¿Cuál es el ciclo y la frecuencia del reloj de la CPU?
La "frecuencia" es un parámetro técnico común que se utiliza en muchos lugares, especialmente en la introducción de hardware. La frecuencia es un indicador importante de qué tan rápido opera un sistema. Una frecuencia alta significa que el sistema funciona rápido, pero diferentes dispositivos tienen frecuencias diferentes. Consulte la introducción del texto a continuación.
Hay un oscilador de cristal rectangular envuelto en metal en la placa base. Cuando la placa base esté encendida, vibrará electromagnéticamente y generará señales de pulsos electrónicos de alta frecuencia. Sin embargo, estos pulsos no son lo suficientemente precisos para coincidir con la frecuencia requerida por la computadora, por lo que estas frecuencias originales deben ingresarse en un chip generador de frecuencia de reloj cerca del oscilador de cristal, las frecuencias originales se moldean y dividen, y luego se convierten en varios buses operativos. frecuencias. El bus de la computadora adopta una estructura jerárquica y la frecuencia de funcionamiento se reduce gradualmente. La primera etapa es el canal de transmisión de datos entre la CPU y el chip Northbridge, que es la frecuencia del bus frontal del sistema; la segunda etapa es el canal de transmisión de datos entre la memoria y el chip Northbridge, que es la frecuencia del bus de memoria; la tercera etapa es la tarjeta gráfica AGP y el Northbridge. El canal de transmisión de datos entre chips es la frecuencia del bus AGP. El cuarto nivel es el canal de transmisión de datos entre los dispositivos PCI, ISA y el chip Southbridge, que es la frecuencia del bus PCI.
La frecuencia principal de la CPU es la frecuencia de reloj de la CPU. En pocas palabras, es la frecuencia de trabajo de la CPU. Expresado por la fórmula: frecuencia principal = frecuencia externa × multiplicador. La frecuencia externa es la frecuencia del reloj del bus; el multiplicador de frecuencia se refiere al múltiplo de la diferencia entre el FSB de la CPU y la frecuencia principal.
En general, el número de instrucciones que siempre se completan periódicamente es fijo, por lo que cuanto mayor sea la frecuencia principal, más rápida será la CPU. Sin embargo, debido a las diferentes estructuras internas de las distintas CPU, el rendimiento de la CPU no se puede resumir completamente en la frecuencia principal. Pero la frecuencia principal de la CPU puede determinar la calidad y el nivel de precio de la computadora.
Tome el Pentium 4 2.0 como ejemplo. Su frecuencia principal es de 2,0 GHz, lo que muestra que generará 2 mil millones de pulsos de reloj por segundo. Cada período de señal de reloj es de 0,5 ns. unidades informáticas, si la carga es uniforme, la CPU puede realizar cuatro operaciones de suma binaria en 1 ciclo de reloj. Esto significa que la CPU Pentium 4 puede realizar 8 mil millones de operaciones de suma binaria por segundo. Pero velocidades tan sorprendentes y económicas no pueden satisfacer plenamente a los usuarios, ya que tanto el hardware de la computadora como el propio sistema operativo consumen recursos de la CPU. Q#xtd_
Sin embargo, el procesador Athlon XP de AMD utiliza el modo nominal PR. La fórmula de conversión entre la frecuencia nominal y la frecuencia real del procesador Athlon XP con una frecuencia de bus frontal de 266MHz divulgada por AMD es la siguiente:
Frecuencia nominal = 3×frecuencia real/2-500/
Frecuencia real = 2×frecuencia nominal/3+333H1.
Por ejemplo, la frecuencia real del Athlon XP 210 es 1733 MHz = 2×2100/3+333.
El bus frontal (FSB) es la línea que conecta la CPU y el chip Northbridge. Antes de Pentium 4, la frecuencia del bus frontal del sistema y la frecuencia externa de la CPU eran las mismas. Es diferente para los procesadores Pentium 4 y Athlon.
El procesador Pentium 4 utiliza tecnología de modo de transmisión de datos cuádruple similar al principio de funcionamiento AGP 4×. Por ejemplo, la frecuencia externa de Pentium 4 3.06GHz es 133MHz, entonces su frecuencia de bus frontal es 533MHz=133×4 (Nota: Hay algunos datos estándar fijos en el hardware, especialmente en términos de frecuencia y capacidad. Estos estándares Los datos son La hora no es tan precisa, por ejemplo, 133 × 4 = 532 aquí, pero no importa dónde mire, el número 532MHz no aparecerá, sino 533. De hecho, la frecuencia en sí no es particularmente precisa, como Pentium 4. Cuando se utiliza un procesador de 2,4 BGHz en circunstancias normales, encontrará que su frecuencia de trabajo real no es de 2,40 GHz, sino de 2,41 GHz.
Esto se debe a que su frecuencia externa ha alcanzado los 133,95 MHz, por lo que una frecuencia como 533 en realidad representa un estándar o nivel, que se utiliza para distinguirla de otros estándares o niveles, y no tiene completamente el significado del número en sí. No te sorprendas. ).
De manera similar, los procesadores de las series AMD Athlon (en chino llamado Athlon), Athlon XP y Duron (en chino llamado Duron) utilizan un método que puede transmitir datos en los bordes superior e inferior de la señal de pulso. tecnología, AMD la llama "bus frontal dual". Por ejemplo, AMD Athlon 900 utiliza una frecuencia externa de 100MHz, pero su bus frontal es de 200MHz.
Los principales tipos de memoria utilizados actualmente son PC133 SDRAM, DDR266/333/400 DDR SDRAM (también conocida como PC2400/2700/3200 DDR SDRAM) y PC800 RDRAM. Debo notar la diferencia entre la frecuencia del reloj de la memoria y la frecuencia del bus de memoria. La frecuencia del reloj de la memoria es fundamental para el rendimiento general del sistema. La frecuencia del reloj de la memoria se refiere a la frecuencia cuando la memoria está funcionando, que generalmente es equivalente a la frecuencia del reloj del bus. La frecuencia del bus de memoria se refiere a la frecuencia de transferencia de datos en la memoria.
Por ejemplo, la frecuencia del reloj de la memoria de PC133 SDRAM es de 133 MHz y los datos solo se pueden transmitir en el flanco ascendente del pulso del reloj, es decir, solo se puede transmitir 1 dato en un ciclo de reloj. y el ciclo de acceso a datos es de aproximadamente 7 ns, por lo que PC133 La frecuencia del bus de memoria de SDRAM también es de 133 MHz. La memoria DDR SDRAM puede transmitir datos tanto en el flanco ascendente como en el flanco descendente del pulso del reloj, por lo que DDR SDRAM puede transmitir dos datos en un ciclo de reloj. Cuando la frecuencia del reloj de la memoria es de 133 MHz, la frecuencia del bus de memoria es de 266 MHz y el ciclo de acceso a datos es de aproximadamente 3 ns. La frecuencia del reloj de la memoria de PC800 RDRAM es de 400 MHz y tanto el flanco ascendente como el descendente del reloj se pueden utilizar para transmitir datos. Si se utiliza un bus de memoria de doble canal, la frecuencia del bus de memoria alcanzará los 800 MHz. (Aparte, las etiquetas de DDR SDRAM son un poco más confusas que otras, incluidas DDR400 y PC3200. De hecho, son iguales. La diferencia es que la primera está etiquetada utilizando la frecuencia del bus de memoria y la segunda está etiquetada utilizando el ancho de banda del bus de memoria, es decir, memoria DDR400. El ancho de banda de PC133 y PC88 es de 3200 MB/s.
La interfaz AGP (Puerto de gráficos acelerados) es un nuevo bus diseñado para una conexión de alta velocidad entre el procesador. y la popularidad del sistema ha provocado que el ancho de banda de las tarjetas gráficas ISA se convierta en un cuello de botella. Cuando algunas aplicaciones basadas en gráficos 3D que requieren un alto rendimiento de visualización se conviertan en tendencia, el ancho de banda de las tarjetas gráficas PCI inevitablemente comenzará a serlo. estirado Aquí también presentaremos la frecuencia de reloj AGP y la frecuencia del bus AGP.
El ancho de bits de AGP es el mismo que el de PCI, pero la frecuencia de reloj de AGP es el doble que la de PCI. (66MHz). Esto se logra mediante la tecnología de división de frecuencia de la placa base. Tenga en cuenta que la frecuencia del reloj AGP no es fija, sino que depende de la frecuencia del reloj del bus, que es la frecuencia externa de la CPU. , 100 MHz o 133 MHz, la placa base mantendrá la frecuencia del reloj AGP en 66 MHz mediante tecnología de división de frecuencia. Cuando la frecuencia externa aumenta a una frecuencia no estándar, como 125 MHz, la frecuencia del reloj AGP funciona a 83,3 MHz.
La frecuencia del bus AGP también se basa en la frecuencia del reloj AGP y cambia con diferentes especificaciones AGP en AGP 1. ×, las frecuencias del bus AGP y del reloj AGP son 66 MHz. AGP2 × utiliza una tecnología de transmisión de multiplicación de frecuencia similar a; DDR, por lo que la frecuencia del bus de AGP 2 × alcanza los 133 MHz, mientras que la frecuencia de reloj de AGP 2 × sigue siendo la tecnología de transmisión cuádruple QDR (Quad Data Rate), por lo que la frecuencia del bus de AGP 4 × alcanza los 266 MHz, mientras que AGP8X usa ODR. (Velocidad de datos octal, velocidad de datos octal) tecnología de transmisión de octava, por lo que la frecuencia del reloj AGP sigue siendo de 66 MHz. La frecuencia del bus de AGP8X ha alcanzado los 533 MHz, mientras que la frecuencia de reloj de AGP sigue siendo de 66 MHz.
Se puede ver que el estándar de frecuencia de reloj AGP no ha cambiado, es 66MHz, y se dice que el estándar AGP de próxima generación cambiará la frecuencia de reloj AGP.
La tarjeta de sonido PCI, la tarjeta de red PCI, el disco duro IDE y la unidad óptica IDE funcionan bajo el bus PCI. La frecuencia del bus PCI y la frecuencia del reloj PCI son ambas de 33MHz, lo que también se logra mediante la tecnología de división de frecuencia de la placa base. Cuando la frecuencia del bus es de 66 MHz, 100 MHz o 133 MHz, la placa base utilizará tecnología de división de frecuencia para mantener el bus PCI funcionando a 33 MHz. Cuando la frecuencia externa se aumenta a una frecuencia no estándar, como 125 MHz, el bus PCI funcionará. a 41,6MHz De esta manera, muchos componentes deben funcionar en frecuencias no nominales y si pueden funcionar correctamente depende de la calidad del producto en sí. Lo más crítico en este momento es si el disco duro puede aguantar, porque a medida que aumenta la frecuencia del bus PCI, la velocidad de intercambio de datos entre el disco duro y la CPU se acelera, lo que probablemente provocará lecturas y escrituras anormales, lo que resultará en un choque. Por otro lado, si todos los dispositivos están bien, una frecuencia de bus PCI más alta puede mejorar significativamente la velocidad de funcionamiento del sistema.