计算机硬件全能考题

下面就列出影响CPU性能的主要技术指标：
1、主频，也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总线的工作频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：主频=外频×倍频。
2、内存总线速度或者叫系统总线速度，一般等同于CPU的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。
3、L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。采用回写(Write Back)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。在目前流行的处理器中，奔腾Ⅲ和Celeron处理器拥有32KB的L1高速缓存，奔腾4为8KB，而AMD的Duron和Athlon处理器的L1高速缓存高达128KB。
4、L2高速缓存，指CPU第二层的高速缓存，第一个采用L2高速缓存的是奔腾 Pro处理器，它的L2高速缓存和CPU运行在相同频率下的，但成本昂贵，市场生命很短，所以其后奔腾 II的L2高速缓存运行在相当于CPU频率一半下的。接下来的Celeron处理器又使用了和CPU同速运行的L2高速缓存，现在流行的CPU,无论是AthlonXP和奔腾4，其L2高速缓存都是和CPU同速运行的。除了速度以外，L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达1MB-3MB。
5、流水线技术、超标量。流水线(pipeline)是 Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型 CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，例如奔腾 4的流水线就长达20步。将流水线设计的步(级)数越多，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的，只有奔腾级以上CPU才具有这种超标量结构；这是因为现代的CPU越来越多的采用了RISC技术，所以才会有超标量的CPU。
6、协处理器或者叫数学协处理器。在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后，自从486以后，CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算。现在CPU的浮点单元（协处理器）往往对多媒体指令进行了优化。比如Intel的MMX技术，MMX是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强奔腾 CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU新增加57条MMX指令，把处理多媒体的能力提高了60％左右。现在的CPU已经普遍内置了这些多媒体指令集，例如现在奔腾4内置了SSE2指令集，而AthlonXP则内置增强型的3DNow!指令集。
7、工作电压。工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU（386、486）由于工艺落后，它们的工作电压一般为5V（奔腾等是3.5V/3.3V/2.8V等），随着CPU的制造工艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势，Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已经采用1.475V的工作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。这对于笔记本电脑尤其重要。
8、乱序执行和分枝预测，乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝，其中无条件分枝只需要CPU按指令顺序执行，而条件分枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变，因此需要“分枝预测”技术处理的是条件分枝。
9、制造工艺，制造工艺虽然不会直接影响CPU的性能，但它可以可以极大地影响CPU的集成度和工作频率，制造工艺越精细，CPU可以达到的频率越高，集成的晶体管就可以更多。第一代奔腾 CPU的制造工艺是0.35微米， 最高达到266Mhz的频率，PII和赛扬是0.25微米，频率最高达到450Mhz。铜矿核心的奔腾Ⅲ制造工艺缩小到了0.18微米，最高频率达到1.13Ghz。最新Northwood核心的奔腾4 CPU制造工艺达到0.13微米，目前频率已经达到2.4Ghz，估计达到3Ghz也没有问题。在明年，Intel CPU的制造工艺会达到0.09毫米。

显示卡：

显卡的主要性能指标包括以下几个方面

（1）刷新频率：指图象在屏幕上更新的速度，即屏幕上每秒钟显示全画面的次数，其单位是Hz。75Hz以上的刷新频率带来的闪烁感一般人眼不容易察觉，因此，为了保护眼睛，最好将显示刷新频率调到 75Hz以上。但并非所以的显卡都能够在最大分辨绿下达到 75Hz 以上的刷新频率（这个性能取决于显卡上 RAM-DAC 的速度），而且显示器也可能因为带宽不够而不能达到要求。一些低端显示卡在高分辨率下只能设置刷新频率为 60Hz。
（2）色彩位数（彩色深度）：图形中每一个像素的颜色是用一组二进制树来描述的，这组描述颜色信息的二进制数长度（位数）就称为色彩位数。色彩位数越高，显示图形的色彩越丰富。通常所说的标准 VGA 显示模式是 8位显示模式，即在该模式下能显示 256种颜色；增强色（16位）能显示 65 536种颜色，也称 64K色；24位真彩色能显示 1677万种颜色，也称 16M色。该模式下能看到真彩色图像的色彩已和高清晰度照片没什么差别了。另外，还有 32为、36位和42为色彩位树。

（3）显示分辨率（ResaLution）:是指组成一幅图像（在显示屏上显示出图像）的水平像素和垂直像素的乘积。显示分辨率越高，屏幕上显示的图像像素越多，则图像显示也就越清晰。显示分辨率和显示器、显卡有密切的关系。
显示分辨率通常以“横向点数×纵向点数”表示，如1024×768。最大分辨率指显卡或显示器能显示的最高分辨率，在最高分辨率下，显示器的一个发光点对应一个像素。如果设置的显示分辨率低于显示器的最高分辨率，则一个像素可能由多个发光点组成。

（4）显存容量：显卡支持的分辨率越高，安装的显存越多，显卡的功能就越强，但价格也必然越高。

对于硬盘来说，容量、速度、安全性永远是用户最关心的三大指标：

1.容量

硬盘的容量从最初以MB为基本单位，到现在则以GB为基本单位(1GB=1024MB)了。目前市场上13GB左右的硬盘为主流，就算是20GB的硬盘也不难买到，发展之快可见一斑。客观上越来越多的软件安装需要巨大的空间：操作系统每推出一个换代版本容量几乎都要扩大1倍；多媒体文件总要在硬盘上占有一席这地；图形设计软件(无论是Photoshop还是3D Max)以及用这些软件制造出来的图形文件占去数百MB空间毫不希奇；玩家喜爱的游戏安全安装需要1GB以上的空间也不是什么新闻。好在现代硬盘的容量也能跟上应用的需要。

2.速度

随着科技的发展，人们关注硬盘容量的同时对硬盘速度也提出了更高的要求。虽然硬盘作为电脑的外存，但是流行的Windows操作系统可以利用硬盘作为虚拟内存，同时电脑中的数据传输量也与日俱增，所以硬盘子系统的性能直接关系到整个电脑系统的速度。在很多CPU和显卡的商业测试中，测试者都会刻意准备最快的硬盘和大量的内存，以力图在测试软件中跑出更高的成绩，可见存储子系统速度的重要性。研发人员多次改进了硬盘接口，并试图提高硬盘的转速来降低硬盘的平均寻道时间、增加传输率，简而言之就是提高硬盘的速度。

3.安全性

目前的硬盘容量越来越大，更大的存储空间意味着允许存储更多的资料，一旦硬盘发生故障导致数据不能被读出，损失也是非常惨重的。即便是根据质保协议，用户可以免费更换硬盘，但是资料的损失是不能用金钱来衡量的。因此硬盘的安全性也被提上了议事日程，首先S.M.A.R.T技术被广泛应用于各种主流硬盘并得到很多操作系统的支持。各个厂家为了进一步增加硬盘的可靠性和考虑到产品的卖点，自发地研制了不同的硬盘安全技术，如Seagate的SeashieldDST(Drive Self Test);昆腾的DPS(Data Protection System)、SPS(Shock Protection System);WD的Data Lifeguard(数据卫士)；IBM的DFT(Drive Fitness Test)和Maxtor的ShockBlock和Maxsafe等。他们虽然名称不同，各自的特点也不同，但大致目的都是为了：(1)提高硬盘的抗震和抗瞬间冲击的性能。(2)通过软硬结合对硬盘进行监测和自我诊断，尽早发现潜在的问题，并结合硬盘一定的自我修复能力将故障消灭在萌芽状态。

显示器

显示器的性能指标中诸如行频、刷新率一类的字眼常常弄得初学者一头雾水，所以这次我们来聊聊一些比较常见的显示器性能参数的含义。

一、显像管尺寸
这个再简单不过了吧？显像管尺寸与电视机的尺寸标注方法是一样的，都是指显像
管的对角线长度。不过显像管的尺寸并不等于可视面积，因为显像管的边框占了一部分空间。常见的17英寸纯平显示器的对角线长度大概在15.8～16.1英寸左右。
二、分辨率
分辨率是指显示器所能显示的点数的多少，由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的，显示器可显示的点数越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标。不过CRT显示器的最大分辨率并不一定是最佳分辨率，比如17英寸显示器往往能达到1280×1024甚至1600×1200分辨率，但此时字非常小，眼睛极易疲劳，根本不适合长时间观看，而且最大分辨率下的刷新率往往很低，所以17英寸CRT显示器的最佳分辨率还是1024×768，19英寸CRT显示器则为1280×1024。
三、刷新率
前面提到了“刷新率”这个词，所谓“刷新率”，指的是屏幕每秒钟刷新的次数，也叫场频或垂直扫描频率。CRT显示器上显示的图像是由很多荧光点组成的，每个荧光点都由于受到电子束的击打而发光，不过荧光点发光的时间很短，所以要不断地有电子束击打荧光粉使之持续发光。显像管内部的电子枪在扫描时是从第一行的最左端至最右端，然后再从第二行的最左端扫描至最右端，接下来是第三行、第四行……直至扫描到右下角，此时整个屏幕都已经扫描了一遍，也就是完成了一次刷新。从理论上来讲，只要刷新率达到85Hz，也就是每秒刷新85次，人眼就感觉不到屏幕的闪烁了，但实际使用中往往有人能看出85Hz刷新率和100Hz刷新率之间的区别，所以从保护眼睛的角度出发，刷新率仍然是越高越好。
四、行频
行频也是一个很重要的指标，它是指显示器电子枪每秒钟所扫描的水平行数，也叫水平扫描频率，单位是KHz，行频与分辨率、刷新率之间的关系是：
行频 = 刷新率×垂直分辨率
这样我们就能够理解，为什么显示器的分辨率越高，其所能达到的刷新率最大值就越低。行频的单位是KHz。
五、带宽
带宽的全称叫“视频放大器频带宽度”，代表的就是显示器的电子枪每秒钟内能够扫描的像素个数。带宽的计算公式为：
带宽 = 水平分辨率×行频
行频 带宽 刷新率在85hz以上时的最大分辨率
30～70khz 110mhz 1024×768@85hz
30～86khz 150mhz 1024×768@100hz
30～96khz 203mhz 1280×1024@85hz
30～110khz 230mhz 1600×1200@85hz
不过这只是理论值，实际上由于过扫描系数的存在，显示器的实际带宽往往要比理论值高一些。一般显示器产品的行频、带宽、分辨率和刷新率之间的关系请见上表。
六、点距
主要是针对使用孔状荫罩的CRT显示器来说的，指荧光屏上两个同样颜色荧光点之间的距离。举例来说，就是一个红色的荧光点与相邻的红色荧光点之间的对角距离，通常以毫米(mm)单位。荫罩上的点距越小，影像看起来也就越精细，其边和线也就越平顺。现在的15英寸和17英寸显示器的点距一般都低于0.28mm，否则显示图像会模糊。条栅状荫罩显示器(使用在特丽珑和钻石珑显像管上)则是使用线间距或者是光栅间距来计算荧光条之间的水平距离。由于点距和栅距的计算方式完全不同，因此不能拿来做比较。
七、场频
又称为“垂直扫描频率”，也就是屏幕的刷新频率。指每秒钟屏幕刷新的次数，通常以赫兹(Hz)单位，它可以理解为每秒钟刷新屏幕的次数，以85Hz刷新率为例，表示屏幕上的内容每秒钟刷新85次。行频和场频结合在一起就可以决定分辨率的高低。另外它与图像内容的变化没有任何关系，即便屏幕上显示的是静止图像，电子枪也照常更新。垂直扫描频率越高，所感受到的闪烁情况也就越不明显，因此眼睛也就越不容易疲劳。现在的新标准规定，显示器在场频达到85Hz时的最大分辨率，才是真正的最大分辨率。
八、行频
指电子枪每秒在荧光屏上扫描过的水平线数量，等于“行数×场频”。显而易见，行频是一个综合分辨率和场频的参数，其值越大就意味着显示器可以提供的分辨率越高，稳定性越好。以800×600的分辨率、85Hz的场频为例，显示器的行频至少应为“600×85=51kHz”(注意场频的单位是kHz)。

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