关于计算机硬件的一些知识

以下是关于计算机硬件的部分知识，为便于后续复习特此记录

CPU

CPU 有所谓的『倍频』与『外频』, 外频是 CPU 与接口设备进行数据传输/运算的速度, 至于倍频则是 CPU 本身运算时候加上去的一个运算速度! 两者相乘才是 CPU 的频率。与 CPU 外频有关的设备主要包括内存与主机板芯片组等。一般来说,越快的频率代表越快的 CPU 运算速度。以 Intel的 PIII 频率 933 MHz 为例：

• CPU 外频与倍频: 133(外频) X 7(倍频) MHz
• RAM 频率:通常与 CPU 之外频相同,为 133 MHz
• PCI 接口( 包含网络卡、声卡等等的接口喔 ) 133/4=33 MHz
• AGP 界面 : 133 / 2 = 66 MHz (这是 AGP 正常的频率喔!)

外频是可以超频的! 什么是超频呢?原本的 CPU 外部频率假设是 133 好了,如果您藉由某些工具, 或者主机板本身也可能会提供这个工具,那您就可以将 133 提升到比较高的频率, 那就是所谓的超频。为什么要超频呢?因为可以在比较便宜的 CPU 上面让频率升到比较高, 等于是『赚到了』的意思。不过,超频本身的风险很高~ 如果是超外频的话,例如到 166 MHz 时,你的 AGP将达 (166/2=83) 而 PCI 也将达(166/4=41.5) ,高出正常值甚多,通常, 越快的外频由于所有的设备运作频率都会提升,所以,可以让效能提高不少, 但也可能会造成系统不稳定!例如常常当机,或者是造成某部分组件的寿命简短等等。 此外,目前的计算机系统真的是够快了,不需要超频啦!而且,在 Linux 系统中,『不建议超频』,因为,即使 CPU 可以耐的住这么高的频率,但是系统的运作是全面性的,只要有一个设备当机, 那么你的系统就跟着当掉啦!而因为超频之后,系统频率高出正常值太多, 所以当然容易造成不稳定呢!

内存

内存对于系统来说,真是一个重要的家伙,怎么说呢?刚刚提到,计算机真正运作的核心是 CPU ,但是真正『喂给』 CPU 运算数据的,那就是内存 (Memory, RAM) 啦! 所以你的操作系统的核心啦、软硬件的驱动程序啦、所有你要读取的档案啦等等的, 都需要先读入内存之后,才喂给 CPU 来进行数据的运作!

此外,一些比较优良的操作系统,也会将常用的档案或程序等数据, 给他常驻在内存内而不直接移除,如此一来,下次取用这个数据时, 就不需要在去周边存取设备读取一次,呵呵!对于系统速度来说,真是不无小补喔! 所以啰,您就会晓得,如果你常常开启大容量的档案,以及执行一些很占资源的软件, 那么你就必须要『很大量的内存』来帮助你存放这些数据,瞧!很重要的一个项目吧!内存目前的规格也不少,主要有两种,分别是 SDRAM 与 DDR,新一代的内存通常使用 DDR 这种规格的内存, 不过还得配合主机板与 CPU 来选择 RAM 的规格才行!对于一个系统来说, 通常越大的内存代表越快速的系统,这是因为系统不用常常释放一些内存内部的数据。 以服务器来说,内存的容量有时比 CPU 的速度还要来的重要的!

显示卡

显示卡对于图形接口有相当大的影响!因为我们要将影像数据显示到屏幕时, 就需要使用到显示卡 (VGACard) 的相关硬件功能了。 目前 3D 的画面在计算机游戏接口与工作接口很大量的被使用,而由于如果这些 3D 画面没有先经过处理而直接进入 CPU 来做处理的话,将会影响到整体运作的速度,因为 CPU 的工作实在太多了!这个时候就有所谓的 GPU 出现了!

GPU 那是什么咚咚呢?为了避免由于大量的 3D 画面造成 CPU 的困扰,所以显示卡开发商就在显上卡上面安插一个可以处理这些很耗 CPU 运算时间的硬件来处理这些画面数据,如此一来,不但图形画面处理的速度增快了, CPU 的资源也会多出来以执行其它的工作喔!

目前的显示卡也有两种主要规格,一种是以传统 AGP 接口来进行影像数据的传输, 一种则是以更快的 PCIExpress 接口来传输数据!由刚刚我们提到的 CPU 运作频率中,我们可以知道 PCI 的接口标准速度是33MHz ,但是 AGP 标准是 66 MHz 。不过,即使是 AGP 的 66 MHz 也无法满足现在的需求了,因此, 才又有 PCI Express (简称 PCI-E) 接口出现。这个接口的速度又比 AGP 来的更加的快速呢。 不过,您到底要买哪一款?还是得要看您的主机板有没有支持该接口才行!
另外, VGA 卡上面也有一个内存,这个内存的大小可以影响您屏幕输出的分辨率与画素喔! 这个内存是直接嵌入于显示卡上面的,与你的主存储器(上面提到的 RAM)没有关系! 一般来说,服务器没有 X Window的话,显示卡并不重要,如果是需要使用到图形接口的话, 那么这个显示卡内存的容量就比较重要了!

硬盘与存取装置( hard disk )

总是需要有数据,我们的主机才能够藉由这些数据来加载,来运作吧? 这些数据一般来说,就是存放在主机的硬盘上面了。而我们也可以透过可携式储存媒体, 例如光盘、Zip 磁盘、软盘片等等来传递数据的。我们就单纯来说说硬盘好了。 在个人计算机上面,主流的硬盘存取接口应该是 SATA 与 IDE 这两种。一般来说,主机板上面至少应该都会有两个 IDE 或者 SATA 的插槽, 而每个插槽都可以接两个 IDE 或者SATA 接口的硬盘或装置。 SATA 是近年来开发出来的新接口,他的硬盘转速比较高,存取效能要比传统的IDE 接口来的好。 此外, SATA 的特色就是,他与主机板连接的排线可以比较长(可长达 1m), 并且排线比较细,可以帮助主机机壳内部的通风,有很不错的效果。 在 Linux 上面, SATA 或 IDE 接口的命名方法都是一样的, 所以未来我们还是以 IDE 来介绍装置。由于一个 IDE 插槽可以接两个IDE 接口的装置,那么系统怎么知道那个是那个?此时就需要 IDE 装置的跳针 (Jumper) 来设定了!你可以在一个 IDE 接口接的两个装置上面,以排线接一个 Master 以及一个Slave 的装置!而 Master 与 Slave 可以在任何一个 IDE 装置上面找到的!也就是说,如果你有两颗硬盘,那么你可以将任何一颗调成 Master ,但是另外一颗则必须为 Slave 才行!否则 IDE 接口会无法分办,而造成系统的当机喔!至于硬盘的一些相关数据我们在后面的章节再来提!至于硬盘的选购上面,您除了必须要注意硬盘的容量大小之外, 还得知道硬盘的转速,以及缓冲存储器的大小。目前的要求是,转速至少得 7200 转, 缓冲存储器最好可以选择 8M 比较好一些。

PCI适配卡

我们常用的网络卡、声卡、特殊功能卡等等,几乎都是透过 PCI 插槽来安装的, 这些东西就被称为 PCI 接口的装置啦!当然不止,因为主机板上还有很多内建的 PCI 装置呢!

网络卡:网络卡很重要吧!因为他是让你可以连接上 Internet 的重要功臣!网络卡的传输速度目前都已经可以支持 10/100Mbps 的主流速度了!但是网卡的好坏却差很多!同样是10/100Mbps ,但是 Intel 与 3Com 的卡硬是要比一般的杂牌卡多出 1000 元新台币以上,原因无他,因为网络卡的稳定性、消耗 CPU 资源的特性与其它特殊功能等,Intel 与 3Com 要比其它的厂牌优良的多! 至于网络线连接的接口上面,目前则几乎已经都是 RJ-45 的接口插孔了, 这种接口有点像是电话线插孔,不过要稍微大一点。 另外,由于网络的需求不断向上攀升,所以,网络卡已经有很多 Gigabits 的速度出现了。 您也可以选购 10/100/1000 Mbps 的网络卡喔!

SCSI 适配卡:这个东西可以用来连接 SCSI 的接口的装置!以硬盘为例,目前的硬盘除了个人计算机主流的 IDE/SATA 接口(刚刚说过了) 之外,就是这个 SCSI 接口!由于 SCSI 接口的装置比较稳定, 而且装置的运转速度较快,因而速度也会快的多,而且也比较不耗费 CPU 的资源。目前 SCSI 适配卡是一般大型服务器主机的硬盘传输接口,不过,用在个人计算机上面的话,IDE/SATA 接口就够了!因为, SCSI 接口的硬盘很贵呢!

主机板

上面提到的 CPU、RAM、VGA Card、PCI Card等等,全部都是接在这个主机板上面的。 当然啦,这个主机板就得要负责沟通所有接口的工作了。而沟通所有上面提到的咚咚的东西, 就是 主机板的芯片组。 由于主机板上面的芯片组将负责与 CPU、RAM 及其它相关的输出、输入装置, 所以,芯片组设计的好坏也相差甚多喔!

芯片组的功能:芯片组就是在沟通 CPU、 RAM 、输出与输入装置的重要角色!还记得刚刚我们在CPU 时候提到的频率问题吧?在这里我们再次的强调, CPU 的外频就是芯片组与其它周边沟通的速度啰,假如使用刚刚的 P-III 933 MHz 做为例子的话,那么你的芯片组运作频率应该是以 133为基准,所以 CPU 与芯片组沟通是 133 ,芯片组与 RAM 亦是 133 的速度,与 PCI 接口则通常是 33 (133/4),而与 AGP 则是 66 (133/2)啰!所以,一个芯片组就需要负责这么多不同的频率操作喔! 呵呵!所以啰,芯片组的好坏对于系统的影响也是相当大的! 另外,目前很多的技术可以提升各个与芯片组之间沟通的频率速度,例如 DDR 内存,可以将频率再提升一倍,所以,如果刚刚是 133 ,那么使用 DDR 内存时,就可以提升成为 266 啰!至于 P4 则芯片组与 CPU 之间则可以提升四倍的频率速度,遗憾的是,芯片组能支持的规格, 只有一种,并无法支持所有的规格,也就是说,你的 Intel 芯片组的主机板,只能支持 Intel 的 CPU 与芯片组能沟通的内存规格;

CPU、内存与芯片组 (就是主机板啦) 在选购的时候需要一起考虑,因为芯片组(主机板)能够支持的 CPU 只有特定的规格,而芯片组对内存的支持通常也仅支持特定规格,所以,当你选择 Intel的主机板芯片组时,那就不能使用 AMD 的 CPU 啰! 这在购买的时候要特别小心您主机板上芯片组所能支持的规格喔! 使用者最容易搞错的就是这里了!大家总是认为 DDR 最好,所以拼命也要买 DDR,但是,如果你主机板芯片组本来就不支持 DDR 内存的话,那你买来的 DDR 是找不到地方插的!所以, 如果您想要升级你的系统时,请特别留意你的主机板芯片组是否有支持喔!

I/O 地址与 IRQ 岔断: 既然主机板是负责各个计算机系统组件之间的沟通的,但是计算机的东西又太多了, 又有输出输入、又有不同的储存装置,主机板芯片组怎么知道如何负责沟通吶? 这个时候就需要用到所谓的 I/O 与 IRQ 啰!I/O 有点类似门牌地址啦, 每个装置都有他自己的地址,一般来说,不能有两个装置使用同一个 I/O 地址, 否则系统就会不晓得该如何运作,例如,如果你家门牌与隔壁家的相同, 那么邮差怎么送信到你家啊?不过,万一还是造成不同的装置使用了同一个 I/O 而造成 I/O 冲突时,就需要手动的设定一下各个装置的 I/O 啰!而除了 I/O 地址之外,还有个 IRQ 岔断这个咚咚,如果 I/O 想成是门牌号码的话,那么 IRQ 就可以想成是各个门牌连接到邮件中心 ( CPU ) 的专门路径啰!IRQ 可以用来沟通 CPU 与各个装置啦!目前 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喔!当然,也有所谓的 sharing IRQ的技术就是了!

BIOS :BIOS 是 Basic Input/Output System 的缩写,刚刚上面我们提到了很多的输出与输入以及 I/O, IRQ 等等的咚咚, 你要如何设定呢?可以透过操作系统,也可以透过主机板提供的 BIOS功能来设定喔!当你开机的时候,屏幕上不是会出现一些版本的讯息吗?那就是 BIOS 的设定啰!你可以在开机的时候按下 DEL 按键,以设定开机顺序、 I/O ,以及 IRQ 等等!

各硬件装置在linux中的代号：

• IDE硬盘        　　    /dev/hd[a-d]
• SCSI硬盘                /dev/sd[a-d]
• USB                        /dev/sd[a-d]          注：与SCSI硬盘一样
• CDROM                 /dev/cdrom    
• 软盘                       /dev/fd[0-1]
• 打印机                   /dev/lp[0-2]
• 鼠标                      /dev/mouse

磁盘分割：
硬盘是以 sectors(扇区), cylinder(磁柱), partitions(分割槽) 这些东西来作为储存的单位,而最底层的实体硬盘单位就是sectors 了,通常一个 sector 大约是512 bytes 左右。不过,在磁盘进行格式化的时候,可以将数个sector 格式化成为一个逻辑扇区(logical block),通称为 block。blocks 为一个档案系统(filesystem)存取的最小量。 那么 partition 是什么?简单的来说,你知道你的 Windows 有所谓的 C:, D: 是吧!其实他们是同一颗硬盘,只是利用『磁盘分割表』(partition table)来将实体的硬盘规划出不同的区块。