第0章 計算機概論
阿新 • • 發佈：2019-05-11
釋放 div gist 打印機 64位 ans 工作 將他 介紹 計算機概論
1.1 計算機硬件五大單元：
輸入單元、輸出單元、CPU內部的控制單元、CPU內部的算數邏輯單元、內存
輸入單元：鍵盤、鼠標、讀卡機、掃描儀、手寫板、觸摸屏
輸出單元：屏幕、打印機
主機部分：主板、CPU、內存
主機中一塊主板，上面安插中央處理器（cpu）、內存、硬盤、顯卡等，智能手機是將這些原件直接焊接在主板上面
整部主機的重點是CPU，CPU是具有特定功能的芯片，含有微指令集。主要在於管理與運算，CPU內又可以分為兩個主要單元
分別是：算數邏輯單元與控制單元
算數邏輯單元主要負責程序運算與邏輯判斷
控制單元主要在協調各周邊原件與各單元間的工作
CPU讀取的數據都是從內存中來，內存內的數據是輸入單元傳輸過來的，CPU處理完畢的數據也必須要先寫回內存中，最後數據才從內存傳輸到輸出單元 
系統單元：就是電腦機箱內的主要元件，重點在於CPU與內存。
數據都是流經過內存再轉出去的，數據流進、流出內存是CPU所發布的控制命令
CPU實際要處理的數據則是完全來自於內存（不管是程序還是一般文件數據），這就是為什麽當內存不足時，系統的性能很糟糕。
也就是買智能手機的時候，對可用內存的要求很高的原因。
所有的單元都是由CPU內部的控制單元來負責協調的，因此CPU是整個電腦系統的最重要部分
1.2 CPU架構-----一切設計的起點 
文件大小使用的是二進制的方式，1GBytes的文件大小實際上為 1024*1024*1024Bytes這麽大
速度單位常使用十進制，1GHZ就是1000*1000*1000HZ
二進制：每個位置只能是0,1不能出現2（逢2進1位）
十進制：每個位置只能有一個數字，所以不能比9大，逢10進1位
十六進制：每個位置只能出現一個數值，數字僅有0~9,16進制中，用A代表10,B代表11,16進制就是0~9, a, b, c, d, e, f
速度單位：
CPU的運算速度常使用MHZ或者GHZ之類的單位。HZ就是秒分之一。
在網絡傳輸方面，網絡使用的是bit為單位，因此網絡常使用的單位為Mbps是 Mbits per second，每秒多少Mbit
常聽到的 20M/5M 光世代傳輸速度，如果轉成文件大小的 Byte 時，其實理論最大傳輸值為：每秒 2.5MByte/ 每秒625KByte的下載/上傳速度！
假設你今天購買了500GB的硬盤一顆，但是格式化完畢後卻只剩下460GB左右的容量，這是什麽原因？
答：因為一般硬盤制造商會使用十進制的單位，所以500GByte代表為500*1000*1000*1000Byte之意。
轉成文件的容量單位時使用二進制（1024為底），所以就成為466GB左右的容量了。
硬盤廠商並非要騙人，只是因為硬盤的最小物理量為512Bytes，最小的組成單位為扇區（sector），
通常硬盤容量的計算采用“多少個sector”，所以才會使用十進制來處理的。
1.5 個人電腦架構與相關設備元件
Intel芯片架構：
主板是鏈接各元件的一個重要項目，因此在主板上面溝通各部元件的芯片組設計優劣，就會影響性能不少！早期的芯片組通常分為兩個橋接器來控制各元件的溝通， 分別是：
（1）北橋：負責鏈接速度較快的CPU、內存與顯卡接口等元件；（2）南橋：負責連接速度較慢的設備接口， 包括硬盤、USB、網卡等等。
不過由於北橋最重要的就是 CPU 與內存之間的橋接，因此目前的主流架構中， 大多將北橋內存控制器整合到 CPU 封裝當中了。所以上圖你只會看到 CPU 而沒有看到以往的北橋芯片！
Tips:早期芯片組分南北橋，北橋可以連接 CPU、內存與顯卡。只是 CPU 要讀寫到內存的動作，還需要北橋的支持，也就是 CPU 與內存的交流， 會瓜分掉北橋的總可用帶寬！
因此目前將內存控制器整合到 CPU 後，CPU與內存之間的溝通是直接交流，速度較快之外，也不會消耗更多的帶寬！
目前世界上x86的CPU主要供應商為Intel，以Intel的主板架構說明各元件
我們以華碩公司出的主板，型號：Asus Z97-AR 作為一個說明的範例，主板各元件如下所示：
上述的圖片中，主板上面設計的插槽主要有：
CPU （Intel LGA 1150 Socket）、
內存 （DDR33200 support）、
顯卡接口 （PCIe3.0）、
SATA 磁盤插槽 （SATA express）等。
1.5.1 CPU
由於CPU負責大量運算，因此CPU通常是具有相當高發熱量的元件。所以如果你曾經拆開過主板， 應該就會看到CPU上頭通常會安插一顆風扇來主動散熱的。
x86個人電腦的CPU主要供應商為Intel與AMD，目前（2015）主流的CPU都是雙核以上的架構了！
原本的單核心CPU僅有一個運算單元，所謂的多核心則是在一顆CPU封裝當中嵌入了兩個以上的運算核心，簡單的說，就是一個實體的CPU外殼中，含有兩個以上的CPU單元。
不同的CPU型號大多具有不同的腳位（CPU上面的插腳），能夠搭配的主板芯片組也不同，所以當你想要將你的主機升級時，不能只考慮CPU，你還得要留意你的主板上面所支持的CPU型號！
目前主流的CPU有Intel的 i3/i5/i7 系列產品中，甚至先後期出廠的類似型號的腳位也不同， 例如 i7-2600 使用LGA1155 腳位而 i7-4790 則使用 FCLGA1150 腳位，挑選時必須要很小心！
CPU的頻率：
我們前面談到CPU內部含有微指令集，不同的微指令集會導致CPU工作效率的優劣。除了這點之外， CPU性能的比較還有什麽呢？
那就是CPU的頻率了！什麽是頻率？
頻率就是CPU每秒鐘可以進行的工作次數。 所以頻率越高表示這顆CPU單位時間內可以作更多的事情。
舉例來說，Intel的 i7-4790 CPU頻率為3.6GHz， 表示這顆CPU在一秒內可以進行3.6x109次工作，每次工作都可以進行少數的指令運行之意。
Tips 註意:不同的CPU之間不能單純的以頻率來判斷運算性能！這是因為每顆CPU的微指令集不相同，架構也不見得一樣，可使用的第二層高速緩存及其計算機制可能也不同，加上每次頻率能夠進行的工作指令數也不同！所以，頻率目前僅能用來比較同款CPU的速度！
CPU工作頻率：外頻與倍頻
早期的 CPU 架構主要通過北橋來鏈接系統最重要的 CPU、內存與顯卡設備。因為所有的設備都得通過北橋來鏈接，因此每個設備的工作頻率應該要相同。 於是就有所謂的前端總線
（FSB） 這個東西的產生。但因為 CPU 的運算速度比其他的設備都要來的快，又為了要滿足FSB 的頻率，因此廠商就在 CPU 內部再進行加速， 於是就有所謂的外頻與倍頻了。
外頻：總結來說，在早期的 CPU 設計中，所謂的外頻指的是CPU與外部元件進行數據傳輸時的速度。
倍頻：倍頻是 CPU 內部用來加速工作性能的一個倍數， 兩者相乘才是CPU的頻率速度
例如 Intel Core 2 E8400 的內頻為 3.0GHz，而外頻是333MHz，因此倍頻就是9倍！
（3.0G=333Mx9, 其中1G=1000M）
Tips 很多計算機硬件玩家很喜歡玩“超頻”，所謂的超頻指的是： 將CPU的倍頻或者是外頻通過主板的設置功能更改成較高頻率的一種方式。
但因為CPU的倍頻通常在出廠時已經被鎖定而無法修改， 因此較常被超頻的為外頻。
舉例來說，像上述3.0GHz的CPU如果想要超頻，可以將他的外頻333MHz調整成為400MHz，但如此一來整個主板的各個元件的運行頻率可能
都會被增加成原本的1.333倍（4/3）， 雖然CPU可能可以到達3.6GHz，但卻因為頻率並非正常速度，故可能會造成死機等問題。
如此一來所有的數據都被北橋卡死了，北橋又不可能比 CPU 更快，因此這家夥常常是系統性能的瓶頸。
為了解決這個問題，新的 CPU 設計中， 已經將內存控制器整合到 CPU 內部，而鏈接 CPU 與內存、顯卡的控制器的設計，
在Intel部份使用 QPI （Quick PathInterconnect） 與 DMI 技術，而 AMD 部份則使用 Hyper Transport 了，
這些技術都可以讓CPU 直接與內存、顯卡等設備分別進行溝通，而不需要通過外部的鏈接芯片了。
現在沒有所謂的北橋了 （整合到 CPU 內），因此，CPU 的頻率設計就無須考慮得要同步的外頻，只需要考慮整體的頻率即可。 所以，如果你經常有查閱自己 CPU 頻率的習慣，
當使用 cpu-z [9] 這個軟件時，應該會很驚訝的發現到，怎麽外頻變成 100MHz 而倍頻可以到達 30 以上！
Tips 現在 Intel 的 CPU 會主動超頻！例如 i7-4790 這顆 CPU 的規格 [10] 中，基本頻率為 3.6GHz，但是最高可自動超頻到 4GHz ！ 通過的是 Intel 的 turbo 技術。
如果你沒有大量的運算需求，該 CPU 頻率會降到 1.xGHz 而已，借此達到節能省電的目的！
32位與64位的CPU與總線“寬度”:
CPU 的各項數據通通得要來自於內存。因此，如果內存能提供給 CPU 的數據量越大的話，當然整體系統的性能應該也會比較快！
那如何知道內存能提供的數據量呢？此時還是得要借由 CPU 內的內存控制芯片與內存間的傳輸速度“前端總線速度（Front Side Bus, FSB） 來說明
與 CPU 的頻率類似的，內存也是有其工作的頻率，這個頻率限制還是來自於 CPU 內的內存控制器所決定的。
CPU 內置的內存控制芯片對內存的工作頻率最高可達到1600MHz。這只是工作頻率（每秒幾次）。
一般來說，每次頻率能夠傳輸的數據量，大多為64 位，這個 64 位就是所謂的“寬度”了！
因此，CPU可以從內存中取得的最快帶寬就是 1600MHz 64bit = 1600MHz 8 Bytes = 12.8GByte/s。
與總線寬度相似的，CPU每次能夠處理的數據量稱為字組大小（word size）， 字組大小依據CPU的設計而有32位與64位。
我們現在所稱的電腦是32或64位主要是依據這個 CPU解析的字組大小而來的！
早期的32位CPU中，因為CPU每次能夠解析的數據量有限， 因此由內存傳來的數據量就有所限制了。這也導致32位的CPU最多只能支持最大到4GBytes的內存。
內存使用系統總線帶寬來與 CPU 溝通、顯卡則通過PCI-E的序列信道設計來與CPU溝通、
CPU等級：
由於x86架構的CPU在Intel的Pentium系列（1993年）後就有不統一的腳位與設計，為了將不同種類的CPU規範等級， 所以就有i386,i586,i686等名詞出現了。
基本上，在Intel PentiumMMX與AMD K6年代的CPU稱為i586等級， 而Intel Celeron與AMD Athlon（K7）年代之後的32位CPU就稱為i686等級。 至於目前的64位CPU則統稱為x86_64等級。
很多程序都有對CPU做最優化的設計，有的程序註明是給x86_64的CPU使用時，就不要將他安裝在686以下等級的電腦中，否則可是會無法執行該軟件的。
超線程 （Hyper-Threading, HT）：
我們知道現在的 CPU 至少都是兩個核心以上的多核心 CPU 了，但是 Intel 還有個很怪的東西，叫做 CPU 的超線程 （Hyper-Threading） 功能！
我們知道現在的CPU 運算速度都太快了，因此運算核心經常處於閑置狀態下。而我們也知道現在的系統大多都是多任務的系統， 同時間有很多的程序會讓 CPU 來執行。因此，若 CPU 可以假象的同時
執行兩個程序，不就可以讓系統性能增加了嗎？反正 CPU 的運算能力還是沒有用完啊！
那是怎麽達成的啊這個 HT 功能？
在每一個CPU 內部將重要的寄存器 （register） 分成兩群， 而讓程序分別使用這兩群寄存器。也就是說，可以有兩個程序“同時競爭 CPU 的運算單元”，而非通過操作系統的多任務切換！
這一過程就會讓 CPU 好像“同時有兩個核心”的模樣！
因此，雖然大部分 i7 等級的 CPU 其實只有四個實體核心，但通過 HT 的機制， 則操作系統可以抓到八個核心！並且讓每個核心邏輯上分離，就可以同時運行八個程序了。
雖然很多研究與測試中，大多發現 HT 雖然可以提升性能，不過，有些情況下卻可能導致性能降低！
因為，實際上明明就僅有一個運算單元嘛！
不過在鳥哥使用數值模式的情況下，因為鳥哥操作的數值模式主要為平行運算功能，且運算通常無法達到 100% 的 CPU 使用率，通常僅有大約60%運算量而已。
因此在鳥哥的實作過程中，這個 HT 確實提升相當多的性能！
至少應該可以節省大約30%~50%的等待時間喔！不過網絡上大家的研究中， 大多說這個是 case by case，而且使用的軟件影響很大！所以，在鳥哥的例子是啟用 HT 幫助很大！您
的案例就得要自行研究啰！
1.6 內存
CPU所使用的數據都是來自內存，不論是軟件程序還是數據，都必須要讀入內存後CPU才能利用。
個人電腦的內存主要元件為動態隨機存取內存（Dynamic Random Access Memory, DRAM），隨機存取內存只有在通電時才能記錄與使用，斷電後數據消失。
因此也稱這種AM為揮發性內存
動態隨機存取內存（DRAM）: Dynamic Random Access Memory
DRAM分為：SDRAM、DDR SDRAM
DDR:雙倍數據傳送速度，可以在一次工作周期中進行兩次數據的傳送
DRAM根據技術的更新又分好幾代，而使用上較廣泛的有所謂的SDRAM與DDR SDRAM兩種。
這兩種內存的差別除了在於腳位與工作電壓上的不同之外，DDR是所謂的雙倍數據傳送速度（Double Data Rate）， 他可以在一次工作周期中進行兩次數據的傳送，感覺上就好像是CPU的倍頻啦！
所以傳輸頻率方面比SDRAM還要好。新一代的PC大多使用DDR內存了。
SDRAM與DDR SDRAM的型號與頻率及帶寬之間的關系： 帶寬=頻率*數據寬度
內存能提供的數據量由CPU 內的內存控制芯片與內存間的傳輸速度“前端總線速度（Front Side Bus, FSB） 來說明
Byte:字節 1 Byte = 8 bits
k:1k = 1024Byte
M:1M = 1024K
頻率:表示內存每秒鐘的工作次數
數據寬度:64bit表示cpu一次能讀取的數據為64bit
DDR SDRAM又依據技術的發展，有DDR, DDR2, DDR3, DDR4等等，其中，DDR2 的頻率倍數則是 4 倍而DDR3 則是 8 倍！
Tips :在圖 中，內存的規格內提到 DDR3/DDR3L 同時支持，我們知道 DDR3 了，那DDR3L 是啥鬼？
為了節省更多的電力，新的制程中降低了內存的操作電壓，因此 DDR3 標準電壓為 1.5V，但 DDR3L 則僅須 1.35V ！通常可以用在耗電量需求更低的筆記本中！
但並非所有的系統都同步支持！這就得要看主板的支持規格啰！否則你買了 DDR3L 安插在不支持的主板上，DDR3L 內存是可能會燒毀的！
內存除了頻率/帶寬與型號需要考慮之外，內存的容量也是很重要的喔！
因為所有的數據都得要載入內存當中才能夠被CPU判讀，如果內存容量不夠大的話將會導致某些大容量數據無法被完整的載入， 此時已存在內存當中但暫時沒有被使用到的數據必須要先被釋放，
使得可用內存容量大於該數據，那份新數據才能夠被載入呢！ 所以，通常越大的內存代表越快速的系統，這是因為系統不用常常釋放一些內存內部的數據。
以服務器來說，內存的容量有時比CPU的速度還要來的重要的！
&& 多通道設計
由於所有的數據都必須要存放在內存，所以內存的數據寬度當然是越大越好。 但傳統的總線寬度一般大約僅達64位，為了要加大這個寬度，因此芯片組廠商就將兩個內存匯整在一起，
如果一支內存可達64位，兩支內存就可以達到128位了，這就是雙通道的設計理念。
如上所述，要啟用雙通道的功能你必須要安插兩支（或四支）內存，這兩支內存最好連型號都一模一樣比較好， 這是因為啟動雙通道內存功能時，數據是同步寫入/讀出這一對內存中，
如此才能夠提升整體的帶寬啊！ 所以當然除了容量大小要一致之外，型號也最好相同啦！
華碩主板示意圖上那四根內存插槽的顏色呢？是否分為兩種顏色，且兩兩成對？ 為什麽要這樣設計？答出來了嗎？
是啦！這種顏色的設計就是為了雙通道來的！要啟動雙通道的功能時， 你必須要將兩根容量相同的內存插在相同顏色的插槽當中！
Tips 服務器所需要的速度更快！因此，除了雙通道之外，中階服務器也經常提供三信道，甚至四信道的內存環境！
例如 2014 年推出的服務器用 E5-2650 v3 的 Intel CPU 中，它可以接受的最大信道數就是四信道且為 DDR4 ！
DRAM與SRAM
除了內存條之外，事實上整部個人電腦當中還有許許多多的內存存在！最為我們所知的就是CPU內的第二層高速緩存內存。 我們現在知道CPU的數據都是由內存提供，
但CPU到內存之間還是得要通過內存控制器！ 如果某些很常用的程序或數據可以放置到CPU內部的話，那麽CPU數據的讀取就不需要跑到內存重新讀取了！
這對於性能來說不就可以大大的提升？這就是第二層高速緩存的設計概念。第二層高速緩存與內存及CPU的關系如下圖所示：
第二層高速緩存（L2 cache）整合到CPU內部，因此這個L2內存的速度必須要CPU頻率相同。
使用DRAM是無法達到這個頻率速度的，此時就需要靜態隨機存取內存（Static Random Access Memory, SRAM）的幫忙了。
SRAM在設計上使用的電晶體數量較多，價格較高，且不易做成大容量，不過由於其速度快， 因此整合到CPU內成為高速緩存內存以加快數據的存取是個不錯的方式！
新一代的CPU都有內置容量不等的L2高速緩存在CPU內部，以加快CPU的運行性能。
只讀存儲器（ROM）：
主板上面的元件是非常多的，而每個元件的參數又具有可調整性。舉例來說，CPU與內存的頻率是可調整的；
而主板上面如果有內置的網卡或者是顯卡時，該功能是否要啟動與該功能的各項參數， 是被記錄到主板上頭的一個稱為CMOS的芯片上，這個芯片需要借著額外的電源來發揮記錄功能，
這也是為什麽你的主板上面會有一顆電池緣故。
系統單元：就是電腦機箱內的主要元件，重點在於CPU與內存。
數據都是流經過內存再轉出去的，數據流進、流出內存是CPU所發布的控制命令
CPU實際要處理的數據則是完全來自於內存（不管是程序還是一般文件數據），這就是為什麽當內存不足時，系統的性能很糟糕。
也就是買智能手機的時候，對可用內存的要求很高的原因。
所有的單元都是由CPU內部的控制單元來負責協調的，因此CPU是整個電腦系統的最重要部分
1.2 CPU架構-----一切設計的起點
文件大小使用的是二進制的方式，1GBytes的文件大小實際上為 1024*1024*1024Bytes這麽大
速度單位常使用十進制，1GHZ就是1000*1000*1000HZ
二進制：每個位置只能是0,1不能出現2（逢2進1位）
十進制：每個位置只能有一個數字，所以不能比9大，逢10進1位
十六進制：每個位置只能出現一個數值，數字僅有0~9,16進制中，用A代表10,B代表11,16進制就是0~9, a, b, c, d, e, f
速度單位：
CPU的運算速度常使用MHZ或者GHZ之類的單位。HZ就是秒分之一。
在網絡傳輸方面，網絡使用的是bit為單位，因此網絡常使用的單位為Mbps是 Mbits per second，每秒多少Mbit
常聽到的 20M/5M 光世代傳輸速度，如果轉成文件大小的 Byte 時，其實理論最大傳輸值為：每秒 2.5MByte/ 每秒625KByte的下載/上傳速度！
假設你今天購買了500GB的硬盤一顆，但是格式化完畢後卻只剩下460GB左右的容量，這是什麽原因？
答：因為一般硬盤制造商會使用十進制的單位，所以500GByte代表為500*1000*1000*1000Byte之意。
轉成文件的容量單位時使用二進制（1024為底），所以就成為466GB左右的容量了。
硬盤廠商並非要騙人，只是因為硬盤的最小物理量為512Bytes，最小的組成單位為扇區（sector），
通常硬盤容量的計算采用“多少個sector”，所以才會使用十進制來處理的。
1.5 個人電腦架構與相關設備元件
Intel芯片架構：
主板是鏈接各元件的一個重要項目，因此在主板上面溝通各部元件的芯片組設計優劣，就會影響性能不少！早期的芯片組通常分為兩個橋接器來控制各元件的溝通， 分別是：
（1）北橋：負責鏈接速度較快的CPU、內存與顯卡接口等元件；（2）南橋：負責連接速度較慢的設備接口， 包括硬盤、USB、網卡等等。
不過由於北橋最重要的就是 CPU 與內存之間的橋接，因此目前的主流架構中， 大多將北橋內存控制器整合到 CPU 封裝當中了。所以上圖你只會看到 CPU 而沒有看到以往的北橋芯片！
Tips:早期芯片組分南北橋，北橋可以連接 CPU、內存與顯卡。只是 CPU 要讀寫到內存的動作，還需要北橋的支持，也就是 CPU 與內存的交流， 會瓜分掉北橋的總可用帶寬！
因此目前將內存控制器整合到 CPU 後，CPU與內存之間的溝通是直接交流，速度較快之外，也不會消耗更多的帶寬！
目前世界上x86的CPU主要供應商為Intel，以Intel的主板架構說明各元件
我們以華碩公司出的主板，型號：Asus Z97-AR 作為一個說明的範例，主板各元件如下所示：
上述的圖片中，主板上面設計的插槽主要有：
CPU （Intel LGA 1150 Socket）、
內存 （DDR33200 support）、
顯卡接口 （PCIe3.0）、
SATA 磁盤插槽 （SATA express）等。
1.5.1 CPU
由於CPU負責大量運算，因此CPU通常是具有相當高發熱量的元件。所以如果你曾經拆開過主板， 應該就會看到CPU上頭通常會安插一顆風扇來主動散熱的。
x86個人電腦的CPU主要供應商為Intel與AMD，目前（2015）主流的CPU都是雙核以上的架構了！
原本的單核心CPU僅有一個運算單元，所謂的多核心則是在一顆CPU封裝當中嵌入了兩個以上的運算核心，簡單的說，就是一個實體的CPU外殼中，含有兩個以上的CPU單元。
不同的CPU型號大多具有不同的腳位（CPU上面的插腳），能夠搭配的主板芯片組也不同，所以當你想要將你的主機升級時，不能只考慮CPU，你還得要留意你的主板上面所支持的CPU型號！
目前主流的CPU有Intel的 i3/i5/i7 系列產品中，甚至先後期出廠的類似型號的腳位也不同， 例如 i7-2600 使用LGA1155 腳位而 i7-4790 則使用 FCLGA1150 腳位，挑選時必須要很小心！
CPU的頻率：
我們前面談到CPU內部含有微指令集，不同的微指令集會導致CPU工作效率的優劣。除了這點之外， CPU性能的比較還有什麽呢？
那就是CPU的頻率了！什麽是頻率？
頻率就是CPU每秒鐘可以進行的工作次數。 所以頻率越高表示這顆CPU單位時間內可以作更多的事情。
舉例來說，Intel的 i7-4790 CPU頻率為3.6GHz， 表示這顆CPU在一秒內可以進行3.6x109次工作，每次工作都可以進行少數的指令運行之意。
Tips 註意:不同的CPU之間不能單純的以頻率來判斷運算性能！這是因為每顆CPU的微指令集不相同，架構也不見得一樣，可使用的第二層高速緩存及其計算機制可能也不同，加上每次頻率能夠進行的工作指令數也不同！所以，頻率目前僅能用來比較同款CPU的速度！
CPU工作頻率：外頻與倍頻
早期的 CPU 架構主要通過北橋來鏈接系統最重要的 CPU、內存與顯卡設備。因為所有的設備都得通過北橋來鏈接，因此每個設備的工作頻率應該要相同。 於是就有所謂的前端總線
（FSB） 這個東西的產生。但因為 CPU 的運算速度比其他的設備都要來的快，又為了要滿足FSB 的頻率，因此廠商就在 CPU 內部再進行加速， 於是就有所謂的外頻與倍頻了。
外頻：總結來說，在早期的 CPU 設計中，所謂的外頻指的是CPU與外部元件進行數據傳輸時的速度。
倍頻：倍頻是 CPU 內部用來加速工作性能的一個倍數， 兩者相乘才是CPU的頻率速度
例如 Intel Core 2 E8400 的內頻為 3.0GHz，而外頻是333MHz，因此倍頻就是9倍！
（3.0G=333Mx9, 其中1G=1000M）
Tips 很多計算機硬件玩家很喜歡玩“超頻”，所謂的超頻指的是： 將CPU的倍頻或者是外頻通過主板的設置功能更改成較高頻率的一種方式。
但因為CPU的倍頻通常在出廠時已經被鎖定而無法修改， 因此較常被超頻的為外頻。
舉例來說，像上述3.0GHz的CPU如果想要超頻，可以將他的外頻333MHz調整成為400MHz，但如此一來整個主板的各個元件的運行頻率可能
都會被增加成原本的1.333倍（4/3）， 雖然CPU可能可以到達3.6GHz，但卻因為頻率並非正常速度，故可能會造成死機等問題。
如此一來所有的數據都被北橋卡死了，北橋又不可能比 CPU 更快，因此這家夥常常是系統性能的瓶頸。
為了解決這個問題，新的 CPU 設計中， 已經將內存控制器整合到 CPU 內部，而鏈接 CPU 與內存、顯卡的控制器的設計，
在Intel部份使用 QPI （Quick PathInterconnect） 與 DMI 技術，而 AMD 部份則使用 Hyper Transport 了，
這些技術都可以讓CPU 直接與內存、顯卡等設備分別進行溝通，而不需要通過外部的鏈接芯片了。
現在沒有所謂的北橋了 （整合到 CPU 內），因此，CPU 的頻率設計就無須考慮得要同步的外頻，只需要考慮整體的頻率即可。 所以，如果你經常有查閱自己 CPU 頻率的習慣，
當使用 cpu-z [9] 這個軟件時，應該會很驚訝的發現到，怎麽外頻變成 100MHz 而倍頻可以到達 30 以上！
Tips 現在 Intel 的 CPU 會主動超頻！例如 i7-4790 這顆 CPU 的規格 [10] 中，基本頻率為 3.6GHz，但是最高可自動超頻到 4GHz ！ 通過的是 Intel 的 turbo 技術。
如果你沒有大量的運算需求，該 CPU 頻率會降到 1.xGHz 而已，借此達到節能省電的目的！
32位與64位的CPU與總線“寬度”:
CPU 的各項數據通通得要來自於內存。因此，如果內存能提供給 CPU 的數據量越大的話，當然整體系統的性能應該也會比較快！
那如何知道內存能提供的數據量呢？此時還是得要借由 CPU 內的內存控制芯片與內存間的傳輸速度“前端總線速度（Front Side Bus, FSB） 來說明
與 CPU 的頻率類似的，內存也是有其工作的頻率，這個頻率限制還是來自於 CPU 內的內存控制器所決定的。
CPU 內置的內存控制芯片對內存的工作頻率最高可達到1600MHz。這只是工作頻率（每秒幾次）。
一般來說，每次頻率能夠傳輸的數據量，大多為64 位，這個 64 位就是所謂的“寬度”了！
因此，CPU可以從內存中取得的最快帶寬就是 1600MHz 64bit = 1600MHz 8 Bytes = 12.8GByte/s。
與總線寬度相似的，CPU每次能夠處理的數據量稱為字組大小（word size）， 字組大小依據CPU的設計而有32位與64位。
我們現在所稱的電腦是32或64位主要是依據這個 CPU解析的字組大小而來的！
早期的32位CPU中，因為CPU每次能夠解析的數據量有限， 因此由內存傳來的數據量就有所限制了。這也導致32位的CPU最多只能支持最大到4GBytes的內存。
內存使用系統總線帶寬來與 CPU 溝通、顯卡則通過PCI-E的序列信道設計來與CPU溝通、
CPU等級：
由於x86架構的CPU在Intel的Pentium系列（1993年）後就有不統一的腳位與設計，為了將不同種類的CPU規範等級， 所以就有i386,i586,i686等名詞出現了。
基本上，在Intel PentiumMMX與AMD K6年代的CPU稱為i586等級， 而Intel Celeron與AMD Athlon（K7）年代之後的32位CPU就稱為i686等級。 至於目前的64位CPU則統稱為x86_64等級。
很多程序都有對CPU做最優化的設計，有的程序註明是給x86_64的CPU使用時，就不要將他安裝在686以下等級的電腦中，否則可是會無法執行該軟件的。
超線程 （Hyper-Threading, HT）：
我們知道現在的 CPU 至少都是兩個核心以上的多核心 CPU 了，但是 Intel 還有個很怪的東西，叫做 CPU 的超線程 （Hyper-Threading） 功能！
我們知道現在的CPU 運算速度都太快了，因此運算核心經常處於閑置狀態下。而我們也知道現在的系統大多都是多任務的系統， 同時間有很多的程序會讓 CPU 來執行。因此，若 CPU 可以假象的同時
執行兩個程序，不就可以讓系統性能增加了嗎？反正 CPU 的運算能力還是沒有用完啊！
那是怎麽達成的啊這個 HT 功能？
在每一個CPU 內部將重要的寄存器 （register） 分成兩群， 而讓程序分別使用這兩群寄存器。也就是說，可以有兩個程序“同時競爭 CPU 的運算單元”，而非通過操作系統的多任務切換！
這一過程就會讓 CPU 好像“同時有兩個核心”的模樣！
因此，雖然大部分 i7 等級的 CPU 其實只有四個實體核心，但通過 HT 的機制， 則操作系統可以抓到八個核心！並且讓每個核心邏輯上分離，就可以同時運行八個程序了。
雖然很多研究與測試中，大多發現 HT 雖然可以提升性能，不過，有些情況下卻可能導致性能降低！
因為，實際上明明就僅有一個運算單元嘛！
不過在鳥哥使用數值模式的情況下，因為鳥哥操作的數值模式主要為平行運算功能，且運算通常無法達到 100% 的 CPU 使用率，通常僅有大約60%運算量而已。
因此在鳥哥的實作過程中，這個 HT 確實提升相當多的性能！
至少應該可以節省大約30%~50%的等待時間喔！不過網絡上大家的研究中， 大多說這個是 case by case，而且使用的軟件影響很大！所以，在鳥哥的例子是啟用 HT 幫助很大！您
的案例就得要自行研究啰！
1.6 內存
CPU所使用的數據都是來自內存，不論是軟件程序還是數據，都必須要讀入內存後CPU才能利用。
個人電腦的內存主要元件為動態隨機存取內存（Dynamic Random Access Memory, DRAM），隨機存取內存只有在通電時才能記錄與使用，斷電後數據消失。
因此也稱這種AM為揮發性內存
動態隨機存取內存（DRAM）: Dynamic Random Access Memory
DRAM分為：SDRAM、DDR SDRAM
DDR:雙倍數據傳送速度，可以在一次工作周期中進行兩次數據的傳送
DRAM根據技術的更新又分好幾代，而使用上較廣泛的有所謂的SDRAM與DDR SDRAM兩種。
這兩種內存的差別除了在於腳位與工作電壓上的不同之外，DDR是所謂的雙倍數據傳送速度（Double Data Rate）， 他可以在一次工作周期中進行兩次數據的傳送，感覺上就好像是CPU的倍頻啦！
所以傳輸頻率方面比SDRAM還要好。新一代的PC大多使用DDR內存了。
SDRAM與DDR SDRAM的型號與頻率及帶寬之間的關系： 帶寬=頻率*數據寬度
內存能提供的數據量由CPU 內的內存控制芯片與內存間的傳輸速度“前端總線速度（Front Side Bus, FSB） 來說明
Byte:字節 1 Byte = 8 bits
k:1k = 1024Byte
M:1M = 1024K
頻率:表示內存每秒鐘的工作次數
數據寬度:64bit表示cpu一次能讀取的數據為64bit
DDR SDRAM又依據技術的發展，有DDR, DDR2, DDR3, DDR4等等，其中，DDR2 的頻率倍數則是 4 倍而DDR3 則是 8 倍！
Tips :在圖 中，內存的規格內提到 DDR3/DDR3L 同時支持，我們知道 DDR3 了，那DDR3L 是啥鬼？
為了節省更多的電力，新的制程中降低了內存的操作電壓，因此 DDR3 標準電壓為 1.5V，但 DDR3L 則僅須 1.35V ！通常可以用在耗電量需求更低的筆記本中！
但並非所有的系統都同步支持！這就得要看主板的支持規格啰！否則你買了 DDR3L 安插在不支持的主板上，DDR3L 內存是可能會燒毀的！
內存除了頻率/帶寬與型號需要考慮之外，內存的容量也是很重要的喔！
因為所有的數據都得要載入內存當中才能夠被CPU判讀，如果內存容量不夠大的話將會導致某些大容量數據無法被完整的載入， 此時已存在內存當中但暫時沒有被使用到的數據必須要先被釋放，
使得可用內存容量大於該數據，那份新數據才能夠被載入呢！ 所以，通常越大的內存代表越快速的系統，這是因為系統不用常常釋放一些內存內部的數據。
以服務器來說，內存的容量有時比CPU的速度還要來的重要的！
&& 多通道設計
由於所有的數據都必須要存放在內存，所以內存的數據寬度當然是越大越好。 但傳統的總線寬度一般大約僅達64位，為了要加大這個寬度，因此芯片組廠商就將兩個內存匯整在一起，
如果一支內存可達64位，兩支內存就可以達到128位了，這就是雙通道的設計理念。
如上所述，要啟用雙通道的功能你必須要安插兩支（或四支）內存，這兩支內存最好連型號都一模一樣比較好， 這是因為啟動雙通道內存功能時，數據是同步寫入/讀出這一對內存中，
如此才能夠提升整體的帶寬啊！ 所以當然除了容量大小要一致之外，型號也最好相同啦！
華碩主板示意圖上那四根內存插槽的顏色呢？是否分為兩種顏色，且兩兩成對？ 為什麽要這樣設計？答出來了嗎？
是啦！這種顏色的設計就是為了雙通道來的！要啟動雙通道的功能時， 你必須要將兩根容量相同的內存插在相同顏色的插槽當中！
Tips 服務器所需要的速度更快！因此，除了雙通道之外，中階服務器也經常提供三信道，甚至四信道的內存環境！
例如 2014 年推出的服務器用 E5-2650 v3 的 Intel CPU 中，它可以接受的最大信道數就是四信道且為 DDR4 ！
DRAM與SRAM
除了內存條之外，事實上整部個人電腦當中還有許許多多的內存存在！最為我們所知的就是CPU內的第二層高速緩存內存。 我們現在知道CPU的數據都是由內存提供，
但CPU到內存之間還是得要通過內存控制器！ 如果某些很常用的程序或數據可以放置到CPU內部的話，那麽CPU數據的讀取就不需要跑到內存重新讀取了！
這對於性能來說不就可以大大的提升？這就是第二層高速緩存的設計概念。第二層高速緩存與內存及CPU的關系如下圖所示：
第二層高速緩存（L2 cache）整合到CPU內部，因此這個L2內存的速度必須要CPU頻率相同。
使用DRAM是無法達到這個頻率速度的，此時就需要靜態隨機存取內存（Static Random Access Memory, SRAM）的幫忙了。
SRAM在設計上使用的電晶體數量較多，價格較高，且不易做成大容量，不過由於其速度快， 因此整合到CPU內成為高速緩存內存以加快數據的存取是個不錯的方式！
新一代的CPU都有內置容量不等的L2高速緩存在CPU內部，以加快CPU的運行性能。
只讀存儲器（ROM）：
主板上面的元件是非常多的，而每個元件的參數又具有可調整性。舉例來說，CPU與內存的頻率是可調整的；
而主板上面如果有內置的網卡或者是顯卡時，該功能是否要啟動與該功能的各項參數， 是被記錄到主板上頭的一個稱為CMOS的芯片上，這個芯片需要借著額外的電源來發揮記錄功能，
這也是為什麽你的主板上面會有一顆電池緣故。
第0章 計算機概論