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有时候显卡的接口也会集成到母板上,如AppleII,而这种情况在兼容IBM标准的计算机如IBMPCJr就很少见。
其他的外围设备如硬盘接口和串行端口则是通过扩展卡来支持。
由于计算机高速CPU和其他组件的高温设计,几乎所有现代母板都有防热膜和散热风扇的接入点。
2.1CPU插槽
CPU插槽是被设计用来安置CPU(也叫微处理器),连接在印刷电路板上的电子组件。
它是一种常见的拥有很多针脚的集成电路。
CPU插槽提供很多功能,包括提供安置CPU的物理结构,提供防热膜,方便部件替换(同时减少成本)等等,而最重要的是为CPU和印刷电路板之间提供带电接口。
CPU插槽通常存在于绝大多数的桌面电脑和服务器(笔记本通常使用表层贴装CPU),尤其是基于Intelx86架构的机器的主板上。
CPU插槽类型和母板芯片集必须支持对应CPU的型号和速度。
2.2集成的外围设备
随着集成电路板的大小和成不不断稳步下降,到现在将多个外围设备集成在母板上已成为可能。
通过将很多功能都集中在一个印刷电路板上,系统的物理大小和总成本都能够减小;
高度集成的母板因此在小型的或廉价的电脑上十分普遍。
2.3外围卡槽
在2009年,常见的母板依据它所遵守的标准通常会有不同数量的接口。
标准的ATX母板通常有一个PCI-E16x图形卡接口, 两个传统的PCI卡槽,用来接各种扩展卡,和一个PCI-E1x(最终会取代PCI)接口。
标准的EATX母板会有一个PCI-E16x图形卡接口,数量不等的PCI和PCI-E1x卡槽,有时候也会有一个PCI-E4x卡槽(这一点会随着不同的品牌,模型而不同)。
有的母板有两个PCI-E16x卡槽,这样可以不需要特殊的硬件就能支持超过2个显示器,或是使用一种特殊的叫做SLI(对于Nvidia显卡)或Crossfire(对于ATI显卡)的绘图技术。
这些技术允许两个图形卡连接在一起,以便在复杂的图形计算任务中达到更好的性能,如游戏和影像编辑。
而在2007年,几乎所有母板在背部都会有至少四个USB接口,至少两个内置连接口以连接可能被置于机箱上的前端接口。
母板也包括了以太网双绞线的接口。
双绞线是标准的用来连接计算机和互联网或调制解调器的网线。
母板通常也拥有声卡,这样不用任何外部组件就可以支持输出声音。
这允许电脑有空前的多媒体功能。
一些主板在背面支持视频输出,作为集成图形卡的方案(嵌入在主板上或是集成在微处理器上,如IntelHDGraphics)。
独立显卡仍然可以使用。
B部分多核处理器
多核处理器是一个单独的计算单元,拥有两个或多个独立的实际的处理单元(也叫"核"),用来读取并执行程序指令。
指令里的数据告诉处理器该执行的任务。
指令本身是非常简短的,比如从内存读取数据或是输出数据到用户的显示器,不过这些指令的执行速度非常快,对于用户的体验就好像程序是连续不间断地流畅执行的。
制造商通常会将多个核集成到一个集成电路管芯上(即多处理器芯片或CMP),或者将多个集成电路管芯进一步封装到一个芯片包上。
处理器最初设计时只有一个核。
众核处理器是指核的数量已经超过了传统的多核技术适用范围的多核处理器,这多半是因为给多个核分配指令和数据所造成的拥塞问题。
众核的门槛大概是几十个核的范围,超过这个范围后芯片间的网络技术更有优势。
双核处理器dual-coreprocessor(见图2.2)拥有两个核(如AMDPhenomIIX2,IntelCoreDuo),四核处理器quad-coreprocessor拥有四个核(如AMDPhenomIIX4,Intel2010产品线拥有三种不同的四核处理器,参见Intel的i3,i5和i7处理器),而六核处理器hexa-coreprocessor有六个核(如AMDPhenomIIX6,IntelCorei7ExtremeEdition980X)。
一个多核处理器在一个单一的物理单元实现多处理器技术。
设计者既可以将多核处理器的核紧密连接,也可以松散连接。
例如,核之间是否共享高速缓存,是采用消息传递机制还是核间共享内存的通信机制。
普通的互联多核的网络拓扑结构包括总线,环路,二维网状和交叉开关矩阵。
同构多核系统只包含类似的核,而异构多核系统包含不同的核。
与单核的处理器一样,多核处理器的核能够实现超标量体系结构,VLIW,矢量计算,SIMD,和多线程。
多核处理器在通用式计算机,嵌入式系统,网络系统,数字信号处理系统和图形处理系统等很多应用领域都有广泛应用。
应用多核处理器带来的性能提升很大程度上取决于实现多核技术的软件程序的算法。
例如,并行计算带来的性能提升就受到能够在多个核上并行处理的程序片段的制约,这个现象反映了Amdahl定律。
在最好的情况下,所谓的"尴尬的并行问题"能够实现倍率接近核的数量的速度提升,如果问题能够被分解的足够细,以致能够装入每个核的高速缓存,免去了访问系统主存的大时延,速度甚至能够提升更多。
然而,除非程序员花费大量的精力来分解整个大问题,大多数的应用程序并不能达到这样的加速程度。
软件程序的并行执行是现今研究的热点话题。
2.术语
多核和双核这个术语通常用来指某些类型的中央处理单元(CPU),但是有时也可以用来指数字信号处理器和单片机系统。
另外,一些人也用这个术语来仅仅指在同一个集成电路管芯上制造的多核处理器。
这些人通常用另一个术语(如"多芯片模型")来描述在同一个包中分别封装的微处理器。
除非另外说明,本文用"多核"和"双核"来指代在同一个集成电路上制造的CPU.
与多核系统不同的是,"多CPU"这个术语指的是物理上相互分开的多个处理单元(通常有特殊的电路来支持处理单元之间的通信)。
术语"众核"和"超多核"有时被用来描述核的数量特别庞大的多核架构(几十到数千不等)。
有的系统在一个现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray)排列了很多软微处理器核。
每一个"核"就相当于一个"半导体知识产权核"或CPU核。
3.优势
多CPU核在同一个管芯上的紧密排列使得高速缓存的聚合电路能够在比芯片外传输信号高得多的时钟周期工作。
将多个相同的CPU集成在同一个管芯显著提升了高速缓存监听(或总线监听)的性能。
简单的来说,这意味着不同CPU之间的信号传输距离更短,因而减少了信号的削弱。
由于单个信号能够变得更短而且不需要经常重传,这些高质量的信号能在给定的时间段内允许更多的数据被传输。
最明显的性能提升可能体现在运行CPU紧张的进程时反应时间的缩短,比如病毒扫描,刻录媒体文件(需要文件转换)或是文件搜索。
举个例子,如果一个自动的扫描病毒的进程在用户观看电影的时候开始执行,那么播放电影的应用程序几乎不可能会丢失处理器资源,因为病毒扫瞄程序会被分配一个和电影播放程序不同的CPU。
假设物理上包能够容下管芯,那么多核CPU的设计相比于多芯片的对称多处理(SMP)设计需要非常少的印刷电路板空间。
另外,双核处理器相比于两个互相连接的单核处理器需要略少一些的电能,这主要是因为芯片外的信号传输还需要消耗电能。
而且,多个核共享部分电路,如二级缓存和前端总线的接口。
在现有的有竞争力的硅管芯技术方面,多核的设计能够利用已经被证明的CPU核库设计来生产相对于利用新核设计错误风险更低的产品。
同时,增加缓存也会导致削弱的回报。
多核芯片也能够用更少的能源达到更高的性能。
这能够对运行在电池上的移动设备产生较大影响。
因为通常多核系统的每个核的能源利用率更高,多核芯片要比只有单一一个大核的芯片更高效。
这允许了在更少的能源下获得更好的性能。
然而编写并行处理的代码带来的困难抵消了这个优势。
4.不足
最大化多核处理器提供的计算资源的利用率需要对操作系统支持和现有应用软件的双重改进。
另外,多核处理器提升应用程序性能的能力依赖于应用程序的多线程设计。
现在形势有所改善,例如Valve公司的Source引擎提供多核支持,而Crytek公司也为CryEngine2开发了类似的技术,这也被用于它们的游戏产品Crysis.EmergentGameTechnologies公司的Gamebryo引擎也引入了它们的Floodgate技术来简化跨游戏平台的多核开发。
另外,苹果公司的上一代操作系统,MacOSXSnowLeopard也内置了针对IntelCPU的叫做GrandCentralDispatch的多核技术.
集成多核芯片使得芯片产量下滑,而且多核芯片比低密度的单核芯片设计更难以控制温度。
Intel公司在制造四核处理器的时候第一次部分解决了这个问题。
他们将两个单一管芯的双核芯片集成在一起共用一个高速缓存,这样任意两个可用的双核芯片都可以组合成一个四核,而不是将四个核放在同一个管芯上来组成四核一起工作。
从计算机体系结构的观点来看,单核CPU的设计终究比多核在硅晶体表面积的利用率上面更有优势。
所以尊崇多核的设计可能会有被淘汰的风险。
最后要说的是,CPU的处理能力并不是制约系统性能的唯一因素。
两个处理单元共享的系统总线和内存带宽的限制制约了多核在现实世界的性能优势。
如果单核的性能已经受到内存带宽的限制,改为双核的架构只能带来30%到70%的性能提升。
而在带宽不是性能的限制因素的情况下,90%的性能提升也是有可能的。
如果CPU间的带宽限制是性能的决定因素,原先利用两个CPU的应用程序有可能在双核的架构下跑得更快,至多可以达到100%的性能提升。
C部分处理能力和存储能力的未来发展
计算机的开发人员总是为速度和性能所着迷,他们总是不断的寻求在小小的芯片上提高处理速度和存储密度的方法。
IBM就是一个例子。
他们想出了一种叫做SOI(silicon-on-insular 绝缘衬底硅晶)的工艺,能够同时提升芯片的速度并降低它的能耗。
正如物理学家MichioKaku所说,“你过生日时得到的能够播放音乐的卡片拥有比二战时同盟军所有的电脑加起来还强大的计算能力”,而这一切都归功于计算机不断发展的计算能力。
但是这是否意味着摩尔定律(英特尔联合创始人GordonMoore在1965年预测硅晶片上的电路数目会以每18个月翻一番的速度增长)永远不会失效呢?
要知道,电路的大小做得越小,芯片厂商就越接近制造材料所能达到的极限。
正如摩尔在2000年所说“现在芯片已经小到接近原子规模的事实越来越成为制造工艺的瓶颈,在接下来的2到3代人的时间范围内,硅晶上电路数量的增长速度可能放缓到每5年翻一番。
人们预测我们会在2020年消耗完所有的汽油,而我都不知道我们到时候该怎样应对。
”这之后,在2005年,摩尔又说,“我想我们还有很多的路要走,但是我已经不能预测清楚10年之后的事情了。
”
科学家们认为,由于绝缘层的电子渗漏现象,硅晶片不可能制造得无限小。
另一方面,工程师们还在研发由多层硅栈叠加而成的立体芯片。
立体芯片相比普通芯片处理速度更快,散热能力更强。
与此同时,芯片制造商们还在继续改进他们的制造技术。
例如英特尔公司就改进了他们生产的芯片中用到的材料――他们在一种叫做门电路的关键组件中用金属代替了硅,而将晶体管中的绝缘层由二氧化硅换成了铪――来减少能耗并同时提升处理速度。
(这被称为“high-k”技术。
)英特尔公司还将芯片大小从1999年的180纳米(一纳米是十亿分之一米)缩小到2009年末曾预期的32纳米。
IBM公司正在试图制造22纳米的内存芯片。
到目前为止,RAM还是易失性的,但是研究员们已经研发出了新式的非易失性RAM,并且不就将投入使用。
其中之一就是M-RAM,“M”是表示磁体的意思。
M-RAM采用极小的磁体来记录二进制信息,取代了传统的电信号。
M-RAM相比现在的RAM只需很少的电能,而且无论何时关闭电源内存中的信息都不会丢失。
另一种类型,称作OUM(双向开关半导体元件统一存储器)的存储芯片通过在光洁的材料上产生不同程度的高低阻抗来存储位信号。
2.处理能力的未来发展
处理器未来有些方向可以发展?
让我们来看看几个可能的方向:
在互联网上出售计算能力 在2012年,IBM启动了一项叫做虚拟Linux的服务,将计算机的处理能力按需出售,类似于电力公司出售电能的方式。
例如,当一个公司需要更新他们的邮件服务或是其他应用程序,他们可以向IBM租用Linux服务器的处理时间,避免了购买更多的服务器或是最新的硬件。
现在很多公司都进入了现在叫做虚拟应用的市场。
纳米技术 纳米技术,纳米电子,纳米结构,纳米加工 ―― 这些单词都起自纳米这个度量单位,一米的十亿分之一,它们表示我们在原子和分子的级别进行操作。
在纳米技术中,分子被用来制造放置数据或处理任务的微型机器。
专家们试图通过一个个原子和分子来构造微型的纳米结构进行纳米加工。
当纳米技术被应用到芯片或是其他电子设备,这个领域就被称为纳米电子。
现在科学家们在试图制造能操纵单个电子的晶体管开关来模拟传统的晶体管开关,电子是亚原子的结构,是电力的基础单元。
理论上一个指甲大小的芯片上能够容纳一万亿个电子。
纳米管不是由硅制造的(硅的物理极限达不到纳米的级别),而是由碳原子构造成的圆柱状缕姓结构。
IBM公司已经制造了一些可以使用的纳米电路,但是很可能直到2015年芯片制造商们才能够有能力大规模制造这样的电路。
光学计算 现在的电脑是电子计算,未来的电脑可能就是光学计算,或者光电子――用光计算,而不是电子。
利用光学技术,机器可以用激光,透镜和镜面来通过光的波动表示数据的二进制编码。
光比电快得多。
事实上,由头发丝般细的玻璃纤维传输光信号的光纤网络比用铜线的传统网络要快3000倍。
然而,当信号需要由硅晶片来处理时整个速度不得不降下来了。
光学芯片可以克服这个瓶颈。
能够进行批量生产的光学芯片被认为不仅仅能够极大的降低影像和数据网络的成本,还会成为传输高带宽要求的电影,音乐和游戏的新技术。
DNA的计算潜力 生物技术可以被用来培养接受光照时会释放电信号的细菌群。
这种“生物芯片”的特性可以被用来表示计算机中的二进制电信号。
或者,一小段合成的DNA也可以作为一种分子模式表示信息,而这些信息也许可以通过加上精确设计的化学反应来操纵,用于标记或是延长这段DNA。
例如,DNA可以不用二进制,而是通过操纵四种核酸来表示大数字。
这是一种关于计算能力的完全非数字化的思路。
量子计算 量子力学是有时也被称为“终极计算机”的量子计算机的基础,量子力学是解释奇异的量子世界的物理理论。
普通计算机通过电流或是电压的高低两种状态来存储0和1的信息,而量子计算机利用基本粒子的状态来存储信息。
一些科学家幻想可以利用单个原子的激活态和静态来表示数据。
例如,水分子从低能态到高能态的转换就可以被用来模拟传统的计算机晶体管开关。
电池扩容和可重复充电技术 我们高科技时代的弱点在哪里呢?
一位作家曾这样写到,“计算机芯片的速度每两年翻一番-你现在用的黑莓手机就跟你曾经的桌面电脑的计算能力不相上下-但是为这些设备提供电力的电池的容量每年只有8%的提升。
”笔记本,手机和ipod的用户已经厌倦了他们的移动设备的电能不到几个小时就耗光了。
就像一位专家指出的那样,任何关于笔记本可以在电池上工作5小时40分钟的说法都是“遥不可及的”。
研究领域:
英特尔公司正在研发无线充电技术,让移动设备不用再依靠充电线充电了。
很多公司还在试验新型的大容量的锂电池。
银-锌电池也许可以比现有的锂-铁电池多提供30%的电能。
微型的燃料电池,如利用可燃烧液体或气体,可望为笔记本提供数天的电力。
芯片制造商MarvellTechnologyGroup正在推广“插头电脑”的概念,这是一种可以直接插在带电接口上和普通电脑一般大小但能提供足够的功能来管理人们的数字媒体资源的计算设备。
3.二级存储设备的未来发展
说到二级存储设备的发展,1956年IBM发明的世界上第一块磁盘驱动器能够在每平方英寸存储2000比特的信息。
而现在IBM正在销售密度达到143亿比特,或1.43GB每平方英寸的硬盘驱动器。
但是这也只是暂时的进步。
作为拥有700MB容量,价格不足1美元的高密度磁盘,CD已经取代软盘和zip磁盘成为最经济的存储媒介。
现在的DVD能容纳至多9.4GB的数据。
蓝光光碟利用蓝紫激光来记录信息,蓝光光碟(大约25GB)可以记录超过13个小时的标准电视节目输出或多于两小时的数字高清影像。
硬盘制造商们已经开始利用一种叫做垂直存储的技术,能够将磁位垂直地堆砌在磁盘的表面(而不是通常的水平铺)。
正是基于这样的创新,希捷公司能够为桌面个人电脑,服务器和外置存储生产1.5TB的Barracuda硬盘。
同样是利用垂直存储技术,日立公司的Ultrastar硬盘能够存储至多1Tb的数据。
另一种充满前途的技术就是正在由GeneralElectric公司研制的微全息磁盘。
据GE公司称,微全息磁盘能够在一张DVD上存储540GB,或100张DVD的内容(相当于20张单层的蓝光光碟)。
微全息技术能够在光碟的表层下面存储信息,而CD,DVD,和Blu-Ray只能在光碟的表面存储数据。
一个澳大利亚的研究组正在试图超越微全息技术,并研发“五维”的存储设备,能够允许光碟上存储10TB的数据,相当于1万部标清电影。
分子电子学-亚原子水平的存储技术。
一个正在兴起的研究领域,分子电子学,或许能够将二级存储的现状推向一个全新的维度。
一些可能性包括聚合物存储,全息存储,分子磁体,亚原子线和微生物。
聚合物存储是指用更便宜的聚合物或塑料代替硅来生产存储芯片。
利用聚合物的另一个好处就是,不同于传统的RAM,聚合物存储是非易失性的――即使电脑关机了信息也不会丢失。
聚合物存储是基于聚合物的电阻来存储数据的。
IBM公司也在开发所谓的探针存储,用微小的探针在类有机玻璃的聚合物上烧一个个的小孔,每个孔大概10纳米宽,得到实验存储能力每平方英寸200GB的存储设备。
IBM曾宣称会有一天它们期望能够在小于一张邮票的面积上存储大约2千5百万页的文本数据。
第二部分模拟写作:
通知
一、简介
通知是一种书面的新闻、通知或信息。
写通知的原因有很多种。
无论您需要写哪种类型的通知,以下的贴士和格式都将十分有用。
记得根据通知的具体情况来使用贴士并熟练掌握之。
二、写好通知的小贴士
●语句直接且简洁。
这样你的读者才能够迅速理解这些信息,并轻松做出反应。
●当你分享的好消息时写一条短的、友好的通知要注意一点。
即要用合适的语调,一张通知可以透露要与商业或个人结交友好关系的意愿。
它同时也可以建立在积极的感觉上,像信任,忠诚和乐于助人。
●在你的通知里承认别人的成就,并激励你的读者达到类似的目标。
●以平和完整的方式表达你的信息,让你的读者立即心领神会(并且不会事后提问)。
●如果你宣布的是坏消息,用直接的语句表达即可。
并在通知中以尊重的语气添加一条理解和乐观的信息,
三、格式
写通知时接下来的几点必须记住:
●通知必须写在方框内
●学校/组织名称加粗。
●公告必须有标题。
●日期,时间,地点和活动必须正确书写。
●作者的姓名和他的职位应该在通知结尾标明。
●通知正文必须简明
四、范例
周年庆典
2007.9.14
同学们注意了!
!
在此通知大家,我校将在07年10月16日上午10:
30在学校礼堂举行学校周年庆典。
活动将由州教育部长主持。
想参加的同学可以在一周内报名。
KellyZhang
学生会代表
第三部分听力和对话
对话:
到微软开发者网站或在线论坛寻求帮助
(今天是星期一。
Henry和Mark在去教室的路上碰到了同样要去教室的Sophie。
)
Henry&
Mark:
早上好,Sophie。
Sophie:
早上好,Henry、Mark.
Henry:
你周末过得怎样,Sophie?
我觉得很累。
Mark:
怎么了?
我在我的[1]C++作业中碰到了一些让我很困惑的麻烦。
我们能帮你什么吗?
我只知道班上C++的资料库,我不知道怎样正确的利用资料库去在我的应用中完成具体的功能。
也许你能在网上找到些有价值的信息。
在哪能找到相关的信息?
你可以在[2]MicrosoftDeveloperNetwork上找到答案,简称是MSDN,一个微软为软件开发者提供资源的网站。
地址是:
尤其这个MSDN资料库,是一个对用微软工具、产品、技术和服务的开发者必不可少的资源。
MSDN资料库包括了帮助和参考文件,样本密码,技术文章等等。
你可以浏览内容表或者用搜索引擎找你需要的内容。
此外,我建议你访问一些第三方提供的软件开发资源网站,它们提供了大量的实际情况和相应的解决方案。
没错!
例如,[3]代码项目是一个网站,里面文章的读者主要是微软电脑程序员。
文章有关于总体规划,界面设计,算法或合作的。
大多数文章是访问者上传的,并且不是从外部资源提取。
几乎每一篇文章都附有可以独立下载的源代码和范例。
该代码项目包含了许多文章和与各种编程语言有关的代码:
如C/C++,C#,VisualBasic,ASP,AJAX,SQL,等等。
是的,一旦你在代码项目中注册一个用户帐户,你可以上传自己的文章和代码供其他访问者浏览。
Sophie:
当我有一个没有得到合理解决的问题时,我能不能通过这些网站问其他开发者呢?
可以的。
网上有许多软件开发者的论坛和社区,你可以在那里同别人分享你庞大的资源和经验。
你可以访问和参加一些开发商论坛的网站,如“源伪造”和“专家交流”。
该代码项目也有相当活跃的论坛,是一个相当不错的解决软件开发问题的资源。
你们
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