主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于服务器来讲,这个认识也出现了偏差。至今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系,即使是两大处理器厂家Intel和AMD,在这点上也存在着很大的争议,我们从Intel的产品的发展趋势,可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家,有人曾经拿过一快1G的全美达来做比较,它的运行效率相当于2G的Intel处理器。
所以,CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中,我们也可以看到这样的例子:1 GHz Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一样快,或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。
当然,主频和实际的运算速度是有关的,只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。
2.外频
外频是CPU的基准频率,单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。说白了,在台式机中,我们所说的超频,都是超CPU的外频(当然一般情况下,CPU的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲,超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,如果把服务器CPU超频了,改变了外频,会产生异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统的不稳定。
目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为CPU的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。
3.前端总线(FSB)频率
前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据带宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。比方,现在的支持64位的至强Nocona,前端总线是800MHz,按照公式,它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。
外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。
其实现在“HyperTransport”构架的出现,让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发生了变化。之前我们知道IA-32架构必须有三大重要的构件:内存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的芯片组 Intel 7501、Intel7505芯片组,为双至强处理器量身定做的,它们所包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线,配合DDR内存,前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题,而且更有效地提高了总线带宽,比方AMD Opteron处理器,灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器,使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话,前端总线(FSB)频率在AMD Opteron处理器就不知道从何谈起了。
服务器和普通电脑在硬件配置上的区别是什么?首先从主板开始说 主板是分层的 服务器的主板用的多层的 质量要好很多不容易老化 cpu方面首先服务器的cpu是不要求超频的 因为服务器要求最高的就是要稳定 超频会导致内部数据与外部数据不统一 服务器不像普通电脑作为终端 所以必须要求数据统一 服务器的cpu一般用志强系列的 服务器的主板支持多cpu分担 相对于周边的接口也比较多 比如说硬盘线口 pci--e插口
服务器的硬件配置和普通电脑有什么区别CPU:Pc的CPU应用环境一般是解决单个任务,而服务器面向的应用则是数十甚至数百用户同时发出请求时,系统能从容地处理这些任务,所以系统内部的多线程运算能力和交换速度就会起到至关重要的作用。
内存:服务器使用的内存要求很严格,必须是具有ECC功能的DRAM、SDRAM或DDRRAM。普通PC由于数据流量小,运算时间短,所以对系统的ECC功能并不十分要求。
硬盘:一般采用SCSI高速硬盘,高档服务器上的硬盘还具备热插拔功能,以便在线更换。
专用的服务器和普通电脑区别是什么?一、高扩展性
可扩展性是指服务器的配置(内存、硬盘、处理器等)可以在原有基础上很方便地根据需要增加。
为了实现扩展性,服务器的机箱一般都比普通的机箱大一倍以上。设计大机箱的原因有两个:一是机箱内部通风良好;二是机箱设有七八个硬盘托架,可以放置更多硬盘。
服务器的电源输出功率比普通PC大得多,甚至有冗余电源(即两个电源)。机箱电源的D型电源接口有十几个之多,普通PC的机箱只有五六个。
服务器的内存在可以根据需要扩展,一般可以扩展到几GB
二、高可靠性
因为服务器在网络中是连续不断地工作的,因此,服务器的可靠性要求是非常高的,目前,提高可靠性的普通做法是部件的冗条配置。服务器可采用ECC内存、RAID技术、热插拨技术、冗余电源、冗余风扇等做法使服务器具备(支持热插拨功能)容错能力和安全保护能力,从而提高可靠性
硬件的冗余设备支持热插拨功能,如冗余电源风扇等,可以在单个部件夹效的情况下自动切换到备用的设备上,保证系统运行的连续性。RAID技术可保证硬盘在出现问题时在线切换,从而保证了数据的完整性。
三、高处理能力
服务器可能需要同响应数十、数百、数千台客户机的请求,因此,服务器的速度应该比普通的PC快。
决定CPU性能的因素有很多,CPU只是其中一个因素,其它,如硬盘的速度、内存的大小、网卡的数据吞吐能力等,都是制约服务器性能的重要因素。
四、高I/O性能
SCSI技术、RAID技术、高速智能网卡、较大的内存扩充能力都是提高IA架构服务器的I/O能力的有效途径。
五、高无故障运行时间
一般来说,工作服务器的要求是工作时间内(每天8小时,每周5天)没有故障;部门级服务器的要求是每天24小时,每周5天内没有故障;企业服务器要求全年365天,每天24小时都没有故障,服务器随时可用,简称为7x24。
六、高强管理性
IA架构服务器主板上集成了各种传感器,用于检测服务器上的各种硬件设备。配合相应软件,可以远程监测服务器。
七、运行服务器操作系统
服务器是硬件与软件相结合的系统虽然在一台普通PC上安装网络操作系统,也可以称之为服务器,但这台服务器不具备真正服务器的特性。
八、提供网络服务
已经具备了相应硬件平台和操作系统的服务器还不能发挥它的作用。如果要发挥它的作用,必须在网络服务器上安装网络服务软件。
服务器和普通电脑的区别你可以这样理解
服务器就是计算机群组
服务器相当于N多台电脑
服务器 专门提供网络服务的,如 或者 ftp 等等
普通电脑 一般是 Desk 桌面型的,工作电脑
服务器和普通PC上的区别服务器与PC的区别应该从硬件和软件两方面来看,根据应用的不同两者的差别很大,打个比方,PC就是那什么都会的门诊医生,但是医术不是那么精湛,而服务器就应该是某个方面的专家了,处理能力越出
众,它“专”的就越厉害。我先从硬件上,根据各个组件说说他们的不同:
1.CPU 服务器CPU的指令一般是采用的RISC(精简指令集)。根据研究,在大多数的应用中,CPU仅仅使用了很少的几种命令,于是研究人员就根据这种情况设计了该指令集,运用集中的各种命令组合来实现各种需求。这种设计的好处就是针对性更强,可以根据不同的需求进行专门的优化,处理效更高。相对应的则是CISC(复杂指令集),他的特点就是尽量把各种常用的功能集成到一块,例如我们常常听到的MMX,SSE,SSE+,3D!NOW!等等都是这种类型的。另外,服务器的CPU设计一般都要考虑它的多路功能,说白了就是好几个甚至上千上万个CPU一起工作的问题,而PC则简单多了,这种多路功能用上实在浪费,而它的价钱也的确是上面兄弟说的,不是谁都能受的了的。(补充:服务器的寻址能力很早前就是64位了;APPEL采用的指令集也是RISC,他是个另类,不过现在已经投靠INTEL了)2.内存。内存在服务器上的原则也上越快越大越好,不过它对纠错和稳定提出了更高的要求,比如ECC("错误检查和纠正"好象没人这么叫的)。我们现在使用的PC上很少有人能够用到1G的内存(玩游戏的不算),而在服务器上,这G级的内存有时也会显着捉襟见肘,记得去年国家发布银河最新超级计算机时,他的内存更是达到了1个T;相比内存的速度,人们在应用的时候更优先考虑内存的稳定和纠错能力,只有在保证了这两条,才能再考虑别的东西。
3.硬盘。硬盘性能无论是在PC上还是服务器上,性能的提升一直很缓慢,个人认为,依靠机械的发展,硬盘的发展是不可能出现质的飞跃。由于使用服务器的一般都是企业单位,里面都是保存了大量珍贵数据,这对硬盘就提出了安全稳定的要求,硬盘上出现的相关技术也基本上围绕这两个要求转。比如:数据冗余备份,热插拔等。另外,服务器硬盘必须能做到24*7不间断工作的要求。
4.主板.这个我了解的比较少,很少看到服务器有主板的说法,不过我觉得应该提提服务器的总线设计——多路,就是多个CPU如何能够协调工作。有兴趣建议你看看操作系统方面的书,看老外写的,很好!
5.显卡.除了图形和3D设计(那个人家好象都叫工作站,哪位达人知道请告诉我对不对),服务器上的显卡基本上就是你只要能接上显示器能显示就行!
接下来我说说软件,软件就主要指操作系统,比如我们熟悉的NT,2000 SERVER,2003 SERVER,LINUX,SOLRAIS和UNIX等等,都是专门针对服务器设计的,比如:负载均衡,多路CPU的支持。
服务器与普通电脑之间的区别是什么?1. 稳定性:服务器要求7x24(x365)不间断运行,PC只需要5x8;
2. 性能:服务器需要及时响应众多客户端的请求,并提供相应服务,PC一般只由少数人操作;
尤其是网络性能,对PC来讲如果不联网,没有网卡,PC仍是PC,而对服务器来讲没有网卡就不是服务器了,因为,服务器的定义就是在网络中给其它计算机提供服务的计算机系统。
3. 扩展性:PC一般不需要很多外插卡,对扩展性要求不高,而服务器一般需要考虑增加网卡、RAID卡、HBA卡等;另外,扩展性还包括,内存、硬盘等存储位、电源,甚至是CPU的扩展,这些更是服务器的特性;
4. 网络中的角色:用户直接操作PC进行,发出服务请求,是客户端;服务器工作在后台,只和发出服务请求的客户机进行通信,是服务提供者;
5. 多机协同:服务器可由多台构成一个集群,共同提供服务,PC往往独立工作;
6. 图形显示、键盘和鼠标的要求:普通台式机和显示器、键鼠等都是一对一的,而且,一般对显卡性能有要求,服务器不直接和用户交互对显卡性能基本无要求,一般键盘鼠标显示器是多台共用的。
希望能帮到你
我们平常所听说的服务器,有的是从软件服务的角度说的,有的是指的真正的硬件服务器。比如我们说配置一个 Web 服务器,就是指在操作系统里实现网站信息发布和交互的一个服务,只要机器能跑操作系统,这个服务器就能在这台机器上实现。有时在要求不高的情况下,我们也确实是用普通 PC 来做硬件服务器用的。有人可能要说了,我们既然能用普通 PC 来做硬件服务器用,那为什么还要花那么多钱买硬件服务器呢? 其实,在硬件服务器和普通 PC 之间存在着很大的不同!任何产品的功能、性能差异,都是为了满足用户的需求而产生的。 硬件服务器的没工作环境需要它长时间、高速、可靠的运行,不能轻易断电、关机、停止服务,即使发生故障,也必须能很快恢复。所以服务器在设计时,必须考虑整个硬件架构的高效、稳定性,比如总线的速度,能安装多个 CPU,能安装大容量的内存,支持 SCSI 高速硬盘及 Raid,支持阵列卡,支持光网卡,能支持多个 USB 设备。有的服务器设计有双电源,能防止电源损坏引起的当机。 服务器的维护和我们普通的 PC 也不相同。服务器的生产厂家都是国际上大的计算机厂家,他们对服务器都做了个性化设计,比如服务器的硬件状态指示灯,只要观察一下灯光的颜色就能判断故障的部位。比如 BIOS,里面的程序功能要比 PC 完善的多,可以保存硬件的活动日志,以利于诊断故障、消除故障隐患。有的厂家的服务器在拆机维修时,根本不需要螺丝刀,所有配件都是用塑料卡件固定的。 稍微好点的服务器一般都需要配接外部的存储设备,比如盘阵和 SAN 等,服务器都有管理外部存储的能力,以保证数据安全和可靠、稳定的协同工作。 为了提高服务器的可用性和可靠性,服务器还需要支持集群技术,就是多台机器协同工作,提供负载均衡,只要其中有一台服务器正常,服务就不会停止! 服务器的功能还有很多!这些都是它比普通 PC 好的地方,好的东西它的设计和生产就需要消耗技术和生产成本,价格自然就高。 再说到前面的软件服务器和硬件服务器 2 个概念,自然用真正的硬件服务器来提供我们的软件服务才是最合适的,才能真正发挥服务的最大性能。哈哈~~ 以后买服务器不要可惜小钱了吧? 专业做效果图的简称图型工作站。“图形工作站”是一种专业从事图形、图像(静态)、图像(动态)与视频工作的高档次专用电脑的总称。从工作站的用途来看,无论是三维动画、数据可视化处理乃至cad/cam和eda,都要求系统具有很强的图形处理能力,从这个意义上来说,可以认为大部分工作站都用作图形工作站。当然图型工作站需要性能比较强悍的电脑来完成任务。显卡、CPU和内存一样都不能差。至于你说的高配这个东西真给不出具体的参数,要看你来完成那些工作的。可以流畅快地完成你的专业制作我觉得就可以了,没有盲目追求高配置的必要。
VPS服务器和普通电脑有什么区别?1、VPS主机是介于虚拟主机和独立服务器之间的折中方案。
2、 VPS服务器还是和其他用户分享服务器资源,比如CPU和内存,但文件系统是完全分开的。也就是说从文件系统角度看,VPS用户完全独立,看不到这台机器的其他用户。对VPS用户来说,其功能和使用方法与真正的整体租用是完全一样的。
3、 同时,CPU、内存和其他服务器资源的划分方法与虚拟主机不同,各个VPS主机用户有自己固定的CPU、内存和其他资源,互不干扰。也就是说,VPS上的任何一个用户只能使用划分给自己的那部分资源,而不会用完整台服务器的资源,也就不会影响其他用户。
4、vps是属于服务器,而普通电脑则是针对个人用户。
同配置的服务器和普通电脑哪个性能更好首先 服务器 的主要作用是处理数据, 它不需要渲染
所以 一般服务器 都是 多核 低频 CPU,很多的CPU 组成一个服务器。
家用普通电脑 要兼顾 影音娱乐, 需要渲染 高频的CPU。
还要用显卡来加速 渲染。
所以 你说的性能 主要是干嘛。
1.主频主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于服务器来讲,这个认识也出现了偏差。至今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度两者之间的数值关系,即使是两大处理器厂家Intel和AMD,在这点上也存在着很大的争议,我们从Intel的产品的发展趋势,可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家,有人曾经拿过一快1G的全美达来做比较,它的运行效率相当于2G的Intel处理器。
所以,CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中,我们也可以看到这样的例子:1 GHz Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GHz Xeon/Opteron一样快,或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线的各方面的性能指标。
当然,主频和实际的运算速度是有关的,只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面,而不代表CPU的整体性能。
2.外频
外频是CPU的基准频率,单位也是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。说白了,在台式机中,我们所说的超频,都是超CPU的外频(当然一般情况下,CPU的倍频都是被锁住的)相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲,超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度,两者是同步运行的,如果把服务器CPU超频了,改变了外频,会产生异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统的不稳定。
目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为CPU的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。
3.前端总线(FSB)频率
前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据带宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。比方,现在的支持64位的至强Nocona,前端总线是800MHz,按照公式,它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。
外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千万次;而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8Byte/bit=800MB/s。
其实现在“HyperTransport”构架的出现,让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发生了变化。之前我们知道IA-32架构必须有三大重要的构件:内存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub,像Intel很典型的芯片组 Intel 7501、Intel7505芯片组,为双至强处理器量身定做的,它们所包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线,配合DDR内存,前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而“HyperTransport”构架不但解决了问题,而且更有效地提高了总线带宽,比方AMD Opteron处理器,灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器,使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话,前端总线(FSB)频率在AMD Opteron处理器就不知道从何谈起了。
4、CPU的位和字长
位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有“0”和“1”,其中无论是 “0”或是“1”在CPU中都是 一“位”。
字长:电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。 字节和字长的区别:由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示,所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的,对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节,而32位的CPU一次就能处理4个字节,同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。
5.倍频系数
倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下,倍频越高CPU的频率也越高。但实际上,在相同外频的前提下,高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的,一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的“瓶颈”效应—CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。一般除了工程样版的Intel的CPU都是锁了倍频的,而AMD之前都没有锁。
6.缓存
缓存大小也是CPU的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大,CPU内缓存的运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时,CPU往往需要重复读取同样的数据块,而缓存容量的增大,可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率,而不用再到内存或者硬盘上寻找,以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑,缓存都很小。
L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。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。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。
L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。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256-1MB,有的高达2MB或者3MB。
L3 Cache(三级缓存),分为两种,早期的是外置,现在的都是内置的。而它的实际作用即是,L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效,故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。
其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上,当时的L3缓存受限于制造工艺,并没有被集成进芯片内部,而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器,和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。
但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要,比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手,由此可见前端总线的增加,要比缓存增加带来更有效的性能提升。
7.CPU扩展指令集
CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标,指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分,而从具体运用看,如Intel的MMX(Multi Media Extended)、SSE、 SSE2(Streaming-Single instruction multiple data-Extensions 2)、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集,分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet等的处理能力。我们通常会把CPU的扩展指令集称为"CPU的指令集"。SSE3指令集也是目前规模最小的指令集,此前MMX包含有57条命令,SSE包含有50条命令,SSE2包含有144条命令,SSE3包含有13条命令。目前SSE3也是最先进的指令集,英特尔Prescott处理器 已经支持SSE3指令集,AMD会在未来双核心处理器当中加入对SSE3指令集的支持,全美达的处理器也将支持这一指令集。
8.CPU内核和I/O工作电压
从586CPU开始,CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种,通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU的生产工艺而定,一般制作工艺越小,内核工作电压越低;I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。
9.制造工艺
制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计,意味着在同样大小面积的IC中,可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的180nm、130nm、90nm。最近官方已经表示有65nm的制造工艺了。
10.指令集
(1)CISC指令集
CISC指令集,也称为复杂指令集,英文名是CISC,(Complex Instruction Set Computer的缩写)。在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。其实它是英特尔生产的x86系列(也就是IA-32架构)CPU及其兼容CPU,如AMD、VIA的。即使是现在新起的X86-64(也被成AMD64)都是属于CISC的范畴。
要知道什么是指令集还要从当今的X86架构的CPU说起。X86指令集是Intel为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的,IBM1981年推出的世界第一台PC机中的CPU—i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令,同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了X87芯片,以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。
虽然随着CPU技术的不断发展,Intel陆续研制出更新型的i80386、i80486直到过去的PII至强、PIII至强、Pentium 3,最后到今天的Pentium 4系列、至强(不包括至强Nocona),但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集,所以它的CPU仍属于X86系列。由于Intel X86系列及其兼容CPU(如AMD Athlon MP、)都使用X86指令集,所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。x86CPU目前主要有intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。
(2)RISC指令集
RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写,中文意思是“精简指令集”。它是在CISC指令系统基础上发展起来的,有人对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长,成本高。并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。基于上述原因,20世纪80年代RISC型CPU诞生了,相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统,还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力。RISC指令集是高性能CPU的发展方向。它与传统的CISC(复杂指令集)相对。相比而言,RISC的指令格式统一,种类比较少,寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX,现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。
目前,在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类:PowerPC处理器 、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha处理器。
(3)IA-64
EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers,精确并行指令计算机)是否是RISC和CISC体系的继承者的争论已经有很多,单以EPIC体系来说,它更像Intel的处理器迈向RISC体系的重要步骤。从理论上说,EPIC体系设计的CPU,在相同的主机配置下,处理Windows的应用软件比基于Unix下的应用软件要好得多。
Intel采用EPIC技术的服务器CPU是安腾Itanium(开发代号即Merced)。它是64位处理器,也是IA-64系列中的第一款。微软也已开发了代号为Win64的操作系统,在软件上加以支持。在Intel采用了X86指令集之后,它又转而寻求更先进的64-bit微处理器,Intel这样做的原因是,它们想摆脱容量巨大的x86架构,从而引入精力充沛而又功能强大的指令集,于是采用EPIC指令集的IA-64架构便诞生了。IA-64 在很多方面来说,都比x86有了长足的进步。突破了传统IA32架构的许多限制,在数据的处理能力,系统的稳定性、安全性、可用性、可观理性等方面获得了突破性的提高。
IA-64微处理器最大的缺陷是它们缺乏与x86的兼容,而Intel为了IA-64处理器能够更好地运行两个朝代的软件,它在IA-64处理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了x86-to-IA-64的解码器,这样就能够把x86指令翻译为IA-64指令。这个解码器并不是最有效率的解码器,也不是运行x86代码的最好途径(最好的途径是 直接在x86处理器上运行x86代码),因此Itanium 和Itanium2在运行x86应用程序时候的性能非常糟糕。这也成为X86-64产生的根本原因。
(4)X86-64 (AMD64 / EM64T)
AMD公司设计,可以在同一时间内处理64位的整数运算,并兼容于X86-32架构。其中支持64位逻辑定址,同时提供转换为32位定址选项;但数据操作指令默认为32位和8位,提供转换成64位和16位的选项;支持常规用途寄存器,如果是32位运算操作,就要将结果扩展成完整的64位。这样,指令中有“直接执行”和“转换执行”的区别,其指令字段是8位或32位,可以避免字段过长。
x86-64(也叫AMD64)的产生也并非空穴来风,x86处理器的32bit寻址空间限制在4GB内存,而IA-64的处理器又不能兼容x86。AMD充分考虑顾客的需求,加强x86指令集的功能,使这套指令集可同时支持64位的运算模式,因此AMD把它们的结构称之为x86-64。在技术上AMD在x86-64架构中为了进行64位运算,AMD为其引入了新增了R8-R15通用寄存器作为原有X86处理器寄存器的扩充,但在而在32位环境下并不完全使用到这些寄存器。原来的寄存器诸如EAX、EBX也由32位扩张至64位。在SSE单元中新加入了8个新寄存器以提供对SSE2的支持。寄存器数量的增加将带来性能的提升。与此同时,为了同时支持32和64位代码及寄存器,x86-64架构允许处理器工作在以下两种模式:Long Mode(长模式)和Legacy Mode(遗传模式),Long模式又分为两种子模式(64bit模式和Compatibility mode兼容模式)。该标准已经被引进在AMD服务器处理器中的Opteron处理器。
而今年也推出了支持64位的EM64T技术,再还没被正式命为EM64T之前是IA32E,这是英特尔64位扩展技术的名字,用来区别X86指令集。Intel的EM64T支持64位sub-mode,和AMD的X86-64技术类似,采用64位的线性平面寻址,加入8个新的通用寄存器(GPRs),还增加8个寄存器支持SSE指令。与AMD相类似,Intel的64位技术将兼容IA32和IA32E,只有在运行64位操作系统下的时候,才将会采用IA32E。IA32E将由2个sub-mode组成:64位sub-mode和32位sub-mode,同AMD64一样是向下兼容的。Intel的EM64T将完全兼容AMD的X86-64技术。现在Nocona处理器已经加入了一些64位技术,Intel的Pentium 4E处理器也支持64位技术。
应该说,这两者都是兼容x86指令集的64位微处理器架构,但EM64T与AMD64还是有一些不一样的地方,AMD64处理器中的NX位在Intel的处理器中将没有提供。
11.超流水线与超标量
在解释超流水线与超标量前,先了解流水线(pipeline)。流水线是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CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水。
超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器,其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频,使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作,其实质是以时间换取空间。例如Pentium 4的流水线就长达20级。将流水线设计的步(级)越长,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。但是流水线过长也带来了一定副作用,很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象,Intel的奔腾4就出现了这种情况,虽然它的主频可以高达1.4G以上,但其运算性能却远远比不上AMD 1.2G的速龙甚至奔腾III。
12.封装形式
CPU封装是采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在其中以防损坏的保护措施,一般必须在封装后CPU才能交付用户使用。CPU的封装方式取决于CPU安装形式和器件集成设计,从大的分类来看通常采用Socket插座进行安装的CPU使用PGA(栅格阵列)方式封装,而采用Slot x槽安装的CPU则全部采用SEC(单边接插盒)的形式封装。现在还有PLGA(Plastic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术。由于市场竞争日益激烈,目前CPU封装技术的发展方向以节约成本为主。
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