PC和處理器總線結構

處理器結構
80486系統結構: Inte80486是Intel公司1989年推出的32位微處理器。它採用了1mm製造工藝,內部集成了120萬個晶體管。內外部數據總線是32位,地址總線爲32位,可尋址4GB的存儲空間,支持虛擬存儲管理技術,虛擬存儲空間爲64TB。片內集成有浮點運算部件和8KB的cache(L1 cache),同時也支持外部cache(L2 cache)。整數處理部件採用精簡指令集RISC結構,提高了指令的執行速度。此外,80486微處理器還引進了時鐘倍頻技術和新的內部總線結構,從而使主頻可以超出100MHz。

Intel 80486微處理器內部結構:80486 CPU內部包括總線接口部件、指令預取部件、指令譯碼部件、控制和保護測試單元部件、整數執行部件、分段部件、分頁部件,以及浮點運算部件和高速緩存(cache)管理部件。

奔騰處理器:80486以後都叫奔騰,奔騰2……

 PowerPC系統結構: PowerPC 是一種精簡指令集(RISC)架構的中央處理器(CPU),其基本的設計源自IBM(國際商用機器公司)的 
POWER(Performance Optimized With Enhanced RISC;《IBM Connect 電子報》2007年8月號譯爲“增強RISC性能優化”)架構。二十世紀九十年代,IBM(國際商用機器公司)、Apple(蘋果公司)和Motorola(摩托羅拉)公司開發PowerPC芯片成功,並製造出基於PowerPC的多處理器計算機。PowerPC架構的特點是可伸縮性好、方便靈活。
  PowerPC 體系結構規範(PowerPC Architecture Specification)發佈於 1993 年,它是一個 64 位規範 ( 也包含 32 位子集 )。幾乎所有常規可用的 PowerPC(除了新型號 IBM RS/6000 和所有 IBM pSeries 高端服務器)都是 32 位的。
  PowerPC 處理器有廣泛的實現範圍,包括從諸如 Power4 那樣的高端服務器 CPU 到嵌入式 CPU 市場(任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC)。PowerPC 處理器有非常強的嵌入式表現,因爲它具有優異的性能、較低的能量損耗以及較低的散熱量。除了象串行和以太網控制器那樣的集成 I/O,該嵌入式處理器與“臺式機”CPU 存在非常顯著的區別。例如,4xx 系列 PowerPC 處理器缺乏浮點運算,並且還使用一個受軟件控制的 TLB 進行內存管理,而不是象臺式機芯片中那樣採用反轉頁表。
  PowerPC 處理器有 32 個(32 位或 64 位)GPR(通用寄存器)以及諸如 PC(程序計數器,也稱爲 IAR/指令地址寄存器或 NIP/下一指令指針)、LR(鏈接寄存器)、CR(條件寄存器)等各種其它寄存器。有些 PowerPC CPU 還有 32 個 64 位 FPR(浮點寄存器)。
PowerPC 體系結構是 RISC(精簡指令集計算)體系結構的一個示例。因此:所有 PowerPC(包括 64 位實現)都使用定長的 32 位指令。 powerPC 處理模型要從內存檢索數據、在寄存器中對它進行操作,然後將它存儲回內存。幾乎沒有指令(除了裝入和存儲)是直接操作內存的。
總線結構

PCI系統結構: PCI的含義是外圍部件互連。PCI能夠支持微處理器快速訪問系統存儲器,並支持適配器之間的相互訪問。典型的PCI系統包括兩個橋接器:Host /PCI橋和PCI/ISA橋。 
Host /PCI橋也稱爲北橋(north bridge),連接CPU和基本PCI總線,其中包括存儲器管理部件和AGP接口部件,使得PCI總線上的部件可以與CPU並行工作。
PCI/ISA橋也稱爲南橋(south bridge)(即標準總線橋路),連接基本PCI總線到ISA或EISA總線,其中包括中斷控制器、IDE控制器、USB主控制器和DMA控制器,它可將PCI總線轉換爲標準總線,如ISA, EISA等,以便在標準總線上掛接低速設備如打印機、MODEM、傳真機、掃描儀等。
北橋和南橋構成芯片組,基本PCI總線上,可以連接一個或多個PCI橋,一個芯片組可以支持一個以上北橋。PCI系統由橋接器將處理器、存儲器、PCI和擴展系統聯繫在一起。

EISA系統結構: EISA (Extended Industy Standard Architecture):擴展工業標準結構。EISA總線:由 Compaq, AST, Zenith, Tandy 等公司開發。是EISA集團爲配合32位CPU而設計的總線擴展標準。它吸收了IBM微通道總線的精華,並且兼容ISA總線。但現今已被淘汰。

FireWire系統結構:IEEE1394:

IEEE 1394是一種串行接口標準,這種接口標準允許把計算機、計算機外設、各種家電非常簡單地連接在一起。從IEEE 1394可以連接多種不同外設的功能特點來看,它也可以稱爲總線,即一種連接外設的機外總線
IEEE 1394的原型是運行在Apple Mac電腦上的火線(fire wire),由IEEE採用,並且重新進行了規範。它定義了數據的傳輸協議及連接系統,可用較低的成本達到較高的性能,增強了計算機與外設(如硬盤、打印機、掃描儀)及消費性電子產品(如數碼相機、DVD播放機、視頻電話等)的連接能力。
IEEE 1394的性能特點 (1)純數字接口 (2)採用“級聯”方式連接各個外設 (3)能夠向被連接的設備提供電源 (4)採用基於內存的地址編碼,具有高速傳輸能力(5)設備之間關係平等 (6)安裝方便且容易使用。
IEEE 1394則可連接高速外設和數字化家電設備等(尤其適合連接高檔視頻設備),其應用領域將十分廣闊。

ISA系統結構: ISA 是8/16bit 的系統總線,最大傳輸速率僅爲8MB/s ,但允許多個CPU 共享系統資源。由於兼容性好,它在上個世紀80年代是最廣泛採用的系統總線,不過它的弱點也是顯而易見的,比如傳輸速率過低、CPU佔用率高、佔用硬件中斷資源等。後來在PC‘98 規範中,就開始放棄了ISA 總線,而Intel 從i810 芯片組開始,也不再提供對ISA 接口的支持。

USB系統結構: USB(universal serial bus)總線是Intel, DEC, Microsoft, IBM等公司聯合推出的一種新的串行總線標準,主要用於PC與外設的互連。USB主要用於連接中低速外設,其應用侷限於PC領域。
其他結構

PCMCIA系統結構(16位PC卡): PCMCIA是英文“PERSONAL COMPUTER MEMORY CARD INTERNATIONAL ASSOCIATION”的縮寫。
PCMCIA定義了三種不同型式的卡,它PCMCIA(PC機內存卡國際聯合會的縮寫)是一個有300多個成員公司的國際標準組織和貿易聯合會,該組織成立於1989年,目的是建立一項集成電路國際標準,提高移動計算機的互換性。這種計算機要求強度高,能耗低,尺寸小,而且對這幾條性能的要求都很高。由於可移動計算機用戶的需求變了,所以PC卡的標準也相應地變了。1991年,PCMCIA定義了原本用於內存卡的68個腳的I/O連接線路標準。同時增加了插槽使用說明。生產商意識到軟件需要提高兼容性,因而這項標準也就得到了相應的應用。

CarBus系統結構: PCMCIA總線分爲兩類,一類爲16位的PCMCIA,另一類爲32位的CardBus
    CardBus是一種用於筆記本計算機的新的高性能PC卡總線接口標準,就像廣泛地應用在臺式計算機中的PCI總線一樣。

即插即用系統結構: PNP是Plug-and-Play(即插即用)的縮寫。
  即插即用就是在加上新的硬件以後不用爲此硬件再安裝驅動程序了,因爲系統裏面裏附帶了它的驅動程序,像windows me、2000、2003、XP裏面就附帶了一些常用硬件的驅動程序,像windows95、98 就沒有,它們需要操作系統的支持。
  即插即用是在計算機關機的情況下將硬件添加到計算機的硬件系統中的,它需要斷電,不可以在計算機運行中添加,而熱插拔就不一樣了,它可以在計算機運行中添加新的外部硬件,不需要關機和斷電。
保護模式軟件結構:

AGP系統結構: 關於AGP (Accelerated Graphic Ports 或者 Advanced Graphic Ports) 是當前被已經淘汰的圖形系統接口。這項技術始於十四年以前,當時的3D圖形加速技術開始流行並且迅速普及,爲了使系統和圖形加速卡之間的數據傳輸獲得比PCI總線更高的帶寬,AGP便應運而生。 
  AGP vs PCI——理論上的較量 :AGP和PCI根本上的區別在於AGP是一個“端口”,這意味着它只能接駁一個終端而這個終端又必須是圖形加速卡。PCI則是一條總線,它可以連接許多不同種類的終端,可以是顯卡,也可以是網卡或者SCSI卡,還有聲卡,等等等等。所有這些不同的終端都必須共享這條PCI總線和它的帶寬,而AGP則爲圖形加速卡提供了直接通向芯片組的專線,從那裏它又可以通向CPU、系統內存或者PCI總線。

 

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