细说电脑中的频率
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电脑发展的过程就是一个不断提高运行频率的过程。电脑中与频率相关的名词就有：CPU主频、内存总线频率、总线传输频率、时钟频率、显示器扫描频率等。下面我就来细说端详。
一、频率是什么
频率是指1秒钟内发生的脉冲信号的周期数，它的计量单位是：Hz(Hertz赫兹)、kHz(千赫兹)、MHz(兆赫兹)，GHz(吉赫兹)。频率计算公式如下：
f=1/t (f:赫兹Hz，t:时钟周期，秒s)
1kHz=1000Hz、1MHz=1000KHz、1GHz=1000MHz。
例如：1秒钟内发生50个脉冲波形，一个脉冲的时钟周期t就为1/50秒（图1），即20毫秒，频率为50Hz。
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。在电脑中时钟频率一般用“CLK”标记。
为了保证电脑有条不紊地进行工作，电脑系统必须严格按照脉冲频率进行工作。因此频率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。但是高频运行导致元件加工困难、器件本身发热、高频率信号对其他元件的干扰等不利因素。因此克服技术上的困难，努力提高运行频率是电脑制造者一直追求的目标。
二、时钟频率来自哪里
谁在为电脑提供时钟频率呢？在主板上有个晶振元件，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。我们戴的电子表里也有这个部件。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，然后变为计算机需要的各种工作频率(简称为“分频”或“倍频”)。如CPU前端总线频率、内存总线频率、AGP显示总线频率、系统工作时钟等都是通过它得来的。
系统前端总线频率是电脑的基本频率，电脑中各部分时钟频率都与它有关。例如当前端总线频率为133 MHz时，内存总线频率为133 MHz，AGP工作于66MHz，PCI总线频率为33MHz。可以看出，它们之间有一定的比例关系。
实际上在CPU内部、显示卡、声卡等设备上都有自己的晶振和时钟发生器电路。
三、CPU的主频
假如我们有一个Pentium 4 CPU，它的工作主频为1GHz，它说明了什么呢？具体来说，1GHz意味着每秒钟它会产生10亿个时钟脉冲信号，每个时钟信号周期为1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40亿条二进制加法运算。（图2）
怎么样，够吓人的吧！不过这40亿次运算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。例如：动态内存刷新、键盘中断扫描、屏幕界面显示、内存分配调度等。CPU主频的高低可以决定电脑的档次和价格水平。
四、内存时钟频率与内存总线频率
目前使用的内存有PC133 SDRAM(同步动态内存)、PC266 DDRRAM(双倍数据传输内存)、PC800 RDRAM(Rambus公司动态内存)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。时钟频率指内存工作时的参考频率；而内存总线频率指内存中数据传输的频率。
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（图3），因此内存总线频率为133MHz，数据存取周期为7ns左右，数据传输率为1GB/s左右。
DDRRAM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DDRRAM在一个时钟周期内能够传输2个数据，因此当内存时钟频率为133MHz时，内存总线频率为266MHz，数据存取周期为3ns左右，数据传输率为2GB/s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，因此，一条内存通道的数据传输率为1.6 GB/s，采用双通道内存总线时，内存总线频率达到800MHz，数据传输率可以达到3.2 GB/s。
从数据传输率看，RDRAM性能最好，但是价格太高，加之一些其他问题，迟迟不能得到推广。目前应用广泛的为SDRAM和DDRRAM内存。
五、总线传输频率
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。我们以Intel 845芯片组主板为例来看看它的总线频率分配情况（图4）。
在845芯片组架构中，数据通道采用了梯度设计原则，即越往上走，处理数据量越大，总线运行频率越高，速度越快，CPU的访问频度也越高。
前端总线FSB是CPU与外部数据交换的桥梁，在系统架构中，它是第一级数据传输通道。845芯片组的前端总线频率为400MHz，在理论上最大数据传输带宽可以达到3.2GB/s。P4 CPU运行频率在1GHz以上，可见前端总线FSB的数据传输能力还是远远低于CPU的数据处理能力。
第二级数据传输通道由内存总线与AGP图形总线组成，PC133内存总线频率为133MHz，AGP图形总线频率为66MHz。它们的数据传输带宽均为1GB/s左右，可见它们的数据传输带宽大大低于前端总线FSB的数据传输能力，前端总线带宽没有得到充分利用，因此有待改进。
第三级数据传输通道是MCH(内存控制中心)与ICH2(输入/输出控制中心)之间的Hub控制总线。由于外设运行频率较低，数据传输速度也较慢，因此Hub控制总线频率为66MHz，数据传输带宽为266MB/s。
第四级数据传输通道是PCI总线及各种I/O接口。PCI总线频率为33MHz，其他接口的工作频率更低。它们的数据传输带宽大部分低于100MB/s。（图5）
由以上分析可以看出总线运行频率的分层机制。
六、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“行频”(或水平扫描频率，Hz)。行频越高图像的稳定性越好，但是行频太高时，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“场频”(或垂直扫描频率，Hz)。当“场频”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。不信？你可以当场检验一下。打开Windows“附件”下的“记事本”，将窗口放大到全屏方式，在白色背景下检查屏幕是否有抖动、闪烁现象。
提高“场频”的办法是：在Windows桌面上点击鼠标右键，选择“属性”→“设置”→“高级”→“监视器”→检查“刷新频率”是否为“75赫兹”，然后“确定”即可。
从以上可以看出，频率往往与数据传输速率有关。是不是所有传输数据的设备都需要时钟频率呢？不一定，只有那些需要严格按照时序工作的设备才需要时钟频率。如CPU、内存等。那些数据传输量不大，信号时序要求不严格的接口就不需要时钟频率。例如电脑的“串口”就不需要时钟频率。提高系统时钟频率可以提高整个电脑的性能，但提高频率也必然带来发热、干扰等现象。影响其他部分的稳定运行，尤其是进行CPU超频时应当特别引起重视。