頻率激情大碰撞---認(rèn)識(shí)電腦中的頻率

随着电脑的日益普及，我们随时都会听到“频率”这个技术参数，它是衡量系统运行速度的一个重要指标，频率高，说明系统运行速度快，但不同设备有不同的频率，使大家一头雾水，令人搞不清楚是咋回事儿，如Hz（Hertz，赫兹）、KHz（千赫兹）、MHz（兆赫兹），GHZ（吉赫兹）。面对众多的频率，你先不要着急，看看下面的文字，你就会明白是咋回事了。
　　小知识：频率
　　频率是指1秒钟内发生的脉冲信号的周期数，频率为1kHz的时钟周期为1毫秒、1MHz的时钟周期为1微秒、1GHz的时钟周期为1纳秒。
　　一、时钟频率
　　谁在为电脑提供时钟频率呢？在主板上有一个长方形、用金属包裹的晶振元件（如图1），当主板上电后它就会发生电磁振荡，产生一系列高频率的电子脉冲波。但是这些脉冲还不够精确，与电脑需要的频率还不匹配，因此还需要将这些原始频率输入到晶振元件附近的时钟频率发生器芯片，对原始频率进行整形、分频，然后变为计算机需要时各种总线工作频率。总线就是电脑内部数据传输的通道，总线制作在主板上，它由密密麻麻的线路组成。电脑总线采用分层结构，运行频率逐级降低。第一级为CPU与北桥芯片的数据传输通道，即系统前端总线频率；第二级为内存与北桥芯片的数据传输通道，即内存总线频率；第三级是AGP显卡与北桥芯片的数据传输通道，即AGP总线频率；第四级是PCI、ISA设备与南桥芯片的数据传输通道，即PCI总线频率。

　　二、CPU主频率
　　CPU主频率也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。用公式表示就是：主频=外频×倍频。其中，外频就是总线时钟频率；而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。
　　一般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。但CPU主频的高低可以决定电脑的档次和价格水平。
　　以Pentium 4 2.0为例，它的工作主频为2.0GHz，这说明了什么呢？具体来说，2.0GHz意味着每秒钟它会产生20亿个时钟脉冲信号，每个时钟信号周期为0.5纳秒。而Pentium 4 CPU有4条流水线运算单元，如果负载均匀的话，CPU在1个时钟周期内可以进行4个二进制加法运算。这就意味着该Pentium 4 CPU每秒钟可以执行80亿条二进制加法运算。但如此惊人的运算速度不能完全为用户服务，电脑硬件和操作系统本身还要消耗CPU的资源。
　　但Athlon XP处理器采用了PR标称方式，AMD公开的266MHz前端总线频率的Athlon XP处理器标称频率和实际频率的转换计算公式如下：
　　标称频率=3×实际频率/2-500
　　实际频率=2×标称频率/3 333
　　例如，Athlon XP 2100 的实际频率为1733MHz=2×2100/3 333
　　三、系统前端总线频率
　　关于这方面的话题，大家可以参见《前端总线频率≠外频》一文。
　　四、内存总线频率
　　现在使用的内存有PC133 SDRAM、DDR266/333/400 DDR SDRAM、PC800 RDRAM等几种类型。我们应当注意内存时钟频率与内存总线频率的区别。内存时钟频率对整个系统性能来说很重要，内存时钟频率指内存工作时的频率，一般等同于总线时钟频率；而内存总线频率指内存中数据传输的频率。
　　例如，PC133 SDRAM内存时钟频率为133MHz，它只能在时钟脉冲的上升沿传输数据，也就是说在一个时钟周期内只能传输1个数据，数据存取周期为7ns左右，因此PC133 SDRAM内存总线频率也是133MHz；DDR SDRAM内存能够在时钟脉冲的上升沿和下降沿同时传输数据，因此DDR SDRAM在一个时钟周期内能够传输2个数据，当内存时钟频率为133MHz时，内存总线频率为266MHz，数据存取周期为3ns左右；PC800 RDRAM内存时钟频率为400MHz，时钟上升沿和时钟下降沿都可以用来传输数据，如果采用双通道内存总线时，内存总线频率达到800MHz。
　　五、AGP总线频率
　　AGP总线频率为66MHz，它是通过主板的分频技术实现的。由此，我们也可以知道AGP总线频率并不是固定的，而是取决于总线时钟频率，也就是CPU外频。当总线时钟频率为66、100、133MHz时，主板会通过分频技术令AGP总线保持66MHz的工作频率，而当外频提高到非标准频率时，比如125MHz时，AGP总线将工作在83.3MHz的工作频率。
　　六、PCI总线频率
　　计算机当中的PCI声卡、PCI网卡，还有IDE硬盘、IDE光驱都是在PCI总线下工作。PCI总线频率为33MHz，它也是通过主板的分频技术实现的。当总线时钟频率为66、100、133MHz时，主板会通过分频技术令PCI总线保持33MHz的工作频率，而当外频提高到非标准频率时，比如125MHz时，PCI总线将工作在41.6MHz的工作频率。这样一来，许多部件必须工作在非额定频率之下，是否能正常运作则要取决于产品本身的质量了。此时，硬盘能否撑得住是最关键的，因为PCI总线频率提升后，硬盘与CPU的数据交换速度增加，极有可能导致读写不正常，从而产生死机现象。反过来说，若是所有设备都没问题，那么更高的PCI总线频率可以很明显的提高系统运行速度。
　　七、显示器刷新频率
　　显示器上的图像由显示器内部的电子枪发射的电子扫描而成，电子枪发射的电子每秒在屏幕上扫描的水平线数称为“水平刷新频率”（或称“行频”）。水平刷新频率越高图像的稳定性越好，但是水平刷新频率太高时，制造工艺复杂，产品价格偏高，并且容易损坏显像管。
　　电子枪发射的电子从屏幕左上角扫描到屏幕右下角时，我们称为“一场”（帧），即完成一次画面扫描。电子枪每秒钟在屏幕上扫描完整画面的次数称为“垂直刷新频率”（或称“场频”，一般我们常说的“显示器刷新率”指的就是它）。当垂直刷新频率低于75Hz以下时，屏幕画面将产生闪烁现象，长时间在这种状态下工作时，将严重影响使用者的眼睛健康。
　　从健康和经济的双重角度来考虑，85Hz是最合适的，没有必要把垂直刷新频率调得太高。其实很多CRT制造出来时都可以承受很高的垂直刷新频率，例如160Hz以上，但在显示器的规格表上却标明最高垂直刷新频率只有100Hz，这是因为电子线路设计以及电子元件品质、功率等等选用的问题。现在市场上有一种3D眼镜，它是利用了虚拟3D技术，也就是说利用两个镜片的快速切换，让两只眼睛看到不同的画面而产生立体感，不过要想享受这种技术可是要付出代价的，由于这项技术的要求比较高，要求显示器的垂直刷新频率达到120Hz以上，这是市场上大多数中低档显示器难以达到的。