网络计算机适用范围
网络计算机适用于行业用户使用,如:政府办公网络、税收征收系统、电力系统、医辽领域等等。我公司网络计算机产品已成功的应用于首钢医院门诊收费系统、北京市劳动局综合业务系统、河南许继电器生产系统。
网络计算机运行架构
Thin-Client/Server体系
Thin-Client/Server体系是与多用户Windows系统应运而生的,一种全新的Client/Server体系。这种计算体系的特征是所有的软件运行、配置、存储都在服务器端完成,终端作为输入、输出的设备,这种情况下对终端的硬件配置要求比较低,因此被戏称为"Thin-Client"。 Windows终端就是这样的多用户Window NT系统下的一种客户端设备。
Thin-Client/Server体系主要由三部分组成:多用户的Windows 2000服务器、Thin-Client 设备(Windows终端)、网络联接。
当然,这一体系是整个网络中的一部分,与网络中其他部分怎样联接,要根据不同的情况和要求进行设计配置。可以通过局域网将桌面瘦客户机设备同服务器连接起来,对于远端的设备,则可以通过Internet或是专用网络将其连接到服务器上。这样,瘦客户机服务器体系就可以为不同通讯环境下的用户提供完整的解决方案。整个过程:
1
DHCP请求IP地址的过程
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发现阶段,即DHCP客户端寻找DHCP服务器的阶段。客户端以广播方式发送DHCPDISCOVER包,只有DHCP服务器才会响应。
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提供阶段,即DHCP服务器提供IP地址的阶段。DHCP服务器接收到客户端的DHCPDISCOVER报文后,从IP地址池中选择一个尚未分配的IP地址分配给客户端,向该客户端发送包含租借的IP地址和其他配置信息的DHCPOFFER包。
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选择阶段,即DHCP客户端选择IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向该客户端发送DHCPOFFER包,客户端从中随机挑选,然后以广播形式向各DHCP服务器回应DHCPREQUEST包,宣告使用它挑中的DHCP服务器提供的地址,并正式请求该DHCP服务器分配地址。其它所有发送DHCPOFFER包的DHCP服务器接收到该数据包后,将释放已经OFFER(预分配)给客户端的IP地址。
如果发送给DHCP客户端的DHCPOFFER包中包含无效的配置参数,客户端会向服务器发送DHCPCLINE包拒绝接受已经分配的配置信息。
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确认阶段,即DHCP服务器确认所提供IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户端回答的DHCPREQUEST包后,便向客户端发送包含它所提供的IP地址及其他配置信息的DHCPACK确认包。然后,DHCP客户端将接收并使用IP地址及其他TCP/IP配置参数。
2
DHCP客户端续租IP地址的过程
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DHCP服务器分配给客户端的动态IP地址通常有一定的租借期限,期满后服务器会收回该IP地址。如果DHCP客户端希望继续使用该地址,需要更新IP租约。实际使用中,在IP地址租约期限达到一半时,DHCP客户端会自动向DHCP服务器发送DHCPREQUEST包,以完成IP租约的更新。如果此IP地址有效,则DHCP服务器回应DHCPACK包,通知DHCP客户端已经获得新IP租约。
如果DHCP客户端续租地址时发送的DHCPREQUEST包中的IP地址与DHCP服务器当前分配给它的IP地址(仍在租期内)不一致,DHCP服务器将发送DHCPNAK消息给DHCP客户端。
3
DHCP客户端释放IP地址的过程
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DHCP客户端已从DHCP服务器获得地址,并在租期内正常使用,如果该DHCP客户端不想再使用该地址,则需主动向DHCP服务器发送DHCPRELEASE包,以释放该地址,同时将其IP地址设为0000。1主频,主频也叫时钟频率,单位是MHz(或GHz),用来表示CPU的运算、处理数据的速度。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英特尔和AMD,在这点上也存在着很大的争议,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,有人曾经拿过一块1G的全美达处理器来做比较,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,也可以看到这样的例子:1GHzItanium芯片能够表现得差不多跟266GHz至强(Xeon)/Opteron一样快,或是15GHzItanium2大约跟4GHzXeon/Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。
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,单位是MHz。CPU的外频决定着整块主板的运行速度。通俗地说,在台式机中,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与主板前端总线不是同步速度的,而外频与前端总线(FSB)频率又很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍谈谈两者的区别。
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×数据位宽)/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64GB/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一亿次;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÷8bit/Byte=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。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PCIHub,像Intel很典型的芯片组Intel7501、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43GB/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AMDOpteron处理器,灵活的HyperTransportI/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AMDOpteron处理器就不知道从何谈起了。
4CPU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,少量的如Inter酷睿2核心的奔腾双核E6500K和一些至尊版的CPU不锁倍频,而AMD之前都没有锁,现在AMD推出了黑盒版CPU(即不锁倍频版本,用户可以自由调节倍频,调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多)。CPU的工作原理浅析
一个完整的微型计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。 计算机硬件是指组成一台计算机的各种物理装置, 它们是由各种实在的器件所组成,是计算机进行工作的物质基础。计算机硬件系统中最重要的组成部分是中央处理器(CPU ) 。
(一)CPU的基本概念和组成
中央处理器简称CPU(Central Processing Unit),它是计算机系统的核心,主要包括运算器和控制器两个部件。如果把计算机比作一个人,那么CPU就是心脏,其重要作用由此可见一斑。CPU的内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分,三个部分相互协调,便可以进行分析,判断、运算并控制计算机各部分协调工作。
计算机发生的所有动作都是受CPU控制的。其中运算器主要完成各种算术运算(如加、减、乘、除)和逻辑运算( 如逻辑加、逻辑乘和非运算); 而控制器不具有运算功能,它只是读取各种指令,并对指令进行分析,作出相应的控制。通常,在CPU中还有若干个寄存器,它们可直接参与运算并存放运算的中间结果。
我们常说的CPU都是X86系列及兼容CPU ,所谓X86指令集是美国Intel公司为其第一块16位CP U(i8086)专门开发的,美国IBM公司1981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的X87芯片系列数学协处理器则另外使用X8 7指令,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直到今天的Pentium Ⅲ系列,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,Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集。 另外除Intel 公司之外,AMD和Cyrix等厂家也相继生产出能使用X86指令集的CPU,由于这些CPU能运行所有的为Inte l CPU所开发的各种软件,所以电脑业内人士就将这些CPU列为Intel的CPU兼容产品。由于Intel X8 6系列及其兼容CPU都使用X86指令集,就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。
(二)CPU主要技术参数
CPU品质的高低直接决定了一个计算机系统的档次,而 CPU的主要技术特性可以反映出CPU的大致性能。
CPU可以同时处理的二进制数据的位数是其最重要的一个品质标志。人们通常所说的16位机、32位机就是指该微机中的C PU可以同时处理16位、32位的二进制数据。早期有代表性的IBM PC/XT、IBM PC/AT与 286机是16位机,386机和486机是32位机,586机则是64位的高档微机。
CPU按照其处理信息的字长可以分为:八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等。
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”。
字节和字长: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。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。字节的长度是不固定的,对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个宇节,而32位的CPU一次就能处理4个宇节,同理字长为64位的 C PU一次可以处理8个字节。
2、CPU外频
CPU外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率,是由主板为CPU提供的基准时钟频率,而CPU的工作主频则按倍频系数乘以外频而来。在Pentium时代, CPU的外频一般是60/66MHz,从Pentium II 350开始,CPU外频提高到1O0MHz。由于正常情况下CPU总线频率和内存总线频率相同,所以当CPU外频提高后,与内存之间的交换速度也相应得到了提高,对提高电脑整体运行速度影响较大。
3、前端总线(FSB)频率
前端总线也就是以前所说的CPU总线,由于在目前的各种主板上前端总线频率与内存总线频率相同,所以也是 CPU与内存以及L2 Cache(仅指Socket 7主板)之间交换数据的工作时钟。由于数据传输最大带宽取决所同时传输的数据位宽度和传输频率,即数据带宽=(总线频率(数据宽度)/8。例如Intel公司的PⅡ 333使用6 6MHz的前端总线,所以它与内存之间的数据交换带宽为528MB/s =(66×64)/8,而其PⅡ 350则使用100MHz的前端总线,所以其数据交换峰值带宽为800MB/s=(100×64)/8。由此可见前端总线速率将影响电脑运行时CPU与内存、(L2 Cache)之间的数据交换速度,实际也就影响了电脑的整体运行速度。因此目前 Intel正开始将其P Ⅲ的前端总线频率从100MHz向133MHz过渡。 AMD公司新推出的K7虽然使用20 0MHz的前端总线频率,但有资料表明K7 CPU内核与内存之间数据交换时钟仍然是100MHz,主频也是以100 MHz为基频倍频的。
4、CPU主频
CPU主频也叫工作频率,是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率。在486 DX2 CPU之前。CPU的主频与外频相等。从486DX2开始,基本上所有的CPU主频都等于“外频乘上倍频系数”了。CPU的主要技术特征 。主频是CPU内核运行时的时钟频率,主频的高低直接影响CPU的运算速度。
我们知道仅Pentium就可以在一个时钟周期内执行两条运算指令,假如主频为100MHz的Penti um可以在1秒钟内执行2亿条指令,那么主频为200MHz的Pentium每秒钟就能执行4亿条指令,因此CPU主频越高,电脑运行速度就越快。
需要说明的是Cyrix的CPU对主频这项指标是采用PR性能等级参数(Performance Rat ing)来标称的,表示此时CPU性能相当于Intel某主频CPU的性能。用PR参数标称的CPU实际运行时钟频率与标称主频并不一致。例如MⅡ-300的实际运行频率为233MHz(66×35),但PR参数主频标为300MH z,意思就是MⅡ-300相当于Intel的PⅡ-300。不过事实上也仅是MⅡ-300的Business Win ston指标(整数性能)能与PⅡ-300相当而已。
5、L1和L2 Cache的容量和速率
L1和L2 Cache的容量和工作速率对提高电脑速度起关键作用,尤其是L2 Cache对提高运行2 D图形处理较多的商业软件速度有显著作用。
设置L2 Cache是486时代开始的,目的是弥补L1 Cache(一级高速缓存)容量的不足,以最大程度地减小主内存对CPU运行造成的延缓。
CPU的L2 Cache分芯片内部和外部两种。设在CPU芯片内的L2 Cache运行速度与主频相同,而采用PⅡ方式安装在CPU芯片外部的L2 Cache运行频率一般为主频的二分之一,因此其效率要比芯片内的L2 Cache要低,这就是赛扬只有128KB片内Cache但性能却几乎超过同主频P Ⅱ(有512KB但工作时钟为主频一半的片外L2Cache)的重要原因。
(三)CPU主要技术术语浅析
1、流水线技术
流水线(pipeline)是 InteI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。由于486CP U只有一条流水线,通过流水线中取指令、译码、产生地址、执行指令和数据写回五个电路单元分别同时执行那些已经分成五步的指令,因此实现了486CPU设计人员预期的在每个时钟周期中完成一条指令的目的(按笔者看法,CPU实际上应该是从第五个时钟周期才达到每周期能完成一条指令的处理速度)。到了Pentium时代、设计人员在CPU中设置了两条具有各自独立电路单元的流水线,因此这样CPU在工作时就可以通过这两条流水线来同时执行两条指令,因此在理论上可以实现在每一个时钟周期中完成两条指令的目的。
2、超流水线和超标量技术
超流水线是指某些CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上,例如Pentium pro的流水线就长达14 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(supe rscalar)是指在 CPU中有一条以上的流水线,并且每时钟周期内可以完成一条以上的指令,这种设计就叫超标量技术。
3、乱序执行技术
乱序执行(out-of-orderexecution)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。比方说程序某一段有7条指令,此时CPU将根据各单元电路的空闹状态和各指令能否提前执行的具体情况分析后,将能提前执行的指令立即发送给相应电路执行。当然在各单元不按规定顺序执行完指令后还必须由相应电路再将运算结果重新按原来程序指定的指令顺序排列后才能返回程序。这种将各条指令不按顺序拆散后执行的运行方式就叫乱序执行(也有叫错序执行)技术。采用乱序执行技术的目的是为了使CPU内部电路满负荷运转并相应提高了CP U的运行程序的速度。
4、分技预溯和推测执行技术
分枝预测(branch prediction)和推测执行(speculatlon execution) 是CPU动态执行技术中的主要内容,动态执行是目前CPU主要采用的先进技术之一。采用分枝预测和动态执行的主要目的是为了提高CPU的运算速度。推测执行是依托于分枝预测基础上的,在分枝预测程序是否分枝后所进行的处理也就是推测执行。
5、指令特殊扩展技术
自最简单的计算机开始,指令序列便能取得运算对象,并对它们执行计算。对大多数计算机而言,这些指令同时只能执行一次计算。如需完成一些并行 *** 作,就要连续执行多次计算。此类计算机采用的是“单指令单数据”(SISD)处理器。在介绍CPU性能中还经常提到“扩展指令”或“特殊扩展”一说,这都是指该CPU是否具有对X86指令集进行指令扩展而言。扩展指令中最早出现的是InteI公司自己的“MMX”,其次是AMD公司的“3D Now!”,最后是最近的Pentium III中的“SSE”。
MMX和SSE:MMX是英语“多媒体指令集”的缩写。共有57条指令,是Intel公司第一次对自1985 年就定型的 X86指令集进行的扩展。MMX主要用于增强CPU对多媒体信息的处理,提高CPU处理3D图形、视频和音频信息能力。但由于只对整数运算进行了优化而没有加强浮点方面的运算能力。所以在3D图形日趋广泛,因特网3D网页应用日趋增多的情况下,MMX已心有余而力不足了。MMX指令可对整数执行SIMD运算,比如-40、0、1、469 或32766等等;SSE指令则增加了对浮点数的SIMD运算能力,比如-402337,14355或87734 3226012等等。利用MMX和SSE,一条指令可对2个以上的数据流执行计算。就前面的例子来说,再也不必每秒执行529000条指令了,只需执行264600条即可。因为同样的指令可同时对左、右声道发生作用。显示时,每秒也不需要70778880条指令,只需23592960条,因为红、绿、蓝通道均可用相同的指令控制。
SSE:SSE是英语“因特网数据流单指令序列扩展/Internet Streaming SIMDExt ensions”的缩写。它是InteI公司首次应用于 Pentium III中的。实际就是原来传闻的MMX2以后来又叫KNI(Katmai NewInstruction), Katmai实际上也就是现在的Pentium III。SSE共有70条指令,不但涵括了原MMX和3D Now!指令集中的所有功能,而且特别加强了SIMD浮点处理能力,另外还专门针对目前因特网的日益发展,加强了CPU处理3D网页和其它音、象信息技术处理的能力。CPU具有特殊扩展指令集后还必须在应用程序的相应支持下才能发挥作用,因此,当目前最先进的Penthm III 450和 Pentium II 450运行同样没有扩展指令支持的应用程序时,它们之间的速度区别并不大。
SSE除保持原有的MMX指令外,又新增了70条指令,在加快浮点运算的同时,也改善了内存的使用效率,使内存速度显得更快一些。对游戏性能的改善十分显著,按Intel的说法,SSE对下述几个领域的影响特别明显:3D几何运算及动画处理;图形处理(如Photoshop);视频编辑/压缩/解压(如MPEG和DVD);语音识别;以及声音压缩和合成等。
3D NOW!:AMD公司开发的多媒体扩展指令集,共有27条指令,针对MMX指令集没有加强浮点处理能力的弱点,重点提高了AMD公司K6系列CPU对3D图形的处理能力,但由于指令有限,该指令集主要应用于3D游戏,而对其他商业图形应用处理支持不足。
(四) CPU的生产工艺及产品构架
1、CPU的生产工艺
表明CPU性能的参数中常有“工艺技术”一项,其中有“035um”或“025um”等。一般来说“工艺技术”中的数据越小表明CPU生产技术越先进。目前生产CPU主要采用CMOS技术。CMOS是英语“互补金属氧化物半导体”的缩写。采用这种技术生产CPU时过程中采用“光刀”加工各种电路和元器件,并采用金属铝沉淀在硅材料上后用 “光刀”刻成导线联接各元器件。现在光刻的精度一般用微米(um)表示,精度越高表示生产工艺越先进。因为精度越高则可以在同样体积上的硅材料上生产出更多的元件,所加工出的联接线也越细,这样生产出的CPU工作主频可以做得很高。正因为如此,在只能使用065 u m工艺时生产的第一代Pentium CPU的工作主频只有60/66MHz,在随后生产工艺逐渐发展到035um、025um时、所以也相应生产出了工作主额高达266MHz的Pentium MMX和主频高达500MHz的Pentium II CPU。由于目前科学技术的限制,现在的CPU生产工艺只能达到0.25 u m,因此Intel、AMD、 Cyrix以及其它公司正在向018um和铜导线(用金属铜沉淀在硅材料上代替原来的铝)技术努力,估计只要生产工艺达到018um后生产出主频为l000MHz的CPU就会是很平常的事了。
AMD为了跟Intel继续争夺下个世纪的微处理器发展权,已经跟摩托罗拉(Motorola)达成一项长达七年的技术合作协议。Motorola将把最新开发的铜导线工艺技术(Copper Interconnect) 授权给AMD。AMD准备在2000年之内,制造高达1000MHz(1GHz)的K7微处理器。CPU将向速度更快、64位结构方向前进。CPU的制作工艺将更加精细,将会由现在025微米向018微米过渡,到2000年中大部分CPU厂商都将采用018微米工艺,2001年之后,许多厂商都将转向013微米的铜制造工艺,制造工艺的提高,味着体积更小,集成度更高,耗电更少。铜技术的优势非常明显。主要表现在以下方面:铜的导电性能优于现在普遍应用的铝,而且铜的电阻小,发热量小,从而 可以保证处理器在更大范围内的可靠性;采用0.13微米以下及铜工艺芯片制造技术将有效的提高芯片的工作频率;能减小现有管芯的 体积。与传统的铝工艺技术相比,铜工艺制造芯片技术将有效地提高芯片的速度,减小芯片的面积,从发展来看铜工艺将最终取代铝工艺。
各厂家所生产的每一种CPU都有名称(商标名)、代号(研制代号)和标志(专用图案)。其中In tel公司的早期产品以i80x86命名,即以前的286、386、486等,到Intel开发出第5代产品586时由于商标注册上的麻烦改为Pentium并同时为其注册中文商标名“奔腾”,由此也就有了后来的Pentium Pr o(高能奔腾)、Pentium Ⅱ(奔腾2代)、Pentium Ⅲ(奔腾3代)以及Celeron(赛扬),目前名称并不能反映出同类型中CPU的规格,这点将从Intel正式推出前端总线为133MHz的PⅢ后开始改进,以后只要看见CPU的名称就可以了解这块CPU的大致技术特性。
另外厂家对每一种CPU包括同名但技术规格不同的产品都另有一个研制代号,例如Intel公司使用03 5和025工艺生产的PⅡ就各有一个代号分别为:Klamath和Destrutes。同时Itel每一种名称的C PU都有还一个专用商标图案作为标志。AMD和Cyrix公司的情况与Intel相近,它们的每一种CPU也都有一个名称、代号和标志,但都还没有正式的中文名称。
2、CPU的内部结构
当前我们使用的CPU内部结构实际可分为单总线和双总线两种结构,由于CPU内部结构特征决定CPU的封装形式和安装规范,所以在此作些简单的介绍。
在Intel公司研制出Pentium Pro之前, 各种486以上CPU,如经典Pentium内部由主处理器、数学协处理器、控制器、各种寄存器和L1 Cache组成。至今为止仍然有大量的CPU继续以这种内部结构模式进行生产,例如AMD的K6-2、Cyrix的MⅡ以及IDT-C6等CPU。从P6(Pen-tium Pr o的研制代号)起,Intel为进一步提高CPU与L2 Cache间的数据交换速度,将原来设置在电脑主板上的高速缓存控制电路和L2 Cache(二级高速缓存)采用在同一块硅材料上制作的方法集成到CPU芯片上,这样CPU内核与高速缓存之间的数据交换就无需经过外部总线而直接通过CPU内部的缓存总线进行,由于CPU内核与内存和CPU与高速缓存之间的数据交换通道分离而形成首创的P6双总线架构模式(见图1)。从Pentium Pro 的实际应用效果看这一技术措施非常成功,是CPU研制技术上的一次重大改进。由于P6双总线结构的优越性,因此凡是内部具有L2 C ache 和高速缓存控制器的CPU都由传统的单总线模式过渡到双总线模式,例如Intel公司的P Ⅱ、新赛扬和P Ⅲ;AMD公司的K6-Ⅲ和K7等。
3、CPU的构架和封装方式
CPU架构是按CPU的安装插座类型和规格确定的。目前常用的CPU按其安装插座规范可分为Socket x和Slotx两大架构。
其中Socket x架构CPU中又分Socket 7和Socket 370两种,分别使用321针的So cket 7和370针的Socket370插座进行安装。Socket 7和Socket 370插座在外形上非常相似尺寸也相同,但Socket 370插座上比Socket7多了一圈针插孔。在Slot x架构CPU中可分为S lot 1、Slot 2和Slot A三种,分别使用对应规格的Slot槽进行安装。其中Slot 1和Slot A都是242线插槽,但在机械和电气标准上都不相同,所以互不兼容。Slot 2是尺寸较大的插槽,专门用于安装P Ⅱ和P Ⅲ序列中的Xeon。Xeon是一种专用于工作组服务器上的CPU。
封装是CPU生产过程中的最后一道工序,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,通常采用Socket插座进行安装的CPU只能使用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。 目前采用PGA封装的CPU主要有Intel公司的赛扬,AMD的K6-2、K6-Ⅲ和Cyrix公司的MⅡ,以前赛扬曾采用SEC封装,现已逐渐全部改用PGA封装(见图4)。采用SEC封装的CPU有Intel的PⅡ、PⅢ和AM D公司的K7。其中Intel的Slot架构CPU实际上分别使用SEPP、SECC和SECC2三种单边接插盒进行封装。
以上CPU中虽然赛扬和K6-Ⅲ内部分别集成了128KB和256KB的L2 Cache和高速缓存控制器,但由于它们是采用在同一片硅材料上一次制造出CPU内核和L2 Cache、高速缓存控制器的方法制造,所以它们的体积较小并能采用PGA方式进行封装。不过赛扬采用PGA封装的主要原因是降低生产成本,而K6-Ⅲ采用PGA封装的主要原因则是因为Intel对其开发的Slot 1、Slot 2和Socket 370插座进行专利保护,所以A MD只能沿用Socket 7架构和采用PGA封装方式生产K6-Ⅲ。
目前Slot架构的CPU有两种制造方法,一是将分别制造的CPU内核芯片、高速Cache控制器芯片和 L2 Cache芯片安装在一块PCB(电路板)上,然后再安装上单边接插盒和风扇以完成CPU的最终制作。采用这类结构和方法制作的CPU有Intel的PⅡ、PⅢ和AMD的K7。二是将完整的CPU(内含CPU内核、高速Cach e控制器芯片和L2Cache芯片)芯片安装在电路板上,此时电路板纯粹只起Slot接口的安装作用。最后同样再安装单边接插盒和风扇也就形成完整的CPU。采用这种结构和方法制作的CPU只有Intel公司的部分赛扬。主要作用:BOOTP 使无盘工作站启动并且自动地配置其TCP/IP,DHCP(Dynamic hostconfiguration protocol)是BOOTP 协议的扩充。DHCP 集中管理TCP/IP 配置信息的分配。使用DHCP 可以使客户端自动的获得IP 地址。使用DHCP 可以消除手工配置TCP/IP出现的一些配置故障(如:手工配置时,可能出现一个子网上两台机器的IP 地址相同,则不能通的情况)
工作原理:在使用DHCP 进行动态IP 地址分配的网络环境中,包括DHCP 服务器和DHCP 客户机。客户端广播一条DHCP 发现消息,这条消息被送往网络上的DHCP 服务器。每台收到发现消息的DHCP 服务器用一条包括客户机所在子网的IP 地址的消息响应它。 客户机判断消息并选择一条,然后向DHCP 服务器发出请求IP 地址的信息。这信息包括:IP 地址,子网掩码、以及一些选项信息,如缺省网关地址、域名服务器等。当DHCP服务器收到客户端请求时,它从在它数据库定义的地址池中选择一个IP 信息,并把它分配给客户端。如果客户端获得分配给它的IP 地址,则称这个IP 地址在一个给定的时间内租给了这个客户端。如果在地址池中无可用的IP 地址租给客户端,则客户端不能初始化TCP/IP。
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