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计算机的简单发展历程----程序员的自身修养

2014-01-08 16:46 176 查看


早期的计算机没有很复杂的图形功能和处理能力,而且CPU的核心频率也不是很高,跟内存的频率一样,所以将它们连接在同一条总线上。但是I/O设备处理速度与CPU和内存相比还是慢很多,为了协调它们之间的速度,而不制约CPU效率,在每个设备上配备一个I/O控制器

后来由于CPU核心频率的提升,导致内存也跟不上CPU的速度。于是产生了内存频率一致的系统总线,而CPU采用倍频的方式与系统总线进行通信。(扩展倍频知识:原先并没有倍频概念,CPU的主频和系统总线的速度是一样的,但CPU的速度越来越快,倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上,而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为:主频
= 外频 x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数,当外频不变时,提高倍频,CPU主频也就越高)

随着图形化的操作系统普及,特别是3D游戏和多媒体的发展,使得图形芯片需要跟CPU和内存之间大量交换数据,慢速的I/O总线已经无法满足图形设备的巨大潜力需要(需要倒逼技术革新啊),为了协调CPU、内存和高速的图形设备,人们设计了一个高速的北桥芯片,以方便它们之间能够高速地交换数据。把图形设备挂载到PCI bus上,由北桥协调数据传输速率;把内存挂载到Memory bus上,同样需要北桥的协调。
由于北桥运行速度非常高,所用相对低速的设备如果全都直接全都连接在北桥上,北桥不仅要处理高速设备,又要处理低速设备,设计就会十分复杂,负担相当繁重。为了简化处理,人们在北桥和低速设备之间插入专门处理低速设备的芯片-----南桥,由南桥将低速设备上的数据汇总后连接到北桥上;故低速设备则挂载到ISA bus上。
PCI总线的速度最高为133MHz,它还不能满足人们的需求,于是人们又发明了AGP(这项技术产生的时候,3D图形加速技术开始流行并且迅速普及,为了使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽,AGP应运而生)、PCI
Express等诸多总线结构和相应控制芯片。
虽然硬件结构看似越来越复杂,但实际上它还是没有脱离最初的CPU、内存,以及I/O的基本结构。
当然人们丢计算机速率的要求越来越高,在提升CPU的速度已经很难了,从而又从另一个角度来提升CPU的速度,也就是增加CPU的数量,从而引入新的技术---多对称处理器。然而增加CPU的成本很高,为了降低成本,厂商就将多个处理器打包出售,这些打包处理器之间共享比较昂贵的缓存部件,只保留自己的核心,并且以一个处理器的外包装进行出售,售价只是比单核处理器贵了一点,这就是多核处理器,从而引入线程等编程方法。
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