Plurk FaceBook Twitter 收進你的MyShare個人書籤 MyShare
  顯示內嵌語法

旗標電腦文摘 第233期 93.8.19
內容提供：
   旗標出版公司

旗 標 電 腦 文 摘

第233期 2004.8.19
旗標電腦文
已發行電子報





電腦組裝王 － 60 分鐘裝好 P4、Athlon PC
書號：F946
定價：198 元

施威銘研究室 著

我要線上購買


本期文摘：64 位元電腦的組裝攻略

本文摘錄自旗標 F946「電腦組裝王 － 60 分鐘裝好 P4、Athlon PC 」一書

64 位元 CPU的市場現況與選購

儘管個人電腦的運算速度飆升, 但 CPU 內部設計仍停留在 32 位元的架構下, 和 18 年前的 386 時代相比, 基本架構差異不大, 這也是目前電腦系統仍稱為 i386 架構的原因。然而在 CPU 效能到達瓶頸之際, AMD、Intel 開始著手更改沿用已久的 i386 設計, 逐漸向 64 位元的領域靠攏, 這之中又以 AMD 的動作最積極, 自 2003 年 4 月至今, 已成功部署了低階、中階、高階的 64 位元市場藍圖, 正式向消費者宣告 64 位元的時代來臨。

64 位元真的比 32 位元快嗎？

對於沸沸揚揚的 64 位元 CPU, 相信您心中一定會有疑問：『64 位元 CPU 真的比 32 位元 CPU 快嗎？』 在此我們舉一個簡單的例子來說明：以目前 32 位元的 CPU, 只要一個步驟, 便可以從 0 加到 40 億, 而早期的 16 位元 CPU, 卻只能加到 65535, 想要進行更大數目的運算, 就必須使用更多步驟, 相對的運算時間也會增加。由此可見不同位元設計的 CPU, 效能可是天差地別, 而造成兩者之間如此大的差異, 關鍵就在於 CPU 內部暫存器的不同。

暫存器就像是 CPU 內部核心專屬的記憶體, 用來存放運算時的數值、資料, 例如：要進行 『1 + 2』 的運算, "1" 和 "2" 兩筆資料必須先存進暫存器中, CPU 才能進行加法運算。目前 CPU 的暫存器多半是 32 位元的設計, 意即每個暫存器的儲存長度為 32 個位元, 換算成 10 進位數字約是 40 億。這個數字對於系統整體運作影響最大的, 莫過於記憶體容量的限制。

以目前 32 位元的 CPU , 記憶體容量僅能支援到 4 GB, 這對許多工作站級的電腦, 根本不敷使用。也因此早在數年前, 各大 CPU 廠商便有推出伺服器專用的 64 位元 CPU, 例如：Intel 的 Itanium、AMD 的 Opteron, 還有 IBM、Apple 推出的 PowerPC G5 等, 記憶體容量的理論值可達到 18,446,744 TB (1TB = 1024 GB) 的天文數字。不過由於這些 CPU 都是針對伺服器設計, 不但價值不斐, 對於原先舊版 32 位元設計的應用程式的相容性也不佳, 因此並未引起太大的關注。

AMD 的 64 位元 CPU介紹

既然 64 位元 CPU 的推出已不是新聞, 為何近來會受到這麼大的矚目？主要是因為 AMD 新推出的 64 位元 CPU － Athlon64, 是針對個人電腦所設計, 不但提供全 64 位元的執行環境, 對於目前流通的 32 位元應用程式幾乎達到 100％ 支援, 加上各項效能測試指標都高居不下, 瞬時間讓不少人對 64 位元電腦感到好奇, 紛紛評估升級的可能性, 在此我們就針對 Athlon64 做個簡單的介紹。

====知識庫=======================================
      Intel 的 64 位元 CPU 現況


Intel 是 CPU 市場的龍頭老大, 在 64 位元領域自然不能忽略它的存在。目前 Intel 旗下的 64 位元 CPU 有 Itanium 與 Xeon 兩個系列, 不過由於兩者都是針對伺服器電腦所設計, 不但要價不斐, 在其他零組件的選擇上也有指定的規格, 對於一般玩家並不適用, 因此後續我們將不會做進一步的介紹。
=================================================

AMD 64 位元 CPU 巡禮

AMD 為了率先搶佔 64 位元 CPU 的市場, 針對不同階級的使用者, 推出不同等級的 CPU, 主要可以分成以下 3 個系列：
  • Athlon64：是 AMD 針對個人電腦所推出的第 1 顆 64 位元 CPU, 未來將主打入門 CPU 的市場, 其型號和 Athlon XP 一樣, 採取 PR 值標示, 目前已推出的有 Athlon64 3800+、3700+、3200+、3000+、2800+ 等型號。
  • Athlon64 FX：緊接在 Athlon64 之後, AMD 又推出了另一個效能更佳的 64 位元 CPU － Athlon64 FX, 由於支援了雙通道記憶體傳輸 (Athlon 64 並不支援), 因此效能有了明顯的改善, 主要的訴求對象是進階的玩家, 售價也比 Athlon64 貴上一截。
  • Athlon64 FX 系列的每一顆 CPU 都有專屬的編號, 在頻率標示上, 也直接採用真實時脈, 目前市場上有 2.2 GHz 的 Athlon64 FX-51 與 2.4 GHz 的 Athlon64 FX-53 兩個選擇。
  • Opteron：是 AMD 推出的第 1 顆 64 位元 CPU, 主要的消費對象是伺服器級的電腦, 在穩定性與效能上的表現不俗, 擦亮了 AMD 在 64 位元領域的招牌。也由於 Opteron 在市場上獲得不錯的評價, 才有後來的 Athlon64、Athlon64 FX 等個人電腦使用的 CPU, 兩者的核心架構也沿襲自 Opteron 的設計。 由於 Opteron 是針對伺服器電腦所設計, 因此支援多重處理器架構, 根據支援的處理器數量, CPU 區分為 3 個系列, 分別是 8 顆/ 4 顆 CPU 使用的 8xx 系列、雙 CPU 的 2xx 系列與單 CPU 的 1xx 系列；不同頻率等級的 Opteron, 都會依照這 3 個系列, 區分為不同型號, 以目前效能最佳者的 Opteron 2GHz 來說, 就有 Opteron 146、Opteron 246、Opteron 846 等 3 個產品。
====經驗談=======================================
由於舊款 Athlon XP 一般俗稱 K7, 因此新一代的 Athlon64 系列 CPU, 包括：Athlon64 FX、Opteron 在內, 也被稱為 K8。
=================================================

Athlon64 CPU 的特色

Athlon64 的核心架構是承襲 Opteron 而來, 提供 64 位元的執行環境, 目前 AMD 已將此架構命名為『AMD64』。這個架構最大的特色就是具備了 Legacy Mode 與 Long Mode 兩種執行模式, 其中 Legacy Mode 主要是用來支援過去的 32 位元作業系統, 讓 Athlon64 即使在目前 64 位元的作業系統尚未普及的情形下, 仍可以安裝舊的作業系統來運作, 據筆者實際測試過, Athlon64 在 32 位元的 Windows XP 系統下, 運作非常順暢, 完全沒有任何奇怪的錯誤狀況。

而另一個 Long Mode 則是搭配 64 位元的作業系統運作, 讓 Athlon64 可以確實發揮 64 位元的高運算與更大的記憶體定址能力；比較特別的是在 Long Mode 之下還提供了 Compatibility Mode, 讓您即使在 64 位元的環境也能執行原先的 16 位元、32 位元程式。

透過 AMD64 架構的 Legacy Mode 與 Long Mode 兩個模式, Athlon64 CPU 可以在現有的軟體系統下運行, 而且效能直指頂級的 P4 CPU, 讓 Athlon64 在 64 位元軟體尚未全面到位的情形下, 也有一定的實用性與購買價值。如此成功的行銷策略, 也讓 Athlon64 在市場上開出紅盤。

腳位設計

由於 AMD 64 位元的產品線尚未完全明朗化, 因此相關硬體規格的變動幅度頗大, 短短一年多的時間, CPU 腳座就有 754-pin、940-pin、939-pin 等 3 種不同設計, 彼此間完全不相容, 對消費者造成一些困擾。所幸目前逐漸有邁向統一的趨勢, 在此我們就為您進一步解說 Athlon64、Athlon64 FX、Opteron CPU 腳位的規格。
  • 754-pin：Athlon64 剛推出之時所採用的 CPU 規格, 由於 Athlon64 定位在低階市場, 因此不管是 CPU、主機板, 平均售價都是 K8家族中最便宜的。不過 754-pin 平台並不支援雙通道記憶體傳輸, 因此效能和其他 K8 平台相比, 相對較差。目前僅有 Athlon64 CPU 採 754-pin 設計, 最快時脈為 3700+。
  • 940-pin：原先為 Opteron CPU 專屬的規格, 主攻伺服器市場, 而後 AMD 針對進階市場推出了 Athlon64 FX CPU, 為提升執行效能, 因此採用了 940-pin 設計。940-pin 具備了雙通道傳輸功能, 而且為了讓 CPU 有更佳的執行效能, 記憶體必須採用更穩定的 Registered 記憶體, 整體說來在 K8 家族擁有最佳的執行效能與穩定性。目前除了 Opteron CPU 完全採用 940-pin 設計外, 部份 Athlon64 FX 也採此種規格。

    ====經驗談=================================
    Registered 記憶體額外具備了控制 IC，價格較一般記憶體昂貴，稍後另有相關介紹。
    ===========================================

  • 939-pin：是 AMD 最新推出 K8 CPU 規格, 綜合了 754-pin、940-pin 兩個平台的優點, 具備了雙通道記憶體傳輸功能, 而且只要以一般記憶體即可運作, 根據 AMD 的規劃, 應該會成為 K8 家族在個人電腦市場主要的平台。目前 Athlon64、Athlon64 FX 都有 939-pin 的版本, 例如：Athlon64 3800+、Athlon64 FX-53, 目前由於剛推出, CPU、主機板售價仍高, 待日後價格降低後, 相信會成為市場主流。


　--- 本篇完

　
  • 這本書還有以下內容哦：
    • 動手前必備知識及準備工作
    • 硬體剖析及採購建議
    • 添購高階硬體，提昇電腦效能
    • Windows XP 系統安裝指南
    • 為硬體元件安裝最適當的驅動程式 
欲知詳情請參考：
　F946 電腦組裝王 － 60 分鐘裝好 P4、Athlon PC 

　　　　　　　　　我要買這本書
........................................︽ ........................................



RF 射頻技術實務
書號：F8744
定價：680 元

徐瑞明 譯

我要線上購買

　


本期文摘：RF 射頻技術的傳輸(Propagation)【上】

本文摘錄自旗標 F8744「RF 射頻技術實務」一書

天線和傳輸的題目有很緊密的關聯, 所以我們以距離一個基本的偶極天線 (dipole antenna) 很近以及很遠兩方面, 來觀察電場和磁場的分佈, 以此作為傳輸之課題的開始是很有幫助的。電場在任何位置均與磁場成直角；而且電場與磁場在任何位置均與輻射方向成直角。這種條件在二維座標下可以符合；在三維座標卻不能。這也就是為什麼等向 (isotropic) 天線不可能存在的原因。所謂等向天線, 就是在所有方向所輻射出來的信號強度相等 (或反過來說, 接收得一樣好)。雖然等向天線在實際上是不可能實現的, 但是可以作為與其他天線比較的衡量標準。

電力線 (electric lines) 的開始與結束都必須要在偶極天線的傳導元素上；磁力線 (magnetic lines) 必須要形成一個封閉迴路, 並且要環繞著在傳導元素上流過的電流。在一支共振的λ/2偶極天線的傳導元素上流過的電流, 與供應電壓 (幾乎) 互為正交, 所以接近於偶極天線的空間中, 電場與磁場也互相正交, 這就是所謂的「近場 (near field)」區域。在電場和磁場之間來回循環的相關能量, 完全像在調諧電路中一般；而天線的Q值決定其3 dB頻寬, 這點也完全與調諧電路中的情況符合。

當完全地調諧時, 從信號源看過去天線是電阻性的, 因為信號源只供應被輻射電阻 (radiation resistance) Rr以及損耗電阻R1 (雖然在設計優良的高效率天線中, R1可能小到只有輻射功率的幾個百分比) 所「消耗」的能量。緊鄰著偶極天線的正交電場和磁場稱為「感應場 (induction fields)」, 而且當與偶極天線間的距離增加時, 比起輻射場的電和磁分量來, 感應場會衰減得更快。輻射場中電和磁分量之間是同相位的, 而且以此來描述從天線往外輻射的功率流。

在天線幾個波長之外的距離, 輻射場會遠超過感應場, 這就稱為「遠場 (far field)」區域, 在此區域輻射能量會擴張成為以天線為中心的球面波前 (spherical wavefront)。在距離天線非常遠之處, 球面波前的半徑太大了, 以致於接收天線所見到的能量就像一個平面波前。磁場與電流有關；電場則與電壓有關, 而且它們的比是為電阻。此電阻稱為自由空間的特性電阻 (characteristic resistance of free space), 其值為120p或377Ω。現在考慮流過一個這種球面上的小面積A (單位為m2) 的W瓦特之功率 (如圖12.1), 則場強度 (field strength) η (單位為volt/m) 可以由下式求得：

η=√337Φ

其中Φ為功率密度 (power density),

Φ = W/A

每增加兩倍距離, 功率就會散佈在4倍的面積上。因此當距離倍增之後, 接收天線所收到的可用功率降為1/4。所以無線電波在無損介質 (自由空間) 中的衰減率為距離的反平方率或者每八度 (兩倍) 距離為-6 dB。在雷達系統中, 被很小的目標散射, 而往雷達組之方向回傳的能量, 也要服從反平方率, 使得基本的雷達距離定律 (range law) 為R-4或距離的反四次羃。目標填滿天線的視場 (field of view) 時, 在一維空間 (例如：水平) 距離定律變成R-2；在二維空間 (大的低雲層) 則變成R-3。相較之下, 金屬檢波器在更快速衰退的感應場 (近場) 內工作時, 是服從R-6的距離定律。

現在將討論轉換到完整的無線電通信路徑, 在自由空間的兩等向天線之間的路徑損耗, 定義為發射功率Pt對接收功率Pr的比

Pt / Pr=(4πd/λ) ²

假設d (距離) 比λ大很多(d與λ的單位均為公尺)。對兩支半波長偶極天線 (互相平行側向相對) 而言, 損耗會較小, 因為兩者相對於等向均有2.15 dB (1.65倍) 的最大方向增益, 使得

Pt / Pr=(2.44πd/λ) ²

所以例如兩天線距離為10λ時, 接收到的功率就是1/5876乘上發射功率。由於-6 dB/octave (反平方率) 定律, 每當距離減半, 接收功率將會增大4倍。以此為基礎, 當天線距離為1/ (2.44π) 乘上λ時, 在一對半波長偶極天線之間將沒有損耗；而在此距離的一半時, 接收功率會為發射功率的4倍！當然, 公式只有在遠場區域內才能夠適用, 不能用在間距小到λ/ (2.44π) =0.13λ的程度。然而, 將0.13λ作為起始點, 加上小小的心算, 您會很驚訝一通信系統在自由空間路徑的損耗已成功地在您腦海中算出來。例如：在144 MHz時, λ大約為2 m, 在間隔0.25 km (接近1000；或210；或10個八度乘上0.13λ的距離) 之距離, 兩半波長偶極天線之間的自由空間損耗可以很容易地算出來, 即：(10×6) =60 dB[1] 。另外一個可以有效地記憶的取代起始點為：兩支相距λ的等向天線之間的路徑損耗為22 dB[2] 。

當兩支天線有不同的增益值時, 必須要考慮下式：

Pt / Pr=(4πd/λ) ²/ GtGr

其中Gt、Gr分別為發射、接收等向天線在需求方向的功率增益。

上式可以重新陳述, 以求得自由空間路徑損耗L (單位為dB) 如下：

L= (32.44+20 log10f+20 log10d) dB[3]

這是等向天線 (Gt=Gr=1) 的情況。或：

L= (28.15+20 log10f+20 log10d) dB[4]

這是在兩支半波長偶極天線之間 (Gt=Gr=1.65) 的路徑損耗。其中：頻率f的單位為MHz；距離d的單位為km。

在許多情形下, 我們須要將週遭的地勢考慮在內, 而求得路徑損耗。以下的情況只處理短到足以讓我們視地表為平的的路徑；在路徑長到使地表的彎曲足以成為重要影響因素的情況下, 距離通常會被除去下面所提的之外的因素所決定。以下談到的也是可以忽略地面波 (ground wave) 的情況, 亦就是較高的頻率。

圖(a)所顯示為垂直極性的天線, 但下面所提到的也能用在水平極性天線的情況。接收天線內所感應的電壓為直接波與反射波相加的結果。若入射波觸及地面的角度θ非常小, 則反射波將會反相。在平坦地面 (或平靜水面) 的情況, 反射波的衰減很小 (即使地面傳導性很差), 故其在接收天線的強度將與直接波大約相等。若直接與間接波的路徑長度差, 比信號的波長λ要小, 則兩種接收信號將近乎反相。

在此情況下, 接收信號的振幅將與兩波之間的相位移直接成比例, 如圖(b)。因此比起只接收直接波, 而沒有反射波的情況, 接收信號位準將會小得很多。由位置的幾何學並將自由空間的損耗和相互抵銷的額外損耗考慮在內, 則兩支架設在ht和hr之高度, 距離為d的等向天線之間的接收對發射功率比為：

Pr / Pt = (ht hr / d2 ) ²

因為高度與距離的單位相同 (例如：m), 所以它沒有單位。

注意, 與自由空間損耗不同的是, 它並不會隨著頻率而增加。這是因為當λ減短時, 直接波和入射波之間的相位移會增加, 所以造成這種結果。同時也注意：若距離加倍, 天線高度保持不變, 則由幾何學 (直接和反射波的夾角會減半) 圖12.2b中直接波和反射波所代表向量間之夾角也將減半, 因此這種與直接波相關之向量和的大小將會減半。

但直接 (以及反射) 波本身的振幅也會因為距離之倍增而減半。因此最後的路徑損耗會成為距離為d時的四分之一, 且此時的距離定律為距離的-12 dB/octave( 註 )。當使用這個公式時要小心, 切記：在接收天線的入射與反射波之間的相位移很小時, 才能使用它。隨時都要把自由空間損耗也算出來, 若算出來的原始答案並沒有比自由空間損耗大出很多, 就要抱持著懷疑的態度。


圖(a) 在平地路徑上的傳輸
圖(b) 顯示最終的接收信號比自由空間路徑的情況更小的原因

以上所述自由空間和平地的公式, 均假設為直線波 (LOS-line of sight；視線) 的傳輸模式, 但這種情況並不是永遠成立的。LOS路徑不存在時, 通信仍然有可能建立。在此情況下, 信號是以繞射 (diffraction)、穿透 (在低頻時較有效) 或反射 (在高頻時較為有效) 的方式抵達接收機的。為了達到通信的目的, 必須預先考慮到額外的損耗, 這可以在很簡單的情況下計算出來；或者利用文件中所發表, 可能是來自測量的數據而獲得。與PMR (private mobile radio；個人行動無線電) 和行動電話有關, 而且在VHF以及UHF範圍內的傳輸已經有大量的著作完成了。

Egli (早期在此領域的工作者之一) 曾完成一項著名的研究[2]：在大都市中做了大量測量的研究之後, 他建議若頻率高於40 MHz的話, 必須要額外地將一個憑經驗導出來的項目 (40/f) ² (其中f的單位為MHz) 插入以上的方程式中。這對基地台-車台和車台-基地台的路徑而言, 是一個中間轉折的曲線特性。他也提供了統計上的延伸, 與上面兩個情況不同。

====譯者註=======================================
即距離每增一倍, 損耗12dB =================================================

在VHF以上的頻率和發射功率給定的情況下, 平地的傳輸公式, 加上由Egli、Okamura和其他人所建議的經驗調整, 對於極大的預期通信距離 (至少達到「無線電視野 (radio horizon)」), 提供了很好的指引。用來決定無線電視野之距離的因素是很複雜的, 除了其他的因素之外, 它也包括了天線的高度。但簡單地說, 無線電視野是接收信號強度非常快速地衰減之處以外的距離。對應於此快速的衰減, 事實上在給定的使用天線高度上, 會有一個值得使用的發射機功率上限。但是, VHF/UHF信號偶爾會在無線電視野之外的距離仍被接收到, 這是由於某些狀況所致, 例如：溫度逆轉、大氣輸送管等等。這些效應經常會很明顯地呈現在 (譬如說) 電視機上的圖形。

　--- 未完待續

　
  • 這本書還有以下內容哦：
    • 調制和解調(Modulation and demodulation)
    • 射頻小信號電路(RF small-signal circurty)
    • 發射機與接收機(Transmitters and receivers)
    • 先進的結構(Advenced architecures)
    • 遮蔽 ─ EMC 問題的來源及其遏止 
欲知詳情請參考：
　F8744 RF 射頻技術實務 

 

　　　　　　　　　我要買這本書
........................................︽ ........................................
我想索取前幾期的電子報 　

好書能增進知識、提高學習效率
卓越的品質是旗標的信念與堅持

歡迎光臨旗標網站 - http://www.flag.com.tw


版權所有人：旗標出版股份有限公司     本電子報內容未經授權請勿轉載