computer

目录

主板篇  
     PCIe通道 
     PCIe规范 
     更多主板参数  
     主板的选择  
硬盘篇  
     SATA简介 
     SATA标准 
     SSD 
     NVMe协议和M.2接口 
       M.2主要有2种接口
       SSD芯片颗粒
       SSD的容量并非8的整数倍？
       SSD的写入放大WAF
       如何查看SSD硬盘信息
内存篇  
     DDR内存 
     显存 GDDR 
USB篇 
     USB OTG 
     USB-HID 
其余项目 

更新日志：
20190614：增长内容：M.2主要有2种接口；SSD芯片颗粒；SSD的容量并非8的整数倍？；SSD的写入放大WAF；如何查看SSD硬盘信息

主板篇

传统的，历史上的主板主板一般有两块主要的芯片组——南桥和北桥。

• 南桥主要负责低速的I/O，例如SATA和LAN；（硬盘，网络）
• 北桥负责较高速的PCI-E和RAM的读取。（显卡，内存）

PCIe通道

因为CPU，显卡，内存速度及性能的增长，传统的北桥FSB总线成为瓶颈。

• 而后就出现了内存与CPU直连，（AMD首先采用，intel随后跟进）。
• CPU直连PCIe通道，一般16条,主要用于独立显卡。更多通道可接M.2的SSD。
• PCH芯片的DMI3总线，提供共享PCIe通道。主要用于其余外设。

PCH芯片的DMI总线版本同PCIe版本，提供的共享通道也不只仅只作成PCI-E插槽，像USB、SATA、网卡、声卡等也都会用到PCI-E通道链接CPU，因此即使主板提供了数条PCI-E 8×/16×插槽，也不是全部插槽均可以同时满通道（16×）运行的，有的甚至只有PCI-E 4×的水平。毕竟CPU提供的PCI-E通道有限，插槽和设备共享这些通道。
这个时期的主板，要看支持的PCIe通道数量，数量越多，可扩充性越强。价格天然越高。不要只看插槽。

PCIe规范

PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。

PCI Express 版本		Line 编码	原始传输率 GT/s	带宽 GB/s
				x1	x4	x8	x16
2003	PCIe 1	8b/10b	2.5	0.25	1	2	4
2007	PCIe 2	8b/10b	5	0.5	2	4	8
2010	PCIe 3	128b/130b	8	1	4	8	16
2019	PCIe 4	128b/130b	16	2	8	16	32
	PCIe 5	128b/130b	32	4	16	32	64

更多主板参数

http://www.365pcbuy.com/article-407.html
Intel主板芯片组参数速查表（201805版）

https://www.jb51.net/hardware/MotherBoard/671211.html
2019年5月主板性能天梯图 主板天梯图2019最新版

主板的选择

一线品牌就3家：华硕，技嘉，微星
主要关注的参数有

• 内存插槽: 4个内存槽且支持双通道；版本及频率
  
• SATA3: 4-6个
  
• USB3.0; 4-10个
  
• USB3.1; 2-6个
  
• CPU PCIe: 16x PCI-E 3.0通常用于直连独立显卡; (AMD Ryzen: 4x PCIe直连M.2或者拆为2个SATA)(Ryzen APU: 8x PCI-E 3.0直连独显; )
  
• PCH PCIe: 其余外设共享通道; (intel: 12~24x PCI-E 3.0); (AMD: 4,6,8x PCI-E 2.0)
  
• M.2接口及支持协议: 有可能使用上面2者之一。

硬盘篇

早期的IDE机械硬盘速度100MB/s(ATA100)，当时最快并行ATA(即ATA/133)能达到133MB/s。如今只有在古董级电脑里才能看到。而后进入SATA时代。

SATA简介

串行ATA（Serial ATA: Serial Advanced Technology Attachment）(串行高级技术附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口)
是一种计算机总线，负责主板和大容量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输，主要用于我的计算机。
串行ATA与串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的二者排线兼容，SATA硬盘可接上SAS接口。SATA的速度比以往更加快捷，并支持热插拔。

SATA标准

年份	SATA版本	编码bit	传输速率	数据传输率
2003	SATA 1	8b/10b	1.5Gbit/s	150MB/s
2005	SATA 2		3Gbit/s	300MB/s
2009	SATA 3		6Gbit/s	600MB/s

以优化为主的次要版本:
SATA 1a
2007 SATA 2.5,速度达到3000Mbps(理论上等同于375MB/s )。
2011 SATA 3.1
2013 SATA 3.2
2016 SATA 3.3
2018 SATA 3.4

SSD

目前主流的SATA 3.0通道的最大传输速度为6Gbps，实际速度最大为550MB/s。
SATA接口与AHCI标准是为高延时的机械硬盘而设计。高性能低延时的SSD使用SATA就会被限制。

NVMe协议和M.2接口

NVMe协议相对AHCI标准的优点：低延迟，低功耗，优化的IOPS并行处理等。

M.2接口
M.2最初叫作NGFF，全名是Next Generation Form Factor。
这个接口很特殊，同时支持SATA和PCI-E两个通道，很容易让人误解。
Socket2 (B key—ngff) , PCH南桥通道，SATA协议，实际最大550MB/s.
Socket3 (M key—nvme) , 支持PCI-Ex4, 即4个PCI-E通道，理论带宽可达4Gb/s.

因此并非全部的M.2固态硬盘读写速度都很快，若是是采用SATA通道的M.2接口固态硬盘，读写速度最大550MB/s。
在部分中低端平台，为了避免占用有限的PCIe通道，仍是会选择：SSD走SATA通道。

若只有16条PCI-E可用，插PCI-E x16的独立显卡就占满了。
若增长(采用CPU直连的M.2固态硬盘), 要占用PCI-E的4条。这时，16x的独显就会降为8x。
结果是：8条用于独显，4条用于M.2，而后空出4条PCI-E通道。
不过大部分主板的M.2都是走南桥PCH提供的共享PCI-E通道，因此并不会影响独显的带宽。
注：一般使用中，显卡运行在16x或8x状态下，差别也并不明显。

M.2主要有2种接口

• 主要用于SATA模式的B key插座，对应的插头是B&M key插头，短边6pin，防呆口在左边，插头2边都有防呆口；
• 主要用于PCIE模式的M key插座，对应的插头也是M key插头，短边5pin，防呆口在右边；

注: PCIE的M key能兼容SATA模式，因此一般SATA模式的M.2接口的SSD都采用B&M key插头，就是这种SSD能够适应全部主板的M.2插座。

M.2 接口	Socket2	Socket3
	B key	M key
	ngff	nvme
插座特色	防呆在左边	防呆在右边
	短边6pin	短边5pin
能够支援	PCIe x2	PCIe x4
	SATA	SATA
	USB,音频, UIM,HSIC	SMBus
主要用途	PCH南桥	CPU直连
	SATA协议	PCIe x4
	550Mb/s	4Gb/s
SSD插头	B&M key	M key
	SATA	PCIe x4

 

SSD芯片颗粒

原片 (Original) 正常的测试经过的成品
白片 (Good die) 封装后的原片中再检测到有瑕疵的颗粒
黑片 (Ink die) 原料阶段就被淘汰的次品

颗粒结构	时代	最小存储单元 bit/cell	一个单元能够有的状态	可擦写次数	价格	速度	应用
SLC NAND	初代	1bit	2	100000	昂贵	速度快	高端SSD
MLC NAND	二代	2bit	4	10000			中端SSD
TLC NAND	三代	3bit	8	3000			U盘，低端SSD
QLC NAND	四代	4bit	16	1000	便宜	速度慢

SSD的容量并非8的整数倍？

• SSD的可擦写次数表明SSD的使用寿命，不过首先说明，普通用户不用太担忧这个参数。除非你天天都将硬盘写满几遍。
• SSD还有一个效能问题就是在硬盘快要被塞满的时候，运行速度会忽然下降。

商家为了不这个问题出现，在出厂时就锁定的一部分空间不给普通用户使用。
好比一般会有120Gb, 230Gb的SSD，而不是128Gb和256Gb。
这样普通用户即便快要将120Gb塞满，也感受不到速度下降。

    ⇑ 出厂时就保留的隐藏空间，128Gb的芯片，用户可用空间120Gb。

SSD的写入放大WAF

                      图示：Time --> 随着时间的推移，磁盘逐渐被塞满 ... 

如上图，用这些格子表明闪存的存储空间。蓝色的是存有数据的位置。
若是删除了某个文件，硬盘并不会马上擦除对应位置的数据，而是作个标记[拆]。
当你要存储新的文件时，硬盘并不会使用标记的位置，而是使用空白的区域。
随着读写次数的增长，硬盘里的空白区域愈来愈少。

图示：将左上角区域的数据[ABCDE]-->移动到右上角空白区域; 而后擦除左上角片区。

如上图，当空白区域不够用时，就要将被标记的位置腾出来，也就是擦除其中的数据。
可是闪存要擦处数据就只能把一整块区域里的有用没用的数据同时擦除，
因此要首先将这里有用的数据移动到空白区域，而后再整块擦除。

这种过程被称为写入放大 WAF (Write Amplification Factor)
意味着更复杂的步骤，更长的耗时。更多的擦写次数。
这就是为何当硬盘被塞的太满，硬盘的运行速度和寿命就会下降的缘由。
https://www.youtube.com/watch?v=626XGdHveiw 

不少Linux系统安装指导，都会建议将swap分区放到机械硬盘上，除了能节省SSD的空间，也有上文写入放大问题的考量吧。

如何查看SSD硬盘信息

https://crystalmark.info/en/software/crystaldiskinfo/
https://briian.com/56279/
軟體名稱：mSMART
軟體版本：4.0.0
官方網站：MEMXPRO 敏博 http://www.memxpro.com/tw/service_software_service.html
軟體下載：下載 https://123.briian.com/forum.php?mod=viewthread&tid=9503

Windows下可以使用娱乐大师等这里就不提了。

Linux系统下安装smartmontools, 这里在arch环境下安装使用，命令是smartctl。

$ sudo pacman -S smartmontools

经常使用选项有：更多选项请看-h帮助或man page

• -i, --info Show identity information for device 显示设备的身份信息
• -a, --all Show all SMART information for device 显示设备的全部SMART信息
• -x, --xall Show all information for device 显示设备的全部信息
• -d TYPE, 将设备类型指定为如下之一: ata, scsi[+TYPE], nvme[,NSID], sat[,auto][,N][+TYPE],...不少选项请看 -h帮助
• -H, --health Show device SMART health status 显示设备SMART健康状态
• -c, --capabilities(ATA, NVMe) Show device SMART capabilities 显示设备SMART功能
• -A, --attributes Show device SMART vendor-specific Attributes and values 显示设备SMART供应商特定的属性和值
• -t TEST, --test=TEST 运行测试。测试: offline, short, ...不少选项请看 -h帮助
• -C, --captive Do test in captive mode (along with -t) 在圈养模式下进行测试（连同-t）
• -X, --abort Abort any non-captive test on device 停止任何非设备测试

$ sudo smartctl -i /dev/sdb
smartctl 7.0 2018-12-30 r4883 [x86_64-linux-5.1.8-arch1-1-ARCH] (local build)
Copyright (C) 2002-18, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org
=== START OF INFORMATION SECTION ===
Model Family: OCZ/Toshiba Trion SSDs
Device Model: OCZ-TRION100
Serial Number: X5RB54XWKMCX
LU WWN Device Id: 5 e83a97 200320312
Firmware Version: SAFM11.2
User Capacity: 240,057,409,536 bytes [240 GB]
Sector Size: 512 bytes logical/physical
Rotation Rate: Solid State Device
Form Factor: 2.5 inches
Device is: In smartctl database [for details use: -P show]
ATA Version is: ACS-2 (minor revision not indicated)
SATA Version is: SATA 3.1, 6.0 Gb/s (current: 3.0 Gb/s)
Local Time is: Fri Jun 14 17:34:44 2019 CST
SMART support is: Available - device has SMART capability.
SMART support is: Enabled

$ sudo smartctl -A /dev/sdb
smartctl 7.0 2018-12-30 r4883 [x86_64-linux-5.1.8-arch1-1-ARCH] (local build)
Copyright (C) 2002-18, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org
=== START OF READ SMART DATA SECTION ===
SMART Attributes Data Structure revision number: 16
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
ID# ATTRIBUTE_NAME FLAG VALUE WORST THRESH TYPE UPDATED WHEN_FAILED RAW_VALUE
9 Power_On_Hours 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 18539
12 Power_Cycle_Count 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 2454
167 SSD_Protect_Mode 0x0022 100 100 000 Old_age Always - 0
168 SATA_PHY_Error_Count 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 0
169 Bad_Block_Count 0x0003 100 100 010 Pre-fail Always - 0
173 Erase_Count 0x0012 194 194 000 Old_age Always - 0
192 Unexpect_Power_Loss_Ct 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 207
194 Temperature_Celsius 0x0023 064 045 030 Pre-fail Always - 36 (Min/Max 2/55)

内存篇

内存名词解释
SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory 同步动态随机存储器 (已退)
DDR: (DDR SDRAM) Double Data Rate SDRAM 双倍速率同步动态随机存储器 (内存)
GDDR: Graphics Double Data Rate SDRAM 图形双倍速率同步动态随机存储器 (显存)

CPU	RAM	全称	位宽	每周期读取
80286	DIP	Dual In-line Package
80386	SIMM	Single-Inline Memory Module	32bit	4字节
奔腾	DIMM	Double-Inline Memory Module	64bit	8字节

 

内存描述	RAM	全称	用途	特色	命名	说明
无缓冲型模组	UDIMM	Unbuffered DIMM	标准台式电脑	无ECC	DDRx-yyy	x表明第几代;yyy表明数据传输率; zzzz表明最大带宽;zzzz=yyy * 8 DDR位宽为64位,8个字节,(位宽×频率=带宽)
小外型DIMM	SO-DIMM	Small Outline DIMM	笔记本电脑		PCx-zzzz
寄存型模组	RDIMM	Registered DIMM	主要用于服务器	ECC

 

DDR内存

年代	内存版本	电压	预取机制 Bit	主要带宽型号有
	SDRAM	3.3v	1	PC-100/133/150
2002	DDR	2.5v	2	DDR-200/266/333/400
2004	DDR2	1.8v	4	DDR2-400/533/667/800
2007	DDR3	1.5v	8	DDR3-800/1066/1333/1600
2014	DDR4	1.2v	16	DDR4-1600/2133/2666/3200

 

基数				传输频率		贷款
公式>			VA*VB	CC*2	Vv-Da	Da*8	PC-Ea	Ea/1000	1000/VB
Vv	VA	VB	CC	Da	Db	Ea	Eb	Ec	FF
	预取 机制 (bit)	存储器 时钟频率 (MHz)	I/O总线 时钟频率 (MHz)	传输速率 [yyy]> (Mhz)	内存型号 DDRx-yyy	带宽 [zzzz]> (Mib/s)	模块名称 PCx-zzzz	最大 传输率 (Gib/s)	周期 (ns)
DDR	1	100	100	200	DDR-200	1600	PC-1600	1.6	10.0
	1	133	133	266	DDR-266	2128	PC-2100	2.1	7.5
	1	166	166	333	DDR-333	2664	PC-2700	2.7	6.0
	1	200	200	400	DDR-400	3200	PC-3200	3.2	5.0
DDR2	2	100	200	400	DDR2-400	3200	PC2-3200	3.2	10.0
	2	133	266	533	DDR2-533	4264	PC2-4200	4.2	7.5
	2	166	333	667	DDR2-667	5336	PC2-5300	5.3	6.0
	2	200	400	800	DDR2-800	6400	PC2-6400	6.4	5.0
	2	266	533	1066	DDR2-1066	8528	PC2-8500	8.5	3.8
DDR3	4	100	400	800	DDR3-800	6400	PC3-6400	6.4	10.0
	4	133	533	1066	DDR3-1066	8528	PC3-8500	8.5	7.5
	4	166	667	1333	DDR3-1333	10664	PC3-10600	10.6	6.0
	4	200	800	1600	DDR3-1600	12800	PC3-12800	12.8	5.0
	4	233	933	1866	DDR3-1866	14928	PC3-14900	14.9	4.3
	4	266	1066	2133	DDR3-2133	17064	PC3-17000	17.0	3.8
DDR4	8	100	800	1600	DDR4-1600	12800	PC4-12800	12.8	10.0
	8	133	1066	2133	DDR4-2133	17000	PC4-17000	17.0	7.5
	8	150	1200	2400	DDR4-2400	19200	PC4-19200	19.2	6.7
	8	166	1333	2666	DDR4-2666	21300	PC4-21300	21.3	6.0
	8	183	1466	2933	DDR4-2933	23500	PC4-23500	23.5	5.5
	8	187	1500	3000	DDR4-3000	24000	PC4-24000	24.0	5.4
	8	200	1600	3200	DDR4-3200	25600	PC4-25600	25.6	5.0
	8	225	1800	3600	DDR4-3600	28800	PC4-28800	28.8	4.4
	8	233	1866	3733	DDR4-3733	29900	PC4-29800	29.8	4.3
	8	250	2000	4000	DDR4-4000	32000	PC4-32000	32.0	4.0
	8	266	2133	4266	DDR4-4266	34100	PC4-34100	34.1	3.8
	8	287.5	2300	4600	DDR4-4600	36800	PC4-36800	36.8	3,5
	8	300	2400	4800	DDR4-4800	38400	PC4-38400	38.4	3.3
	8	333	2666	5333	DDR4-5333	42700	PC4-42700	42.7	3.0
	预取 机制 (bit)	存储器 时钟频率 (MHz)	I/O总线 时钟频率 (MHz)	传输速率 [yyy]> (Mhz)	内存型号 DDRx-yyy	带宽 [zzzz]> (Mib/s)	模块名称 PCx-zzzz	最大 传输率 (Gib/s)	周期 (ns)
公式>			VA*VB	CC*2	Vv-Da	Da*8	PC-Ea	Ea/1000	1000/VB
Vv	VA	VB	CC	Da	Db	Ea	Eb	Ec	FF

显存GDDR

GDDR5是一种高性能显卡用内存，专为高带宽需求电脑应用设计。
GDDR5采用了DDR3的8bit预取技术，且使用了两条并行的DQ总线，从而实现双倍的接口带宽。
至关于提供了在GDDR3基础上多加了一条通道，而GDDR3显存却只有一条通道.因此GDDR5的理论速度可达GDDR3的4倍以上。

年代	显存版本	对应的 内存版本	预取机制 bit	电压	最大容量	位宽	封装针脚	描述
2004	GDDR	DDR	2	2.5v	16/32	16/32	144	初版，与内存差异不算大
	GDDR2	DDR2	4	2.5v	32	32	144	发热巨大，昙花一现
2008	GDDR3	DDR2	4	1.8v	128	32	136/144	优化增强，生命周期长达5年
	GDDR4	DDR3	8	1.5v	128	32	136	Nv不支持...AMD部分使用过
2012	GDDR5	DDR3	8	1.5v	1024	32	170	比较出色，目前主流配置
	GDDR5X	DDR4	16	1.35v	2048	32/64	190	少数高端N卡专用
	GDDR6	DDR4	16	1.35v	4096	32/64	180	预计2020年

 

USB篇

Universal Serial Bus（通用串行总线）
（b是bit,位,比特），b/s 通常表示位传输速度，bps 表示位传输速率，数值上相等。
（B是Byte,字节），B/s与b/s，BPS(字节每秒)与bps（位每秒）相差8倍（1 Byte = 8 bit）。
1MB/s（兆字节/秒）=8Mbps（兆位/秒），好比:USB1.1（12Mbps=1.5MB/s）。

最新的USB3使用物理层编码8b/10b 

年代	USB版本	速率bps	速度	电压V	电流mA	速率称号	中文	接口基座	针脚
1994	USB 0.7
1996	USB 1	1.5Mb/s	192KB/s	5	500mA	Low-Speed	低速
1998	USB 1.1	12Mb/s	1.5MB/s	5	500mA	Full-Speed	全速
2000	USB 2	480Mb/s	60MB/s	5	500mA	High-Speed	高速	黑色或白色	4
2009	USB 3	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA	Super-Speed	超高速	蓝色	9
2013	USB 3.1 Gen1	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA
2017	USB 3.2 Gen1x1	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA
2013	USB 3.1 Gen2	10Gbps	1280MB/s	20	5A	Super-Speed+	超高速+
2017	USB 3.2 Gen2x1	10Gbps	1280MB/s	20	5A
2017	USB 3.2 Gen2x2	20Gbps	2.5GB/s	20	5A			Type-C
2019	USB 4	40Gbps	5GB/s	20	5A

 

年代	USB版本	速率Gbps
	Thunderbolt 1	10Gbps
	Thunderbolt 2	20Gbps
2017	Thunderbolt 3	40Gbps

 

USBOTG

USB OTG是USB On-The-Go的缩写, OTG技术就是实如今没有Host的状况下，实现从设备间的数据传送。
例如数码相机直接链接到打印机上，经过OTG技术，链接两台设备间的USB口，将拍出的相片当即打印出来；
也能够将数码照相机中的数据，经过OTG发送到USB接口的移动硬盘上，野外操做就没有必要携带价格昂贵的存储卡，或者背一个便携电脑。

USB-HID

是Human Interface Device的缩写，由其名称能够了解HID设备是直接与人交互的设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。不过HID设备并不必定要有人机接口，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。

在HID协议下，U盘的固件能够被黑客修改，植入恶意代码，将U盘假装成键盘、网卡，进而操纵电脑、篡改DNS，完成下一步的攻击。除了U盘，其余USB设备一样能够假装，例如利用充电宝盗取数据也家常便饭。

其余项目

电源
电源最大的发展是转化率提升了很多。效能更好。
选择时至少选择金牌80%以上转换率的。
注意总功率，CPU供电接口，显卡供电接口等。
不要选杂牌。淘宝上有好评无数，销量过万的，里面居然有水泥块…
（好的电源用料足，一般也比较重。）要买主流大牌的，别买到水泥快…

机箱
至于机箱，基本没变。

• 老机箱，电源在上面，全封闭。
  
• 新机箱，电源下置，侧透。
  

把机箱倒置，就电源下置了；为方便静音散热，侧面盖板打开，实现侧透，不只透光，还透风。 see, 机箱基本没变化。 好的机箱一般不会过轻巧… 光效 至于各类灯光效果，那彻底是光污染。浪费资源，且毫无心义。 大部分是图新鲜，买回去开几天，以后能关的都会关掉。 水冷 水冷液可选不导电的矿物油，不怕漏液，不会变质。 （听说有人使用过植物油，时间长了会变质，就会有味道出来，虽然不漏液。） SSD 注意别买到大号U盘。 关于带核显的CPU AMD的核显效果比同级别的intel强。可是上面主板篇的。 若是在核显CPU上加装显卡。Intel支持PCI-e 3.0 16x；AMD只能支持PCI-e 3.0 8x； 仅参照前面的表的出的结论，没有具体查证主板芯片，仅供参考。