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知識:記憶體如何運作?——總線架構、速度單位與系統時脈

中央處理器(CPU)常稱計算機大腦負責執行所有運算任務。晶片組(Chipset)支援CPU運作內含多控制器調節處理器與系統其他元件數據傳輸。

記憶體控制器(Memory Controller)是晶片組一部分專門負責建立記憶體與CPU間通訊管道。總線是計算機內部數據通路包含連接CPU、記憶體及各輸入輸出設備多組平行電路線。總線設計(稱總線結構)決定數據在主機板上傳輸速度;因各元件所需傳輸速度不同一台電腦內通常存在多種不同類型總線。

記憶體總線連接記憶體控制器與計算機記憶體插槽。較新系統中記憶體總線結構通常包含連接CPU與主記憶體的正面匯流排(Frontside Bus,FSB)及連接記憶體與L2快取記憶體的反面匯流排(Backside Bus,BSB)。

記憶體速度

CPU需記憶體數據時向記憶體控制器發請求。控制器轉發至記憶體資料準備就緒後向CPU回報。從CPU發請求經控制器傳送至記憶體再回傳CPU整個週期所需時間受記憶體速度及其他因素影響如總線速度。

記憶體速度有時以MHz計算有時以存取速度表示即送出數據所需實際時間以奈秒(ns)為單位。無論哪種單位記憶體速度代表模組收到請求後送出資料速度。

存取時間(奈秒)

存取時間指從模組收到數據要求開始到資料準備完成為止時間。模組標示存取時間通常介於50ns至80ns;以奈秒計算數字越小代表速度越快。

例:控制器向記憶體請求數據記憶體70ns後回應CPU約125ns後收到資料。故用70ns存取時間模組從CPU下達請求到實際收到資料全部時間195ns。因控制器需時間處理傳送且資料必須從模組傳送到CPU所需時間。

兆赫(MHz)

隨同步DRAM技術發展記憶體晶片能與計算機系統時鐘同步運作因此以MHz計算速度更簡易。MHz也用於衡量系統其他元件速度使用同一單位便於比較不同組件效能並實現同步功能。為更清楚了解速度掌握系統時鐘概念也很重要。

系統時鐘(System Clock)

系統時鐘裝置於主機板上像節拍器一樣規律向計算機其他部分發出脈衝訊號。頻率通常以方波圖形表示:

但在示波器上實際觀測到的時鐘訊號波形與下圖較相似:

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