另两个槽中插入4MB的SIMM条。

2.对于很多PC机来说，若把不同速度的SIMM混合在一起，即使它们的容量相同也会带来麻烦。例如，计算机中已有运行速度为60纳秒(ns)的4MB内存，而文档中说70ns的SIMM也能工作。如果在母板的空闲内存槽中再插入速度为70ns的SIMM条，机器会拒绝引导或在启动后不久就陷于崩溃。对于某些机器来说，若把速度低的SIMM放至第一组，则可解决速度 混合问题。计算机会按最低速度存取，剩余部分不会再有用。

3.对于大多数PC机来说，必须将一组的所有插槽都插满。或者将一组全部置空(当然第一组 不行)。在一组中不能只装一部分。

4.PC机可接受的SIMM大小有一个上限(最大值可从PC机说明书中找到。若没有说明书，唯 一的方法就是从实践中找到最大值了)。何谓30线、72线、168线内存条 内存条；30线；72线；168线 介绍30线、72线、168线内存条的有关知识及相互之间的区别条形存储器是把一些存储器芯片焊在一小条印制电路板上做成的，即称之为内存条，所谓内存条线数即引脚数，按引脚数不同可把内存条分为30线的内存条、72线的内存条(SIMM， 即Sigle inline Memory Modale)和168线的内存条(DIMM，即Double inline Memory Module)。内存条的引脚数必须与主板上内存槽的插脚数相匹配，内存条插槽也有30线、72 线和168线三种。30线内存条提供8位有效数据位。常见容量有256KB、1MB和4MB。72线的内存条体积稍大，提供32位的有效数据位。常见容量有4MB、8MB、16MB和32MB。按下按键你可以看到72线内存条的外观形状。 168线的内存条体积较大，提供64位有效数据位。

如何识别Cache存储器芯片标志?

目前微机系统中，常用的静态RAM的容量有8K×8位(64Kbit)、32K×8(256Kbit)位以及64K×8(512Kbit)位三种芯片，存取时间(周期)为15ns到30ns。以上参数在静态SRAM芯片上常标注为：XX64-25(XX65-25)、XX256-15(XX257-15)、XX512-15等。以XX256-15为例，其中“256”表示容量(单位为Kbit)，“15”表示存取时间(单位为 ns)。在表示SRAM存储器容量的数值中，“64”与“65”相同，都表示该芯片的容量为64Kbit，即8KB。同理，“256”与“257”的含义也相同，即该芯片的容量为32KB。例如在华硕PVI686SP3主板上使用的SRAM芯片为W24257AK-15，即该芯片的容量为32K×8位，存取速 度为15ns。

如何用软件的方法检测Cache？

检测；高速缓存；Cache 介绍用软件检测Cache的方法 ,主板上Cache的大小和有无很难用一般方法判断，尤其是有的主板连BIOS都被不法经销商修改过以方便作假。486时代常用的拔插法现在也不灵了——奔腾主板上很多标称256K的Cache芯片都是直接SMT(表面安装)上去的，无法拔插。测试Cache的软件确实有一些，如 CCT等，但普通用户很难得到这些专业软件。

2.分类认识内存

内存作为微型计算机的重要部件之一，已从早期的普通内存，发展到目前的同步动态内存，还有越来越广泛地应用于多媒体领域的RDRAM与后来的SDRAM Ⅱ、DDR RAM。

内存大致的分类情况如下：

1.FPM(Fast Page Mode)

FPM(快页模式)是较早的个人计算机普遍使用的内存，它每隔3个时钟脉冲周期传送一次数据。现在已很少见到使用这种内存的计算机系统了。

2.EDO(Extended Data Out)

EDO(扩展数据输出)内存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，大大地缩短了存取时间，使存取速度提高30％，达到60ns。EDO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(参阅本书后面的内容)。

注：EDO内存条是普通DRAM内存的改进型，它比普通内存提高速度约10%20%左右。当它在完成某一单元信息的读写之前，能提前读写下一单元的信息，这样就提高了内存的读写速度。但只是在普通内存的基础上改进了它的读写方式，但它的读写速度却仍然不够快，只能达到50ns60ns之间。对于CPU的几ns的速度来说，仍然存在着很大的差别。

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