cpu控制器怎么工作
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(tái)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(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存性能，從而也對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能產(chǎn)生較大影響。隨著計(jì)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(jì)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(gè)步驟，在該模式下數(shù)據(jù)經(jīng)由多級(jí)傳輸，數(shù)據(jù)延遲顯然比較大從而影響計(jì)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(gè)內(nèi)存控制器，先說說沒有內(nèi)存控制器時(shí)系統(tǒng)是如何工作的。26個(gè)數(shù)據(jù)A~Z，要傳送到CPU，這時(shí)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(gè)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(gè)時(shí)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(gè)數(shù)據(jù)，而這26個(gè)數(shù)據(jù)每個(gè)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(shí)的數(shù)據(jù)在一秒的時(shí)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(shí)間為3秒，接下來再來看看CPU集成內(nèi)存控制器的時(shí)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(gè)時(shí)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(gè)比方，一件東西在你門口的時(shí)候，大家就可以直接拿了，就是這個(gè)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(shí)間，所以大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)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(shí)：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(shí)：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(gè)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(shí)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(jià)格的因素，同時(shí)也是影響到整機(jī)系統(tǒng)性能的因素。過去Windows XP平臺(tái)，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(hào)的內(nèi)存，則要看廠家了。只要在允許的范圍內(nèi)浮動(dòng)，略微提高內(nèi)存電壓，有利于內(nèi)存超頻，但是同時(shí)發(fā)熱量大大增加，因此有損壞硬件的風(fēng)險(xiǎn)。
時(shí)序參數(shù)
tCL : CAS Latency Control(tCL)
一般我們在查閱內(nèi)存的時(shí)序參數(shù)時(shí)，如“8-8-8-24”這一類的數(shù)字序列，上述數(shù)字序列分別對(duì)應(yīng)的參數(shù)是“CL-tRCD-tRP-tRAS”。這個(gè)第一個(gè)“8”就是第1個(gè)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(shí)間”。CAS控制從接受一個(gè)指令到執(zhí)行指令之間的時(shí)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(gè)步驟，也是內(nèi)存參數(shù)中最重要的。
這個(gè)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(gè)時(shí)鐘周期才實(shí)際執(zhí)行該指令。同時(shí)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(shí)鐘周期數(shù)。這個(gè)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(huì)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(duì)內(nèi)存超頻時(shí)，應(yīng)該試著提高CAS延遲。
該參數(shù)對(duì)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(huì)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(shí)序參數(shù)中的第2個(gè)參數(shù)，即第2個(gè)“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(shí)間"，數(shù)值越小，性能越好。對(duì)內(nèi)存進(jìn)行讀、寫或刷新操作時(shí)，需要在這兩種脈沖信號(hào)之間插入延遲時(shí)鐘周期。在JEDEC規(guī)范中，它是排在第二的參數(shù)，降低此延時(shí)，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(shí)序參數(shù)中的第3個(gè)參數(shù)，即第3個(gè)“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(shí)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(shí)間。
tRAS : Min RAS Active Timing
該值就是該值就是“8-8-8-24”內(nèi)存時(shí)序參數(shù)中的最后一個(gè)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(gè)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(gè)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(huì)因?yàn)闊o謂的等待而降低性能。降低tRAS周期，則會(huì)導(dǎo)致已被激活的行地址會(huì)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(shí)間而無法完成數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸，這樣會(huì)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(gè)時(shí)鐘周期。