一、内存

内存大概长这样,插在主板上。

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个人电脑的内存主要元件为动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory, DRAM), 随机存取内存只有在通电时才能记录与使用,断电后数据就消失了。因此我们也称这种RAM为挥发性内存。

DRAM根据技术的更新又分好几代,而使用上较广泛的有所谓的SDRAM与DDR SDRAM两种。DDR是所谓的双倍数据传送速度(Double Data Rate), 他可以在一次工作周期中进行两次数据的传送,感觉上就好像是CPU的倍频啦! 所以传输频率方面比SDRAM还要好。新一代的PC大多使用DDR内存了。

看下金士顿这款内存的参数:

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DDR3算是个人电脑较好的内存DDR4可用在服务器上。DDR SDRAM又依据技术的发展,有DDR, DDR2, DDR3, DDR4等等,其中,DDR2 的频率倍数则是 4 倍而DDR3 则是 8 倍喔! 

多通道设计——由于所有的数据都必须要存放在内存,所以内存的数据宽度当然是越大越好。 但传统的总线宽度一般大约仅达64位,为了要加大这个宽度,因此芯片组厂商就将两个内存汇整在一起,如果一支内存可达64位,两支内存就可以达到128位了,这就是双通道的设计理念。要启用双通道的功能你必须要安插两支(或四支)内存,这两支内存最好连型号都一模一样比较好, 这是因为启动双通道内存功能时,数据是同步写入/读出这一对内存中,如此才能够提升整体的带宽啊! 所以当然除了容量大小要一致之外,型号也最好相同啦!

除了双通道之外,中阶服务器也经常提供三信道,甚至四信道的内存环境!

除了内存条之外,事实上整部个人电脑当中还有许许多多的内存存在喔!最为我们所知的就是CPU内的第二层高速缓存内存。 (cpu内有暂存器、高速缓存,之后是内存,然后是外存)。因为第二层高速缓存(L2 cache)整合到CPU内部,因此这个L2内存的速度必须要CPU频率相同。使用DRAM是无法达到这个频率速度的,此时就需要静态随机存取内存(StaticRandom Access Memory, SRAM)的帮忙了。

二、只读存储器(ROM)

主板上面的元件是非常多的,而每个元件的参数又具有可调整性。举例来说,CPU与内存的频率是可调整的; 而主板上面如果有内置的网卡或者是显卡时,该功能是否要启动与该功能的各项参数, 是被记录到主板上头的一个称为CMOS的芯片上,这个芯片需要借着额外的电源来发挥记录功能, 这也是为什么你的主板上面会有一颗电池的缘故。

那CMOS内的数据如何读取与更新呢?

BIOS(Basic Input Output System)是一套程序,这套程序是写死到主板上面的一个内存芯片中, 这个内存芯片在没有通电时也能够将数据记录下来,那就是只读存储器(Read Only Memory, ROM)。ROM是一种非挥发性的内存。另外,BIOS对于个人电脑来说是非常重要的, 因为他是系统在开机的时候首先会去读取的一个小程序喔!

另外,固件(firmware)很多也是使用ROM来进行软件的写入的。 固件像软件一样也是一个被电脑所执行的程序,然而他是对于硬件内部而言更加重要的部分。例如BIOS就是一个固件, BIOS虽然对于我们日常操作电脑系统没有什么太大的关系,但是他却控制着开机时各项硬件参数的取得!

但是电脑发展的速度太快了, 因此 BIOS 程序码也可能需要作适度的修改才行,为此,现在的 BIOS 通常是写入类似闪存 (flash) 或
EEPROM中。

固件可以理解成绑在硬件上面的控制软件!

三、显卡

显卡又称为VGA(Video Graphics Array),他对于图形影像的显示扮演相当关键的角色。 一般对于图形影像的显示重点在于分辨率与色彩深度,因为每个图像显示的颜色会占用掉内存, 因此显卡上面会有一个内存的容量,这个显存容量将会影响到你的屏幕分辨率与色彩深
度的喔!

除了显存之外,现在由于三度空间游戏(3D game)与一些3D动画的流行,因此显卡的“运算能力”越来越重要。 一些3D的运算早期是交给CPU去运行的,但是CPU并非完全针对这些3D来进行设计的,而且CPU平时已经非常忙碌了呢! 所以后来显卡厂商直接在显卡上面嵌入一个3D加速的芯片,这就是所谓的GPU称谓的由来。

对于图形影像(尤其是3D游戏)来说, 显卡也是需要高速运算的一个元件,所以数据的传输也是越快越好!因此显卡的规格由早期的PCI导向AGP, 近期AGP又被PCI-Express规格所取代了。,PCIe(PCI-Express)使用的是类似管线的概念来处理,在 PCIe 第一版(PCIe 1.0) 中,每条管线可以具有250MBytes/s的带宽性能, 管线越多(通常设计到 x16管线)则总带宽越高!另外,为了提升更多的带宽,因此 PCIe 还有进阶版本。

例题:假设你的桌面使用1024x768分辨率,且使用全彩(每个像素占用3Bytes的容量),请问你的显卡至少需要多少内存才能使用这样的彩度?

答:因为1024x768分辨率中会有786432个像素,每个像素占用3Bytes,所以总共需要2.25MBytes以上才行!

,那么显卡是通过什么格式与电脑屏幕 (或电视) 连接的呢?目前主要的连接接口有:

(1)D-Sub (VGA端子),就是蓝色的这种接口。为较早之前的连接接口,主要为 15 针的连接,为模拟讯号的传输,当初设计是针对传统图像管屏幕而来。

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(2)DVI,看起来要方方正正一些。DVI 常见于液晶屏幕的链接

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(3)HDMI   和D-Sub一样都能在笔记本上找到。相对于 D-sub 与 DVI 仅能传送影像数据,HDMI 可以同时传送影像与声音,因此被广泛的使用于电视屏幕中!电脑屏幕目前也经常都有支持 HDMI 格式!

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(4)Display port,与 HDMI 相似的,可以同时传输声音与影像。

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四、硬盘与储存设备

1,硬盘的物理组成

硬盘依据台式机与笔记本电脑而有分为3.5英寸及2.5英寸的大小。在硬盘盒里面其实是由许许多多的圆形盘片、机械手臂、 磁头与主轴马达所组成的,整个内部如同下图所示:

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实际的数据都是写在具有磁性物质的盘片上头,而读写主要是通过在机械手臂上的磁头(head)来达成。

由于单一盘片的容量有限,因此有的硬盘内部会有两个以上的盘片喔!

既然数据都是写入盘片上头,那么盘片上头的数据又是如何写入的呢?其实盘片上头的数据有点像下面的图示所示:

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由于盘片是圆的,并且通过机器手臂去读写数据,盘片要转动才能够让机器手臂读写。因此,通常数据写入当然就是以圆圈转圈的方式读写啰! 所以,当初设计就是在类似盘片同心圆上面切出一个一个的小区块,这些小区块整合成一个圆形,让机器手臂上的磁头去存取。这个小区块就是磁盘的最小物理储存单位,称之为扇区 ( sector) ,那同一个同心圆的扇区组合成的圆就是所谓的磁道( track) 。 由于磁盘里面可能会有多个盘片,因此在所有盘片上面的同一个磁道可以组合成所谓的柱面 ( cylinder)

注意:柱面是一个立体的概念;外围的圆会具有更多的扇区。此外,当盘片转一圈时,外圈的扇区数量比较多,因此如果数据写入在外圈,转一圈能够读写的数据量当然比内圈还要多! 因此通常数据的读写会由外圈开始往内写的喔!这是默认值啊!

另外,原本硬盘的扇区都是设计成 512Byte 的容量,但因为近期以来硬盘的容量越来越大,为了减少数据量的拆解,所以新的大容量硬盘已经有 4KByte 的扇区设计!这个可以在linux中验证一下,用diskgenius工具应该可以查一下。

2,硬盘的传输接口

传统磁盘接口包括有 SATA, SAS, IDE 与 SCSI 等等。若考虑外接式磁盘,那就还包括了 USB, eSATA 等等接口喔!不过目前 IDE 已经被 SATA 取代,而 SCSI 则被 SAS 取代。

SATA接口——因为SATA线比较窄小之故,所以对于安装与机箱内的通风都比较好!因此原本的IDE粗排线接口就被SATA取代了!目前主流都是使用 SATA3这个接口速度可达 600MByte/s 的接口!因为 SATA 传输接口传输时,通过的数据演算法的关系,当传输 10 位编码时,仅有 8 位为数据,其余 2 位为检验之用。因此带宽的计算上面, 使用的换算 (bit 转 Byte) 为 1:10 而不是 1Byte=8bits 喔!左图为sata接口,右图为sata转usb接口。

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SAS接口——早期工作站或大型电脑上面,为了读写速度与稳定性,大多使用的是 SCSI 这种高阶的连接接口。 不过这种接口的速度后来被 SATA 打败了!但是 SCSI 有其值得开发的功能,因此后来就有串行式 SCSI (Serial Attached SCSI, SAS) 的发展。这种接口的速度比 SATA 来的快,而且连接的 SAS 硬盘的盘片转速与传输的速度也都比 SATA 硬盘好! 只是...好贵喔!而且一般个人电脑的主板上面通常没有内置 SAS 连接接口,得要通过外接卡才能够支持。因此一般个人电脑主机还是以 SATA 接口为主要的磁盘连接接口啰。sas支持例如热拔插等功能,许多的设备连接会以这种接口来链接! 例如我们经常会听到的磁盘阵列卡的连接插槽,就是利用这种 SAS 接口开发出来的支持的 SFF-8087 设备等等的。sata接口和sas接口对比图如下:

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USB接口——如果你的磁盘是外接式的接口,那么很可能跟主板链接的就是 USB 这种接口了!不过传统的 USB 速度挺慢的,即使是比较慢的传统硬盘,其传输率大概兜还有 80~120MBytes/s ,但传统的 USB 2.0 仅有大约 60MBytes/s的理论传输率, 通常实做在主板上面的连接口,竟然都仅有 30~40 MByte/s 而已呢!实在发挥不出磁盘的性能啊!

为了改善 USB 的传输率,因此新一代的 USB 3.0 速度就快很多了!USB2.0的最大传输带宽为480Mbps(即60MB/s),而USB3.0的最大传输带宽高达5.0Gbps(640MB/s),请注意5Gb/s的带宽并不是5Gb/s除以8得到的625MB/s而是采用与SATA相同的10 Bit传输模式(在USB2.0的基础上新增了一对纠错码),因此其全速只有500MB/s。另外,计算机内只有安装USB3.0相关的硬件设备后才可以使用USB3.0相关的功能!

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3,固态硬盘 (Solid State Disk, SSD)

传统硬盘有个很致命的问题,就是需要驱动马达去转动盘片~这会造成很严重的磁盘读取延迟!想想看,你得要知道数据在哪个扇区上面,然后再命令马达开始转, 之后再让磁头去读取正确的数据。另外,如果数据放置的比较离散(扇区分佈比较广又不连续),那么读写的速度就会延迟更明显!速度快不起来。

因此, 后来就有厂商拿闪存去制作成大容量的设备,这些设备的连接接口也是通过 SATA 或 SAS,而且外型还做的跟传统磁盘一样!所以, 虽然这类的设备已经不能称为是磁盘 (因为没有磁头与盘片啊!都是内存!),但是为了方便大家称呼,所以还是称为磁盘!只是跟传统磁盘 (Hard Disk Drive, HDD) 不同, 就称为固态硬盘 (Solid State Disk 或 Solid State Driver, SSD)。

固态硬盘最大的好处是,它没有马达不需要转动,而是通过内存直接读写的特性,因此除了没数据延迟且快速之外,还很省电!早期ssd有个致命缺陷,有写入次数限制,大概只有两年的使用寿命。

固态硬盘扩展——寿命问题:

34nm的闪存芯片寿命约是5000次P/E,而25nm的寿命约是3000次P/E。固态硬盘闪存具有擦写次数限制的问题,所以说固态硬盘是有寿命限制的,当然任何硬件产品都有这个寿命概念。固态硬盘内部闪存完全擦写一次叫做1次P/E,因此闪存的寿命就以P/E作单位。

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随着固态算法的提升,新款SSD都能提供更少的不必要写入量,例如一款120G的固态硬盘,要写入120G的文件才算做一次P/E。

近年来在测试磁盘的性能时, 有个很特殊的单位,称为每秒读写操作次数(Input/Output Operations Per Second, IOPS)!这个数值越大,代表可操作次数较高,当然性能好的很!

一般讲ssd设为系统盘hhd设为其他硬盘。另外,硬盘可能可以算是一种消耗品,要注意重要数据还是得常常备份出来。16年买的128g要218;现在200+国庆可以买到256g的了!确实该在国庆的时候或者双11的时候采购一批硬件。

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硬盘有几个参数需要考虑,容量、缓冲内存、转速。另外,正确的使用电脑的方式,应该是在电脑通电之后,就绝对不要移动主机,并免抖动到硬盘, 而导致整个硬盘数据发生问题啊!另外,也不要随便将插头拔掉就以为是顺利关机!因为机械手臂必须要归回原位, 所以使用操作系统的正常关机方式,才能够有比较好的硬盘保养啊!因为他会让硬盘的机械手臂归回原位啊!

4,扩展卡与接口

由于某些需求,需要用到主板之外的其他适配卡,所以主板上面通常会预留多个扩充接口的插槽, 这些插槽依据历史沿革,包括 PCI/AGP/PCI-X/PCIe 等等,但是由于 PCIe 速度快到太好用了,因此几乎所有的卡都以 PCIe 来设计了!但是有些比较老旧的卡可能还需要使用啊,因此一般主板大多还是会保留一两个 PCI 插槽,其他的则是以 PCIe 来设计。PCI 接口的理论传输率最高指到 133MBytes/s 而已,而 PCIe 2.0 x1 就高达 500MBytes/s 的速度。

PCI 接口

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PCIe 接口,从上到下依次是PCI-E 4X、PCI-E 16X、PCI-E 1X

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常见整合到主板的元件包括声卡、网卡、USB控制卡、显卡、磁盘阵列卡等等。

五、互联网企业PC服务器品牌及型号

互联网公司服务器品牌:

DELL(大多数公司),HP,IBM(百度),浪潮,联想,航天联志。

Dell服务器品牌:1U=4.45CM

2010年以前 1u1850, 1950,2u2850,2950

2010-2013年:1u R410 R610  2u R710

2014-2016年:1u R420/430 R620/630  2u R720/R730

戴尔的服务器大概是这样的:

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