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软硬件知识区。

本主题由 unicorn23 于 28-1-2008 00:36 设置高亮

软硬件知识区。

2楼-内存双通道
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  7楼-IDE接口
  8楼-AGP接口
  9楼-PCIE接口
10楼-SATA接口
11楼-主板南桥
12楼-主板北桥
13楼-内存
15楼-AMD的历史


[ 本帖最后由 houkelvin 于 24-1-2008 19:02 编辑 ]
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  • lionheart23 威望 +8 精品文章 24-1-2008 01:20

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双通道/Dual Channel

双通道,就是在北桥(又称之为MCH)芯片级里设计两个内存控制器,这两个内存控制器可相互独立工作,每个控制器控制一个内存通道。在这两个内存通CPU可分别寻址、读取数据,从而使内存的带宽增加一倍,数据存取速度也相应增加一倍(理论上)。目前流行的双通道内存构架是由两个64bit DDR内存控制器构筑而成的,其带宽可达128bit。因为双通道体系的两个内存控制器是独立的、具备互补性的智能内存控制器,因此二者能实现彼此间零等待时间,同时运作。两个内存控制器的这种互补“天性”可让有效等待时间缩减50%,从而使内存的带宽翻倍。
双通道是一种主板芯片组(Athlon 64集成于CPU中)所采用新技术,与内存本身无关,任何DDR内存都可工作在支持双通道技术的主板上,所以不存在所谓“内存支持双通道”的说法

chiren30更新:
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的i820芯片组,它与RDRAM内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对RDRAM的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道DDR内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865、875系列,而AMD方面则是NVIDIA Nforce2系列。

双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(Quad Data Rate,四次数据传输)技术,其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,总线带宽分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR 266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB是外频的2倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台,其FSB分别为266、333、400MHz,总线带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用单通道的DDR 266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求,所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。

NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术,SiS和VIA也纷纷响应,积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道DDR(128 bit的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。

普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为A、另一个为B。当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。双通道DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的DIMM内存条,此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽,允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。
   
支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100 IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面则有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。

AMD的64位CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存双通道看CPU就可以。目前AMD的台式机CPU,只有939接口的才支持内存双通道,754接口的不支持内存双通道。除了AMD的64位CPU,其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组,支持双通道的芯片组上边有描述,也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道,不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。

内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用,此外有些主板还要在BIOS做一下设置,一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到。因此可以用一些软件查看,很多软件都可以检查,比如cpu-z,比较小巧。在“memory”这一项中有“channels”项目,如果这里显示“Dual”这样的字,就表示已经实现了双通道。两条256M的内存构成双通道效果会比一条512M的内存效果好,因为一条内存无法构成双通道。




[ 本帖最后由 houkelvin 于 18-1-2008 16:33 编辑 ]
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HT/Hyper Threading Technology

定义一:超线程(HT)技术(由CPU厂商Intel开发)

(一)准确名称

1. 英文名称:Hyper Threading Technology

2. 中文名称:超线程(HT)技术

3. 采用含超线程(HT)技术的英特尔®奔腾®4处理器的电脑

(二)超线程(HT)技术的工作原理及特点

这是英特尔的一项创新技术,它能够将系统性能提高25%。

超线程(HT)技术进一步增强了英特尔®NetBurst®微体系机构,使一个奔腾®4处理器能够同时执行两个线程。通过充分利用闲置的处理器资源,使总体系统性能显著提高。也就是在多任务环境中,使现有软件实现明显的性能提升,而无需修改代码。而且两个线程同时利用执行资源,并不发生冲突。

这种方法就好像在健身房里一边骑自行车一边看书,可以使用不同的“资源”(腿和眼)同事做两件事,这样就比只骑车或只读书完成了更多工作。

(三)含HT(超线程)技术的一个处理器是否能够发挥两个处理器的作用?

不是。它只是使用一个处理器行使两个处理器的功能,能够同时执行两个线程。这些线程可能来自两个不同的应用,或者来自一个多线程应用或操作系统的两个任务或进程。

(四)为什么需要多任务处理能力?

如果想同时进行学习、工作娱乐和共享,含HT(超线程)技术的英特尔奔腾4处理器可以满足你的需求。在转换音乐文件的同时,可以在PC上玩游戏。或者在观看另一部下载电影的同时压缩数字视频。实现事半功倍的效果。

(五)可以使用HT(超线程)技术来运行当前的应用吗?

当然可以。HT(超线程)技术的一个显著特点就是:无需专门的软件即可享受到其优势。只需在多任务环境下运行当前的应用,就可以实现HT(超线程)技术的全部优势,达到事半功倍的效果。

(六)HT(超线程)技术会对现有的外设(打印机、扫描仪、照相机)造成影响吗?

当前,HT(超线程)技术不会对外设的使用造成任何影响。而且,使用基于HT(超线程)技术的系统,可以很好的支持当今的应用和外设,而不需要升级现有的应用和外设驱动程序,从而在执行多任务操作时带来显著的性能提升,同时也能较好地控制成本。

(七)HT(超线程)技术

只有贴上这个标志的台式电脑才是基于采用了含HT(超线程)技术的奔腾4处理器的高性能电脑。

(8)缺点
  在有些早期应用软件中,可能会产生不兼容问题,而导致软件无法正常使用,或性能下降。

定义二:超传输总线(HT bus)技术(由CPU厂商AMD主导制定的技术)

⑴技术参数

HyperTransport™ Technology Overview

HyperTransport interconnect technology is a high-performance, high-speed, high-bandwidth, point-to-point link that provides the lowest possible latency for chip-to-chip links. HyperTransport technology provides a flexible, scalable interconnect architecture designed to reduce the number of buses within the system, provide a high-performance link for applications ranging from embedded systems, to personal computers and servers, to network equipment and supercomputers.

HyperTransport technology's aggregrate bandwidth of 22.4GB/sec represents better than a 70-fold increase in data throughput over legacy PCI buses. While providing far greater bandwidth, HyperTransport technology complements legacy I/O standards like PCI as well as emerging technologies like PCI-X and PCI Express.

The HyperTranport Specification is clearly defined and maintained by the HyperTransport Consortium. The non-profit consortium publishes the specification, drives the development of future HyperTransport specifications and manages all specification issues. This enables the developer to confidently implement HyperTransport technology with the assurance that the resulting system will be interoperable with other HyperTranport-based subsystems.

HyperTransport 技术是一种创新的技术,提供积体电路可升级、进阶高速、高效能及点对点连结的功能。它具有 4、8、16 及 32 位元频宽的高速序列连结功能,并提供每秒 12.8 GB 的频宽,可支援多种 GHz+ 64 位元处理器及新兴的 I/O 技术,例如:Intel 的 InfiniBand 及 10 Gigabit 乙太网路。HyperTransport 是一种协定而非仅是一种实体的界面,它可以因应新的应用程式而升级。在 HyperTransport 协定中,资料被切割成资料区块或封包。每个资料区块最长可以到达 64 位元。

HyperTransport 技术有助於减少系统中汇排的数目,并且可提供内嵌应用程式高效能的连结。有了 HyperTransport 技术,PC (相互沟通的网路及通讯装置) 中的晶片可以增加比现有技术快 40 倍的速度。HyperTransport 是特别为小於 0.13 微米的晶片规格而设计的。


HyperTransport 的目的并不是要取代其他的 I/O 技术,而是要提供一种符合记忆体及  I/O 元件资料传输需求的高标准晶片对晶片的内部连结,它可以而容易地连结低速的传统 I/O 装置及高速的新媒界 I/O 通道。

⑵简介

HyperTransport,简单说就是一种高速的数据总线,用于CPU和芯片组、CPU之间以及芯片组南北桥之间的连接。它由两条点对点的单向数据传输路径组成,输入输出各一条,采用全双工设计,具有高带宽、低延迟、结构简单等优点。目前Athlon 64 只开放了1个HyperTransport接口,而Opteron和Athlon 64 FX 则有3个。
这是一种高速点对点总线,简单来说就是提高了输入输出带宽,它的优势在单处理器系统中还没有发挥出来。但是在最新的Athlon 64 X2处理器中,这种优势已经体现出来,超传输总线技术使AMD的速龙双核处理器免去了Intel的Pentium D处理器所存在的带宽共享问题,使Athlon 64 X2的理论带宽高于Intel Pentium D 的带宽,同时HT bus提供的I/O直连技术为未来高带宽设备的增加提供了保障。

⑶原理
HyperTransport技术是通过在CPU中额外提供一条数据通道来达成目标,其基本目标是有效提升处理器执行效率与降低数据延迟。
通常情况下,Pentium4级别的800Mhz的前端总线难以满足2Ghz以上频率的处理数据交换,因此HT技术通过提供额外的数据传输通道,有效的提升了前端总线带款,充分利用了处理器的剩余资源。
由于Intel主板的南北桥分化设计,使的各类总线在与处理器进行数据交换时,延迟较高。在经过特殊设计优化的软/硬件中,可以将数据分别向两条数据通道发送数据。这种原理类似于电容,假定1通道接受1信号需要1单位延迟,而当有2通道时,在一单位延迟中可以接受2次信号或者交替发送,每次为0.5单位延迟。




[ 本帖最后由 houkelvin 于 18-1-2008 16:34 编辑 ]
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双核

双核的定义

双核就是2个核心,核心(Die)又称为内核,是CPU最重要的组成部分。CPU中心那块隆起的芯片就是核心,是由单晶硅以一定的生产工艺制造出来的,CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数据都由核心执行。各种CPU核心都具有固定的逻辑结构,一级缓存、二级缓存、执行单元、指令级单元和总线接口等逻辑单元都会有科学的布局。

从双核技术本身来看,到底什么是双内核?毫无疑问双内核应该具备两个物理上的运算内核,而这两个内核的设计应用方式却大有文章可作。据现有的资料显示,AMD Opteron 处理器从一开始设计时就考虑到了添加第二个内核,两个CPU内核使用相同的系统请求接口SRI、HyperTransport技术和内存控制器,兼容90纳米单内核处理器所使用的940引脚接口。而英特尔的双核心却仅仅是使用两个完整的CPU封装在一起,连接到同一个前端总线上。可以说,AMD的解决方案是真正的“双核”,而英特尔的解决方案则是“双芯”。可以设想,这样的两个核心必然会产生总线争抢,影响性能。不仅如此,还对于未来更多核心的集成埋下了隐患,因为会加剧处理器争用前端总线带宽,成为提升系统性能的瓶颈,而这是由架构决定的。因此可以说,AMD的技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础。AMD直连架构(也就是通过超传输技术让CPU内核直接跟外部I/O相连,不通过前端总线)和集成内存控制器技术,使得每个内核都自己的高速缓存可资遣用,都有自己的专用车道直通I/O,没有资源争抢的问题,实现双核和多核更容易。而Intel是多个核心共享二级缓存、共同使用前端总线的,当内核增多,核心的处理能力增强时,就像现在北京郊区开发的大型社区一样,多个社区利用同一条城市快速路,肯定要遇到堵车的问题。

HT技术是超线程技术,是造就了PENTIUM 4的一个辉煌时代的武器,尽管它被评为失败的技术,但是却对P4起一定推广作用,双核心处理器是全新推出的处理器类别;HT技术是在处理器实现2个逻辑处理器,是充分利用处理器资源,双核心处理器是集成2个物理核心,是实际意义上的双核心处理器。其实引用《现代计算机》杂志所比喻的HT技术好比是一个能用双手同时炒菜的厨师,并且一次一次把一碟菜放到桌面;而双核心处理器好比2个厨师炒两个菜,并同时把两个菜送到桌面。很显然双核心处理器性能要更优越。按照技术角度PENTIUM D 8XX系列不是实际意义上的双核心处理器,只是两个处理器集成,但是PENTIUM D 9XX就是实际意义上双核心处理器,而K8从一开始就是实际意义上双核心处理器。



双核处理器


双核处理器(Dual Core Processor):

双核处理器是指在一个处理器上集成两个运算核心,从而提高计算能力。“双核”的概念最早是由IBM、HP、Sun等支持RISC架构的高端服务器厂商提出的,不过由于RISC架构的服务器价格高、应用面窄,没有引起广泛的注意。

最近逐渐热起来的“双核”概念,主要是指基于X86开放架构的双核技术。在这方面,起领导地位的厂商主要有AMD和Intel两家。其中,两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到CPU,消除系统架构方面的挑战和瓶颈。两个处理器核心直接连接到同一个内核上,核心之间以芯片速度通信,进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为,AMD的架构对于更容易实现双核以至多核,Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。



双核与双芯


双核与双芯(Dual Core Vs. Dual CPU):

AMD和Intel的双核技术在物理结构上也有很大不同之处。AMD将两个内核做在一个Die(晶元)上,通过直连架构连接起来,集成度更高。Intel则是将放在不同Die(晶元)上的两个内核封装在一起,因此有人将Intel的方案称为“双芯”,认为AMD的方案才是真正的“双核”。从用户端的角度来看,AMD的方案能够使双核CPU的管脚、功耗等指标跟单核CPU保持一致,从单核升级到双核,不需要更换电源、芯片组、散热系统和主板,只需要刷新BIOS软件即可,这对于主板厂商、计算机厂商和最终用户的投资保护是非常有利的。客户可以利用其现有的90纳米基础设施,通过BIOS更改移植到基于双核心的系统。

计算机厂商可以轻松地提供同一硬件的单核心与双核心版本,使那些既想提高性能又想保持IT环境稳定性的客户能够在不中断业务的情况下升级到双核心。在一个机架密度较高的环境中,通过在保持电源与基础设施投资不变的情况下移植到双核心,客户的系统性能将得到巨大的提升。在同样的系统占地空间上,通过使用双核心处理器,客户将获得更高水平的计算能力和性能。

Intel的双核处理器分成PentiumD和酷睿系列
PentiumEE只有840
也是PentiumD的一部分
PentiumD又分800系列和900系列
但是都是Netburst架构
PD800系列 代号:Smithfield
就是两个Prescott整合在1个CPU内核里啊
每个CPU集成1M缓存,制程90nm,没有超线程技术
用北桥承担仲裁器
所以只有945以上的芯片组支持PentiumD处理器
FSB分为533MHz和800MHz两种
编号方法:
PD8x5(如805)都是533MHz FSB
PD8x0(如820)都是800MHz FSB,支持64位(EM64T)技术
PentiumD 900系列 代号:Presler
使用2个Cedar Mill处理器(就是65nm P4的处理器家族)
制程65nm,都支持64位(EM64T)技术
每个CPU独享2M缓存
也只有945以上的主板支持PentiumD 900系列
比PentiumD 800系列强的是
PentiumD 900系列支持HT超线程技术
而且PD9x0系列还支持VT(Virtualization Techlonogy)虚拟化技术
可以虚拟1个系统
PentiumD 900的功耗比PentiumD 800低很多
同样3GHz频率:
PD900系列只有214W
PD800系列要252W!


Core酷睿是Intel的新一代双核CPU
现在包括双核和四核处理器!
酷睿只有14级流水线
相对于P4 Northwood 的20级和P4 Prescott的31级减少了很多
酷睿的架构是类似PentiumM Banias的低功耗高效率设计
比PentiumD 系列效率高出40%
同时酷睿保留了EM64T技术
E6000系列的FSB升级到1066MHz
E4000系列都是800MHz FSB
同时,酷睿采用共享二级缓存的方式,减少使用前端总线进行数据交换
效率更高
酷睿的编号方法:
1.开头为T的系列都是笔记本CPU,T系列的CPU中,T2xxx都是Yonah
T5xxx/T7xxx是Merom
T20xx、T2xxxE是533MHzFSB,其他是667MHz FSB
2.开头为E、X的系列都是台式机CPU
其中E开头是双核,E6000系列的FSB是1066MHz,E4000系列是800MHz FSB
X开头是四核处理器


  

[ 本帖最后由 houkelvin 于 18-1-2008 16:39 编辑 ]
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NCQ

什么是NCQ呢?

NCQ被称为“全速命令队列(Native Command Queuing,NCQ)”。全速命令队列是SATA II最先进和最令人期待的特性,是SATAⅡ规范中的重要组成部分,也是SATAⅡ规范唯一与硬盘性能相关的技术。NCQ是一项强大的接口/硬盘技术,它通过在硬盘内部优化作业的执行顺序来提升硬盘性能和使用寿命。  

首先让我们来看一下硬盘是怎样读写信息的。硬盘通过将信息写入磁盘磁道上的特定位置进行信息存储,硬盘访问磁盘上信息的过程如下:

    ● 寻找存储数据的目标磁碟(platter),访问该磁碟。

    ● 寻找磁碟上存储数据的目标磁道(track),访问磁道。

    ● 寻找磁道上存储数据的目标簇(cluster),访问簇。

    ● 寻找簇上存书数据的目标扇区(sector),访问扇区。

    ● 寻找目标数据,读取数据。

通过上面的步骤,硬盘即可获取所需要的数据信息。硬盘写入数据的步骤也是如此,区别仅仅在于读操作变为写操作。大多数情况下数据存入硬盘并非是顺序存入,而是随机存入,甚至有可能一个文件被分配在不同盘片上。对于不支持NCQ的硬盘来说,大量的数据读写需要反复重复上面的步骤,而对于不同位置的数据存取,磁头需要更多的操作,降低了存取效率。支持NCQ技术的硬盘对接收到的指令按照他们访问的地址的距离进行了重排列,这样对硬盘机械动作的执行过程实施智能化的内部管理,大大地提高整个工作流程的效率:即取出队列中的命令,然后重新排序,以便有效地获取和发送主机请求的数据,在硬盘执行某一命令的同时,队列中可以加入新的命令并排在等待执行的作业中。显然,指令排列后减少了磁头臂来回移动的时间,使数据读取更有效。


如图所示,如果新的命令恰好是处理起来机械效率最高的,那么它就是队列中要处理的下一个命令。举个例子:比如向硬盘下达一组数据传送指令,由于数据在磁盘上分布位不同,磁头可能会先读取260扇区,再读取7660扇区,然后又读取261扇区……如果我们对指令进行优化排列,可以先读260扇区,接着依次读261扇区,最后读取7660扇区……显然,指令排列后减少了磁头臂来回移动的时间,使数据读取更有效。并且有效的排序算法除了考虑目标数据的线性位置,也会考虑其角度位置,并且还要对线性位置和角度位置进行优化,以使总线的服务时间最小,这个过程也称做“基于寻道和旋转优化的命令重新排序”。

不过,要充分享用NCQ技术,光硬盘支持是不行的,还要对应的硬盘控制器(如南桥芯片中的磁盘控制器)支持才行。例如Intel从945芯片组的ICH7南桥开始支持NCQ技术,nVidia从nForce4 SLI芯片组开始支持NCQ技术。


下面是seagate官方关于支持NCQ硬盘的数据。

从seagate推出高端NCQ硬盘以来,一直深受广大用户拥戴,这次NCQ硬盘向低端

发展,体现了seagate对用户的全方位考虑。据相关媒体报道,拥有NCQ技术的新款硬盘相对没有NCQ技术的旧版硬盘产品。整体性能可以提升5%~20%,而拥有NCQ技术的这款低端产品的上市无疑是普及硬盘领域最新技术的最好途径。

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RAID

RAID的工作原理 RAID如何实现数据存储的高稳定性呢?我们不妨来看一下它的工作原理。RAID按照实现原理的不同分为不同的级别,不同的级别之间工作模式是有区别的。整个的RAID结构是一些磁盘结构,通过对磁盘进行组合达到提高效率,减少错误的目的,不要因为这么多名词而被吓坏了,它们的原理实际上十分简单。问了便于说明,下面示意图中的每个方块代表一个磁盘,竖的叫块或磁盘阵列,横称之为带区。

RAID磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks)简单的解释,就是将N台硬盘透过RAID Controller(分Hardware,Software )结合成虚拟单台大容量的硬盘使用,其特色是N台
硬盘同时读取速度加快及提供 容错性Fault Tolerant,所以RAID是当成平时主要访问Data
的Storage不是Backup Solution。
在RAID有一基本概念称为EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ,
其强调扩充性及容错机制, 也是各家厂商如: Mylex,IBM,HP,Compaq,Adaptec,
Infortrend等诉求的重点,包括在不须停机情况下可处理以下动作:
RAID 磁盘阵列支援自动检测故障硬盘。
RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料。
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare。
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap。
RAID 磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。
一旦RAID阵列出现故障,硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD,这样客户数据就会无法挽回。我们对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复具有丰富的实践经验,出现故障以后只要不对阵列作初始化操作,我们就有能力恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。
RAID基本知识
RAID磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks)简单的解释,就是将N台硬盘透过RAID Controller(分Hardware,Software )结合成虚拟单台大容量的硬盘使用,其特色是N台
硬盘同时读取速度加快及提供 容错性Fault Tolerant,所以RAID是当成平时主要访问Data
的Storage不是Backup Solution。
在RAID有一基本概念称为EDAP ( Extended Data Availability and Protection ) ,
其强调扩充性及容错机制, 也是各家厂商如: Mylex,IBM,HP,Compaq,Adaptec,
Infortrend等诉求的重点,包括在不须停机情况下可处理以下动作:
RAID磁盘阵列支援自动检测故障硬盘。
RAID 磁盘阵列支援重建硬盘坏轨的资料。
RAID磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘备援 Hot Spare。
RAID 磁盘阵列支援支持不须停机的硬盘替换 Hot Swap。
RAID磁盘阵列支援扩充硬盘容量等。
一旦RAID阵列出现故障,硬件服务商只能给客户重新初始化或者REBUILD,这样客户数据就会无法挽回。我们对RAID0、RAID1、RAID5以及组合型的RAID系列磁盘阵列数据恢复具有丰富的实践经验,出现故障以后只要不对阵列作初始化操作,我们就有能力恢复出故障RAID磁盘阵列的数据。

RAID技术主要包含RAID 0~RAID 7等数个规范,它们的侧重点各不相同,常见的规范有如下几种:

RAID 0:无差错控制的带区组

要实现RAID0必须要有两个以上硬盘驱动器,RAID0实现了带区组,数据并不是保存在一个硬盘上,而是分成数据块保存在不同驱动器上。因为将数据分布在不同驱动器上,所以数据吞吐率大大提高,驱动器的负载也比较平衡。如果刚好所需要的数据在不同的驱动器上效率最好。它不需要计算校验码,实现容易。它的缺点是它没有数据差错控制,如果一个驱动器中的数据发生错误,即使其它盘上的数据正确也无济于事了。不应该将它用于对数据稳定性要求高的场合。如果用户进行图象(包括动画)编辑和其它要求传输比较大的场合使用RAID0比较合适。同时,RAID可以提高数据传输速率,比如所需读取的文件分布在两个硬盘上,这两个硬盘可以同时读取。那么原来读取同样文件的时间被缩短为1/2。

RAID 1:镜象结构

对于使用这种RAID1结构的设备来说,RAID控制器必须能够同时对两个盘进行读操作和对两个镜象盘进行写操作。通过下面的结构图您也可以看到必须有两个驱动器。因为是镜象结构在一组盘出现问题时,可以使用镜象,提高系统的容错能力。它比较容易设计和实现。每读一次盘只能读出一块数据,也就是说数据块传送速率与单独的盘的读取速率相同。因为RAID1的校验十分完备,因此对系统的处理能力有很大的影响,通常的RAID功能由软件实现,而这样的实现方法在服务器负载比较重的时候会大大影响服务器效率。当您的系统需要极高的可靠性时,如进行数据统计,那么使用RAID1比较合适。而且RAID1技术支持“热替换”,即不断电的情况下对故障磁盘进行更换,更换完毕只要从镜像盘上恢复数据即可。当主硬盘损坏时,镜像硬盘就可以代替主硬盘工作。镜像硬盘相当于一个备份盘,可想而知,这种硬盘模式的安全性是非常高的,但带来的后果是硬盘容量利用率很低,只有50%,是所有RAID级别中最低的。  

RAID2:带海明码校验

从概念上讲,RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节。然而RAID 2 使用一定的编码技术来提供错误检查及恢复。这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息,使得RAID 2技术实施更复杂。因此,在商业环境中很少使用。下图左边的各个磁盘上是数据的各个位,由一个数据不同的位运算得到的海明校验码可以保存另一组磁盘上,具体情况请见下图。由于海明码的特点,它可以在数据发生错误的情况下将错误校正,以保证输出的正确。它的数据传送速率相当高,如果希望达到比较理想的速度,那最好提高保存校验码ECC码的硬盘,对于控制器的设计来说,它又比RAID3,4或5要简单。没有免费的午餐,这里也一样,要利用海明码,必须要付出数据冗余的代价。输出数据的速率与驱动器组中速度最慢的相等。

RAID3:带奇偶校验码的并行传送

这种校验码与RAID2不同,只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区,这样可以提高读取和写入速度。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器,写入速率与读出速率都很高,因为校验位比较少,因此计算时间相对而言比较少。用软件实现RAID控制将是十分困难的,控制器的实现也不是很容易。它主要用于图形(包括动画)等要求吞吐率比较高的场合。不同于RAID 2,RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效,奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。 如果奇偶盘失效,则不影响数据使用。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率,但对于随机数据,奇偶盘会成为写操作的瓶颈。

RAID4:带奇偶校验码的独立磁盘结构

RAID4和RAID3很象,不同的是,它对数据的访问是按数据块进行的,也就是按磁盘进行的,每次是一个盘。在图上可以这么看,RAID3是一次一横条,而RAID4一次一竖条。它的特点的RAID3也挺象,不过在失败恢复时,它的难度可要比RAID3大得多了,控制器的设计难度也要大许多,而且访问数据的效率不怎么好。  

RAID5:分布式奇偶校验的独立磁盘结构

从它的示意图上可以看到,它的奇偶校验码存在于所有磁盘上,其中的p0代表第0带区的奇偶校验值,其它的意思也相同。RAID5的读出效率很高,写入效率一般,块式的集体访问效率不错。因为奇偶校验码在不同的磁盘上,所以提高了可靠性。但是它对数据传输的并行性解决不好,而且控制器的设计也相当困难。RAID 3 与RAID 5相比,重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘。而对于RAID 5来说,大部分数据传输只对一块磁盘操作,可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”,即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。   

RAID6:带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构

名字很长,但是如果看到图,大家立刻会明白是为什么,请注意p0代表第0带区的奇偶校验值,而pA代表数据块A的奇偶校验值。它是对RAID5的扩展,主要是用于要求数据绝对不能出错的场合。当然了,由于引入了第二种奇偶校验值,所以需要N+2个磁盘,同时对控制器的设计变得十分复杂,写入速度也不好,用于计算奇偶校验值和验证数据正确性所花费的时间比较多,造成了不必须的负载。我想除了军队没有人用得起这种东西。  

RAID7:优化的高速数据传送磁盘结构

RAID7所有的I/O传送均是同步进行的,可以分别控制,这样提高了系统的并行性,提高系统访问数据的速度;每个磁盘都带有高速缓冲存储器,实时操作系统可以使用任何实时操作芯片,达到不同实时系统的需要。允许使用SNMP协议进行管理和监视,可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率。可以连接多台主机,因为加入高速缓冲存储器,当多用户访问系统时,访问时间几乎接近于0。由于采用并行结构,因此数据访问效率大大提高。需要注意的是它引入了一个高速缓冲存储器,这有利有弊,因为一旦系统断电,在高速缓冲存储器内的数据就会全部丢失,因此需要和UPS一起工作。当然了,这么快的东西,价格也非常昂贵。

RAID10:高可靠性与高效磁盘结构

这种结构无非是一个带区结构加一个镜象结构,因为两种结构各有优缺点,因此可以相互补充,达到既高效又高速还可以的目的。大家可以结合两种结构的优点和缺点来理解这种新结构。这种新结构的价格高,可扩充性不好。主要用于容易不大,但要求速度和差错控制的数据库中。  

RAID53:高效数据传送磁盘结构

越到后面的结构就是对前面结构的一种重复和再利用,这种结构就是RAID3和带区结构的统一,因此它速度比较快,也有容错功能。但价格十分高,不易于实现。这是因为所有的数据必须经过带区和按位存储两种方法,在考虑到效率的情况下,要求这些磁盘同步真是不容易。

RAID0+1:

把RAID0和RAID1技术结合起来,即RAID0+1。数据除分布在多个盘上外,每个盘都有其物理镜像盘,提供全冗余能力,允许一个以下磁盘故障,而不影响数据可用性,并具有快速读/写能力。要求至少4个硬盘才能作成RAID0+1。  

JBOD模式

JBOD通常又称为Span。它是在逻辑上将几个物理磁盘一个接一个连起来, 组成一个大的逻辑磁盘。JBOD不提供容错,该阵列的容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。JBOD严格意义上说,不属于RAID的范围。不过现在很多IDE RAID控制芯片都带着种模式,JBOD就是简单的硬盘容量叠加,但系统处理时并没有采用并行的方式,写入数据的时候就是先写的一块硬盘,写满了再写第二块硬盘……

我们能够用得上的IDE RAID

上面是对RAID原理的叙述,而我们Pcfans最关心的是RAID的应用。我们日常使用IDE硬盘,而且很容易买到IDE RAID卡和集成RAID芯片的主板。所以跟我们最贴近的是IDE RAID。限于应用级别很低,IDE RAID多数只支持RAID 0,RAID 1,RAID 0+1,JBOD模式。

开始时RAID 方案主要针对SCSI硬盘系统,系统成本比较昂贵。1993年,HighPoint公司推出了第一款IDE-RAID控制芯片,能够利用相对廉价的IDE 硬盘来组建RAID系统,从而大大降低了RAID的“门槛”。从此,个人用户也开始关注这项技术,因为硬盘是现代个人计算机中发展最为“缓慢”和最缺少安全性的设备,而用户存储在其中的数据却常常远超计算机的本身价格。在花费相对较少的情况下,RAID技术可以使个人用户也享受到成倍的磁盘速度提升和更高的数据安全性,现在个人电脑市场上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外还有一部分来自AMI公司(如表 2)。
  
面向个人用户的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID规范的支持,虽然它们在技术上无法与商用系统相提并论,但是对普通用户来说其提供的速度提升和安全保证已经足够了。随着硬盘接口传输率的不断提高,IDE-RAID芯片也不断地更新换代,芯片市场上的主流芯片已经全部支持ATA 100标准,而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise最新的PDC20276芯片,甚至已经可以支持ATA 133标准的IDE硬盘。在主板厂商竞争加剧、个人电脑用户要求逐渐提高的今天,在主板上板载RAID芯片的厂商已经不在少数,用户完全可以不用购置 RAID卡,直接组建自己的磁盘阵列,感受磁盘狂飙的速度。


RAID技术规范简介

RAID是“Redundant Array of Independent Disk”的缩写,中文意思是独立冗余磁盘阵列。冗余磁盘阵列技术诞生于1987年,由美国加州大学伯克利分校提出。最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘,以降低大批量数据存储的费用,同时也希望采用冗余信息的方式,使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失,从而开发出一定水平的数据保护技术,并且能适当的提升数据传输速度。

过去RAID一直是高档服务器才有缘享用,一直作为高档SCSI硬盘配套技术作应用。近来随着技术的发展和产品成本的不断下降,IDE硬盘性能有了很大提升,加之RAID芯片的普及,使得RAID也逐渐在个人电脑上得到应用。  

那么为何叫做冗余磁盘阵列呢?冗余的汉语意思即多余,重复。而磁盘阵列说明不仅仅是一个磁盘,而是一组磁盘。这时你应该明白了,它是利用重复的磁盘来处理数据,使得数据的稳定性得到提高。  



  

魔兽世界中的定义:
由一群玩家在某一地区进行的大规模作战被称为Raid。

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IDE

IDE  集成开发环境:Integrated Develop Environment,电子集成驱动器:Integrated Drive Electronics

1.IDE(Integrated Development,集成开发环境)  

集成开发环境(简称IDE)软件是用于程序开发环境的应用程序,一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。就是集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、debug功能等一体化的开发软件套。所有具备这一特性的软件或者软件套(组)都可以叫做IDE。如微软的Visual Studio系列,Borland的C++ Builder,Delphi系列等。该程序可以独立运行,也可以和其它程序并用。例如,BASIC语言在微软办公软件中可以使用,可以在微软Word文档中编写WordBasic程序。IDE为用户使用Visual Basic、Java和PowerBuilder等现代编程语言提供了方便。  不同的技术体系有不同的IDE。比如visual studio.Net可以称为C++、VB、C#等语言的集成开发环境,所以visual studio.Net可以叫做IDE。同样,Borland的JBuilder也是一个IDE,它是Java的IDE。zend studio、editplus、ultra edit这些,每一个都具备基本的编码、调试功能,所以每一个都可以称作IDE。
IDE多被用于开发HTML应用软件。例如,许多人在设计网站时使用IDE(如HomeSite、DreamWeaver、FrontPage,等等),因为很多项任务会自动生成。IDE集成代码编辑,代码生成,界面设计,调试,编译等功能,目前还融合了建模功能。

2.IDE(Integrated Drive Electronics) 电子集成驱动器
它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。

    PIDE硬盘
    PIDE硬盘的传输模式有以下三种:PIO(Programmed I/O)模式、DMA(Driect Memory Access)模式、Ultra DMA(简称UDMA)模式。
    PIO(Programmed I/O)模式的最大弊端是耗用极大量的CPU资源。以PIO模式运行的IDE接口,数据传输率达3.3MB/s(PIO mode 0)-16.6MB/s(PIO mode 4)不等。

    PDMA(Direct Memory Access)模式分为Single-Word DMA及Multi-Word DMA两种。Single-Word DMA模式的最高传输率达8.33MB/s,Multi-Word DMA(Double Word)则可达16.66MB/s。

    PDMA模式同PIO模式的最大区别是:DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行,可达到节省处理器运行资源的效果。但由于Ultra DMA模式
的出现和快速普及,这两个模式立即被UDMA所取代。

    PUltra DMA模式(简称UDMA)是Ultra ATA制式下所引用的一个标准,以16-bit Multi-Word DMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除了拥有DMA模式的优点外,更应用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技术,加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。

    P自Ultra ATA标准推行以来,其接口便应用了DDR(Double Data Rate)技术将传输的速度提升了一倍,目前已发展到Ultra ATA/100了,其传输速度高达100MB/s。

     IDE控制器工作原理
     无论你用计算机做什么,存储系统都是整个系统的一个重要组成部分。实际上,大多数个人电脑都有一个或者多个诸如硬盘、CD-ROM、DVD刻录机以及早期像软驱这类存储装置。

     通常情况下,这些设备都是通过IDE(集成设备电路Integrated Device Electronics的英文缩写)接口与电脑相连的,IDE接口是用来连接存储设备和计算机的标准方式。其实“IDE”并不是这项接口技术的真正名称,最初人们管这种接口技术称为“AT Attachment”,即Advanced Technology Attachment,也就是我们常说的ATA接口了,它最初是发展于IBM的“Advanced Technology PC”。下面,笔者将带着大家了解IDE/ATA的演变和发展、插脚引线的作用和“主/从”的真正含义等基础知识。

     IDE的发展

     IDE最初是作为一种电脑内部硬盘驱动器的标准连接方式。IDE背后的基本观念就是硬盘驱动器和控制器应该集成在一起。控制器是一块载有芯片的电路板,它能够正确严密的指挥硬盘如何存储和存取数据。绝大多数控制器都包含有一定容量的缓存(2MB或8MB)作为缓冲器,用来提高硬盘的性能。
     在IDE诞生之前,控制器和硬盘的盘体是分开,并且多为是独立的。换句话说,一家制造商生产的控制器可能就无法正常工作在另一家制造商生产的硬盘上。控制器与盘体之间的距离还会导致信号强度下降而影响性能表现。这对电脑使用者而言不能不算是一种损失。
     IBM在1984年推出的“AT computer”有两项关键性的技术革新。第一,推出“ISA”的第二代总线接口。新的ISA总线一次能够传输16个bit位,而此前只能传输8位。第二,IBM为其提供了一个将控制器和硬盘驱动器集成在一起的硬盘。一个带状的电缆通过ISA卡与电脑主机连接在一起,ATA接口就这么诞生了。
     1986年,康柏(Compaq)公司把IDE驱动器引入到他们的桌面386系列中。这种联合形式依然是建立在IBM的ATA标准上的。不久以后,其他卖主陆续开始提供IDE驱动设备,IDE也成为覆盖整个整合驱动设备/控制器的代名词。由于绝大多数的IDE设备都是基于ATA的,因此这两种称呼常彼此替代使用。

     控制器、驱动器和主机适配器

     现在绝大多数的主板都带有IDE接口,我们常常听见这种接口被叫作IDE控制器,而实际上这是不对的。接口实际上是一个主机适配器,也就是说它提供的是一种连接设备和计算机(主机)的方法。而真正的控制器是位于硬盘上的电路板,这也是它被称为IDE——集成设备电路的原因。
     最初IDE接口是用来连接硬盘设备的,而后发展成为一种通用接口用来连接软驱、CD-ROM以及一些磁带备份设备。虽然在内部设备中,IDE接口非常流行,但它们却极为少有的用于外部设备的连接。
     ATA发展至今经过多次修改和升级,每新一代的接口都建立在前一代标准之上,并保持着向后兼容性。第一代是ATA-1,就是用于康柏桌面386系列的最初的标准规范。它被制定为“主/从”结构。ATA-1是建立在ISA96-pin标准连接器上的附属设备,使用40或44pin的连接器和电缆。在44pin方案里 ,额外多出的4个引脚用来向那些没有单独电源接口的设备提供电力支持。另外,ATA-1同时提供DMA和PIO两种方式传送信号。 ATA-2常被称为EIDE (Enhanced IDE)、Fast ATA 或 Fast ATA-2,此时DMA已经完全执行于这个版本里了,标准DMA传输速度已经由ATA-1里的4.16MBps提升到16.67MBps了。ATA-2还提供对电源管理、PCMCIA卡和可移动设备的支持,通过标准寻址方法CHS(柱面、磁头、扇区)支持最高8.4GB的硬盘容量。此外,ATA-2还引入LBA方式,这一方法突破了硬盘按照CHS方式访问磁盘的老观念,为适应以后硬盘容量的快速增长打下了的良好基础。同时通过不断升级的BIOS版本或者第三方软件,能够达到支持最大137.4GB的容量。只要你的电脑支持EIDE,就可以在CMOS设置中找到LBA(LBA,Logical Block Address)或(CHS,Cylinder、Head、Sector)的设置选项。EIDE支持的硬盘数目也有增加,它允许主板上具有两个插口,每个插口可以分别连接一个主设备和一个从设备,从而可以支持四个IDE设备。
     随着自我监控检测和SMART等技术的介入,IDE驱动器被设计制造得更加可靠。ATA-3也增加了密码保护措施来控制存取设备,提供了一个很有意义的安全特性。
     ATA-4融合的最大两个特点就是支持Ultra DMA和整合了ATAPI(AT Attachment Program Interface)标准。ATAPI为CD-ROM、磁带备份机和其它可移动存储设备提供了通用接口。而在此之前,ATAPI是一个完全独立的标准。伴着ATAPI的入盟,ATA-4对可移动介质的支持得到了立竿见影的改善效果,同时Ultra DMA也将DMA的数据传输率从原有的16.67MB/s提高到了33.33MB/s。除此之外,在原有的40pin的接口和线缆基础上,ATA-4外加了40个引脚,总共80个,其中的40根是地线,分散于标准的40根线缆之间用于增强信号质量。ATA-4也被叫做Ultra DMA、Ultra ATA或Ultra ATA-33。
     相比ATA-4,ATA-5主要的升级在于自动侦测设备使用的是何种线缆,40pin还是80pin?在使用80pin线缆时,Ultra DMA传输率上升为更高的66.67MB/s。所以ATA-5也被称为Ultra ATA-66。发展到后来,还出现了ATA-100/133两个非正式标准,只是速度有所提升,不过由于硬盘内部传输速度的限制,100/133MBps只不过是一个标志罢了。

     数据线缆

     IDE设备使用的是扁平带状数据线来相互连接,每一条线都是平齐的位于另一条的旁边,并非捆扎成束。数据线分为40股和80股两种,两头都有一个连接器,并在距离主板2/3的距离的位置还有另一个连接器,而且数据线的长度不能超过46厘米以保证数据传输的完整性。标准的数据线连接器的颜色应该分为蓝色、黑色和灰色三种。其中蓝色一头连接主板,黑色连接第一个(主)设备,灰色连接第二个(从)设备。沿着线缆的一边有一条不同于数据线颜色的条纹,这是为了方便告诉用户在这一边是第一引脚,以便正确的将数据线插入到设备中去,并且设备厂商还在连接器上下功夫,采取了“防倒插”设计思想,设置了一个卡扣,若线路接反是无法插进去的。

     主设备与从设备

     一个单独的IDE接口能够支持2个设备。一般主板都采用双IDE接口,可以提供四个IDE设备。因为控制器集成在设备之中,并没有一个全局控制器来判断哪一个设备正在与计算机通话。如果每个设备在单独的接口上工作并不会有多大问题,但在同一线缆上增添第二个设备则会带来一点麻烦。
     为了允许两个设备工作在同一数据线上传输数据,IDE使用了一种特殊的“主/从”结构来解决这一问题。这种结构让一个设备的控制器告诉其它设备什么时候能够向主机发送或从主机接收数据。其实,实现的原理很简单,从设备向主驱动器发出请求,考察其是否正在与主机通话。如果主设备空闲,那么从设备就可以进行连接了;如果主设备正在通话,则发出回应让从设备等待并且适时通知何时能够进行连接。
     主机通过连接器上的第39号引脚来确定是否存在第二个设备。39号引脚传送的是一种特殊的信号,叫做DASP(Drive Active/Slave Present),用来检测设备。
     虽然驱动器可以工作在任何一个接口上,但还是建议主设备连接在数据线末端的接口上使用,并且设备上的跳线必须设置在正确的位置上以表明该设备是主设备。从设备必须将设备上的跳线拿去或者更改为特殊的设置,这取决于设备自身。同样,从设备需要连接在数据线中间的那个连接器上面,控制器可以通过跳线的设置位置来确定自己是“主”还是“从”,这可以告诉设备该如何工作。每个驱动设备的都可以被设置成为“主”或者“从”,如果只有一个设备,那么它将永远是主驱动设备。
     许多设备都带有一个特色的选项开关,称为Cable Select。配合使用某些主板,这些设备能够自动的配置成为“主”或者“从”。Cable Select的工作原理比较简单,一个跳线装置被安放在Cable Select开关上。其线缆本身就好像一个IDE的数据线,除了第28号引脚只连接主设备连接器。当打开计算机电源,IDE接口沿28号引脚发出信号,只有连在主设备连接器上的驱动器才能接收到。如果某一个驱动器接收到信号,则将自己配置为主设备,而没有接收到的则默认配置为从设备了。

     结语

     IDE作为一种通用接口,在计算机发展史上留下了不可磨灭的作用,这种并行线缆目前正逐步被串行ATA所取代,可以说IDE很好的完成了人们赋予它的使命。许多电脑初学者对于机箱来本就纷繁复杂的连线弄得摸不清头脑,相信通过本文至少对IDE接口、设备以及它们如何工作有一个大致的了解,更多的知识需要大家多动手、勤钻研。

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AGP

AGP的意义

简介

关于AGP,当前最先进的图形系统接口,我想没必要再作过多的解释了。这项技术始于三年以前,那时3D图形加速技术开始流行并且迅速普及,新兴的3D加速卡需要从CPU和系统内存获得的数据比它们仅仅具有“2D加速”功能的前辈们所需要的多得多。为了使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽,AGP便应运而生。

AGP vs PCI——理论上的较量

AGP和PCI根本上的区别在于AGP是一个“端口”,这意味着它只能接驳一个终端而这个终端又必须是图形加速卡。PCI则是一条总线,它可以连接许多不同种类的终端,可以是显卡,也可以是网卡或者SCSI卡,还有声卡,等等等等。所有这些不同的终端都必须共享这条PCI总线和它的带宽,而AGP则为图形加速卡提供了直接通向芯片组的专线,从那里它又可以通向CPU、系统内存或者PCI总线。

普通的PCI总线数据宽度为32位(bit),以33MHz的速度运行,这样它能提供的最大带宽就是4byte/sX33MHz=133MB/s。尽管新的PCI64/66规范提供了64位的数据宽度和66MHz的工作频率,带宽相应达到了533MB/s,但它面向的是需要极高数据带宽的I/O控制器,比如IEEE1394或者千兆位的网卡,目前几乎没有得到任何支持。AGP同样是32位的数据宽度,但它的工作频率从66MHz开始,这样,按常规方法利用每个时钟周期的下降沿传输数据的AGP1X规范就能提供266MB/s的带宽,而AGP2X,通过同时利用时钟周期的上升和下降沿传输数据,可以达到533MB/s的带宽,最新的AGP4X更是把带宽提高到了1066MB/s。

为什么需要AGP?

刚开始的时候,AGP的高带宽被用来将3D物体的纹理数据传送给3D加速卡。一些3D加速卡仅仅是把AGP当作更快的PCI总线来使用,另外一些3D加速芯片则用到了“AGP纹理”,也就是说把大纹理储存在系统主存中,需要时直接从那里而不是本地显存里调用。当然,这在今天仍然是AGP的用途之一,但是对AGP4X的需求则是来自3D渲染过程的另一个环节——复杂3D物体的三角形数据。在一个3D场景进行转换和光照处理之前,场景中所包含的物体应当被确定,物体的细节越清晰,需要传输的三维像素就越多。比如NVidia的GeForce,作为第一个集成了转换与光照引擎的3D加速芯片,能够处理的三角形数量是惊人的,但是在这一切开始之前,所需要的数据必须被传送给它,毫无疑问,这就只有通过AGP来进行。

评测AGP

这个事实在对AGP进行测试时同样需要考虑到。几年以前的AGP测试仅仅是通过显示需要大量纹理的3D场景,试图用大量的纹理数据流来使AGP接口达到饱和,这样的测试几乎没有显示出AGP1X和2X之间到底有什么区别,它们当然同样也不能体现出AGP4X带来的性能提升。这就是为什么我们需要用另外的方法来使AGP接口饱和。目前测试AGP性能的最好方法无疑是通过显示包含大量极其复杂的3D物体的场景,来让AGP传送极其大量的三角形数据。在后面你们将看到测试结果。无论如何,现在的3D游戏所用到的多边形还远没有达到AGP4X的极限,所以我们不得不再次等待“将来的话题”。眼下真正用到极其复杂的3D物体的软件主要是专业的OpenGL软件,所以用它们来做测试应该是再合适不过的了。

有关AGP的其他方面

在以前的文章里面,我曾经提到100MHz的内存总线是AGP和其他一些内存相关的系统所必需的。在今天,这样的需求有增无减,只有当系统有了足够的内存带宽AGP的超高带宽才会得到充分利用。内存永远是要被许多系统设备同时共享的:CPU、PCI总线、DMA设备,还有AGP。在大多数情况下,内存是AGP设备的数据来源,所以如果AGP用到了它的全部带宽,内存就至少应当能够提供同样高的带宽。这样的话,相应于AGP4X的1066MB/s带宽,内存就至少要是PC133的才行:64位的数据宽度和133MHz的工作频率提供的带宽恰恰是1066MB/s。但是AGP不可能独占内存带宽,它必须和其他设备共享,于是只有当系统使用了RDRAM或DDR-SDRAM时AGP4X才能完全发挥。Intel的820芯片组支持的单条PC800 RDRAM通道提供了1.6GB/s的带宽,相当于PC200 DDR-SDRAM,PC266 DDR-SDRAM则提供了2.1GB/s的带宽,而Intel 840芯片组上的双PC800 RDRAM通道最终将提供3.2GB/s的带宽。当软件开始利用AGP4X时,上述平台的表现将会优于目前的PC100或PC133平台。

快写——GeForce独一无二的特性

NVidia的GeForce256 3D图形加速芯片的特性之一就是它对“快写”模式的独一无二的支持。这个概念意味着直接从CPU到图形芯片之间的数据传输,显然与“AGP纹理”之类的概念无关。运用极其复杂的3D物体的3D软件需要CPU把极其大量的三角形数据传送给图形芯片,这里“快写”模式的运用就避免了数据从CPU到内存再从内存到图形芯片这样一个缓慢曲折的过程。“快写”的概念就是把CPU和图形芯片直接联系起来。关于“快写”的更多细节请看NVidia的白皮书。目前这项技术只有在Intel的820和840芯片组上才能实现,其他的支持AGP4X的芯片组比如VIA的Apollo Pro 133和Apollo KX133没有得到GeForce驱动的支持。在下面的章节里,你们将会发现这其实是一件好事,因为支持“快写”的驱动似乎还存在一些问题,而这些问题导致了820和840系统性能的明显下降。

AGP和Windows NT

在描述了AGP硬件方面的一些特性之后,我们还应当明白AGP同样需要软件的支持。正如前面已经提到过的,AGP为图形芯片提供了快速访问主内存的通道以满足各种需要,AGP纹理即是其中之一。对此操作系统必须加以支持并且应当能够在适当的时候把内存资源分配给显示驱动调用。图形地址重映射表(GART—— graphics address remapping table)就是这些内存资源的清单而GART驱动就是负责这一切的软件。今天,所有的AGP显卡都已经在针对Windows9x的驱动中包含了Intel平台上的名为“vgart.vxd”GART驱动,而其他的芯片组厂商就不得不为相应的主板提供他们自己的GART驱动软件。比如Athlon系统,在没有安装驱动时就根本认不出AGP显卡,只有安装了相应的驱动,对于AMD750芯片组是“amdmp.sys”,VIA Apollo KX-133则是“viagart.vxd”,才能正常地工作。

至于微软的Windows NT操作系统则根本没有打算提供AGP支持。在迄今为止所有的NT补丁包里面都没有包含GART驱动,以至于图形芯片厂商不得不独立提供NT下的AGP支持,这种支持也许会包含在显卡的NT驱动里面,也许不会,你只有通过一些特殊的侦测软件或者在NT下进行测试才能判断出来。目前我只对NVidia的芯片进行了NT下的测试,发现TNT、TNT2和GeForce都具有AGP支持,但仅仅是在Intel平台上。基于其他芯片组的平台只能通过所谓的“PCI66”模式获得一些补偿,这种模式提供了略低于AGP1X的带宽。目前最新的但不是正式的例外只有VIA的Athlon芯片组KX-133,即使在NT下它也能使GeForce256芯片运行AGP4X。这一点希望能够在即将发布的Windows2000中得到纠正。

AGP标准分为AGP1.0(AGP 1X和AGP 2X),AGP2.0(AGP 4X),AGP3.0(AGP 8X)。

1996年7月AGP 1.0 图形标准问世,分为1X和2X两种模式,数据传输带宽分别达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI2.1规范基础上经过扩充和加强而形成的,其工作频率为66MHz,工作电压为3.3v,在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的AGP带宽很小,现在已经被淘汰了,只有在前几年的老主板上还见得到。

近几年显示芯片的发展实在是太快了,图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长,AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了,由此AGP 2.0便应运而生了。1998年5月份,AGP 2.0 规范正式发布,工作频率依然是66MHz,但工作电压降低到了1.5v,并且增加了4x模式,这样它的数据传输带宽达到了1066MB/sec,数据传输能力大大地增强了。

AGP Pro接口与AGP 2.0同时推出,这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准,应用该技术的图形接口主要的特点是比AGP 4x略长一些,其加长部分可容纳更多的电源引脚,使得这种接口可以驱动功耗更大(25-110w)或者处理能力更强大的AGP显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的,完全兼容AGP 4x规范,使得AGP 4x的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的两侧进行延伸,提供额外的电能。它是用来增强,而不是取代现有AGP插槽的功能。根据所能提供能量的不同,可以把AGP Pro细分为AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高档台式机主板上也能见到AGP Pro插槽。

2000年8月,Intel推出AGP3.0规范,工作电压降到0.8V,并增加了8X模式,这样它的数据传输带宽达到了2133MB/sec,数据传输能力相对于AGP 4X成倍增长,能较好的满足当前显示设备的带宽需求。


Accelerated Graphics Port的缩写,即“加速图形端口”,是英特尔开发的新一代局部图形总线技术。AGP技术的两个核心内容是:一、使用PC的主内存作为显存的扩展延伸,这样就大大增加了显存的潜在容量;二、使用更高的总线频率66MHz、133HZ甚至266MHz,极大地提高数据传输率。AGP总线是一种专用的显示总线,并且将显示卡从POI:上独立出去,使得PCI声卡、SCSI设备、网络设备、I/S设备等的工作效率随之得到提高。从AGP中受益最大的是以3D游戏为主的一些3D程序。 其发展已经经历了AGP 1×,AGP 2×,AGP 4×,AGP 8×几个阶段。  

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PCIE

PCI-Express是最新的总线和接口标准,它原来的名称为“3GIO”,是由英特尔提出的,很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP,最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高,目前最高可达到10GB/s以上,而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格,从PCI Express 1X到PCI Express 16X,能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程,就象当初PCI取代ISA一样,都会有个过渡的过程。

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SATA

SATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment,是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDF Fall 2001大会上,Seagate宣布了Serial ATA 1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。  
      SATA接口需要硬件芯片的支持,例如Intel ICH5(R)、VIA VT8237、nVIDIA的MCP RAID和SiS964,如果主板南桥芯片不能直接支持的话,就需要选择第三方的芯片,例如Silicon Image 3112A芯片等,不过这样也就会产生一些硬件性能的差异,并且驱动程序也比较繁杂。  
      SATA的优势:支持热插拔 ,传输速度快,执行效率高 使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说,就具有非常多的优势。首先,Serial ATA以连续串行的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比最快的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高,而在Serial ATA 2.0的数据传输率达到300MB/s,最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。

SATA的物理设计,可说是以Fibre Channel(光纤通道)作为蓝本,所以采用四芯接线;需求的电压则大幅度减低至250mV(最高500mV),较传统并行ATA接口的5V少上20倍!因此,厂商可以给Serial ATA硬盘附加上高级的硬盘功能,如热插拔(Hot Swapping)等。更重要的是,在连接形式上,除了传统的点对点(Point-to-Point)形式外,SATA还支持“星形”连接,这样就可以给RAID这样的高级应用提供设计上的便利;在实际的使用中,SATA的主机总线适配器(HBA,Host Bus Adapter)就好像网络上的交换机一样,可以实现以通道的形式和单独的每个硬盘通讯,即每个SATA硬盘都独占一个传输通道,所以不存在象并行ATA那样的主/从控制的问题。

Serial ATA规范不仅立足于未来,而且还保留了多种向后兼容方式,在使用上不存在兼容性的问题。在硬件方面,Serial ATA标准中允许使用转换器提供同并行ATA设备的兼容性,转换器能把来自主板的并行ATA信号转换成Serial ATA硬盘能够使用的串行信号,目前已经有多种此类转接卡/转接头上市,这在某种程度上保护了我们的原有投资,减小了升级成本;在软件方面,Serial ATA和并行ATA保持了软件兼容性,这意味着厂商丝毫也不必为使用Serial ATA而重写任何驱动程序和操作系统代码。

另外,Serial ATA接线较传统的并行ATA(Paralle ATA)接线要简单得多,而且容易收放,对机箱内的气流及散热有明显改善。而且,SATA硬盘与始终被困在机箱之内的并行ATA不同,扩充性很强,即可以外置,外置式的机柜(JBOD)不单可提供更好的散热及插拔功能,而且更可以多重连接来防止单点故障;由于SATA和光纤通道的设计如出一辙,所以传输速度可用不同的通道来做保证,这在服务器和网络存储上具有重要意义。

Serial ATA相较并行ATA可谓优点多多,将成为并行ATA的廉价替代方案。并且从并行ATA过渡到Serial ATA也是大势所趋,应该只是时间问题。相关厂商也在大力推广SATA接口,例如Intel的ICH6系列南桥芯片相较于ICH5系列南桥芯片,所支持的SATA接口从2个增加到了4个,而并行ATA接口则从2个减少到了1个;nVidia的nForce4系列芯片组已经支持SATA II即Serial ATA 2.0,而且三星已经采用Marvell 88i6525 SOC芯片开发新一代的SATA II接口硬盘,并将在2005年初推出。
2007年制定了SATA2及SATA2.5标准,速度达到300MB/s   

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南桥

南桥芯片简介
       南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分,一般位于主板上离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。

       相对于北桥芯片来说,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(不同厂商各种芯片组有所不同,例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)与北桥芯片相连。



南桥芯片的功能

       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,不同的只是北桥芯片。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Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片,但也能搭配ICH2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不同芯片组公司的产品,例如以前升技的KG7-RAID主板,北桥采用了AMD 760,南桥则是VIA 686B。

       南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。



如何辨别南桥和北桥

用功能辨别南桥芯片和北桥芯片:

北桥
  它主要负责CPU与内存之间的数据交换,并控制AGP、PCI数据在其内部的传输,是主板性能的主要决定因素。随着芯片的集成度越来越高,它也集成了不少其它功能。如:由于Althon64内部整合了内存控制器;nVidia在其NF3 250、NF4等芯片组中,去掉了南桥,而在北桥中则加入千兆网络、串口硬盘控制等功能。现在主流的北桥芯征的牌子有VIA、NVIDIA及SIS等。

  当然这些芯片的好坏并不是由主板生产厂家所决定的,但是主板生产商采取什么样的芯片生产却是直接决定了主板的性能。如:同样是采用VIA的芯片,性能上则有KT600>KT400A>KT333>KT266A等。目前主流的AMD平台上,可选的芯片组有:KT600、NF2、K8T800、NF3等;对于INTEL平台,则有915、865PE、PT880、845PE、848P等。

南桥
  南桥芯片主要是负责I/O接口等一些外设接口的控制、IDE设备的控制及附加功能等等。常见的有VIA的8235、8237等;INTEL的有CH4、CH5、CH6等;nVIDIA的MCP、MCP-T、MCP RAID等。在这部分上,名牌主板与一般的主板并没有很大的差异,但是名牌主板凭着其出色的做工,还是成为不少人的首选。而不排除一部分质量稍差的主板为了在竞争中取得生存,可能会采用功能更强的南桥以求在功能上取胜。

用芯片在主版上的位置辨别南桥芯片和北桥芯片:

       北桥芯片就是位于和CPU插槽附近的一块芯片,其上面一般都覆盖了散热片。



主流南桥芯片大比较

  在主板芯片组中几乎都有北桥芯片与南桥芯片之分(nForce3除外)。一些朋友在选购计算机时大多只考虑CPU、显卡和内存等配件的性能,而忽略主板的性能差异。其实作为一种将所有设备连接在一起的装置,其重要性是不言而喻。不过主板的北桥芯片由于是负责对CPU的支持和联接CPU和内存之间的总线等工作。又因为平台的不同和要求的差异,所以主板的北桥芯片除了同平台之间没有可比性。但南桥芯片承担的是一些接口性能与附加功能等,所以在技术参数上相近。现在为大家作一些比较。

  目前主流的南桥芯片主要有:Intel的ICH4、ICH5和ICH5R;VIA的VT8237;nVIDIA的MCP、MCP-T;还有最新的ATI的IXP150、IXP200等。它们在性能上差异很大,功能也各有不同,现在为大家作一些比较。

  ICH4南桥芯片的编号为82801DB。其与北桥芯片之间的数据带宽达到266MB/s,使数据的延迟现象进一步减轻。并且支持USB 2.0和ATA 100硬盘传输等规范,使外部设备的数据传输更加迅速。

  ICH5南桥芯片编号为82881EB。它是在ICH4的基础上发展而来,所以其在性能与工艺上都要强于ICH4。但它们最大的区别在于ICH5支持SATA硬盘功能,传输速率可达150MB/S。并且也支持USB 2.0和ATA 100硬盘传输等规范。

 ICH5R南桥芯片的性能参数与ICH5基本相同,只是ICH5R提供了SATA RAID功能。使硬盘性能得到了进一步的提升。

  说主板的南桥芯片有“可比性”,VIA的VT8237芯片就是最好的例子。其不但在Intel平台的PT800芯片组中使用还可在AMD平台的KT600芯片组使用,是跨平台使用的典范。支持ATA 133和USB 2.0规范。还有SATA功能还提供了SATA磁盘阵列功能,支持RAID 0、1和0+1三种模式。

  nVIDIA进入主板芯片组市场后,推出的nForce2芯片组可谓AMD平台的经典。其中的MCP-T南桥芯片的功能也相当强大。除了提供常规的USB 2.0和ATA 100硬盘等功能外。最大的特点还是其整合APU音效处理单元。拥有NVIDIA独特的SoundStorm剧院品质3D音效。采用多DSP引擎,可以同时为256位语音和特殊效果任务提供硬件处理功能。提供专业的杜比5.1声道立体环绕音效(含SPDIF输入/输出),同时还能对Dolby Digital 5.1音频流实时编码。将CPU使用率降至最低,支持硬件DirectX8音效处理。而MCP南桥芯片则没有APU功能,近期推出的MCP-S则是提供了SATA功能。

  ATI虽然在显卡芯片届是数一数二的,但在主板芯片中还是个新兵。其RS300芯片组中的IXP150、IXP200南桥芯片表现平平。只支持最为常规的USB 2.0和ATA 100硬盘等功,其它并没有什么过人之处。

  以上就是近期最为流行的几款南桥芯片。经过性能参数的比较,个人认为其中的ICH5R、MCP-T、VT8237最为强大和实用。但ICH5R和MCP-T的价格较高,所以VT8237应是目前最具性价比的。



南桥芯片注意事项


        有关“Intel主板易烧南桥”是近期市场中炒的比较热的话题,不少商户发现他们近期销售的Intel 865PE芯片组主板返修率直线上升,而且返修问题不只局限于某一品牌,很多品牌的865PE主板都有类似问题。返修主板的故障大多是南桥芯片烧毁,导致无法正常开机。而且巧合的是,这些损坏的主板在出现问题时都正在使用USB设备。由此,“Intel主板易烧南桥”的消息迅速在市场中传开。为了进一步了解事件的真相,我们特意去市场走访了一些商户,得到的答案与传言相符,大多数商家表示他们销售的865PE确实存在返修率提升,故障相似的问题(都是南桥烧毁)。而且返修的主板并不只是一些二、三线的品牌,不少一线大厂的产品也在其中。  

  烧南桥问题的分析和建议

  一、调查结果简述:

  1、烧南桥的事故从2004年5月开始出现,到10月大量发生。

  2、集中在Intel的ICH4和ICH5。

  3、起因:绝大多数是使用USB设备,如:DV,摄像头,移动硬盘,U盘,MP3,打印机。没使用USB设备的极少数。

  4、过程:1、正常使用中突然死机,重启不亮;2、插拔USB设备时死机,重启不亮。

  5、各品牌主板都有烧南桥的问题。


  二、分析:

  1、通过调查发现南桥烧毁基本上是一种随机和偶然的现象,比如使用U盘引起的,平时使用没有问题,不一定那次使用就出故障,烧了南桥。引起这种随机毁坏南桥的祸首只能是静电放电(ESD)。静电对PC的危害,以前常见的是死机,重新启动等现象。到现在的USB2.0系统,出现了烧南桥的现象。因为现在各种USB接口的设备很普及,如DV,摄像头,移动硬盘,U盘,MP3,打印机等等。USB的优点是可以带电热插拔,但也正由于USB的热插拔,使用者会经常地接触USB系统,于是就可能出现很强的静电放电(ESD)。根据IEC 61000-4-2测试标准,人体与金属等物品接触,产生的瞬间电压可达到7000伏。此电压足以烧毁有关的电子元件。而USB控制器和USB-HUB就在南桥内,所以表现出南桥烧毁。

  2、国际上有关USB数字式消费类产品和USB外设的标准要求必须有ESD防护功能,必须符合EMI标准的规定。就连机箱的前置USB插口也要有ESD保护装置。但是国内市场上早期的U盘、USB外设基本都没有ESD保护。这是导致南桥烧毁的根本原因。有时也会导致USB设备烧毁,据调查,确实有DV烧坏的。现在这个问题已经引起各方面的重视,开始设计和生产有关ESD防护的装置,用于USB数字式消费类产品和USB外设,以及电脑主板上。我们微星也将给主板加ESD保护措施。

  3、USB1.1时代为什么几乎没有这种情况?

      

        一、那时USB接口的数字消费产品以及外设很少。二、USB(1.0/1.1)是低速传输,简单的EMI抑制电路就可以了。USB2.0是高速的数据信号传输设备,原来USB1.1的技术不能适用了。至于USB2.0用的EMI抑制电路和ESD保护装置正在开发中。Intel在有关文件中也是提出设计和测试建议,没有指定那种电路和装置。

  4、为什么烧南桥的集中在ICH4和ICH5南桥?

  ICH4和ICH5南桥有USB2.0。Intel在他们的8