《鸟哥的Linux 私房菜 基础学习篇(第三版)》——0.2 个人计算机架构与接口设备...

    xiaoxiao2023-08-07  166

    本节书摘来自异步社区《鸟哥的Linux 私房菜 基础学习篇(第三版)》一书中的第0章,第0.2节,作者:鸟哥著,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

    0.2 个人计算机架构与接口设备

    鸟哥的Linux 私房菜 基础学习篇(第三版)一般消费者常说的计算机通常指的就是x86的个人计算机架构,因此我们有必要来了解一下这个架构的各个组件。事实上,Linux最早在发展的时候,就是依据个人计算机的架构来发展的,所以,真的需要了解一下。另外,因为两大主流x86开发商(Intel, AMD)的CPU架构并不兼容,而且设计理念也有所区别,所以两大主流CPU所需要的主板芯片组设计也就不太相同。目前最新的主板架构主要如图0-4所示。

    就如同前一节提到的,整个主板上面最重要的就是芯片组了!而芯片组通常又分为两个桥接器来控制各组件的通信,分别是:(1)北桥负责连接速度较快的CPU、内存与显卡等组件;(2)南桥负责连接速度较慢的周边接口,包括硬盘、USB、网卡等。(芯片组的南北桥与三国的大小乔没有关系。)至于AMD的芯片组架构,如图0-5所示。

    它与Intel不同的地方在于,内存是直接与CPU通信而不通过北桥。从前面的说明我们可以知道CPU的数据主要都是来自于内存,因此AMD为了加速这两者的通信,将内存控制组件集成到CPU当中,理论上这样可以加速CPU与内存的传输速度。这是两种CPU在架构上面主要的区别。

    毕竟目前世界上x86的CPU主要生产商为Intel,所以下面将以Intel的主板架构为例说明各组件!我们以技嘉公司出品的型号为Gigabyte GA-X48-DQ6的主板作为一个说明的范例,主板各组件如图0-6所示。

    主要的组件为CPU、内存、磁盘设备(IDE/SATA)、总线芯片组(南桥/北桥)、显卡接口(PCI-Express)与其他适配卡(PCI)。下面的各项组件在讲解时请参考Intel芯片组架构与技嘉主板各组件来印证。

    0.2.1 CPU如同图0-6所示,最上方的中央部分,那就是CPU插槽。由于CPU负责大量运算,因此CPU通常是具有相当高发热量的组件。所以如果你曾经拆过主板,应该就会看到CPU上面通常会安插一个风扇来主动散热。

    x86个人计算机的CPU主要生产商为Intel与AMD,目前主流的CPU都是双核以上的架构了。原本的单核CPU仅有一个运算单元,所谓的多核则是在一个CPU封装当中嵌入了两个以上的运算内核,简单地说,就是一个实际的CPU外壳中含有两个以上的CPU单元。

    不同的CPU型号大多具有不同的脚位(CPU上面的插脚),能够搭配的主板芯片组也不同,所以当你想要将你的主机升级时,不能只考虑CPU,你还得要留意你的主板上面所支持的CPU型号!不然买了最新的CPU也不能够安插在你的旧主板上面!目前主流的CPU有Intel的Core 2 Duo与AMD的Athlon64 X2双核CPU,高阶产品则有Intel的Core i7与AMD的Phenom II四内核CPU,如图0-7所示。

    我们前面谈到CPU内部含有微指令集,不同的微指令集会导致CPU工作效率的优劣。除了这点之外,CPU性能的比较还有什么呢?那就是CPU的频率。什么是频率呢?简单地说,频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。所以频率越高表示CPU单位时间内可以做更多的事情。举例来说,Intel的Core 2 Duo型号E8400的CPU频率为3.0GHz,表示这个CPU在一秒内可以进行3.0x109次工作,每次工作都可以进行少数的指令运行之意。

    注意,不同的CPU之间不能单纯以频率来判断运算性能。这是因为每个CPU的微指令集不相同,架构也不一样,每次频率能够进行的工作指令数也不同,所以频率目前仅能用来比较同款CPU的速度。◆ CPU的“外频”与“倍频”

    ● 我们可以看到图0-9的芯片架构图当中各个组件都是通过北桥与南桥连接在一起。但就像一群人共同在处理一个连续作业一般,如果这一群人里面有个人的动作特别快或特别慢,将导致前面或者是后面的人事情一堆处理不完!也就是说,这一群人最好能够速度一致较佳!所以CPU与外部各组件的速度理论上应该要一致才好。但是因为CPU需要较强大的运算能力,因为很多判断与数据都是在CPU内处理的,因此CPU开发商就在CPU内再加上一个加速功能,所以CPU有所谓的外频与倍频。

    ◆ 所谓的外频指的是CPU与外部组件进行数据传输/运算时的速度,倍频则是CPU内部用来加速工作性能的一个倍数,两者相乘才是CPU的频率。我们以刚才的Intel Core 2 Duo E8400 CPU来说,它的频率是3.0GHz,而外频是333MHz,因此倍频就是9倍(3.0G=333Mx9, 其中1G=1000M)。

    很多计算机硬件玩家很喜欢玩“超频”,所谓的超频指的是:将CPU的倍频或者是外频通过主板的设定功能更改成较高频率的一种方式。但因为CPU的倍频通常在出厂时已经被锁定而无法修改,因此较常被超频的为外频。

    举例来说,像上述3.0GHz的CPU如果想要超频,可以将它的外频333MHz调整成为400MHz,但如此一来整个主板的各个组件的运行频率可能都会被增加成原本的1.333倍(4/3),虽然CPU有可能到达3.6GHz,但却因为频率并非正常速度,故可能会造成死机等问题。◆ 32位与64位

    ● 前面谈到CPU运算的数据都是由内存提供的,内存与CPU的通信速度靠的是外部频率,那么每次工作可以传送的数据量有多大呢?那就是总线的功能了。一般主板芯片组分为北桥与南桥,北桥的总线称为系统总线,因为是内存传输的主要信道,所以速度较快;南桥就是所谓的输入输出(I/O)总线,主要用于“联系”硬盘、USB、网卡等接口设备。

    ● 目前北桥所支持的频率可高达333/400/533/800/1066/1333/1600MHz等不同频率,支持情况依芯片组功能而有所不同。北桥所支持的频率我们称为前端总线速度(Front Side Bus, FSB),而每次传送的位数则是总线宽度。那所谓的总线频宽则是“FSB x总线宽度”,亦即每秒钟可传送的最大数据量。目前常见的总线宽度有32/64位(bit)。

    ● 而如图0-5图示,在该架构中前端总线最高速度可达1600MHz。我们看到内存与北桥的频宽为12.8GB/s,即是1600MHz x 64bit = 1600MHz x 8Bytes = 12800MB/s = 12.8GB/s

    ● 与总线宽度相似,CPU每次能够处理的数据量称为字组大小(word size),字组大小依据CPU的设计而有32位与64位。我们现在所称的计算机是32位或64位主要是依据CPU解析的字组大小而来的!早期的32位CPU中,因为CPU每次能够解析的数据量有限,因此由内存传来的数据量就有所限制了。这也导致32位的CPU最多只能支持最大到4GB的内存。

    字组大小与总线宽度可以不相同。举例来说,在Pentium Pro时代,该CPU是32位的处理器,但当时的芯片组可以设计出64位的总线宽度。在这样的架构下我们通常还是以CPU的字组大小来称呼该架构。个人计算机的64位CPU是到2003年出现AMD Athlon64后才出现。◆ CPU等级

    ● 由于x86架构的CPU在Intel的Pentium系列(1993年)后就有不统一的引脚位与设计,为了将不同种类的CPU规范等级,所以就有i386, i586, i686等名词出现了。基本上,在Intel Pentium MMX与AMD K6年代的CPU称为i586等级,而Intel Celeron与AMD Athlon(K7)年代之后的32位CPU就称为i686等级。至于目前的64位CPU则统称为x86_64等级。

    ● 目前很多的程序都有对CPU做最佳化的设计,如果哪天你发现一些程序是注明给686的CPU使用时,就不要将它安装在586以下等级的计算机中,否则会无法执行该软件。不过,在686的机器上可以安装386的软件。也就是说,它们具有向下兼容的能力!

    0.2.2 内存如同图0-6所示的技嘉主板示意图中,右上方的那四根插槽就是内存的插槽了。内存插槽中间通常有个突起物将整个插槽稍微切分成为两个不等长的距离,这样的设计可以让用户在安装内存时,不至于前后脚位安插错误,是一种防误操作的设计。

    ◆ 前面提到CPU所使用的数据都是来自于内存(Memory),不论是软件程序还是数据,都必须要读入内存后CPU才能利用。个人计算机的内存主要组件为动态随机访问内存(Dynamic Random Access Memory, DRAM),随机访问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。这两种内存的区别除了在于引脚位与工作电压上的不同之外,DDR是双倍数据传送速度(Double Data Rate),它可以在一次工作周期中进行两次数据的传送,感觉上就是CPU的倍频。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。表0-2列出了SDRAM与DDR SDRAM的型号与频率及频宽之间的关系。

    ◆ 表0-2

    ● DDR SDRAM又依据技术的发展,有DDR, DDRII, DDRIII等。

    内存型号的挑选与CPU及芯片组有关,所以在购买主板、CPU与内存的时候必须要考虑其相关性,并不是任何主板都可以安插DDR III的内存呢!◆ 内存除了频率/频宽与型号需要考虑之外,容量也是很重要的。因为所有的数据都得要加载到内存当中才能够被CPU读取,如果内存容量不够大的话将会导致某些大容量数据无法被完整加载,此时已存在内存当中但暂时没有被使用到的数据必须要先被释放,使得可用内存容量大于该数据,那份新数据才能够被加载。通常内存越大表示系统越快,这是因为系统不用常常释放一些内存内部的数据。对服务器而言,内存的容量有时比CPU的速度还重要。

    ◆ 双通道设计

    ● 由于所有的数据都必须要存放在内存中,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,如果一条内存可达64位,两条内存就可以达到128位了,这就是双通道的设计理念。

    ● 如上所述,要启用双信道的功能你必须要安插两支(或四条)内存,这两条内存最好型号都一模一样的比较好,这是因为启动双信道内存功能时,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频宽!所以当然除了容量大小要一致之外,型号也最好相同!

    ● 你有没有发现图0-6所示的技嘉主板示意图上那四根内存插槽的颜色呢?是否分为两种颜色,且两两成对?为什么要这样设计?这种颜色的设计就是为了双通道来的!要启动双信道的功能时,你必须要将两根容量相同的内存插在相同颜色的插槽当中!

    ◆ CPU频率与内存的关系

    ● 理论上,CPU与内存的外频应该要相同才好。不过,因为技术方面的提升,因此这两者的频率速度不会相同,但外频则应该是一致的较佳。举例来说,上面提到的Intel E8400 CPU外频为333MHz,则应该选用DDR II 667这个型号,因为该内存型号的外频为333MHz!

    ◆ DRAM与SRAM

    ● 除了内存之外,事实上整台个人计算机当中还有许多的“内存”存在!最为我们所知的就是CPU内的第二层高速缓存。我们现在知道CPU的数据都是由内存提供的,但内存的数据毕竟得经由北桥送到CPU内。如果某些很常用的程序或数据可以放置到CPU内部的话,那么CPU数据的读取就不需要通过北桥了。对于性能来说不就可以大大提升了?这就是第二层缓存的设计概念。第二层缓存与内存及CPU的关系如图0-8所示。

    ● 因为第二层缓存(L2 Cache)集成到CPU内部,因此这个L2内存的速度必须要与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访问内存(Static Random Access Memory, SRAM)帮忙了。SRAM在设计上使用的晶体管数量较多,价格较高,且不易做成大容量,不过由于其速度快,因此集成到CPU内成为高速缓存以加快数据的访问是个不错的方式!新一代的CPU都有内置容量不等的L2缓存在CPU内部,以加快CPU的运行性能。

    ◆ 只读存储器(ROM)

    ● 主板上面的组件是非常多的,而每个组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被记录到主板上面的一个称为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个电池的缘故。

    ● 那CMOS内的数据如何读取与更新呢?还记得你的计算机在开机的时候可以按下[Del]按键来进入一个名为BIOS的界面吧?BIOS(Basic Input Output System)(注7) 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对于个人计算机来说是非常重要的,因为它是系统在开机的时候首先会去读取的一个小程序!

    ● 另外,固件(firmware)(注6)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计算机所执行的程序,然而它是对于硬件内部而言更加重要的部分。例如BIOS就是一个韧体,BIOS虽然对于我们日常操作计算机系统没有什么太大的关系,但是它却控制着开机时各项硬件参数的取得!所以我们会知道很多的硬件上面都会有ROM来写入固件中。

    ● BIOS对计算机系统来讲是非常重要的,因为它掌握了系统硬件的详细信息与开机设备的选择等。但是计算机发展的速度太快了,因此BIOS程序代码也可能需要做适度的修改才行,所以你才会在很多主板官网找到BIOS的更新程序。但是BIOS原本使用的是无法改写的ROM,因此根本无法修正BIOS程序代码。为此,现在的BIOS通常是写入闪存(Flash Memory)或EEPROM(注8)中。

    0.2.3 显卡显卡插槽如图0-6所示,是在中央较长的插槽上。图0-6所示的这块主板中提供了两个显卡插槽。

    显卡又称为VGA(Video Graphics Array),它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内存,因此显卡上面会有一个内存的容量,这个显卡内存容量将会影响到最终你的屏幕分辨率与色彩深度。

    除了显卡内存之外,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,而且CPU平时已经非常忙碌了。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GPU称谓的由来。

    显卡主要也是通过北桥芯片与CPU、内存等通信。如前面提到的,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组件,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规格所替代了。如图0-6图示当中看到的就是PCI-Express的插槽。这些插槽最大的区别就是在数据传输的频宽了,如表0-3所示。

    比较特殊的是,PCIe(PCI-Express)使用的是类似管线的概念来处理,每条管线可以具有250MB/s的频宽性能,管线越大(最大可达x32)则总频宽越高。目前显卡大多使用x16的PCIe规格,这个规格至少可以达到4GB/s的频宽。比起AGP是快很多。此外,新的PCIe 2.0规格也已经推出了,这个规格又可将每个管线的性能提升一倍呢!

    如果你的主机是用来打3D游戏的,那么显卡的选购是非常重要的!如果你的主机是用来作为网络服务器,那么简单的入门级显卡对你的主机来说就非常够用了,因为网络服务器很少用到3D与图形影像功能。

    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3B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3B,所以总共需要2.25MB以上。但如果考虑屏幕的刷新率(每秒钟屏幕的刷新次数),显卡的内存还是越大越好。0.2.4 硬盘与存储设备计算机总是需要记录与读取数据的,而这些数据当然不可能每次都由用户经过键盘来打字。所以就需要有存储设备了。计算机系统上面的存储设备包括硬盘、软盘、MO、CD、DVD、磁带机、U盘(闪存)等,乃至于大型机器的局域网存储设备(SAN, NAS)等,都是可以用来存储数据的。而其中最常见的就是硬盘了!

    ◆ 硬盘的物理组成

    ● 大家应该都看过硬盘吧。硬盘依据桌面型与笔记本又分为3.5英寸及2.5英寸的大小。我们以3.5英寸的硬盘来说明。硬盘其实是由许多的盘片、机械手臂、磁头与主轴马达所组成的,整个内部如图0-9所示。

    ● 实际的数据都是写在具有磁性物质的盘片上,而读写主要是通过在机械手臂上的读取头(Head)来完成。实际运行时,主轴马达让盘片转动,然后机械手臂可伸展让读取头在盘片上面进行读写的操作。另外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。

    ◆ 盘片上的数据

    ● 既然数据都是写入盘片上面,那么盘片上面的数据又是如何写入的呢?其实盘片上面的数据有点像图0-10所示。

    ● 整个盘片上面好像有多个同心圆绘制出的饼图,而由圆心以放射状的方式分割出磁盘的最小存储单位,那就是扇区(Sector),在物理组成分面,每个扇区大小为512bytes,这个值是不会改变的。而扇区组成一个圆就成为磁道(Track),如果是在多硬盘上面,在所有盘片上面的同一个磁道可以组成一个柱面(Cylinder),柱面也是一般我们分割硬盘时的最小单位了!

    ● 在计算整个硬盘的存储量时,简单的计算公式就是:header数量x每个header负责的柱面数量x每个柱面所含有的扇区数量x扇区的容量,单位换算为:header x cylinder/header x secter/cylinder x 512bytes/secter,简单的写法如下:Head x Cylinder x Sector x 512bytes。不过要注意的是,一般硬盘制造商在显示硬盘的容量时,大多是以十进制来编号,因此市售的500GB硬盘,理论上仅会有460GB左右的容量。

    ◆ 传输接口

    ● 由于传输速度的需求提升,目前硬盘与主机系统的连接主要有几种传输接口规格,如图0-11所示。

    ■ IDE接口

    ● 如同图0-6中右侧较宽的插槽所示,那就是IDE的接口插槽。IDE接口插槽所使用的排线较宽,每条排线上面可以接两个IDE设备,由于可以接两个设备,为了判别两个设备的主/从(Master/Slave)架构,因此这种磁盘驱动器上面需要调整跳针(Jump)成为Master或Slave才行。这种接口的最高传输速度为Ultra 133规格,即每秒理论传输速度可达133MB。

    ■ SATA接口

    ◆ 图0-6右下方所示为SATA硬盘的连接接口插槽。我们可以看到该插槽要比IDE接口的小很多,每条SATA连接线仅能接一个SATA设备。SATA接口除了速度较快之外,由于其排线较细小,所以有利于主机壳内部的散热与安装,如图0-12所示。目前SATA已经发展到了第二代,其速度由SATA-1的每秒150MB提升到SATA-2每秒300MB的传输速度,因此目前主流的个人计算机硬盘已经被SATA替代了。SATA的插槽示意图如图0-13所示。

    ● 由于SATA一条排线仅接一块硬盘,所以你不需要调整跳针。不过一块主板上面SATA插槽的数量并不是固定的,且每个插槽都有编号,在连接SATA硬盘与主板的时候,还是需要留意一下。

    ■ SCSI接口

    ● 另一种常见于工作站等级以上的硬盘传输接口为SCSI接口,这种接口的硬盘在控制器上含有一块处理器,所以除了运转速度快之外,也比较不会耗费CPU资源。在个人计算机上面这种接口的硬盘不常见。

    ■ 选购

    ● 如果你想要增加一块硬盘在你的主机里头时,除了需要考虑你的主板可接受的插槽接口(IDE/SATA)之外,还有什么要注意的呢?

    ■ 容量

    ● 通常首先要考虑的就是容量的问题。目前主流市场硬盘容量已经到达320GB以上,甚至有的厂商已经生产高达2TB的产品。硬盘可能可以算是一种消耗品,要注意重要数据还是得经常备份出来。

    ■ 缓冲存储器

    ● 硬盘上面含有一个缓冲存储器,这个内存主要可以将硬盘内常使用的数据缓存起来,以加速系统的读取性能。通常这个缓冲存储器越大越好,因为缓冲存储器的速度要比数据从硬盘中被找出来快得多。目前主流的产品可达16MB左右的内存大小。

    ■ 转速

    ● 因为硬盘主要是利用主轴马达转动盘片来访问,因此转速的快慢会影响到性能。主流的桌面型计算机硬盘为每分钟7200转,笔记本计算机则是5400转。有的厂商也推出了高达10000转的硬盘,若有高性能的数据访问需求,可以考虑购买高转速硬盘。

    ◆ 运转须知

    ● 由于硬盘内部机械手臂上的磁头与盘片的接触是很细微的空间,如果有抖动或者是脏污在磁头与硬盘之间,就会造成数据的损毁或者使硬盘整个损毁。因此,正确使用计算机的方式,应该是在计算机通电之后,就绝对不要移动主机,避免硬盘抖动,而导致整个硬盘数据发生问题。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,因为它会让硬盘的机械手臂归回原位。

    可能因为环境的关系,计算机内部的风扇常常会卡灰尘而造成一些声响。很多朋友只要听到这种声响都是二话不说的 “用力拍几下机壳”就没有声音了。现在你知道了,这么做的后果常常就是你的硬盘容易坏掉。下次千万不要再这样做啰!0.2.5 PCI适配卡PCI适配卡的插槽参见图0-6中左下方那个白色的插槽,这种PCI插槽通常会提供多个给用户,如果用户有额外需要的功能卡,就能够安插在这种PCI接口插槽上。

    我们在前面显卡的部分稍微谈过PCI接口,事实上有相当多的组件是使用PCI接口传输的,例如网卡、声卡、特殊功能卡等。但由于PCI Express规格的发展,很多制造商都往PCIe接口开发硬件了。不过还是有很多硬件使用PCI接口,例如大卖场上面常见的网卡就是一个。

    目前在个人计算机上面常见到的网卡是一种称为以太网(Ethernet)的规格,目前以太网卡速度轻轻松松就能到达10/100/1000 Mbit/s的速度,但同样速度的以太网卡所支持的标准可能不太一样,因此造成的价差是非常大的。如果想要在服务器主机上面安装新的网卡时,要特别注意标准的区别。

    由于各组件的价格一直下降,现在主板上面通常已经集成了相当多的设备组件了。常见集成到主板的组件包括声卡、网卡、USB控制卡、显卡、磁盘阵列卡等。你可以在主板上面发现很多方形的芯片,那通常是一些个别的设备芯片。由于主板已经集成了很多常用的功能芯片,所以现在的主板上面所安插的PCI适配卡就少很多。

    0.2.6 主板主板可以说是整台主机相当重要的一个部分,因为上面我们所谈到的所有组件都是安插在主板上面的。而主板上面负责通信各个组件的就是芯片组,如同图0-4所示,图中我们也可以发现芯片组一般分为北桥与南桥。北桥负责CPU/RAM/VGA等的连接,南桥则负责PCI接口与速度较慢的I/O设备。

    由于芯片组负责所有设备的通信,所以事实上芯片组(尤其是北桥)也是一个可能会散发出高热量的组件。因此在主板上面常会发现一些外接的小风扇或者是散热片在这组芯片上面。在图0-6中,技嘉使用较高散热能力的热导管技术,因此你可以发现图中的南桥与北桥上面覆盖着黄铜色的散热片,且连接着数根圆形导管,主要就是为了散热。

    ◆ 芯片组功能

    ● 所有的芯片组几乎都是参考CPU的能力去规划的,而CPU能够接受的内存规格也不相同,因此在新购买或升级主机时,CPU、主板、内存与相关的接口设备都需要同时考虑才行。此外,每一种芯片组的功能可能都不太相同,有的芯片组强调的是全功能,因此连显卡、音效、网络等都集成了,在这样的集成型芯片中,你几乎只要购买CPU、主板、内存再加上硬盘,就能够组装成一台主机了。不过集成型芯片的性能通常比较弱,对于爱玩3D游戏的玩家以及强调高性能运算的主机来说,就不是这么适合了。

    ● 至于独立型芯片组虽然可能具有较高的性能,不过你可能必须要额外负担接口设备的花费。例如显卡、网卡、声卡等。但独立型芯片组也有一定程度的好处,那就是你可以随时换接口设备。

    ◆ 设备I/O地址与IRQ中断信道

    ● 主板是负责各个计算机组件之间的通信,但是计算机组件实在太多了,有I/O设备及不同的存储设备等,主板芯片组怎么知道如何负责通信呢?这个时候就需要用到所谓的I/O地址与IRQ。

    ■ I/O地址有点类似每个设备的门牌号码,每个设备都有它自己的地址,一般来说,不能有两个设备使用同一个I/O地址,否则系统就会不知道该如何运行这两个设备了。而除了I/O地址之外,还有个IRQ中断(Interrupt)。

    ■ 如果将I/O地址想成是各设备的门牌号码的话,那么IRQ就可以想成是各个门牌连接到邮件中心(CPU)的专门路径。各设备可以通过IRQ中断信道来告知CPU该设备的工作情况,以方便CPU进行工作分配的任务。老式的主板芯片组IRQ只有15个,如果你的周边接口太多时可能就会不够用,这个时候你可以选择将一些没有用到的周边接口关掉,以空出一些IRQ来给真正需要使用的接口。当然,也有所谓的sharing IRQ(中断共享)的技术。

    ◆ CMOS与BIOS

    ● 前面内存的地方我们有提过CMOS与BIOS的功能,在这里我们再来强调一下:CMOS主要的功能为记录主板上面的重要参数,包括系统时间、CPU电压与频率、各项设备的I/O地址与IRQ等,由于这些数据的记录要花费电力,因此主板上面才有电池。BIOS为写入到主板上某一块闪存或EEPROM的程序,它可以在开机的时候执行,以加载CMOS当中的参数,并尝试调用存储设备中的开机程序,进一步进入操作系统当中。BIOS程序也可以修改CMOS中的数据,每种主板调用BIOS设定程序的按键都不同,一般桌上型计算机常见的是使用[Del]按键进入BIOS设置界面。

    ◆ 连接接口设备

    ● 主板与各项输出/输入设备的连接主要都是在主机箱的后方,主要有:

    ■ PS/2接口:这是常见的键盘与鼠标的接口,不过渐渐有被USB接口替代的趋势。

    ■ USB接口:目前相当流行的一个接口,支持即插即用。主流的USB版本为USB 2.0,这个规格的速度可达480Mb/s,相对之下的USB 1.1仅达12Mb/s,区别很大,购买接口设备要注意。不然复制一些数据到USB硬盘时,会吐血……

    ■ 声音输出、输入与麦克风:这个是一些圆形的插孔,当你的主板上面有内置音效芯片时,才会有这三个东西。

    ■ RJ-45接口:如果有内置网络芯片的话,那么就会有这种接头出现。这种接头有点类似电话接头,不过内部有八根线。接上网线后在这个接头上会有信号灯亮起才对。

    ■ 其他过时接口:包括早期的用来连接鼠标的九针串行端口(com1),以及接连打印机的25针并列端口(LPT1)等。

    我们以技嘉主板的连接接口来看的话,主要有以下这些,如图0-14所示。

    0.2.7 电源除了上面这些组件之外,其实还有一个很重要的组件也要来谈一谈,那就是电源(Power)。在你的机箱内,有个大的铁盒子,上面有很多电源线,那就是电源了。我们的CPU/RAM/主板/硬盘等都需要用电,而近来的计算机组件耗电量越来越高,以前很古老的230W电源已经不够用了,有的系统甚至得要有500W以上的电源才能够运行。

    电源的价差非常大。贵一点的300W可以到2000元,便宜一点的300W只要250元不到!怎么差这么多?因为电源的材料不同,供应的稳定度也会差很多。如前所述,电源相当于你的心脏,心脏差的话,活动力就会不足了。所以,稳定度差的电源供应器甚至是造成计算机不稳定的元凶呢。因此,尽量不要使用太差的电源。

    ◆ 能源转换率

    ◆ 电源本身也会吃掉一部分的电力。如果你的主机系统需要300W的电力时,因为电源本身也会消耗掉一部分的电力,因此你最好要挑选400W以上的电源。电源出厂前会有一些测试数据,最好挑选高转换率的电源。所谓的高转换率指的是输出的功率与输入的功率的比值。意思是说,假如你的主板用电量为250W,但是电源其实已经使用掉320W的电力,则转换率为:250/320=0.78。这个数值越高表示被电源“玩掉”的电力越少,那就符合能源效益了。

    ◆ 连接接口

    ● 目前主板与电源供应器的连接接口主要有20pin与24pin两种规格,购买时也需要考虑你的主板所需要的规格。

    0.2.8 选购须知在购买主机时应该需要进行整体的考虑,很难依照某一项标准来选购的。老实说,如果你的公司需要一台服务器的话,建议不要自行组装,买品牌计算机的服务器比较好。这是因为自行组装的计算机虽然比较便宜,但是每项设备之间的适合性是否完美则有待自行检测。

    另外,在性能方面并非仅考虑CPU的能力而已,速度的快慢与整体系统的最慢的那个设备有关,如果你是使用最快速的Intel Core 2 Duo,加上最快的DDR II内存,但是配上一个慢慢的过时显卡,那么整体的3D速度性能将会卡在那个显卡上面。所以,在购买整套系统时,请特别留意需要将全部的接口都考虑进去。尤其是当你想要升级时,要特别注意这个问题,并非所有的旧的设备都适合继续使用的。

    ◆ 系统不稳定的可能原因

    ● 除此之外,到底哪个组件特别容易造成系统的不稳定呢?有以下几个常见的系统不稳定的状态。

    ■ 系统超频:这个行为很不好。不要这么做!

    ■ 电源不稳:这也是个很严重的问题,当你测试完所有的组件都没有啥大问题时,记得测试一下电源的稳定度。

    ■ 内存无法负荷:现在的内存质量相差很多,差一点的内存,可能会造成你的主机在忙碌的工作时产生不稳定或死机的现象。

    ■ 系统过热:“热”是造成电子零件运行不良的主因之一,如果你的主机在夏天容易死机,冬天却还好,那么考虑一下加几个风扇,有助于机箱内的散热,系统会比较稳定。这个问题也是很常见的系统死机的元凶。(鸟哥之前的一台服务器老是容易死机,后来拆开机箱研究后才发现原来是北桥上面的小风扇坏掉了,导致北桥温度太高。后来换掉风扇就稳定多了。)

    事实上,要了解每个硬件的详细架构与构造是很难的!这里鸟哥仅是列出一些比较基本的概念而已。另外,要知道某个硬件的制造商是哪个公司时,可以看该硬件上面的信息。举例来说,主板上面都会列出这个主板的开发商与主板的型号,知道这两个信息就可以找到驱动程序了。另外,显卡上面有个小的芯片,上面也会列出显卡厂商与芯片信息。

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