计算机硬件入门介绍-V12

AMAX计算机硬件入门介绍谁以为师1.http://ITDEAMAX

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如

6.技术工程师AMAX技术部门主流计算机的硬件构成必备组件

CPU主板内存显卡存储设备网卡机箱电源散热设备非必备组件

声卡GPU协处理器外设（键鼠）硬件监控设备显示器光驱功能卡许多组件可能已经整合到一起必备组件CPUCPUCPUCPU被称为中央处理器或者微处理器，是计算机系统的核心和引擎。

CPU的内部结构可简单地分为控制单元、逻辑单元和存储单元，这三个部分相互协调，对指令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。CPU的工作原理是对供应到CPU内部的指令和数据处理的过程，进入CPU的指令被控制单元调度到逻辑单元，在逻辑单元进行处理，处理后的数据被送到存储器，然后被送回到CPU的外部内存。

当代主流的的CPU里面也整合内存控制器。更有甚者，北桥，GPU，PCIE控制也相继被整合到CPU内部。CPU当前主流的企业级CPUIntelXeonIvyBridgeE5-2600V2IntelXeonSandyBridgeE5-2600IntelXeonHashWellE3-1200v3AMD

Opteron6300CPU当前主流的PC级CPUCPUCPU的性能指标内核数高速缓存系统总线制作工艺功耗支持内存类型内存通道数CPU最新CPU列表主板主板主板主板，又叫母板(motherboard)它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。传统上主板包含两大重要的芯片：北桥和南桥。北桥负责与内存，CPU，GPU等高速设备进行连接。南桥则负责和声卡，硬盘，网卡等低速设备连接。北桥和CPU有严格的对应关系。基本上一代CPU就对应一代北桥。但是最新的一代的已经把北桥、甚至南桥整合到CPU里面了主板主板按结构划分

主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、FlexATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby-AT是多年前的老主板结构，已经淘汰；而LPX、NLX、FlexATX则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构；MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。主流主板芯片组•主板的核心是：芯片组。•芯片组一般指北桥。未来随着CPU将南北桥都吞入肚中，主板可能就没有芯片组了。到那时候主板的芯片组可能就只是一个代号而已。•常见的企业级主板芯片组：Intel7500IntelE7-88005500/5520IntelE5600C200IntelE3-1200/E3-1200V2C220IntelE3-1200V3C600IntelE5-2600/2600V2AMDAMDSR5690AMDOpteron6000主板主板上的接口CPU插槽主板CPU插槽种类IntelLGA1155Xeon3400LGA1156XeonE31200，E31200V2LGA1155

XeonE31200V3LGA1567XeonE74800v2,8800v2LGA2011XeonE52600,2600V2，E54600AMDLGA1944G34，Opteron6100，6200主板主板上的接口内存插槽主板主板上的接口北桥芯片主板主板上的接口南桥芯片主板主板上的接口PCI插槽PCI接口已有20年历史，但现在还未被完全淘汰。PCI是32bit的，其速度只有133MB/s主板主板上的接口PCIX插槽PCIX又称PCI64，是64bit。现在基本被淘汰，但是有些客户有些老的PCIX的采集卡还需要这种PCIX插槽。PCIX的速度大约在1GB/s主板主板上的接口PCI-E插槽PCI-E是现在的主流插槽。有1.0，2.0和3.0三代。

PCI-E没有位宽概念。PCI-E有1X，4X，8X，16X几种。主板PCI-E的种类•按倍速分：X1USB3.0卡，声卡，网卡等低速设备X4万兆网卡，FC卡，早期RAID卡X8Infiniband卡，RAID卡，PCIESSDX16显卡，GPU协处理器•按代次分：PCIE1.0/1.1以250MB/S为一倍速度,支持双向传输,最大带宽8G/S。最大供电功率为75wPCIE2.0以500MB/S为一倍速度，最大供电功率为225WPCIE3.0以1GB/S为一倍速度，最大供电功率为300W主板主板上的接口供电接口主板主板上的接口内置USB接口用于插一些安装了嵌入式操作系统的U盘主板主板上的接口如果一块主板上的SATA接口用不同颜色表示，一般来说这些不同的SATA接口有些不同的特性，比如SATA2，SATA3，支持RAID等板载SATA接口主板上的接口板载SAS接口注意：仅有某些主板带板载SAS，没有板载SAS接口的主板，如果想用SAS硬盘，需要额外添加SAS控制器主板主板上的接口内存内存内存内存又称主存，是CPU能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。

内存的特点是存取内存速率快。内存是计算机中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、计算软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能，我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。内存的主要指标内存容量计算机的内存容量通常是指随机存储器（RAM)的容量，是内存条的关键性参数。内存容量以MB作为单位，可以简写为M。内存的容量一般都是2的整次方倍，比如64MB、128MB、256MB等，一般而言，内存容量越大越有利于系统的运行。系统中内存的数量等于插在主板内存插槽上所有内存条容量的总和，内存容量的上限一般由主板芯片组和内存插槽决定内存主频内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。工作电压内存正常工作所需要的电压值，不同类型的内存电压也不同，但各自均有自己的规格，超出其规格，容易造成内存损坏。DDR2内存的工作电压一般在1.8V左右，而DDR3内存则在1.6V左右。有的高频内存需要工作在高于标准的电压值下，具体到每种品牌、每种型号的内存，则要看厂家了。只要在允许的范围内浮动，略微提高内存电压，有利于内存超频，但是同时发热量大大增加，因此有损坏硬件的风险。内存主流内存种类版本SD(淘汰)DDRI(淘汰)DDRII(淘汰)DDRIII校验技术非ECCECCfullybuffered(淘汰)ECCECCRegister内存ECC非ECC•ECC是“ErrorCorrectingCode”的简写，是一种能够实现“错误检查和纠正”的技术，ECC内存就是应用了这种技术的内存，一般多应用在服务器及图形工作站上，这将使整个电脑系统在工作时更趋于安全稳定.•而带有“奇偶校验”的内存在每一字节（8位）外又额外增加了一位用来进行错误检测。比如一个字节中存储了某一数值（1、0、1、0、1、0、1、1），把这每一位相加起来（1+0+1+0+1+0+1+1=5）。若其结果是奇数，对于偶校验，校验位就定义为1，反之则为0；对于奇校验，则相反。当CPU返回读取存储的数据时，它会再次相加前8位中存储的数据，计算结果是否与校验位相一致。当CPU发现二者不同时就会尝试纠正这些错误。

•ECC内存比非ECC内存多一组颗粒。非ECC内存ECC内存内存ECCREGRegistered即寄存器或目录寄存器，在内存上的作用我们右以把它理解成书的目录，有了它，当内存接到读写指令时，会先检索此目录，然后再进行读写操作，这将大大提高服务器内存工作效率。带有Registered的内存一定带Buffer,并且目前能见到的Registered内存也都具有ECC功能，其主要应用在中高端服务器及图形工作站。•Registered主要他有两个功能：1.使主板可以支持更大的内存，如单根8GB，单根16GB。当然是否支持Reg内存还要取决于CPU和主板。2.可以定期刷新内存里面的内容，提高服务器在长期开机运行状态下内存稳定性。•支持Registered的内存必须要支持ECC，因此常见的是ECCREG内存。AMAX所有GPU计算机必须配置ECCREG内存。•ECCREG内存比ECC非REG内存多一个REG芯片ECC非REG内存ECCREG内存内存内存通道内存通道数由内存控制器（已被整合在CPU内）决定。多通道内存类似于内存条之间做RAID0•单通道ATOM•双通道XeonE31200，XeonE31200V2，E31200V3•三通道XeonE52400V2•四通道XeonE74800V2,Opteron6100，E52600，E52600V2显卡显卡显卡•显卡负责视频输出已经3D、2D的图形运算。•显卡并不是只为游戏准备的，但是任何一台计算机都需要有显卡。•现在越来越多的显卡都已经被整合到主板的北桥，甚至CPU中了。•基本上，AMAX出的机器，如果需要配置显卡，都需要采用专业显卡：Quadro，FirePro。•在一些GPU计算机中Tesla卡片可以兼职充当显卡。显卡Quadro是NVidia公司出品的专业显卡，该产品现在市场上的占有率超过90%。

•专业卡与游戏显卡的最大区别：专业卡对于3DsMak，Maya等专业设计软件提供更好的支持。跑这些软件的速度往往是同级别的游戏显卡的十几倍以上。•主流Quadro型号：QuadroK400QuadroK600QuadroK2000QuadroK4000QuadroK6000存储设备存储设备存储设备的构成•存储设备主要是指非易失存储。主要包含硬盘控制器，硬盘，硬盘阵列等。•一套存储设备要包含存储控制器与存储媒体。•存储控制器包含硬盘控制器，RAID（冗余磁盘阵列），磁带控制器（濒临淘汰）。•存储媒介包含传统的温彻斯特式硬盘，新兴的固态硬盘，磁带（濒临淘汰）。存储设备硬盘控制器•硬盘控制器是计算机与磁盘驱动器的接口设备。它接收并解释计算机来的命令，向磁盘驱动器发出各种控制信号。检测磁盘驱动器状态，按照规定的磁盘数据格式，把数据写入磁盘和从磁盘读出数据。•现在90%的硬盘控制器都已经被整合在主板的南桥芯片中了。•不同的硬盘控制器可以连接硬盘也不一样。常见的类型有：PATA（IDE）,SCSI,SATA,SAS等。存储设备RAID控制器•RAID中文意思是冗余磁盘阵列。•RAID控制器，严格意义上来说，也是磁盘控制器的一种。由于在服务器领域，RAID比较重要，因此，我们把RAID控制器区别出来，加以强调。•这里的RAID控制器，主要是指硬件RAID控制器。•硬件RAID控制器，一般包含：RAID控制芯片（RAIDCPU），RAID软件（固件），缓存，缓存电池，硬盘接口等部分构成。•与硬盘控制器一样，不同的RAID控制器可以连接硬盘也不一样。常见的类型有：PATA（IDE）,SCSI,SATA,SAS等存储设备RAID级别基本类型（假设由N块1TB硬盘构成RAID阵列)存储设备扩展类型•RAID1E使用超过2块硬盘做RAID1，各个硬盘上的数据一样•RAID10先做RAID1，再做RAID0•RAID50先做RAID5，再做RAID0•RAID60先做RAID6，再做RAID0存储设备常见RAID卡•LSI92604i8i•LSI92404i8i•LSI92804i4e•3Ware97504i8i注意：如果我们需要做RAID5或者RAID6，则必须采用硬件RAID卡存储设备硬盘接口类型•SCSI（已淘汰）

•PATA（又称IDE，已淘汰）•SATA（三代的物理外观一样）第一代1.5Gb（已淘汰）第二代3Gb第三代6Gb•SAS（两代的物理外观一样）第一代3Gb第二代6Gb存储设备温彻斯特式硬盘VS固态硬盘•温彻斯特式硬盘就是我们日常所说的硬盘。这类硬盘由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘中。•优点：寿命长可以写入超过EB的数据容量大最大4TB单位容量价格便宜每GB四毛钱•缺点：随机读写速度差4KBIOPS200机械强度低磁头，马达，盘体等精密部件怕震动耗电量较大15W存储设备温彻斯特式硬盘VS固态硬盘•固态硬盘，SSD，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。这类硬盘不包含机械运动部件。•优点：

随机读写速度高4KBIOPS5000

机械强度高无机械部件，耐振动

耗电量较小1.5W•缺点：

寿命短可以写入若干TB的数据

容量较小典型容量64GB~320GB

单位容量高每GB十元以上存储设备PCIE固态硬盘•PCIE固态硬盘是这两年兴起的一类特殊的硬盘。•这类硬盘主要是为了解决硬盘控制器带来的性能的瓶颈。•这类硬盘都整合硬盘控制器与存储介质（Flash闪存）•这类硬盘可以速度很快，容量很大，但是往往都是天价。网卡网卡网卡计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入一块网络接口板（或者是在笔记本电脑中插入一块PCMCIA卡）。网络接口板又称为通信适配器或网络适配器（networkadapter）或网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）但是现在更多的人愿意使用更为简单的名称“网卡”。•几乎所有的主板都集成了以太网卡。•常用的网卡有以太网卡和Infiniband网卡网卡以太网卡•100Mbps，俗称百兆，有线，主要为电口•1000Mbps，GbE，俗称千兆，有线，主要为电口，少量为光口•10000Mbps，10GbE，俗称万兆，有线，多为光口，电口较少•54Mbps,802.11G,无线•300Mbps，802.11N，无线网卡Infiniband网卡•InfiniBand是由InfiniBand行业协会所倡导的一种高速网络，其特点是高带宽与低延迟。多用在高性能计算集群与大规模并行存储。•种类：

10Gbps（已淘汰），CX4接口

20Gbps，CX4或QSFP接口

40Gbps，QSFP接口

56Gbps，FDR接口CX4端口QSFP端口机箱机箱机箱•机箱作为计算配件中的一部分，它起的主要作用是放置和固定各计算机配件，起到一个承托和保护作用，此外，机箱具有电磁辐射的屏蔽的重要作用。除此之外，专业的机架式服务器机箱往往还带有很多的热拔插硬盘位，从而大大提高存储容量。•机箱主要分为塔式，机架式，刀片式。机箱塔式机箱•塔式又称立式•多数PC机与工作站都是采用塔式机箱。一些入门的服务企业采用塔式机箱。

•在仅仅部署一台计算机的时候，塔式机箱可以大大节省所占的面积。•AMAXPSC系列全部采用台式机箱机箱•机架式机箱，采用横向放置，多部署与机架、机柜之中。也是服务器机箱的主要类型。•种类

按高度分：1U2U3U4U5U

按硬盘部署方式分：热拔插硬盘机箱，非热拔插硬盘机箱机架式机箱热插拔机箱非热插拔机箱机箱•刀片式，是一类特殊机箱，其尺寸也非业界标准。各大厂商有自己的标准。•刀片式机箱内多不包含电源甚至IO接口位置。•刀片机箱多垂直安装在刀片柜（俗称笼子）中。刀片式机箱电源电源电源•电源，英文为PowerSupply，建成PS。电源是为计算机组件（主板、硬盘等）提供所需电力的装置。•一般电源的的输入电压为110V或220V左右，输出电压一般包含+-12V，+-5V，+3.3V。•分类

按照尺寸ATX电源，1U电源，2U电源，特型电源

按冗余与否冗余电源，非冗余电源2U冗余电源2U非冗余电源ATX电源散热设备散热设备散热设备•散热设备，负责将计算机组间产生的热量转移到机箱以外。主要包含：散热片，风扇等。•良好的散热是一台计算机稳定高效运行的基础之一。•主流的计算机散热方式是风冷，既采用风扇散热。除此之外还有液冷，压缩机制冷，液氮等高性能散热手段。•好的散热设计，除了要达到很好的散热效果之外，还应该兼顾噪音的控制。AMAXPSC-2N的散热设计就是兼顾了散热与噪音控制。散热设备风扇•CPU风扇多与散热片整合在一起，为CPU提供散热•机箱风扇为机箱内部提供整体散热。部分1U、2U的服务器的CPU采用被动散热，那么其机箱风扇也需要负责为CPU散热。这种情况下，往往需要配置冗余风扇。•硬盘风扇在安装较多硬盘时，需要为硬盘配置专门的散热风扇散热设备风扇•芯片组风扇一些主板的芯片组发热量巨大，因此需要配置专门的散热风扇•GPU风扇在很多计算机中，GPU已经代替CPU成为头号发热大户。因此需要高效的散热系统•电源风扇电源也是计算机中发热大户之一。所有电源都自带风扇，某些电源还带有冗余风扇。非必备组件声卡声卡声卡•声卡(SoundCard)也叫音频卡（港台称之为声效卡）：声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。•现在99%的声卡都是集成声卡、既声卡被集成在主板上或者主板的南桥芯片里面。•大部分服务器主板没有集成声卡，而服务器的运行也不需要声卡。声卡声卡分类PCI声卡PCIE声卡USB声卡板载声卡GPU协处理器GPU协处理器GPU协处理器•GPU协处理器是由Nvidia的显卡发展而来，用来进行GPU计算。•事实上，这里的GPU计算，是指GPGPU计算。GPGPU代表通用目的GPU计算。通用目的是指图形运算之外的运算，主要包含浮点计算，矩阵计算等。•现在市面上的GPU协处理器，基本上是指Nvidia公司的Tesla系列产品。•虽然AMD也有自己的GPU协处理器，Firestream系列，但是其市场影响力非常弱，基本可忽略不计。GPU协处理器GPU协处理器外形分类•C系列自带散热片和风扇，可以不依赖于机箱风扇

•M系列自带散热片，不带风扇，必须依赖于机箱风扇•S系列（已停产）在一个机架式机箱里整合多片M卡，并带有供电、散热、PCIE桥接芯片。需通过HIC卡和PCIE外接线与CPU主机连接GPU协处理器GPU协处理器部署要求

PCIE•PCIE2.0x16全双工

合格的CPU•高速