术语详解之主板篇

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/29 05:29:16
1、适用类型
主板适用类型,是指该主板所适用的应用类型。针对不同用户的不同需求、不同应用范围,主板被设计成各不相同的类型,即分为台式机主板和服务器/工作站主板。
台式机主板

台式机主板
台式机主板,就是平常大部分场合所提到的应用于PC的主板,板型是ATX或Micro ATX结构,使用普通的机箱电源,采用的是台式机芯片组,只支持单CPU,内存最大只能支持到4GB,而且一般都不支持ECC内存。存储设备接口也是采用IDE或SATA接口,某些高档产品会支持RAID。显卡接口多半都是采用AGP 4X或AGP 8X,某些高档产品也会采用AGP Pro接口以支持某些高能耗的高档显卡。扩展接口也比较丰富,有多个USB2.0/1.1,IEEE1394,COM,LPT,IrDA等接口以满足用户的不同需求。扩展插槽的类型和数量也比较多,有多个PCI,CNR,AMR等插槽适应用户的需求。部分带有整合的网卡芯片,有低档的10/100Mbps自适应网卡,也有高档的千兆网卡。在价格方面,既有几百元的入门级或主流产品,也有一二千元的高档产品以满足不同用户的需求,。台式机主板的生产厂商和品牌也非常多,市场上常见的就有几十种之多。
服务器/工作站主板
服务器/工作站主板,则是专用于服务器/工作站的主板产品,板型为较大的ATX,EATX或WATX,使用专用的服务器机箱电源。其中,某些低端的入门级产品会采用高端的台式机芯片组,例如英特尔的I875P芯片组就被广泛用在低端入门级产品上;而中高端产品则都会采用专用的服务器/工作站芯片组,例如英特尔 E7501,Sever Works GC-SL等芯片组。对服务器/工作站主板而言,最重要的是高可靠性和稳定性,其次才是高性能。因为大多数的服务器都要满足每天24小时、每周7天的满负荷工作要求。由于服务器/工作站数据处理量很大,需要采用多CPU并行处理结构,即一台服务器/工作站中安装2、4、8等多个CPU;对于服务器而言,多处理器可用于数据库处理等高负荷高速度应用;而对于工作站,多处理器系统则可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用。为适应长时间,大流量的高速数据处理任务,在内存方面,服务器/工作站主板能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量,而且大多支持ECC内存以提高可靠性。
服务器主板
服务器主板在存储设备接口方面,中高端产品也多采用SCSI接口而非IDE接口,并且支持RAID方式以提高数据处理能力和数据安全性。在显示设备方面,服务器与工作站有很大不同,服务器对显示设备要求不高,一般多采用整合显卡的芯片组,例如在许多服务器芯片组中都整合有ATI的RAGE XL显示芯片,要求稍高点的采用普通的AGP显卡,甚至是PCI显卡;而图形工作站对显卡的要求非常高,主板上的显卡接口也多采用AGP Pro 150,而且多采用高端的3DLabs、ATI等显卡公司的专业显卡,如3DLabs的“野猫”系列显卡,中低端则采用NVIDIA的Quandro系列以及ATI的Fire GL系列显卡等等。在扩展插槽方面,服务器/工作站主板与台式机主板也有所不同,例如PCI插槽,台式机主板采用的是标准的33MHz的32位PCI插槽,而服务器/工作站主板则多采用64位的PCI X-66甚至PCI X-133,其工作频率分别为66MHz和133MHz,数据传输带宽得到了极大的提高,并且支持热插拔,其电气规范以及外型尺寸都与普通的PCI插槽不同。在网络接口方面,服务器/工作站主板也与台式机主板不同,服务器主板大多配备双网卡,甚至是双千兆网卡以满足局域网与Internet的不同需求。服务器主板技术要求非常高,所以与台式机主板相比,生产厂商也就少得多了,比较出名的也就是英特尔、超微、华硕、技嘉、泰安、艾崴等品牌,在价格方面,从一千多元的入门级产品到几万元甚至十几万元的高档产品都有。
2、芯片组
芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic,Core的中文意义是核心或中心,光从字面的意义就足以看出其重要性。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣,决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一,如果芯片组不能与CPU良好地协同工作,将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。
主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中CPU的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的;而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如USB2.0/1.1,IEEE1394,串口,并口,笔记本的VGA输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示(集成显示芯片)、AC'97声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。
现在的芯片组,是由过去286时代的所谓超大规模集成电路:门阵列控制芯片演变而来的。芯片组的分类,按用途可分为服务器/工作站,台式机、笔记本等类型,按芯片数量可分为单芯片芯片组,标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组(主要用于高档服务器/工作站),按整合程度的高低,还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等等。
台式机芯片组要求有强大的性能,良好的兼容性,互换性和扩展性,对性价比要求也最高,并适度考虑用户在一定时间内的可升级性,扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组,均采用与台式机相同的芯片组,随着技术的发展,笔记本专用CPU的出现,就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗,良好的稳定性,但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高,部分产品甚至要求全年满负荷工作,在支持的内存容量方面也是三者中最高,能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量,而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高,所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口,而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。
到目前为止,能够生产芯片组的厂家有英特尔(美国)、VIA(中国台湾)、SiS(中国台湾)、ALi(中国台湾)、AMD(美国)、NVIDIA(美国)、ATI(加拿大)、Server Works(美国)等几家,其中以英特尔和VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有,VIA、SIS、ALI和最新加入的ATI几家加起来都只能占有比较小的市场份额,而且主要是在中低端和整合领域。在AMD平台上,AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额,但现在却收到受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战,后者凭借其nForce2芯片组的强大性能,成为AMD平台最优秀的芯片组产品,进而从VIA手里夺得了许多市场份额,。而SIS与ALi依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面,英特尔平台具有绝对的优势,所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额,其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面,英特尔平台更是绝对的优势地位,英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场,而Server Works由于获得了英特尔的授权,在中高端领域占有最大的市场份额,甚至英特尔原厂服务器主板也有采用Server Works芯片组的产品,在服务器/工作站芯片组领域,Server Works芯片组就意味着高性能产品;而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小,主要都是采用AMD自家的芯片组产品。
芯片组的技术这几年来也是突飞猛进,从ISA、PCI到AGP,从ATA到SATA,Ultra DMA技术,双通道内存技术,高速前端总线等等 ,每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。2004年,芯片组技术又会面临重大变革,最引人注目的就是PCI Express总线技术,它将取代PCI和AGP,极大的提高设备带宽,从而带来一场电脑技术的革命。另一方面,芯片组技术也在向着高整合性方向发展,例如AMD Athlon 64 CPU内部已经整合了内存控制器,这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度,而且现在的芯片组产品已经整合了音频,网络,SATA,RAID等功能,大大降低了用户的成本。
3、支持CPU类型
是指能在该主板上所采用的CPU类型。CPU的发展速度相当快,不同时期CPU的类型是不同的,而主板支持此类型就代表着属于此类的CPU大多能在该主板上运行(在主板所能支持的CPU频率限制范围内)。CPU类型从早期的386、486、Pentium、K5、K6、K6-2、Pentium II、Pentium III等,到今天的Pentium 4、Duron、AthlonXP、至强(XEON)、Athlon 64经历了很多代的改进。每种类型的CPU在针脚、主频、工作电压、接口类型、封装等方面都有差异,尤其在速度性能上差异很大。只有购买与主板支持CPU类型相同的CPU,二者才能配套工作。
4、CPU插槽类型
我们知道,CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。不同类型的CPU具有不同的CPU插槽,因此选择CPU,就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同,在插孔数、体积、形状都有变化,所以不能互相接插。
Socket 775
QUOTE:
Socket 775又称为Socket T,是目前应用于Intel LGA775封装的CPU所对应的处理器插槽,能支持LGA775封装的Pentium 4、Pentium 4 EE、Celeron D等CPU。Socket 775插槽与目前广泛采用的Socket 478插槽明显不同,非常复杂,没有Socket 478插槽那样的CPU针脚插孔,取而代之的是775根有弹性的触须状针脚(其实是非常纤细的弯曲的弹性金属丝),通过与CPU底部对应的触点相接触而获得信号。因为触点有775个,比以前的Socket 478的478pin增加不少,封装的尺寸也有所增大,为37.5mm×37.5mm。另外,与以前的Socket 478/423/370等插槽采用工程塑料制造不同,Socket 775插槽为全金属制造,原因在于这种新的CPU的固定方式对插槽的强度有较高的要求,并且新的prescott核心的CPU的功率增加很多,CPU的表面温度也提高不少,金属材质的插槽比较耐得住高温。在插槽的盖子上还卡着一块保护盖。
Socket 775插槽由于其内部的触针非常柔软和纤薄,如果在安装的时候用力不当就非常容易造成触针的损坏;其针脚实在是太容易变形了,相邻的针脚很容易搭在一起,而短路有时候会引起烧毁设备的可怕后果;此外,过多地拆卸CPU也将导致触针失去弹性进而造成硬件方面的彻底损坏,这是其目前的最大缺点。
目前,采用Socket 775插槽的主板数量并不太多,主要是Intel 915/925系列芯片组主板,也有采用比较成熟的老芯片组例如Intel 865/875/848系列以及VIA PT800/PT880等芯片组的主板。不过随着Intel加大LGA775平台的推广力度,Socket 775插槽最终将会取代Socket 478插槽,成为Intel平台的主流CPU插槽。

Socket 754
QUOTE:
Socket 754是2003年9月AMD64位桌面平台最初发布时的标准插槽,是目前低端的Athlon 64和高端的Sempron所对应的插槽标准,具有754个CPU针脚插孔,支持200MHz外频和800MHz的HyperTransport总线频率,但不支持双通道内存技术。
Socket 754是目前广泛采用的AMD64位平台标准,与之配套的主板非常多。关于Socket 754的前途目前众说纷纭,有说随着Socket 939的普及,Socket 754最终会被完全淘汰;也有说Socket 754接口的Athlon 64将会完全停产而只保留Socket 754接口的Sempron的......不管究竟是怎么样,由于AMD64平台的插槽标准过多,而且互不兼容,Socket 754应该会逐渐被Socket 939所取代。

Socket 939
QUOTE:
Socket 939是AMD公司2004年6月才发布的64位桌面平台标准,是目前高端的Athlon 64以及Athlon 64 FX所对应的插槽标准,具有939个CPU针脚插孔,支持200MHz外频和1000MHz的HyperTransport总线频率,并且支持双通道内存技术。
Socket 939目前的配套主板也逐渐增多,将是AMD64位桌面平台以后的主流平台。

Socket 940
QUOTE:
Socket 940是最早发布的AMD64位平台标准,是服务器/工作站所使用的Opteron以及最初的Athlon 64 FX所对应的插槽标准,具有940个CPU针脚插孔,支持200MHz外频和800MHz的HyperTransport总线频率,并且支持双通道内存技术。
由于Socket 940接口的CPU价格高昂,而且必须搭配昂贵的ECC内存才能使用,所以其总体采购成本是比较昂贵的。现在新出的Athlon 64 FX已经改用Socket 939接口,所以Socket 940将会成为Opteron的专用接口。

Socket 603
QUOTE:
Socket 603的用途比较专业,应用于Intel平台高端的服务器/工作站主板,其对应的CPU是Xeon MP和早期的Xeon。Socket 603具有603个CPU针脚插孔,只能支持100MHz外频以及400MHz前端总线频率。Socket 603插槽并不能兼容Socket 604接口的Xeon。

Socket 604
QUOTE:
与Socket 603相仿,Socket 604仍然是应用于Intel平台高端的服务器/工作站主板,但与Socket 603的最大区别是增加了对133MHz外频以及533MHz前端总线频率的支持,2004年随着Intel64位的支持EM64T技术的Xeon的发布,又增加了对200MHz外频以及800MHz前端总线频率的支持。Socket 604插槽可以兼容Socket 603接口的Xeon和Xeon MP。

Socket 478
QUOTE:
Socket 478插槽是目前Pentium 4系列处理器所采用的接口类型,针脚数为478针。Socket 478的Pentium 4处理器面积很小,其针脚排列极为紧密。采用Socket 478插槽的主板产品数量众多,是目前应用最为广泛的插槽类型。

Socket A
QUOTE:
Socket A接口,也叫Socket 462,是目前AMD公司Athlon XP和Duron处理器的插座标准。Socket A接口具有462插孔,可以支持133MHz外频。如同Socket 370一样,降低了制造成本,简化了结构设计。

Socket 423
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Socket 423插槽是最初Pentium 4处理器的标准接口,Socket 423的外形和前几种Socket类的插槽类似,对应的CPU针脚数为423。Socket 423插槽多是基于Intel 850芯片组主板,支持1.3GHz~1.8GHz的Pentium 4处理器。不过随着DDR内存的流行,英特尔又开发了支持SDRAM及DDR内存的i845芯片组,CPU插槽也改成了Socket 478,Socket 423插槽也就销声匿迹了。
Socket 370
QUOTE:
Socket 370架构是英特尔开发出来代替SLOT架构,外观上与Socket 7非常像,也采用零插拔力插槽,对应的CPU是370针脚。

Socket 370主板多为采用Intel ZX、BX、i810芯片组的产品,其他厂商有VIA Apollo Pro系列、SIS 530系列等。最初认为,Socket 370的CPU升级能力可能不会太好,所以Socket 370的销量总是不如SLOT 1接口的主板。但在英特尔推出的“铜矿”和”图拉丁”系列CPU, Socket 370接口的主板一改低端形象,逐渐取代了SLOT 1接口。目前市场中还有极少部分的主板采用此种插槽。
SLOT 1
QUOTE:
SLOT 1是英特尔公司为取代Socket 7而开发的CPU接口,并申请的专利。这样其它厂商就无法生产SLOT 1接口的产品,也就使得AMD、VIA、SIS等公司不得不联合起来,对Socket 7接口升级,也得到了Super 7接口。后来随着Super 7接口的兴起,英特尔又将SLOT 1结构主板的制造授权提供给了VIA、SIS、ALI等主板厂商,所以这些厂商也相应推出了采用SLOT 1接口的系列主板,丰富了主板市场。

SLOT 1是英特尔公司为Pentium Ⅱ系列CPU设计的插槽,其将Pentium Ⅱ CPU及其相关控制电路、二级缓存都做在一块子卡上,多数Slot 1主板使用100MHz外频。SLOT 1的技术结构比较先进,能提供更大的内部传输带宽和CPU性能。采用SLOT 1接口的主板芯片组有Intel的BX、i810、i820系列及VIA的Apollo系列,ALI 的Aladdin Pro Ⅱ系列及SIS的620、630系列等。此种接口已经被淘汰,市面上已无此类接口的主板产品。
SLOT 2
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SLOT 2用途比较专业,都采用于高端服务器及图形工作站的系统。所用的CPU也是很昂贵的Xeon(至强)系列。Slot 2与Slot 1相比,有许多不同。首先,Slot 2插槽更长,CPU本身也都要大一些。其次,Slot 2能够胜任更高要求的多用途计算处理,这是进入高端企业计算市场的关键所在。在当时标准服务器设计中,一般厂商只能同时在系统中采用两个 Pentium Ⅱ处理器,而有了Slot 2设计后,可以在一台服务器中同时采用 8个处理器。而且采用Slot 2接口的Pentium Ⅱ CPU都采用了当时最先进的0.25微米制造工艺。支持SLOT 2接口的主板芯片组有440GX和450NX。下图中左侧为Slot 2插槽,右侧为Slot 1插槽。

SLOT A
QUOTE:
SLOT A接口类似于英特尔公司的SLOT 1接口,供AMD公司的K7 Athlon使用的。在技术和性能上,SLOT A主板可完全兼容原有的各种外设扩展卡设备。它使用的并不是Intel的P6 GTL+ 总线协议,而是Digital公司的Alpha总线协议EV6。EV6架构是种较先进的架构,它采用多线程处理的点到点拓扑结构,支持200MHz的总线频率。支持SLOT A接口结构的主板芯片组主要有两种,一种是AMD的AMD 750芯片组,另一种是VIA的Apollo KX133芯片组。此类接口已被Socket A接口全面取代。
Socket 7
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Socket 7:Socket在英文里就是插槽的意思,Socket 7也被叫做Super 7。最初是英特尔公司为Pentium MMX系列CPU设计的插槽,后来英特尔放弃Socket 7接口转向SLOT 1接口,AMD、VIA、ALI、SIS等厂商仍然沿用此接口,直至发展出Socket A接口。该插槽基本特征为321插孔,系统使用66MHz的总线。Super 7主板增加了对100MHz外频和AGP接口类型的支持。

Super 7采用的芯片组有VIA公司的MVP3、MVP4系列,SIS公司的530/540系列及ALI的Aladdin V系列等主板产品。对应Super 7接口CPU的产品有AMD K6-2、K6-Ⅲ 、Cyrix M2及一些其他厂商的产品。此类接口目前已被淘汰,只有部分老产品才能见到。
5、超线程技术
CPU生产商为了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快,如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。
尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此,Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能,让CPU可以同时执行多重线程,就能够让CPU发挥更大效率,即所谓“超线程(Hyper-Threading,简称“HT”)”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高的CPU的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源,理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程,P4处理器需要多加入一个Logical CPU Pointer(逻辑处理单元)。因此新一代的P4 HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU(整数运算单元)、FPU(浮点运算单元)、L2 Cache(二级缓存)则保持不变,这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,每个CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。
英特尔P4 超线程有两个运行模式,Single Task Mode(单任务模式)及Multi Task Mode(多任务模式),当程序不支持Multi-Processing(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑CPU的运行,把资源集中于单个逻辑CPU中,让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作,占用一定的资源,因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
需要注意的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如:
Intel芯片组:
845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的;845E芯片组自身是支持超线程技术的,但许多主板都需要升级BIOS才能支持;在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术。
VIA芯片组:
P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超线程技术的,在P4X400之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超线程技术。
SIS芯片组:
SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和SIS648是不支持支持超线程技术的;SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656则都支持超线程技术。
ULI芯片组:
M1683和M1685都支持超线程技术。
ATI芯片组:
ATI在Intel平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术,包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。
nVidia芯片组:
即将推出的nForce5系列芯片组都支持超线程技术。
7、主板结构
由于主板是电脑中各种设备的连接载体,而这些设备的各不相同的,而且主板本身也有芯片组,各种I/O控制芯片,扩展插槽,扩展接口,电源插座等元器件,因此制定一个标准以协调各种设备的关系是必须的。所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式,尺寸大小,形状,所使用的电源规格等制定出的通用标准,所有主板厂商都必须遵循。
主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中,AT和Baby-AT是多年前的老主板结构,现在已经淘汰;而LPX、NLX、Flex ATX则是ATX的变种,多见于国外的品牌机,国内尚不多见;EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板;ATX是目前市场上最常见的主板结构,扩展插槽较多,PCI插槽数量在4-6个,大多数主板都采用此结构;Micro ATX又称Mini ATX,是ATX结构的简化版,就是常说的“小板”,扩展插槽较少,PCI插槽数量在3个或3个以下,多用于品牌机并配备小型机箱;而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。
AT
QUOTE:
在PC推出后的第三年即1984年,IBM公布了PCAT。AT主板的尺寸为13"×12",板上集成有控制芯片和8个I/0扩充插槽。由于AT主板尺寸较大,因此系统单元(机箱)水平方向增加了2英寸,高度增加了1英寸,这一改变也是为了支持新的较大尺寸的AT格式适配卡。将8位数据、20位地址的XT扩展槽改变到16位数据、24位地址的AT扩展槽。为了保持向下兼容,它保留62脚的XT扩展槽,然后在同列增加36脚的扩展槽。XT扩展卡仍使用62脚扩展槽(每侧31脚),AT扩展卡使用共98脚的的两个同列扩展槽。这种PC AT总线结构演变策略使得它仍能在当今的任何一个PC Pentium/PCI系统上正常运行。
PC AT的初始设计是让扩展总线以微处理器相同的时钟速率来运行,即6MHz 的286,总线也是6MHz;8MHz的微处理器,则总线就是8MHz。随着微处理器速度的增加,增加扩展总线的速度也很简单。后来一些PC AT系统的扩展总线速度达到了10和12MHz。不幸的是,某些适配器不能以这样的速度工作或者能很好得工作。因此,绝大多数的PC AT仍以8或8.33MHz为扩展总线的速率,在此速度下绝大多数适配器都不能稳定工作。
Baby AT
QUOTE:
AT主板尺寸较大,板上能放置较多的元件和扩充插槽。但随着电子元件集成化程度的提高,相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了Baby/Mini AT主板规范,简称为Baby AT主板。
Baby AT主板是从最早的XT主板继承来的,它的大小为15"×8.5",比AT主板是略长,而宽度大大窄于AT主板。Baby AT主板沿袭了AT主板的I/0扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置,而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩,再加上大规模集成电路使内部元件减少,使得Baby AT主板比AT主板布局紧凑而功能不减。
但随着计算机硬件技术的进一步发展,计算机主板上集成功能越来越多,Baby AT主板有点不负重荷,而AT主板又过于庞大,于是很多主板商又采取另一种折衷的方案,即一方面取消主板上使用较少的零部件以压缩空间(如将I/0扩展槽减为7个甚至6个,另一方面将Baby AT主板适当加宽,增加使用面积,这就形成了众多的规格不一的Baby AT主板。当然这些主板对基本I/0插槽、外围设备接口及主板固定孔的位置不加改动,使得即使是最小的Baby AT主板也能在标准机箱上使用。最常见的Baby AT主板尺寸是3/4Baby AT主板(26.5cm×22cm即10.7"×8.7"),采用7个I/0扩展槽。
ATX
QUOTE:
由于Baby AT主板市场的不规范和AT主板结构过于陈旧,英特尔在95年1月公布了扩展AT主板结构,即ATX(AT extended)主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持,目前已经成为最广泛的工业标准。97年2月推出了ATX2.01版。

ATX结构主板
Baby AT结构标准的首先表现在主板横向宽度太窄(一般为22cm),使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量,这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说,是无法克服的缺点。其次,Baby AT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由于性能低、功耗小,散热的要求不高。而今天的CPU性能高、功耗大,为了使其工作稳定,必须要有良好的散热装置,加装散热片或风扇,因而大大增加了CPU的高度。在AT结构标准里CPU位于扩展槽的下方,使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻碍CPU风扇运转。内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的,对安装位置无特殊要求。Baby AT主板在结构上按习惯把内存插槽安放在机箱电源的下方,安装、更换内存条往往要拆下电源或主板,很不方便。内存条散热条件也不好。此外,由于软硬盘控制器及软硬盘支架没有特定的位置,这造成了软硬盘线缆过长,增加了电脑内部连线的混乱,降低了电脑的中靠性。甚至由于硬盘线缆过长,使很多高速硬盘的转速受到影响。ATX主板针对AT和Baby AT主板的缺点做了以下改进:
主板外形在Baby AT的基础上旋转了90度,其几何尺寸改为30.5cm×24.4cm。
采用7个I/O插槽,CPU与I/O插槽、内存插槽位置更加合理。
优化了软硬盘驱动器接口位置。
提高了主板的兼容性与可扩充性。
采用了增强的电源管理,真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能。
Micro ATX
QUOTE:
Micro ATX保持了ATX标准主板背板上的外设接口位置,与ATX兼容。

MATX结构主板
Micro ATX主板把扩展插槽减少为3-4只,DIMM插槽为2-3个,从横向减小了主板宽度,其总面积减小约0.92平方英寸,比ATX标准主板结构更为紧凑。按照Micro ATX标准,板上还应该集成图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了Micro ATX标准,在DIY市场上也常能见到Micro ATX主板。
BTX
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BTX是英特尔提出的新型主板架构Balanced Technology Extended的简称,是ATX结构的替代者,这类似于前几年ATX取代AT和Baby AT一样。革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。重要的是目前所有的杂乱无章,接线凌乱,充满噪音的PC机将很快过时。当然,新架构仍然提供某种程度的向后兼容,以便实现技术革命的顺利过渡。
BTX具有如下特点:
支持Low-profile,也即窄板设计,系统结构将更加紧凑;
针对散热和气流的运动,对主板的线路布局进行了优化设计;
主板的安装将更加简便,机械性能也将经过最优化设计。
而且,BTX提供了很好的兼容性。目前已经有数种BTX的派生版本推出,根据板型宽度的不同分为标准BTX (325.12mm), microBTX (264.16mm)及Low-profile的picoBTX (203.20mm),以及未来针对服务器的Extended BTX。而且,目前流行的新总线和接口,如PCI Express和串行ATA等,也将在BTX架构主板中得到很好的支持。
值得一提的是,新型BTX主板将通过预装的SRM(支持及保持模块)优化散热系统,特别是对CPU而言。另外,散热系统在BTX的术语中也被称为热模块。一般来说,该模块包括散热器和气流通道。目前已经开发的热模块有两种类型,即full-size及low-profile。
得益于新技术的不断应用,将来的BTX主板还将完全取消传统的串口、并口、PS/2等接口。
板载RAID
RAID是英文Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写,中文简称为廉价磁盘冗余阵列。RAID就是一种由多块硬盘构成的冗余阵列。虽然RAID包含多块硬盘,但是在操作系统下是作为一个独立的大型存储设备出现。利用RAID技术于存储系统的好处主要有以下三种:
通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷提供磁盘跨越功能
通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入/读出多个磁盘以提高访问磁盘的速度
通过镜像或校验操作提供容错能力
最初开发RAID的主要目的是节省成本,当时几块小容量硬盘的价格总和要低于大容量的硬盘。目前来看RAID在节省成本方面的作用并不明显,但是RAID可以充分发挥出多块硬盘的优势,实现远远超出任何一块单独硬盘的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外,RAID还可以提供良好的容错能力,在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作,不会受到损坏硬盘的影响。
RAID技术分为几种不同的等级,分别可以提供不同的速度,安全性和性价比。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、性能和容量的要求。常用的RAID级别有以下几种:NRAID,JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1,RAID3,RAID5等。目前经常使用的是RAID5和RAID(0+1)。
NRAID
NRAID即Non-RAID,所有磁盘的容量组合成一个逻辑盘,没有数据块分条(no block stripping)。NRAID不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
JBOD
JBOD代表Just a Bunch of Drives,磁盘控制器把每个物理磁盘看作独立的磁盘,因此每个磁盘都是独立的逻辑盘。JBOD也不提供数据冗余。要求至少一个磁盘。
RAID 0
RAID 0即Data Stripping(数据分条技术)。整个逻辑盘的数据是被分条(stripped)分布在多个物理磁盘上,可以并行读/写,提供最快的速度,但没有冗余能力。要求至少两个磁盘。我们通过RAID 0可以获得更大的单个逻辑盘的容量,且通过对多个磁盘的同时读取获得更高的存取速度。RAID 0首先考虑的是磁盘的速度和容量,忽略了安全,只要其中一个磁盘出了问题,那么整个阵列的数据都会不保了。
RAID 1
RAID 1,又称镜像方式,也就是数据的冗余。在整个镜像过程中,只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同样的数据)。同RAID 0相比,RAID 1首先考虑的是安全性,容量减半、速度不变。
RAID 0+1
为了达到既高速又安全,出现了RAID 10(或者叫RAID 0+1),可以把RAID 10简单地理解成由多个磁盘组成的RAID 0阵列再进行镜像。
RAID 3和RAID 5
RAID 3和RAID 5都是校验方式。RAID 3的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息,存放数据的磁盘有好几个且并行工作,而存放校验数据的磁盘只有一个,这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID 5的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块,分别存放到组成阵列的各个磁盘中去,这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题,但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。
按照硬盘接口的不同,RAID分为SCSI RAID,IDE RAID和SATA RAID。其中,SCSI RAID主要用于要求高性能和高可靠性的服务器/工作站,而台式机中主要采用IDE RAID和SATA RAID。
以前RAID功能主要依靠在主板上插接RAID控制卡实现,而现在越来越多的主板都添加了板载RAID芯片直接实现RAID功能,目前主流的RAID芯片有HighPoint的HTP372和Promise的PDC20265R,而英特尔更进一步,直接在主板芯片组中支持RAID,其ICH5R南桥芯片中就内置了SATA RAID功能,这也代表着未来板载RAID的发展方向---芯片组集成RAID。
Matrix RAID:
Matrix RAID即所谓的“矩阵RAID”,是ICH6R南桥所支持的一种廉价的磁盘冗余技术,是一种经济性高的新颖RAID解决方案。Matrix RAID技术的原理相当简单,只需要两块硬盘就能实现了RAID 0和RAID 1磁盘阵列,并且不需要添加额外的RAID控制器,这正是我们普通用户所期望的。Matrix RAID需要硬件层和软件层同时支持才能实现,硬件方面目前就是ICH6R南桥以及更高阶的ICH6RW南桥,而Intel Application Acclerator软件和Windows操作系统均对软件层提供了支持。
Matrix RAID的原理就是将每个硬盘容量各分成两部分(即:将一个硬盘虚拟成两个子硬盘,这时子硬盘总数为4个),其中用两个虚拟子硬盘来创建RAID0模式以提高效能,而其它两个虚拟子硬盘则透过镜像备份组成RAID 1用来备份数据。在Matrix RAID模式中数据存储模式如下:两个磁盘驱动器的第一部分被用来创建RAID 0阵列,主要用来存储操作系统、应用程序和交换文件,这是因为磁盘开始的区域拥有较高的存取速度,Matrix RAID将RAID 0逻辑分割区置于硬盘前端(外圈)的主因,是可以让需要效能的模块得到最好的效能表现;而两个磁盘驱动器的第二部分用来创建RAID1模式,主要用来存储用户个人的文件和数据。
例如,使用两块120GB的硬盘,可以将两块硬盘的前60GB组成120GB的逻辑分割区,然后剩下两个60GB区块组成一个60GB的数据备份分割区。像需要高效能、却不需要安全性的应用,就可以安装在RAID 0分割区,而需要安全性备分的数据,则可安装在RAID 1分割区。换言之,使用者得到的总硬盘空间是180GB,和传统的RAID 0+1相比,容量使用的效益非常的高,而且在容量配置上有着更高的弹性。如果发生硬盘损毁,RAID 0分割区数据自然无法复原,但是RAID 1分割区的数据却会得到保全。
可以说,利用Matrix RAID技术,我们只需要2个硬盘就可以在获取高效数据存取的同时又能确保数据安全性。这意味着普通用户也可以低成本享受到RAID 0+1应用模式。

NV RAID:
NV RAID是nVidia自行开发的RAID技术,随着nForce各系列芯片组的发展也不断推陈出新。相对于其它RAID技术而言,目前最新的nForce4系列芯片组的NV RAID具有自己的鲜明特点,主要是以下几点:
(1)交错式RAID(Cross-Controller RAID):交错式RAID即俗称的混合式RAID,也就是将SATA接口的硬盘与IDE接口的硬盘联合起来组成一个RAID模式。交错式RAID在nForce3 250系列芯片组中便已经出现,在nForce 4系列芯片组身上该功能得到延续和增强。
(2)热冗余备份功能:在nForce 4系列芯片组中,因支持Serial ATA 2.0的热插拔功能,用户可以在使用过程中更换损坏的硬盘,并在运行状态下重新建立一个新的镜像,确保重要数据的安全性。更为可喜的是,nForce 4的nVIDIA RAID控制器还允许用户为运行中的RAID系统增加一个冗余备份特性,而不必理会系统采用哪一种RAID模式,用户可以在驱动程序提供的“管理工具”中指派任何一个多余的硬盘用作RAID系统的热备份。该热冗余硬盘可以让多个RAID系统(如一个RAID 0和一个RAID1)共享,也可以为其中一个RAID系统所独自占有,功能类似于时下的高端RAID系统。
(3)简易的RAID模式迁移:nForce 4系列芯片组的NV RAID模块新增了一个名为“Morphing”的新功能,用户只需要选择转换之后的RAID模式,而后执行“Morphing”操作,RAID删除和模式重设的工作可以自动完成,无需人为干预,易用性明显提高。
14、支持内存类型
支持内存类型是指主板所支持的具体内存类型。不同的主板所支持的内存类型是不相同的。内存类型主要有FPM,EDO,SDRAM,RDRAM以及DDR DRAM等。
FPM内存
EDO内存
SDRAM内存
RDRAM内存
DDR SDRAM内存
DDR2内存
ECC并不是内存类型,ECC(Error Correction Coding或Error Checking and Correcting)是一种具有自动纠错功能的内存,英特尔的82430HX芯片组就开始支持它,使用该芯片组的主板都可以安装使用ECC内存,但由于ECC内存成本比较高,所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业电脑中,例如服务器/工作站等等。由于实际上存储器出错的情况不会经常发生,而且普通的主板也并不支持ECC内存,所以一般的家用与办公电脑也不必采用ECC内存。
一般情况下,一块主板只支持一种内存类型,但也有例外。有些主板具有两种内存插槽,可以使用两种内存,例如以前有些主板能使用EDO和SDRAM,现在有些主板能使用SDRAM和DDR SDRAM。

上图中的主板就支持两种内存类型(SDRAM和DDR SDRAM),采用两种类型的内存插槽(蓝色和黑色)区分。值得注意的是,在这些主板上不能同时使用两种内存,而只能使用其中的一种,这是因为其电气规范和工作电压是不同的,混用会引起内存损坏和主板损坏的问题。
FPM内存
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FPM是Fast Page Mode(快页模式)的简称,是较早的PC机普遍使用的内存,它每隔3个时钟脉冲周期传送一次数据。现在早就被淘汰掉了。
EDO内存
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EDO是Extended Data Out(扩展数据输出)的简称,它取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔,每隔2个时钟脉冲周期传输一次数据,大大地缩短了存取时间,使存取速度提高30%,达到60ns。EDO内存主要用于72线的SIMM内存条,以及采用EDO内存芯片的PCI显示卡。这种内存流行在486以及早期的奔腾计算机系统中,它有72线和168线之分,采用5V工作电压,带宽32 bit,必须两条或四条成对使用,可用于英特尔430FX/430VX甚至430TX芯片组主板上。目前也已经被淘汰,只能在某些老爷机上见到。
SDRAM内存
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SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory(同步动态随机存储器)的简称,是前几年普遍使用的内存形式。SDRAM采用3.3v工作电压,带宽64位,SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起,使RAM和CPU能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,与 EDO内存相比速度能提高50%。SDRAM基于双存储体结构,内含两个交错的存储阵列,当CPU从一个存储体或阵列访问数据时,另一个就已为读写数据做好了准备,通过这两个存储阵列的紧密切换,读取效率就能得到成倍的提高。SDRAM不仅可用作主存,在显示卡上的显存方面也有广泛应用。SDRAM曾经是长时间使用的主流内存,从430TX芯片组到845芯片组都支持SDRAM。但随着DDR SDRAM的普及,SDRAM也正在慢慢退出主流市场。
RDRAM内存
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RDRAM是Rambus Dynamic Random Access Memory(存储器总线式动态随机存储器)的简称,是Rambus公司开发的具有系统带宽、芯片到芯片接口设计的内存,它能在很高的频率范围下通过一个简单的总线传输数据,同时使用低电压信号,在高速同步时钟脉冲的两边沿传输数据。最开始支持RDRAM的是英特尔820芯片组,后来又有840,850芯片组等等。RDRAM最初得到了英特尔的大力支持,但由于其高昂的价格以及Rambus公司的专利许可限制,一直未能成为市场主流,其地位被相对廉价而性能同样出色的DDR SDRAM迅速取代,市场份额很小。
DDR SDRAM内存
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DDR SDRAM是Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory(双数据率同步动态随机存储器)的简称,是由VIA等公司为了与RDRAM相抗衡而提出的内存标准。DDR SDRAM是SDRAM的更新换代产品,采用2.5v工作电压,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度,并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽,例如DDR 266与PC 133 SDRAM相比,工作频率同样是133MHz,但内存带宽达到了2.12 GB/s,比PC 133 SDRAM高一倍。目前主流的芯片组都支持DDR SDRAM,是目前最常用的内存类型。
DDR2内存
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DDR2的定义:
DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。

DDR2与DDR的区别:
在了解DDR2内存诸多新技术前,先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。

1、延迟问题:
从上表可以看出,在同等核心频率下,DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说,虽然DDR2和DDR一样,都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说,在同样100MHz的工作频率下,DDR的实际频率为200MHz,而DDR2则可以达到400MHz。
这样也就出现了另一个问题:在同等工作频率的DDR和DDR2内存中,后者的内存延时要慢于前者。举例来说,DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟,而后者具有高一倍的带宽。实际上,DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽,它们都是3.2GB/s,但是DDR400的核心工作频率是200MHz,而DDR2-400的核心工作频率是100MHz,也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。
2、封装和发热量:
DDR2内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力,而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下,DDR2可以获得更快的频率提升,突破标准DDR的400MHZ限制。
DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式,这种封装形式可以很好的工作在200MHz上,当频率更高时,它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容,这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式,FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。
DDR2内存采用1.8V电压,相对于DDR标准的2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量,这一点的变化是意义重大的。
DDR2采用的新技术:
除了以上所说的区别外,DDR2还引入了三项新的技术,它们是OCD、ODT和Post CAS。
OCD(Off-Chip Driver):也就是所谓的离线驱动调整,DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性;通过控制电压来提高信号品质。
ODT:ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率,终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低;终结电阻高,则数据线的信噪比高,但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻,这样可以保证最佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是DDR不能比拟的。
Post CAS:它是为了提高DDR II内存的利用效率而设定的。在Post CAS操作中,CAS信号(读写/命令)能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期,CAS命令可以在附加延迟(Additive Latency)后面保持有效。原来的tRCD(RAS到CAS和延迟)被AL(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中进行设置。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期,因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。
总的来说,DDR2采用了诸多的新技术,改善了DDR的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢能诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决。