linux学习笔记2——计算机概述：内存、硬盘、固态硬盘、扩展接口、互联网企业PC服务器品牌及型号

我不是女神ヾ 2022-05-09 05:46 102阅读 0赞

# 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！ 但如果考虑屏幕的更新率（每秒钟屏幕的更新次数），显卡的内存还是越大越好！

，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480[Mbps][]（即60[MB][]/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][Link 1]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][Link 2][闪存][Link 1]具有擦写次数限制的问题，所以说[固态硬盘][Link 2]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][Link 2]内部[闪存][Link 1]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

![e11a4dc3cdb28987e0f0ee6bf6c50028.png][]

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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[70 11]: /images/20220509/ce78553cff074435b58847fddef47ff2.png
[Mbps]: https://baike.baidu.com/item/Mbps
[MB]: https://baike.baidu.com/item/MB/5022
[SATA]: https://baike.baidu.com/item/SATA
[70 12]: /images/20220509/b08bbd587d954884bf0d47e1fc347641.png
[Link 1]: https://www.baidu.com/s?wd=%E9%97%AA%E5%AD%98&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao
[Link 2]: https://www.baidu.com/s?wd=%E5%9B%BA%E6%80%81%E7%A1%AC%E7%9B%98&tn=SE_PcZhidaonwhc_ngpagmjz&rsv_dl=gh_pc_zhidao
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[70 13]: /images/20220509/83a1cda00b454f57be43c35d1a1ee97a.png
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