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1计算机概论

时间:2022-09-12 02:30:00 3l晶体管sub4p插头连接器

1计算机概论

  • 前言
  • 1.计算机单位(容量、速度)
    • 1.1容量单位
    • 1.2速度单位
    • 1.3进制的混用
  • 2.计算机框架及相关设备
    • 2.1CPU外频与倍频
    • 2.2内存和总线宽度
    • 2.3超线程 (Hyper-Threading, HT)
    • 2.4内存 (main memory)
      • 2.4.1 DDR/DDR2/DDR3/DDR4
      • 2.4.2 DDR外观
      • 2.4.3 DDR3/DDR3L
      • 2.4.4 多通道设计
    • 2.5BIOS(Basic Input Output System)
    • 2.6显卡
      • 2.6.1 显卡数据
      • 2.6.2 显卡接口
    • 2.7硬盘和存储设备
      • 2.7.1 硬盘的物理组成
        • 2.7.1.1 机械硬盘(HDD)
        • 2.7.1.2 固态硬盘(SSD)
        • 2.7.1.3 对比固态硬盘和机械硬盘
      • 2.7.2 硬盘的接口
        • 2.7.2.1 IDE接口
        • 2.7.2.2 SCSI接口
        • 2.7.2.3 SATA接口
        • 2.7.2.4 SAS接口
        • 2.7.2.5 msata接口
        • 2.7.2.6 M.2接口
        • 2.7.2.7 USATA接口
        • 2.7.2.8 ESATA接口
        • 2.7.2.9 ZIF/CE接口
        • 2.7.2.10 LIF接口
        • 2.7.2.11 PCIE接口
        • 2.7.2.12 光纤FC接口
        • 2.7.2.13 USB接口
          • 2.7.2.13.1 USB接口类型
            • 2.7.2.13.1.1 Type类型
            • 2.7.2.13.1.2 Mini类型
            • 2.7.2.13.1.3 Micro类型
            • 2.7.2.13.1.4 Lighting类型
          • 2.7.2.13.2 USB接口汇总
          • 2.7.2.13.3 USB接口类型和协议规范
          • 2.7.2.13.4 USB标准规范
          • 2.7.2.13.5 USB 3.0/3.1/3.2
          • 2.7.2.13.6 雷电3和USB Type-C的区别
      • 2.7.3 硬盘的性能
    • 2.8扩展卡与接口
    • 2.9主板
      • 2.9.1 设备I/O位址
      • 2.9.2 IRQ中断信道
      • 2.9.3 CMOS与BIOS
      • 2.9.4 连接周围设备的接口
    • 2.10电源供应器(Power)

前言

本专栏记录了《鸟哥》 Linux 私房菜:基础学习 学习笔记第四版

1.计算机单位(容量、速度)

1.1容量单位

0/1 我们称这个二进制单位为 bit。
但 bit 它太小了,所以在存储数据时使用每个简单的数据 8 个 bits 记录大小,因此定义 Byte 该单位的关系如下:

1 Byte = 8 bits 

单位转化:

在这里插入图片描述

1.2速度单位

CPU常用的运算速度 MHz 或者是 GHz 等单位,这个 Hz 其实是秒分之一。
在网络传输方面,由于网络使用 bit 是单位,所以网络常用的单位是 Mbps 是 Mbits per second,也就是每秒多少 Mbit。

我们经常听到 20M/5M 光代传输速度(实际上是每秒)20Mbit/每秒5Mbit) 若转换为文件大小 Byte 实际上是单位的转换 因此,理论的最大传输值是:每秒 2.5MByte/ 每秒625KByte的下载/上传速度喔! 20M  /  8=  2.5MByte/s  5M   /  8=  625KByte/s  

1.3进制的混用

购买了500GB一个硬盘,但格式化后只剩下460GB为什么左右容量?

因为一般硬盘制造商会使用十进制单位,所以500GByte代表为 500*1000*1000*1000Byte之意。  转换成文件的容量单时使用二进制(1024为底),所以就成为466GB左右的容量了。
500*1000*1000*1000/1024/1024/1024=465.66

2、电脑框架及相关设备

电脑的五大单元包括:输入单元、输出单元、控制单元、算数逻辑单元、存储单元五大部分。其中CPU占有控制、算术逻辑单元,存储单元又包含内存与辅助内存;

数据会流进/流出内存是CPU所发布的控制命令,而CPU实际要处理的数据则完全来自于内存;

CPU依设计理念主要分为:精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC)系统;

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。 我们现在所称的电脑是32或64位主要是依据这个 CPU解析的字组大小而来的!

计算机组成框图:

细化的框图:

2.1CPU外频与倍频

如 Intel Core 2 E8400 的内频为 3.0GHz,而外频是333MHz,因此倍频就是9倍啰! (3.0G=333Mx9, 其中1G=1000M)

2.2内存与总线宽度

CPU 内置的内存控制芯片对内存的工作频率最高可达到 1600MHz。这只是工作频率(每秒几次)。一般来说,每次频率能够传输的数据量,大多为 64 位,这个 64 位就是所谓的“宽度”了!

CPU可以从内存中取得的最快带宽就是 
1600MHz 64bit = 1600MHz 8 Bytes = 12.8GByte/s

2.3超线程 (Hyper-Threading, HT)

在每一个 CPU 内部将重要的寄存器 (register) 分成两群, 而让程序分别使用这两群寄存器。也就是说,可以有两个程序“同时竞争 CPU 的运算单元”,而非通过操作系统的多任务切换! 这一过 程就会让 CPU 好像“同时有两个核心”的模样

2.4内存 (main memory)

只读存储器(Read Only Memory, ROM): ROM是一种非挥发性的内存。这个内存芯片在没有通电时也能够将数据记录下来。
静态随机存取内存(Static Random Access Memory, SRAM):SRAM在设计上使用的电
晶体数量较多,价格较高,且不易做成大容量,但是速度快。
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根据技术分为SDRAM(同步动态随机存取内存)与DDR SDRAM,这两种内存的差别除了在于脚位与工作电压上的不同之外,DDR是所谓的双倍数据传送速度(Double Data Rate双比特翻转)。

2.4.1 DDR/DDR2/DDR3/DDR4

DDR SDRAM又依据技术的发展,有DDR, DDR2, DDR3, DDR4等等。

DDR2的频率 = 4 倍SDRAM
DDR3的频率 = 8 倍SDRAM,每次会存取8 bits为一组的数据
DDR4的频率 = 8 倍SDRAM

2.4.2 DDR外观

颜色说明:
蓝色:每一代内存的缺口处位置都不同
绿色:内存卡口,圆口或方口
红色:内存芯片,大片或小片
1、DDR1代内存(淘汰了)

2、DDR2代内存(停产了,一小部分电脑还在用)

3、DDR3代内存(快停产了,大部分电脑在用)

4、DDR4代内存

总结:

DDR1=大片+圆口+缺口7.3cm左右;
DDR2=小片+圆口+缺口7cm左右;
DDR3=小片+方口+缺口5.5cm左右;
DDR4=小片+方口+缺口与DDR3相反;
DDR4将内存金手指设计为中间稍突出、边缘收矮的形状。
这样的设计既可以保证DDR4内存的金手指和内存插槽触点有足够的接触面,信号传输确保信号稳定的同时,让中间凸起的部分和内存插槽产生足够的摩擦力稳定内存。

缺口示意图

2.4.3 DDR3/DDR3L

DDR3 标准电压为 1.5V
DDR3L 电压为 1.35V

2.4.4 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。
如上所述,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!

2.5BIOS(Basic Input Output System)

BIOS控制着开机时各项硬件参数的取得(即系统硬件的详细信息与开机设备的选择等等),BIOS 通常是写入类似闪存 (flash) 或 EEPROM中。

2.6显卡

2.6.1 显卡数据

显卡又称为VGA(Video Graphics Array),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。
显卡主要也是通过CPU的控制芯片来与CPU、内存等沟通。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。
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。

数据传输的带宽差异:

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!

PCIe 的版本:

PCIe 3.0 的 16x,最大带宽就可以到达接近 32GBytes/s 的传输量。

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?

1024*768=786,432像素
786,432*3=2,359,296Bytes
2,359,296Bytes/1024/1024=2.25MBytes(换算单位)
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!

2.6.2 显卡接口

从接口性能上来看,显示器接口的性能是 DP>HDMI>DVI>VGA。
其中VGA传输的是模拟信号,其他均是数字信号。

D-Sub (VGA端子):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。 主要的规格有标准的 640x350px @70Hz、1280x1024px @85Hz 及 2048x1536px @85Hz 等。
DVI:共有四种以上的接头,不过台湾市面上比较常见的为仅提供数码讯号的 DVI-D,以及整合数码与模拟讯号的 DVI-I 两种。DVI 常见于液晶屏幕的链接, 标准规格主要有:1920x1200px @60Hz、 2560x1600px @60Hz 等。
HDMI: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!
Display port:DP接口也是一种高清数字显示接口标准,可以连接电脑和显示器,也可以连接电脑和家庭影院。DP接口可以理解是HDMI的加强版,在音频和视频传输方面更加强悍。目前情况下,DP与HDMI在性能上没有多大区别。如果你使用3840*2160分辨率(4K),HDMI由于带宽不足,最大只能传送30帧,DP就没有问题。

2.7硬盘与储存设备

电脑系统上面的储存设备包括有:硬盘、软盘、MO、CD、DVD、磁带机、U盘(闪存)、还有新一代的蓝光光驱等, 乃至于大型机器的区域网络储存设备(SAN, NAS)等等,都是可以用来储存数据的。

2.7.1 硬盘的物理组成

如果从存储数据的介质上来区分,硬盘可分为机械硬盘(Hard Disk Drive, HDD)和固态硬盘(Solid State Disk, SSD),机械硬盘采用磁性碟片来存储数据,而固态硬盘通过闪存颗粒来存储数据。

2.7.1.1 机械硬盘(HDD)

机械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。
结构:


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。 实际运行时, 主轴马达让盘片转动,然后机械手臂可伸展让磁头在盘片上头进行读写的动作。
留声机上使用的唱片和我们的磁盘盘片非常相似,只不过留声机只有一个磁头,而硬盘是上下双磁头(单一盘片的容量有限,硬盘内部会有两个以上的盘片),盘片在两个磁头中间高速旋转。
磁盘盘片:

也就是说,机械硬盘是上下盘面同时进数据读取的。而且机械硬盘的旋转速度要远高于唱片(目前机械硬盘的常见转速是 7200 r/min),所以机械硬盘在读取或写入数据时,非常害怕晃动和磕碰。另外,因为机械硬盘的超高转速,如果内部有灰尘,则会造成磁头或盘片的损坏,所以机械硬盘内部是封闭的,如果不是在无尘环境下,则禁止拆开机械硬盘。
逻辑结构
机械硬盘的逻辑结构主要分为磁道、扇区和拄面。

磁道(track):每个盘片都在逻辑上有很多的同心圆,最外面的同心圆就是 0 磁道。我们将每个同心圆称作磁道(注意,磁道只是逻辑结构,在盘面上并没有真正的同心圆)。硬盘的磁道密度非常高,通常一面上就有上千个磁道。但是相邻的磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近会相互产生影响。
扇区 (sector):在磁盘上每个同心圆是磁道,从圆心向外呈放射状地产生分割线(扇骨),将每个磁道等分为若干弧段,每个弧段就是一个扇区。每个扇区的大小是固定的,为 512Byte。扇区也是磁盘的最小存储单位。

柱面 (cylinder):如果硬盘是由多个盘片组成的,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,那么所有盘片都会从外向内进行磁道编号,最外侧的就是 0 磁道。具有相同编号的磁道会形成一个圆柱,这个圆柱就被称作磁盘的柱面。

硬盘的大小 = 磁头数 * 柱面数 * 扇区数 * 每个扇区的大小

磁头数(Heads):表示硬盘共有几个磁头,也可以理解为硬盘有几个盘面,然后乘以 2;
柱面数(Cylinders):表示硬盘每面盘片有几条磁道;
扇区数(Sectors):表示每条磁道上有几个扇区;每个扇区的大小一般是 512Byte,新的大容量硬盘已经有 4KByte 的扇区。

通常数据的读写默认会由外圈开始往内写,是因为外围的圆会具有更多的扇区,可以存储更多的数据。最内侧磁道上的扇区面积最小,数据密度最大。

2.7.1.2 固态硬盘(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! 不过早期的 SSD 有个很重要的致命伤,就是这些闪存有“写入次数的限制”,因此通常 SSD 的寿命大概两年就顶天了!所以数据存放时, 需要考虑到备份或者是可能要使用 RAID 的机制来防止 SSD 的损毁。
结构:

2.7.1.3 固态硬盘和机械硬盘对比


固态硬盘因为丟弃了机械硬盘的物理结构,所以相比机械硬盘具有了低能耗、无噪声、抗震动、低散热、体积小和速度快的优势;不过价格相比机械硬盘更高,而且使用寿命有限。

2.7.2 硬盘的接口

机械硬盘通过接口与计算机主板进行连接。传统磁盘接口包括有 、 IDE 、SCSI、SATA,、SAS等等。 若考虑外接式磁盘,那就还包括了 USB, eSATA 等等接口。

2.7.2.1 IDE接口

IDE 硬盘接口(Integrated Drive Eectronics,并口,即电子集成驱动器)也称作 “ATA硬盘” 或 “PATA硬盘”,是早期机械硬盘的主要接口,ATA133 硬盘的理论速度可以达到 133MB/s(此速度为理论平均值),已经被 SATA 取代。其特点为:价格低廉,兼容性强,性价比高,数据传输慢,不支持热插拔等等。

2.7.2.2 SCSI接口

SCSI 接口(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口),广泛应用在服务器上,具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU 占用率低及热插拔等优点,理论传输速度达到 320MB/s,被SAS 取 代。其特点为:传输速率高、读写性能好、可连接多个设备、可支持热插拔,但是价格相对来说比较贵。

2.7.2.3 SATA接口

SATA 接口(Serial ATA,串口),是速度更高的硬盘标准,具备了更高的传输速度,并具备了更强的纠错能力。目前已经是 SATA 三代,理论传输速度达到 600MB/s(此速度为理论平均值)。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。


由于SATA一条排线仅接一颗硬盘,所以你不需要调整跳针。不过一张主板上面SATA插槽的数量并不是固定的, 且每个插槽都有编号。

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

SATA1.0      1.5 Gbit/s = 1.5*1000/10 MByte/s = 150 MByte/s
SATA2.0      3 Gbit/s = 3*1000/10 MByte/s = 300 MByte/s
SATA3.0      6 Gbit/s = 6*1000/10 MByte/s = 600 MByte/s

2.7.2.4 SAS接口

SAS接口(Serial Attached SCSI),其可以向下兼容SATA。具体来说,二者的兼容性主要体现在物理层和协议层的兼容。在物理层,SAS接口和SATA接口完全兼容,SATA硬盘可以直接使用在SAS的环境中,从接口标准上而言,SATA是SAS的一个子标准,因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盘,但是SAS却不能直接使用在SATA的环境中,因为SATA控制器并不能对SAS硬盘进行控制;在协议层,SAS由3种类型协议组成,根据连接的不同设备使用相应的协议进行数据传输。其中串行SCSI协议(SSP)用于传输SCSI命令;SCSI管理协议(SMP)用于对连接设备的维护和管理;SATA通道协议(STP)用于SAS和SATA之间数据的传输。因此在这3种协议的配合下,SAS可以和SATA以及部分SCSI设备无缝结合。其传输速率比SATA要快很多。


SAA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,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。支持例如热拔插等功能,因此,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。

2.7.2.5 msata接口

msata是SATA协会(Serial ATA International Organization;SATA-IO)开发的新的mini-SATA(mSATA)接口控制器的产品规范,新的控制器可以让 SATA技术整合在小尺寸的装置上。同时mSATA将提供跟SATA接口标准一样的速度和可靠度,提供小尺寸CE产品(如Notebooks/ Netbook)的系统开发商和制造商更高效能和符合经济效益的储存方案。由于mSATA MINI PCI-E SSD体积小巧,越来越多笔记本产品开始使用这种接口的笔记本硬盘。

2.7.2.6 M.2接口

M.2(前身是NGFF)接口,是Intel推出的一种替代MSATA新的接口规范,是为超极本(Ultrabook)量身定做的新一代接口标准,以取代原来的mSATA接口。无论是更小巧的规格尺寸,还是更高的传输性能,M.2都远胜于mSATA。

2.7.2.7 USATA接口

USATA接口,常见于笔记本内部,多见于三星、索尼的笔记本中的固态硬盘,一般为1.8寸规格。

2.7.2.8 ESATA接口

ESATA的全称是External Serial ATA(外部串行ATA),它是SATA接口的外部扩展规范。换言之,eSATA就是“外置”版的SATA,它是用来连接外部而非内部SATA设备。例如拥有eSATA接口,你就可以轻松地将SATA硬盘与机箱的eSATA接口连接,而不用打开机箱更换SATA硬盘。相对于SATA接口来说,eSATA在硬件规格上有些变化,数据线接口连接处加装了金属弹片来保证物理连接的牢固性。原有的SATA是采用L形插头区别接口方向,而eSATA则是通过插头上下端不同的厚度及凹槽来防止误插,它同样支持热拔插。虽然改变了接口方式,但eSATA底层的物理规范并未发生变化,仍采用了7针数据线,所以仅仅需要改变接口便可以实现对SATA设备的兼容。

2.7.2.9 ZIF/CE接口

ZIF(CE)接口,笔记本、微型笔记本、口袋笔记本上很久之前用的一种接口,有HDD也有SSD,多数是1.8寸固态盘规格。应该是40pin。

2.7.2.10 LIF接口

LIF(Low Insertion Force)接口是苹果笔记本MacBook Air特有的硬盘接口类 型,目前仅适用在MacBook Air B & C,它提供了一个比SATA接口还细小的LIF接口。

2.7.2.11 PCIE接口

PCIE接口是直连CPU的,而且绝大部分中高端主板是配有直连CPU的m.2接口,低端缩水版本的m.2都是走的pch(主板南桥)然后再连接CPU。

2.7.2.12 光纤FC接口

光纤通道,其为英文字母Fibre Channel的缩写。其最初设计也不是为了硬盘设计开发的接口,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

2.7.2.13 USB接口

USB通用串行总线(英语:Universal Serial Bus,缩写USB)(是磁盘的外接接口),是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品,并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。USB3.1,传输速度为10Gbit/s,三段式电压5V/12V/20V,最大供电100W ,新型Type C插型不再分正反。

2.7.2.13.1 USB接口类型

插头,plug,对应的也叫公口,即插别人的;
插座,receptacle,对应也叫做母口,即被插的;
USB的接口类型,根据接口形状不同,主要可以分为三大类:
TYPE类型:普通的硬件直接叫做Type
Mini类型:小型版本的叫Mini迷你的
Micro类型:更加小的,叫做Micro微小的
Lighting类型:接口体积小,令设备更纤薄(苹果专用)
USB接口类型朝着小型化,高速化的方向发展。并且随着TYPE C接口的大量使用,使USB3.0超高速设备接口及OTG功能得到了硬件接口上的支持。

2.7.2.13.1.1 Type类型

TYPE类型常见于PC机,按其接口形状(介面)的不同又分为三大类。
分别为Type A,Type B,Type C三种类型,其中TypeC现在是主流。USB4标准更宣布,将只支持Type-C。
其中Type A和Type B、Type C根据支持的USB标准不同,又可以分为USB 2.0和USB 3.0标准USB接口。根据接口的颜色,我们很容易区分该接口是支持USB 2.0(黑色)还是支持USB 3.0(蓝色)的。Type A型接口也是我们日常生活中最常见的USB接口,广泛应用于鼠标、
键盘、U盘等设备上,Type B型则常用于打印机、特殊显示器等设备上,Type C型则常用手机、电脑设备上。

2.7.2.13.1.2 Mini类型

Mini USB接口,是一种小型的USB接口,其指标与标准USB相同,但是加入了ID针脚(用于区分设备是主机还是外设),以支持OTG(On The Go,该功能允许在没有主机的情况下,实现设备间的数据传送)功能。Mini USB接口主要分为Mini-A和Mini-B两种,样貌如下:

2.7.2.13.1.3 Micro类型

Micro USB接口,属于Mini USB的下一代规格接口,Micro USB接口的插头采用了不锈钢材料,插拔寿命提高为10000次,相比Mini USB接口,在宽度几乎不变的情况下,高度减半,更为小巧。Micro USB接口也可分为Micro -A和Micro-B两种,样貌如下:

在USB 3.0标准发布后,Micro-B接口也有了新的造型,我们购买的支持USB 3.0的移动硬盘盒大部分就采用了该接口。

2.7.2.13.1.4 Lighting类型

苹果Lighting接口体积小,令设备更纤薄。它的前身是30pin接口,但自iPhone 5之后,更小体积的8pin Lighting接口取代了30pin接口。具有速度快、体积小、易插拔的特点。当然这种接口只能在苹果设备上使用。

2.7.2.13.2 USB接口汇总

2.7.2.13.3 USB接口类型与协议规范

最新的USB4标准目前仅支持Type-C接口,同时USB4采用了Thunderbolt协议(俗称雷电接口协议,是由Intel主导开发的接口协议,具有速度快,供电强,可同时兼容雷电、USB、Display Port、PCIe等多种接口/协议的特点),因此,支持USB4标准的Type-C接口也是可以兼容雷电接口的。


注:表中标注的传输速率为该标准支持的最高传输速率。

2.7.2.13.4 USB标准规范

2.7.2.13.5 USB 3.0/3.1/3.2

USB 3.1 Gen 1(不久之前被称为 USB 3.0)现在被称为 USB 3.2 Gen 1。它继续支持在单车道上达 5Gbps 的数据传输速率,市场术语是超高速 USB。
USB 3.2 Gen 2×1——支持高达 10Gbps 的单线传输速率。它基本上是一个重新品牌的 USB 3.1 代 2。在市场营销方面,你会看到一个标识,上面写着 SuperSpeed+ USB 10Gbps,或者简单地写着 SuperSpeed USB 10Gbps。
USB 3.2 Gen 2×2。2 意味着它是一种双线传输(根据主机的不同,最高传输速率可达 2 x 10Gbps),因此该规范(USB 3.2 规范)的最高传输速度为 20Gbps。由于多车道要求,这只能通过 USB-C 连接完成。在市场营销方面,你可能会看到一个标志,上面写着 SuperSpeed++ USB 20Gbps,但为了避免混淆消费者,制造商称之为 SuperSpeed USB 20Gbps


USB3.0极其以上版本都含有SS标识,在一些SS标识还会标有数字或者字母来区分不同的版本协议与带宽,如果标识周围还有小电池符号,那么说明还可以支持关机充电。

2.7.2.13.6 雷电3和USB Type-C的区别

想要弄清楚这两种电缆的区别,首先就需要先厘清雷电3、USB 3.1、Type-C这三个名词的概念。其实,雷电3(Thunderbolt 3)和USB 3.1都是数据传输协议,不同传输标准区别主要在于传输速率。 拿USB 3.1来说,还分为USB 3.1 Gen1和USB 3.1 Gen2,USB 3.1 Gen1的最大传输速率为5Gb/s,USB3.1 Gen2最大传输速率为10Gb/s。而Type-C则是一种接口规格,除此之外还有Type-A、Type-B等其他接口规格。

用户容易把雷电3和USB Type-C搞混淆的原因之一,就是两种电缆均采用了Type-C接口规格,看起来几乎完全相同。现在为了更好的区分两者,雷电3数据线上都会带有雷电标志
雷电3和USB Type-C虽然有相同的接口,却与不同的传输协议配对,分别是雷电3(Thunderbolt 3)和USB 3.1。尽管传输协议存在差异,但雷电3和USB Type-C可以共享Type-C接口。 例如,如果用户从笔记本电脑的USB Type-C接口连接到显示器的雷电3接口,也可以正常扩展使用。唯一的区别是由于USB 3.1 Gen2的带宽限制,传输带宽将从40Gb/s降至10Gb/s。

USB 3.1Gen2:1、10Gbps带宽(双通道)。2、100W供电接入。3、单路4K
雷电3(Thunderbolt 3):1、40Gbps带宽(双通道)。2、100W供电接入。3、双路4K 。4、菊花链功能,即在多个显示器上显示一个大图像。
雷电4:淘汰USB Type-A、HDMI、DisplayPort、RJ-45网口、音频口、充电口等等,实现真正的“一口化”。速度快、性能强,采用通用的Type-C接口,可以和USB4互补兼容。

2.7.3 硬盘的性能

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,性能越好。
对于磁盘来说,转速的快慢会影响到性能,主流的台式机硬盘为每分钟7200转,笔记本电脑则是5400转。

2.8扩展卡与接口

由于主板常有其他要求,需要适配包括声卡、网卡、USB控制卡、显卡、磁盘阵列卡等等。主板上面通常会预留多个扩充接口的插槽, 这些插槽包括 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。
PCIe 有不同的信道数,基本上常见的就是 x1, x4, x8, x16 等。(见2.6.1)

多信道卡 (例如 x8 的卡) 安装在少信道插槽 (例如 x4 的插槽) 的可用性

一个x16  PCIe 3.0 的信道,可以设计为以下3种情况:
(1)一个 x16 
(2)或者是两个 x8 
(3)或者是两个 x4 加上一个 x8 的方式来增加扩展卡

x16 的插槽,但是该插槽内其实只有 x8 或 x4 的信道有用

如果我的 x16 的卡安装在 x16 的插槽,但是这个插槽仅有 x4 的电路设计,那我这张卡可以运行吗? 

当然可以!这就是 PCIe 的好处了!它可以让你这张卡仅使用 x4 的电路来传送数据,而不会无法使用!
只是...你的这张卡的极限性能,就会只剩下4/16 = 1/4 。所以,发挥扩展卡性能须考虑的插槽位置。

2.9主板

主板是负责各个电脑元件之间的沟通,但是电脑元件实在太多了,有输出/输入/不同的储存设备等等, 主板芯片组怎么知道如何负责沟通呐?
这个时候就需要用到所谓的I/O位址与IRQ。

2.9.1 设备I/O位址

I/O位址有点类似每个设备的门牌号码,每个设备都有他自己的位址,一般来说,不能有两个设备使用同一个I/O位址,否则系统会不知道该如何运行这两个设备。

2.9.2 IRQ中断信道

如果I/O位址想成是各设备的门牌号码的话,那么IRQ中断(Interrupt)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,即sharing IRQ的技术。

2.9.3 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位址与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 flash 或 EEPROM 的程序,他可以在开机的时候执行,以载入CMOS当中的参数, 并尝试调用储存设备中的开机程序,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设置程序的按键都不同,一般台式机常见的是使用[del]按键进入BIOS设置画面。

2.9.4 连接周边设备的接口

主板与各项输出/输入设备的链接主要都是在主机机箱的后方,主要有:
PS/2接口:这原本是常见的键盘与鼠标的接口,不过目前渐渐被USB接口取代,甚至较新的主板可能就不再提供 PS/2 接口了;
USB接口:通常只剩下 USB 2.0 与 USB 3.0,为了方便区分,USB 3.0 为蓝色的插槽颜色。
声音输出、输入与
麦克风:这个是一些圆形的插孔,而必须你的主板上面有内置音效芯片时,才会有这三个东西;
RJ-45网络头: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,不过内部有八蕊线喔!接上网络线后在这个接头上会有灯号亮起。
HDMI:如果有内置显示芯片的话,可能就会提供这个与屏幕连接的接口了!这种接口可以同时传输声音与影像, 目前也是电视机屏幕的主流连接接口。

2.10电源供应器(Power)

我们的CPU/RAM/主板/硬盘等等都需要用电。
能源转换率
电源供应器本身也会吃掉一部份的电力的!如果你的主机系统需要 300W 的电力时,因为电源供应器本身也会消耗掉一部份的电力, 因此你最好要挑选400W以上的电源供应器。电源供应器出厂前会有一些测试数据,最好挑选高转换率的电源供应器。 所谓的高转换率指的是“输出的功率/输入的功率”。

假如你的主板用电量为250W, 但是电源供应器其实已经使用掉320W的电力
则转换率为:250/320=0.78
这个数值越高表示被电源供应器“玩掉”的电力越少^_^
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