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cpu控制器怎么工作

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cpu控制器怎么工作

  我們都是CPU是電腦的核心,電腦的大腦,控制整臺電腦的運(yùn)行,但是CPU控制器如何工作的呢?下面就讓小編來告訴大家CPU控制器如何工作。

  CPU控制器怎么工作

  內(nèi)存控制器,是計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部控制內(nèi)存,并且通過內(nèi)存控制器使內(nèi)存與CPU之間交換數(shù)據(jù)的重要組成部分。內(nèi)存控制器決定了計算機(jī)系統(tǒng)所能使用的最大內(nèi)存容量、內(nèi)存BANK數(shù)、內(nèi)存類型和速度、內(nèi)存顆粒數(shù)據(jù)深度和數(shù)據(jù)寬度等等重要參數(shù),也就是說決定了計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存性能,從而也對計算機(jī)系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生較大影響。隨著計算機(jī)技術(shù)發(fā)展,內(nèi)存控制器分為傳統(tǒng)型和整合型兩種。

  傳統(tǒng)型

  傳統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)其內(nèi)存控制器位于主板芯片組北橋芯片內(nèi)部,CPU要與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,需要經(jīng)過“CPU--北橋--內(nèi)存--北橋--CPU”5個步驟,在該模式下數(shù)據(jù)經(jīng)由多級傳輸,數(shù)據(jù)延遲顯然比較大從而影響計算機(jī)系統(tǒng)整體性能;

  整合型

  集成內(nèi)存控制器,就是在CPU的基板上內(nèi)置一個內(nèi)存控制器,先說說沒有內(nèi)存控制器時系統(tǒng)是如何工作的。26個數(shù)據(jù)A~Z,要傳送到CPU,這時候CPU就向北橋發(fā)出指令(因?yàn)閮?nèi)存控制器是集成在北橋上,說所以要經(jīng)過北橋),內(nèi)存通過內(nèi)存控制器接受到了指令,這個指令就是把內(nèi)存上b單元的A~Z數(shù)據(jù)傳送到CPU,內(nèi)存這個時候開始取數(shù)據(jù),也就是平常所說的尋址。當(dāng)內(nèi)存找到了這個數(shù)據(jù),而這26個數(shù)據(jù)每個數(shù)據(jù)為500MB,所有數(shù)據(jù)總和就約為12GB,假設(shè)內(nèi)存為雙通道R2 800,數(shù)據(jù)傳輸率就為800MHZ乘以128BIT除以8比特每字節(jié)=12GB每秒,通過分析,認(rèn)為只需一秒就能傳送到CPU,此時的數(shù)據(jù)在一秒的時間內(nèi)只傳送到了北橋,內(nèi)存控制器在北橋,在北橋的數(shù)據(jù)如何傳送到CPU呢,這就要通過FSB前端總線了,假設(shè)FSB的頻率為800MHZ,那么數(shù)據(jù)傳輸率就為800MHZ乘以64BIT除以8比特每秒=6.4GB每秒,從北橋到CPU要2秒,所以數(shù)據(jù)傳送到CPU的總時間為3秒,接下來再來看看CPU集成內(nèi)存控制器的時候系統(tǒng)是如何工作的;數(shù)據(jù)從內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)娇刂破骱?,同樣?秒,所不同的是這個時候不用再通過慢吞吞的前端總線了,CPU直接從內(nèi)存控制器讀取數(shù)據(jù)就行了,因?yàn)閮?nèi)存控制器在CPU的門口羅,打個比方,一件東西在你門口的時候,大家就可以直接拿了,就是這個原理,算了一下,集成內(nèi)存控制器的CPU讀取12GB的數(shù)據(jù)是才用了1秒的時間,所以大大節(jié)省了運(yùn)算時間,也充分發(fā)揮了CPU的性能。

  最后總結(jié)一下:CPU沒有內(nèi)存控制器時:數(shù)據(jù)以內(nèi)存控制器---北橋----CPU的方式傳輸有內(nèi)存控制器時:數(shù)據(jù)以內(nèi)存控制器------CPU的方式傳輸,一步到位。

  工作原理

  CPU內(nèi)部整合內(nèi)存控制器的優(yōu)點(diǎn),就是可以有效控制內(nèi)存控制器工作在與CPU核心同樣的頻率上,而且由于內(nèi)存與CPU之間的數(shù)據(jù)交換無需經(jīng)過北橋,可以有效降低傳輸延遲。打個比方,這就如同將貨物倉庫直接搬到了加工車間旁邊,大大減少原材料和制成品在貨物倉庫與加工車間之間往返運(yùn)輸所需要的時間,極大地提高了生產(chǎn)效率。這樣一來系統(tǒng)的整體性能也得到了提升。

  內(nèi)存頻率

  和CPU一樣,內(nèi)存也有自己的工作頻率,頻率以MHz為單位內(nèi)存主頻越高在一定程度上代表著內(nèi)存所能達(dá)到的速度越快。內(nèi)存主頻決定著該內(nèi)存最高能在什么樣的頻率正常工作。最為主流的內(nèi)存頻率為DDR2-800和DDR3-1333,作為DDR2的替代者,DDR3內(nèi)存的頻率已經(jīng)在向3000MHz進(jìn)發(fā)。

  內(nèi)存容量

  內(nèi)存的容量不但是影響內(nèi)存價格的因素,同時也是影響到整機(jī)系統(tǒng)性能的因素。過去Windows XP平臺,512M的內(nèi)存還是主流,1GB已經(jīng)是大容量;64位系統(tǒng)開始普及,Windows Vista、Windows 7越來越多人使用,沒有2GB左右的內(nèi)存都不一定能保證操作的流暢度。單根內(nèi)存的容量主要有1GB、2GB、4GB,最高已經(jīng)達(dá)到單根8GB。

  工作電壓

  內(nèi)存正常工作所需要的電壓值,不同類型的內(nèi)存電壓也不同,但各自均有自己的規(guī)格,超出其規(guī)格,容易造成內(nèi)存損壞。DDR2內(nèi)存的工作電壓一般在1.8V左右,而DDR3內(nèi)存則在1.6V左右。有的高頻內(nèi)存需要工作在高于標(biāo)準(zhǔn)的電壓值下,具體到每種品牌、每種型號的內(nèi)存,則要看廠家了。只要在允許的范圍內(nèi)浮動,略微提高內(nèi)存電壓,有利于內(nèi)存超頻,但是同時發(fā)熱量大大增加,因此有損壞硬件的風(fēng)險。

  時序參數(shù)

  tCL : CAS Latency Control(tCL)

  一般我們在查閱內(nèi)存的時序參數(shù)時,如“8-8-8-24”這一類的數(shù)字序列,上述數(shù)字序列分別對應(yīng)的參數(shù)是“CL-tRCD-tRP-tRAS”。這個第一個“8”就是第1個參數(shù),即CL參數(shù)。

  CAS Latency Control(也被描述為tCL、CL、CAS Latency Time、CAS Timing Delay),CAS latency是“內(nèi)存讀寫操作前列地址控制器的潛伏時間”。CAS控制從接受一個指令到執(zhí)行指令之間的時間。因?yàn)镃AS主要控制十六進(jìn)制的地址,或者說是內(nèi)存矩陣中的列地址,所以它是最為重要的參數(shù),在穩(wěn)定的前提下應(yīng)該盡可能設(shè)低。

  內(nèi)存是根據(jù)行和列尋址的,當(dāng)請求觸發(fā)后,最初是tRAS(Activeto Precharge Delay),預(yù)充電后,內(nèi)存才真正開始初始化RAS。一旦tRAS激活后,RAS(Row Address Strobe )開始進(jìn)行需要數(shù)據(jù)的尋址。首先是行地址,然后初始化tRCD,周期結(jié)束,接著通過CAS訪問所需數(shù)據(jù)的精確十六進(jìn)制地址。期間從CAS開始到CAS結(jié)束就是CAS延遲。所以CAS是找到數(shù)據(jù)的最后一個步驟,也是內(nèi)存參數(shù)中最重要的。

  這個參數(shù)控制內(nèi)存接收到一條數(shù)據(jù)讀取指令后要等待多少個時鐘周期才實(shí)際執(zhí)行該指令。同時該參數(shù)也決定了在一次內(nèi)存突發(fā)傳送過程中完成第一部分傳送所需要的時鐘周期數(shù)。這個參數(shù)越小,則內(nèi)存的速度越快。必須注意部分內(nèi)存不能運(yùn)行在較低的延遲,可能會丟失數(shù)據(jù)。而且提高延遲能使內(nèi)存運(yùn)行在更高的頻率,所以需要對內(nèi)存超頻時,應(yīng)該試著提高CAS延遲。

  該參數(shù)對內(nèi)存性能的影響最大,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下,CAS值越低,則會導(dǎo)致更快的內(nèi)存讀寫操作。

  tRCD : RAS to CAS Delay

  該值就是“8-8-8-24”內(nèi)存時序參數(shù)中的第2個參數(shù),即第2個“8”。RAS to CAS Delay(也被描述為:tRCD、RAS to CAS Delay、Active to CMD),表示"行尋址到列尋址延遲時間",數(shù)值越小,性能越好。對內(nèi)存進(jìn)行讀、寫或刷新操作時,需要在這兩種脈沖信號之間插入延遲時鐘周期。在JEDEC規(guī)范中,它是排在第二的參數(shù),降低此延時,可以提高系統(tǒng)性能。如果你的內(nèi)存的超頻性能不佳,則可將此值設(shè)為內(nèi)存的默認(rèn)值或嘗試提高tRCD值。

  tRP : Row Precharge Timing(tRP)

  該值就是“8-8-8-24”內(nèi)存時序參數(shù)中的第3個參數(shù),即第3個“8”。Row Precharge Timing (也被描述為:tRP、RAS Precharge、Precharge to active),表示"內(nèi)存行地址控制器預(yù)充電時間",預(yù)充電參數(shù)越小則內(nèi)存讀寫速度就越快。tRP用來設(shè)定在另一行能被激活之前,RAS需要的充電時間。

  tRAS : Min RAS Active Timing

  該值就是該值就是“8-8-8-24”內(nèi)存時序參數(shù)中的最后一個參數(shù),即“24”。Min RAS Active Time (也被描述為:tRAS、Active to Precharge Delay、Row Active Time、Precharge Wait State、Row Active Delay、Row Precharge Delay、RAS Active Time),表示“內(nèi)存行有效至預(yù)充電的最短周期”,調(diào)整這個參數(shù)需要結(jié)合具體情況而定,一般我們最好設(shè)在24~30之間。這個參數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況而定,并不是說越大或越小就越好。

  如果tRAS的周期太長,系統(tǒng)會因?yàn)闊o謂的等待而降低性能。降低tRAS周期,則會導(dǎo)致已被激活的行地址會更早的進(jìn)入非激活狀態(tài)。如果tRAS的周期太短,則可能因缺乏足夠的時間而無法完成數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸,這樣會引發(fā)丟失數(shù)據(jù)或損壞數(shù)據(jù)。該值一般設(shè)定為CAS latency + tRCD + 2個時鐘周期。

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