電腦和伺服器的硬體組成

一、計算機硬體結構大體一致

一臺計算機由主機、外設及其他部分組成，只有這些硬體組合在一起協調工作，才能稱之為電腦。電腦發展到現在，由於不同領域的使用發生了很大的變化，出現了很多分類和零件。但是工作原理沒有發生變化。所有計算機組成大致相同，都包含計算機五大組成部分。

二、計算機的硬體組成

1、計算機的五大組成部分

1.1 運算器和控制器

運算器和控制器一般都整合在CPU（中央處理器）當中。

1）運算器

1.運算器是對資訊進行處理和運算的部件。經常進行的運算是算術運算和邏輯運算，所以運算器又可稱為算術邏輯運算部件（Arithmetic and Logical，ALU）。
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2.運算器的核心是加法器。運算器中還有若干個通用暫存器或累加暫存器，用來暫存運算元並存放運算結果。暫存器的存取速度比儲存器的存放速度快很多。
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3..運算器主要用來負責程式的運算與邏輯的判斷。
 

2）控制器

1.控制器是整個計算機的指揮中心，它的主要功能是按照人們預先確定的操作步驟，控制整個計算機的各部件有條不紊的自動工作。
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2.控制器從主存中逐條地讀取出指令進行分析，根據指令的不同來安排操作順序，向各部件發出相應的操作訊號，控制它們執行指令所規定的任務。控制器中包括一些專用的暫存器。
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3.控制器主要負責協調各個元件和各個單元的工作。

CPU主要用來管理和運算，是整個計算的大腦。它從記憶體讀取指令——》解碼——》執行，周而復始。直到一個程式執行完成

3）指令集

在超大規模積體電路構成的微型計算機中，往往將CPU製成一塊具有特定功能的晶片，稱為微處理器，晶片裡邊有編寫好的微指令集,我們在主機上的所有操作或者說任何軟體的執行最終都要轉化成cpu的指令去執行,如輸入輸出，閱讀，視訊，上網等這些都要參考CPU是否內建有相關微指令集才行。如果沒有那麼CPU無法處理這些操作。不同的CPU指令集不同對應的功能也不同，這就好比不同的人腦，對於大多數人類來說，人腦的結構一樣，但是大家的智商都有差別。

①精簡指令集

1.精簡指令集（Reduced Instruction Set Computing，RISC）：這種CPU的設計中，微指令集較為精簡，每個指令的執行時間都很短，完成的動作也很單純，指令的執行效能較佳；但是若要做複雜的事情，就要由多個指令來完成。常見的RISC指令集CPU主要例如Sun公司的SPARC系列、IBM公司的Power Architecture（包括PowerPC）系列、與ARM系列等。【注：Sun已經被Oracle收購；】
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2.SPARC架構的計算機常用於學術領域的大型工作站中，包括銀行金融體系的主伺服器也都有這類的計算機架構；
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3.PowerPC架構的應用，如Sony出產的Play Station 3（PS3）使用的就是該架構的Cell處理器。
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4.ARM是世界上使用範圍最廣的CPU了，常用的各廠商的手機、PDA、導航系統、網路裝置等，幾乎都用該架構的CPU。
 

②複雜指令集

1.複雜指令集（Complex Instruction Set Computer，CISC）與RISC不同，在CISC的微指令集中，每個小指令可以執行一些較低階的硬體操作，指令數目多而且複雜，每條指令的長度並不相同。因此指令執行較為複雜所以每條指令花費的時間較長，但每條個別指令可以處理的工作較為豐富。常見的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等的x86架構的CPU。

總結：

 CPU按照指令集可以分為精簡指令集CPU和複雜指令集CPU兩種，區別:
 
1.精簡指令集：精簡，每個指令的執行時間都很短，完成的動作也很單純，指令的執行效能較佳；但是若要做複雜的事情，就要由多個指令來完成。
 
2.複雜指令集：每個小指令可以執行一些較低階的硬體操作，指令數目多而且複雜，每條指令的長度並不相同。因為指令執行較為複雜所以每條指令花費的時間較長，但每條個別指令可以處理的工作較為豐富。

4）x86架構和64位

①x86架構

1.x86是針對cpu的型號或者說架構的一種統稱，詳細地講，最早的那顆Intel發明出來的CPU代號稱為8086，後來在8086的基礎上又開發出了80285、80386....，因此這種架構的CPU就被統稱為x86架構了。
    
2.由於AMD、Intel、VIA所開發出來的x86架構CPU被大量使用於個人計算機上面，因此，個人計算機常被稱為x86架構的計算機！
  
3.程式設計師開發出的軟體最終都要翻譯成cpu的指令集才能執行，因此軟體的版本必須與cpu的架構契合，舉個例子，我們在MySQL官網下載軟體MySQL時名字為：
    Windows(x86,32-bit),ZIP Archive
    (mysql-5.7.20-win32.zip)  
   我們發現名字中有x86或32，這其實就是告訴我們：該軟體應該執行在x86架構的計算機上。

②64位

1.cpu的位數指的是cpu一次效能從記憶體中取出多少位二進位制指令，64bit指的是一次效能從記憶體中取出64位二進位制指令。
  
2.在2003年以前由Intel所開發的x86架構CPU由8位升級到16、32位，後來AMD依此架構修改新一代的CPU為64位，到現在，個人計算機CPU通常都是x86_64的架構。
  
3.cpu具有向下相容性，指的是64位的cpu既可以執行64位的軟體，也可以執行32位的軟體，而32位的cpu只能執行32位的軟體。這其實很好理解，如果把cpu的位數當成是車道的寬，而記憶體中軟體的指令當做是待通行的車輛，寬64的車道每次肯定既可以通行64輛車，也可以通訊32輛車，而寬32的車道每次卻只能通行32輛車

總結：

×86_32位作業系統:
 1.使用x86指令集
 2.指CPU一次效能處理32位個二進位制字元（四個位元組寬）
 3.只能執行32位及以下的軟體，可以相容執行比自己更低版本的程式
 4.最大支援4G記憶體
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×86: 64位作業系統：
 1.使用x86指令集的64位擴充套件超集（八個位元組）
 2.指CPU一次效能處理64位個二進位制字元
 3.既能執行32位的軟體又能執行64位的軟體，可以相容執行比自己更低版本的程式
 4.最大支援128G，受主機板限制

微處理器發展歷史

1.微處理器由一片或少數幾片大規模積體電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器能完成取指令、執行指令，以及與外界儲存器和邏輯部件交換資訊等操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與儲存器和外圍電路晶片組成微型計算機。
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2.計算機的發展主要表現在其核心部件——微處理器的發展上，每當一款新型的微處理器出現時，就會帶動計算機系統的其他部件的相應發展，如計算機體系結構的進一步優化，儲存器存取容量的不斷增大、存取速度的不斷提高，外圍裝置的不斷改進以及新裝置的不斷出現等。根據微處理器的字長和功能，可將其發展劃分為以下幾個階段。
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第1階段（1971——1973年）是4位和8位低檔微處理器時代，通常稱為第1代。
第2階段（1974——1977年）是8位中高檔微處理器時代，通常稱為第2代。
第3階段（1978——1984年）是16位微處理器時代，通常稱為第3代。
第4階段（1985——1992年）是32位微處理器時代，又稱為第4代。
第5階段（1993-2005年）是奔騰（pentium）系列微處理器時代，通常稱為第5代。
第6階段（2005年至今）是酷睿（core）系列微處理器時代，通常稱為第6代。“酷睿”是一款領先節能的新型微架構，設計的出發點是提供卓然出眾的效能和能效，提高每瓦特效能，也就是所謂的能效比。

5)處理器的設計演變

①取值、解碼、執行同時執行

最開始取值、解碼、執行這三個過程是同時進行的，這意味著任何一個過程完成都需要等待其餘兩個過程執行完畢，時間浪費

②流水線式

流水線式的設計，即執行指令n時，可以對指令n+1解碼，並且可以讀取指令n+2,完全是一套流水線。

③超變數cpu

1.比流水線更加先進，有多個執行單元，可以同時負責不同的事情，比如看片的同時，聽歌，打遊戲。
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2.兩個或更多的指令被同時取出、解碼並裝入一個保持緩衝區中，直至它們都執行完畢。只有有一個執行單元空閒，就檢查保持緩衝區是否還有可處理的指令
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3.缺陷：這種設計存在一種缺陷，即程式的指令經常不按照順序執行，在多數情況下，硬體負責保證這種運算結果與順序執行的指令時的結果相同。

6）核心態與使用者態

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1.核心態——>作業系統正在控制硬體
   當cpu在核心態執行時，cpu可以執行指令集中所有的指令，很明顯，所有的指令中包含了使用硬體的所有功能，（作業系統在核心態下執行，從而可以訪問整個硬體）
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2.使用者態-->應用程式正在執行
   使用者程式在使用者態下執行，僅僅只能執行cpu整個指令集的一個子集，該子集中不包含操作硬體功能的部分，因此，一般情況下，在使用者態中有關I/O和記憶體保護（作業系統佔用的記憶體是受保護的，不能被別的程式佔用），當然，在使用者態下，將PSW中的模式設定成核心態也是禁止的。
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　　核心態與使用者態切換　　
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　　使用者態下工作的軟體不能操作硬體，但是我們的軟體比如暴風影音，一定會有操作硬體的需求，比如從磁碟上讀一個電影檔案，那就必須經歷從使用者態切換到核心態的過程，為此，使用者程式必須使用系統呼叫（system call），系統呼叫陷入核心並呼叫作業系統，TRAP指令把使用者態切換成核心態，並啟用作業系統從而獲得服務。
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　　請把的系統呼叫看成一個特別的的過程呼叫指令就可以了，該指令具有從使用者態切換到核心態的特別能力。

7) 多核多執行緒晶片

雙核四執行緒：
   物理雙核，通過超執行緒技術，使每個物理核心模擬出一個虛擬核心出來，這樣可以同時處理多個任務。但實際上它還是雙核，但是效能比雙核要強，低於真正的物理四核心處理器
   雙核——》2個cpu核心
   四執行緒：每個核內部有兩條流水線——》2核有4條流水線
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moore定律指出，晶片中的電晶體數量每18個月翻一倍，隨著電晶體數量的增多，更強大的功能成為了可能。
ps：擠牙膏行為不算，所以不適應一些晶片廠商。
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1.第一步增強：在cpu晶片中加入更大的快取，一級快取L1，用和cpu相同的材質製成，cpu訪問它降低時延
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2.第二步增強：一個cpu中的處理邏輯增多，intel公司首次提出，稱為多執行緒（multithreading）或超執行緒（hyperthreading），對使用者來說一個有兩個執行緒的cpu就相當於兩個cpu，我們後面要學習的程序和執行緒的知識就起源於這裡，程序是資源單位而執行緒才是cpu的執行單位。
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3.多執行緒執行cpu保持兩個不同的執行緒狀態，可以在納秒級的時間內來回切換，速度快到你看到的結果是併發的，偽並行的，然而多執行緒不提供真正的並行處理，一個cpu同一時刻只能處理一個程序（一個程序中至少一個執行緒）
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4、第三步增強：除了多執行緒，還出現了核心2個或者4個完整處理器的cpu晶片，如下圖。要使用這類多核晶片肯定需要有多處理作業系統

1.2儲存器

1）暫存器：即L1快取

用與cpu相同材質製造，與cpu一樣快，因而cpu訪問它無時延，典型容量是：在32位cpu中為32*32，在64位cpu中為64*64，在兩種情況下容量均<1KB。
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1.因訪問記憶體以得到指令或資料的時間比cpu執行指令花費的時間要長得多，所以，所有CPU內部都有一些用來儲存關鍵變數和臨時資料的暫存器，這樣通常在cpu的指令集中專門提供一些指令，用來將一個字（可以理解為資料）從記憶體調入暫存器，以及將一個字從暫存器存入記憶體。cpu其他的指令集可以把來自暫存器、記憶體的操作資料組合，或者用兩者產生一個結果，比如將兩個字相加並把結果存在暫存器或記憶體中。
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暫存器的分類
1.除了用來儲存變數和臨時結果的通用暫存器外
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2.多數計算機還有一些對程式設計師課件的專門暫存器，其中之一便是程式計數器，它儲存了將要取出的下一條指令的記憶體地址。在指令取出後，程式計算器就被更新以便執行後期的指令
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3.另外一個暫存器便是堆疊指標，它指向記憶體中當前棧的頂端。該棧包含已經進入但是還沒有退出的每個過程中的一個框架。在一個過程的堆疊框架中儲存了有關的輸入引數、區域性變數以及那些沒有儲存在暫存器中的臨時變數
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4.最後 一個非常重要的暫存器就是程式狀態字暫存器(Program Status Word,PSW),這個暫存器包含了條碼位(由比較指令設定)、CPU優先順序、模式（使用者態或核心態），以及各種其他控制位。使用者通常讀入整個PSW，但是隻對其中少量的欄位寫入。在系統呼叫和I/O中，PSW非常非常非常非常非常非常重要
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　　暫存器的維護：
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　　作業系統必須知曉所有的暫存器。在時間多路複用的CPU中，作業系統會經常中止正在執行的某個程式並啟動（或再次啟動）另一個程式。每次停止一個執行著的程式時，作業系統必須儲存所有的暫存器，這樣在稍後該程式被再次執行時，可以把這些暫存器重新裝入。

2）快取記憶體

1.主要由硬體控制快取記憶體的存取，記憶體中有快取記憶體行按照0~64位元組為行0，64~127為行1。。。最常用的快取記憶體行放置在cpu內部或者非常接近cpu的快取記憶體中。當某個程式需要讀一個儲存字時，快取記憶體硬體檢查所需要的快取記憶體行是否在快取記憶體中。如果是，則稱為快取記憶體命中，快取滿足了請求，就不需要通過匯流排把訪問請求送往主存(記憶體)，這畢竟是慢的。快取記憶體的命中通常需要兩個時鐘週期。快取記憶體為命中，就必須訪問記憶體，這需要付出大量的時間代價。由於快取記憶體價格昂貴，所以其大小有限，有些機器具有兩級甚至三級快取記憶體，每一級快取記憶體比前一級慢但是容易大。
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2.快取在電腦科學的許多領域中起著重要的作用，並不僅僅只是RAM（隨機存取儲存器）的快取行。只要存在大量的資源可以劃分為小的部分，那麼這些資源中的某些部分肯定會比其他部分更頻發地得到使用，此時用快取可以帶來效能上的提升。一個典型的例子就是作業系統一直在使用快取，比如，多數作業系統在記憶體中保留頻繁使用的檔案（的一部分），以避免從磁碟中重複地呼叫這些檔案，類似的/root/a/b/c/d/e/f/a.txt的長路徑名轉換成該檔案所在的磁碟地址的結果然後放入快取，可以避免重複尋找地址，還有一個web頁面的url地址轉換為網路地址(IP)地址後，這個轉換結果也可以快取起來供將來使用。
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3.快取是一個好方法，在現代cpu中設計了兩個快取，再看前面cpu架構中的兩種cpu設計圖。第一級快取稱為L1總是在CPU中，通常用來將已經解碼的指令調入cpu的執行引擎，對那些頻繁使用的資料自，多少晶片還會按照第二L1快取 。。。另外往往設計有二級快取L2，用來存放近來經常使用的記憶體字。L1與L2的差別在於對cpu對L1的訪問無時間延遲，而對L2的訪問則有1-2個時鐘週期（即1-2ns）的延遲。

3）記憶體

1、RAM：記憶體
  再往下一層是主存，此乃儲存器系統的主力，主存通常稱為隨機訪問儲存RAM，就是我們通常所說的記憶體，容量一直在不斷攀升，所有不能再快取記憶體中找到的，都會到主存中找，主存是易失性儲存，斷電後資料全部消失
  
  ps:linux系統會把記憶體分為兩種區域：
        buffer：緩衝區，攢一大波資料，再刷入硬碟
        cache：快取區，把硬碟的資料在記憶體中快取好，cpu取的時候可以直接從記憶體取
  
2、ROM：只讀記憶體，存取速度與記憶體一樣，只能用於讀，斷電資料不丟失
  除了主存RAM之外，許多計算機已經在使用少量的非易失性隨機訪問儲存如ROM（Read Only Memory，ROM），在電源切斷之後，非易失性儲存的內容並不會丟失，ROM只讀儲存器在工廠中就被程式設計完畢，然後再也不能修改。ROM速度快且便宜，在有些計算機中，用於啟動計算機的引導載入模組就存放在ROM中，另外一些I/O卡也採用ROM處理底層裝置的控制。
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  ps：記憶體中存放都是cpu要執行的程式
        RAM=》qq、暴風影音、微信、愛奇藝視訊
     ROM=》BIOS（Basic Input Output System基本的輸入輸出作業系統）
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3、EEPROM：電可擦除可程式設計ROM和快閃記憶體（flash memory）
  EEPROM（Electrically Erasable PROM，電可擦除可程式設計ROM）和快閃記憶體（flash memory）也是非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫。不過重寫時花費的時間比寫入RAM要多。在行動式電子裝置中中，快閃記憶體通常作為儲存媒介。快閃記憶體是數碼相機中的膠捲，是行動式音譯播放器的磁碟，還應用於固態硬碟。快閃記憶體在速度上介於RAM和磁碟之間，但與磁碟不同的是，快閃記憶體擦除的次數過多，就被磨損了。
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4、CMOS：
還有一類儲存器就是CMOS，它是易失性的，許多計算機利用CMOS儲存器來保持當前時間和日期。CMOS儲存器和遞增時間的電路由一小塊電池驅動，所以，即使計算機沒有加電，時間也仍然可以正確地更新，除此之外CMOS還可以儲存配置的引數，比如，哪一個是啟動磁碟等，之所以採用CMOS是因為它耗電非常少，一塊工廠原裝電池往往能使用若干年，但是當電池失效時，相關的配置和時間等都將丟失。
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        cpu          cpu
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        ROM（BIOS系統）    RAM（windows系統）
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        CMOS         硬碟（windows系統）
        
        
5、虛擬記憶體：swap分割槽、當記憶體不夠時，拿出虛擬記憶體作為應急使用

4）外存

1、外儲存器是指除計算機記憶體及CPU快取以外的儲存器，此類儲存器一般斷電後仍然能儲存資料。常見的外儲存器有硬碟、軟盤、光碟、U盤等。
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2、硬碟常分為固態硬碟和機械硬碟，目前計算主流外部儲存裝置之一
    固態硬碟（SSD）：
      由控制單元和儲存單元（FLASH晶片、DRAM晶片）組成。
      基於快閃記憶體作為儲存介質，斷電資料仍然存在，用於永久儲存資料。
      優點：
        讀寫速度快、抗震防摔性強、低功耗、低噪音、工作溫度範圍大、輕便
      缺點：同價位容量小、壽命比機械硬碟低，資料丟失不容易找回。
    
    機械硬碟（HDD）：
    機械硬碟即是傳統普通硬碟，主要由：碟片，磁頭，碟片轉軸及控制電機，磁頭控制器，資料轉換器，介面，快取等幾個部分組成
    基於磁存取資料，斷電資料仍然存在，用於永久儲存資料。
    優點：同價位容量大、壽命長、資料丟失可找回大部分
   缺點：讀寫速度慢、抗震防摔性弱、功耗較高、噪音較大、工作溫度範圍少、較重
      

1.3輸入裝置

1.向計算機輸入資料和資訊的裝置。是計算機與使用者或其他裝置通訊的橋樑。輸入裝置是使用者和計算機系統之間進行資訊交換的主要裝置之一。
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2、鍵盤，滑鼠，攝像頭，掃描器，光筆，手寫輸入板，遊戲杆，語音輸入裝置等都屬於輸入裝置。
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3、輸入裝置（InputDevice）是人或外部與計算機進行互動的一種裝置，用於把原始資料和處理這些數的程式輸入到計算機中。計算機能夠接收各種各樣的資料，既可以是數值型的資料，也可以是各種非數值型的資料，如圖形、影象、聲音等都可以通過不同型別的輸入裝置輸入到計算機中，進行儲存、處理和輸出。

1.4輸出裝置

1.輸出裝置（Output Device）是計算機硬體系統的終端裝置，用於接收計算機資料的輸出顯示、列印、聲音、控制外圍裝置操作等。
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2.把各種計算結果資料或資訊以數字、字元、影象、聲音等形式表現出來。
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3.常見的輸出裝置有顯示器、印表機、繪圖儀、影像輸出系統、語音輸出系統、磁記錄裝置等。

三、伺服器的硬體組成

1、機箱

1、機箱一般包括外殼、支架、面板上的各種開關、指示燈等。
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2、機箱作為電腦配件中的一部分，它起的主要作用是放置和固定各電腦配件，起到一個承託和保護作用。此外，電腦機箱具有遮蔽電磁輻射的重要作用。
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3、雖然在DIY中不是很重要的配置，但是使用質量不良的機箱容易讓主機板和機箱短路，使電腦系統變得很不穩定。

2、電源

1、作用：為其他裝置供電，將220V家用電分別變壓成適合各個部分的電壓。
    開關電源：
            AB雙線：為了實現儲蓄供電，避免某一單一線路故障導致斷電影響伺服器的執行
            ATX電源：標準電源，桌上型電腦，工作站，低端伺服器
            SSI電源：專門為了伺服器而生的電源，基本適用於各種檔次的伺服器
            蓄電池（UPS）
            
            企業中伺服器的供電措施：
            (1) 需要AB雙線路供電
            (2) 通過蓄電池供電（半個小時-2小時）
            (3) 備用柴油發電機，會與就近的加油站簽訂供油協議

3、cpu

1、CPU：電腦與伺服器中充當類似人體大腦的角色，負責資料的計算以及程式的控制，中央處理器
    品牌：
        電腦：
        intel：i5  i7 i9
        AMD
    伺服器：
       Intel 志強系列
                    
                    
2、CPU的路數與核心數的關係
    雙核，4核：單個cpu所包含的核心的數量 雙核 2核心  四核 4個核心
    幾路的伺服器：1路代表 1顆CPU 2路 2顆CPU（一般情況下多路CPU需要同型號）

4、CPU散熱模組

1、組成：由散熱片和風扇組成
2、作用：散熱片連線CPU，將CPU熱量導熱到散熱片上。風扇再將散熱片的熱量吹出伺服器。達到散熱的效果。
3、如果散熱模組失效，伺服器會先降頻。有保護功能主機板的伺服器會重啟，不然溫度持續升高燒掉cpu。
4、散熱片和CPU中間用的是散熱矽脂（不是牙膏），越均勻越好，越薄越好。

4、記憶體條

1、含義：記憶體是一個臨時的儲存器，負責裝置中的資料的中轉但是不具備永久儲存的能力
2、作用：CPU是電腦系統中的老大，處理運算速度是最快的，資料一般存在磁碟中的，因此需要通過記憶體作為資料處理的媒介，讓CPU能夠從記憶體那種直接讀取資料，並把CPU的操作指令與資料處理完成後儲存到磁碟中。和CPU、硬碟並稱為電腦的三大件。
3、特點：
    記憶體的容量和處理速度直接影響整個電腦的處理速度
    記憶體資料無法持久化儲存，會造成記憶體的資料丟失
                
        
4、 程式、程序和守護程序  *****
        程式：QQ、微信，程式存放在磁碟中靜態的資料。
        程序：進行中的程式，執行起來的程式，工作在記憶體中的。
        守護程序：一種不可以自行停止的程序

4.1提升使用者體驗

處理高併發能力
    1、高併發：使用者訪問量、流量集中化，並且數量過大的情況下    
    2、關於資料方面的優化方案
        將使用者經常訪問的、訪問量大的資料提前寫入記憶體中去
        將記憶體中的資料永遠儲存到磁碟中
                
    3、快取區和緩衝區
        buffer：緩衝區
           等待磁碟中資料寫入的區域
        cache：快取區
            存放等待cpu讀取的資料的區域
                    
            寫buffer，讀cache

5、硬碟

1、作用：大容量儲存裝置的裝置，硬碟上也是有快取晶片的。
2、常用硬碟都是3.5英寸的，常規的機械硬碟，讀取效能不高，效能比記憶體差很多，所以，在企業工作中，我們才會把大量的資料快取到記憶體中，寫入到緩衝區。

1、機械硬碟

1.扇區：
    硬碟的最小讀寫單位是一個扇區=》512Bytes
    作業系統讀寫的最小單位是一個block塊->8扇區的大小->4k
2.柱面:
    分割槽指的就是從一個柱面開始到另外一個柱面結束，中間所包含的所有碟片所對應的磁碟
                        
3.常見介面型別：IDE<SCSI<SATA<SAS<光纖通道（按照讀寫速度從小到大）
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4.效能計算、機械硬碟讀取速度和轉速有關
    假如：7200轉/分=120轉/s
        轉一圈花費的時間：0.008s
        平均延遲時間：轉半圈花費的時間4ms
        平均尋道時間：5ms
        
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2、固態硬碟

1、依賴電子存取資料（固態電子儲存晶片陣列製成的硬碟）
2、介面型別：新一代的固態硬碟普遍採用SATA-2介面、SATA-3介面、SAS介面、MSATA介面、PCI-E介面、M.2介面、（u.2）SFF-8639介面和NVME/AHCI協議。
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3、M.2介面的固態硬碟主要優點在於體積小巧、效能出色，比較廣泛的用於臺式電腦、筆記本、超級本等便攜裝置中。而U.2介面則具備速度更快，2.5英寸更好的與目前SATA3.0介面固態硬碟相容，適合主流筆記本、臺式電腦，未來潛力較大。不過配備U.2介面的固態硬碟比較少，尚等待成熟。

3、硬碟介面型別

3.1=======IDE：並口=========

早起的PATA（Parallel ATA）介面，即IDE介面，在傳輸資料和訊號時的匯流排是複用的，傳輸速率會受到一定的限制。如若提高傳輸速率，那麼傳輸的資料和訊號往往會產生干擾，導致錯誤。在這種情況下，序列介面技術就產生了。

3.2=-====SATA：串列埠=======

1. SATA是 Serial AT Attachment的縮寫，即序列ATA介面，有SATA、SATA、SATA幾種標準，是將主機
匯流排介面卡連線到大容量儲存裝置（如硬碟驅動器，光碟機和固態驅動器）的計算機匯流排介面。
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2.（2000年11月由“ Serial ATA Working Group“團體所制定，取代舊式PATA（ Parallel ATA或舊稱|DE）接
口的舊式硬碟，因採用序列方式傳輸資料而得名） Serial ATA採用序列連線方式，序列ATA匯流排使用嵌入
式時鐘訊號，具備了更強的糾錯能力，還具有結構簡單、支援熱插拔的優點。
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3.目前已經成了桌面硬碟的主力介面。
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4.作為目前應用最多的硬碟介面，SATA 3.0介面最大的優勢就是成熟。普通2.5英寸SSD以及HDD硬碟都使用這種介面，理論傳輸頻寬6Gbps，雖然比起新介面的10Gbps甚至32Gbps頻寬差多了，但普通2.5英寸SSD也沒這麼高的需求，500MB/s多的讀寫速度也夠用。

3.3======SCSI口=======

1.SCSI主要用於伺服器，英文全稱為“ Small Computer System Interface“（小型計算機系統介面)，是同IDE（ATA）完全不同的介面，IDE介面是普通PC的標準介面，而SCSI並不是專門為硬碟設計的介面，是種廣泛應用於小型機上的高速資料傳輸技術

3.4======SAS口：新一代SCSI口=======

1.SAS（ Serial Attached SCSI）即序列連線SCSI，是新一代的SCS技術，和現在流行的 Serial ATA（SATA）硬碟相同，都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度，並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI介面之後開發出的全新介面。此介面的設計是為了改善儲存系統的效能、可用性和擴充性，並且提供與SATA硬碟的相容性。
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2.（以往我們都是通過SCS或者SATA介面及硬碟來完成資料儲存工作。正因為SATA技術的飛速發展以及多方面的優勢，才會讓更多的人考慮能否存在一種方式可以將SATA與SCS兩者相結合，這樣就可以同時發揮兩者的優勢了。在這種情況下SAS應運而生。）

3.5=======光纖介面======

1.光纖通道主要用於高階伺服器場景，價格昂貴，英文拼寫是 Fibre channel，和SCS介面一樣光纖通道最初也不是為硬碟設計開發的介面技術，是專門為網路系統設計的，但隨著儲存系統對速度的需求，才逐漸應用到硬碟系統中

3.6==========mSATA介面=====

1.mSATA介面，全稱迷你版SATA介面（mini-SATA）。是早期為了更適應於超級本這類超薄裝置的使用環境，針對便攜裝置開發的mSATA介面應運而生。可以把它看作標準SATA介面的mini版，而在物理介面上（也就是介面型別）是跟mini PCI-E介面是一樣的。
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2.mSATA介面是SSD小型化的一個重要過程，不過mSATA依然沒有擺脫SATA介面的一些缺陷，比如依然是SATA通道，速度也還是6Gbps。諸多原因沒能讓mSATA介面火起來，反而被更具升級潛力的M.2 SSD所取代。

3.7========m.2介面=======

1.M.2介面，是Intel推出的一種替代MSATA新的介面規範。其實，對於桌面桌上型電腦使用者來講，SATA介面已經足以滿足大部分使用者的需求了，不過考慮到超極本使用者的儲存需求，Intel才急切的推出了這種新的介面標準。
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2.M.2介面是一種相容性十分廣泛的微型介面，該介面可以通過設定其介面上的KEY槽，以實現不同功能的介面，M.2介面可以支援以下協議。
  PCIe, PCIe LP 
  HSIC
  SSIC
  M-PCIe
  USB
  SDIO
  UART
  PCM/I2S
  I2C
  SMBus
  SATA
  Display Port
  
3.m.2NVMe協議介面
    NVM Express（NVMe），或稱非易失性記憶體主機控制器介面規範(Non-Volatile Memory express),是一個邏輯裝置介面規範。他是與AHCI類似的、基於裝置邏輯介面的匯流排傳輸協議規範（相當於通訊協議中的應用層），用於訪問通過PCI-Express（PCIe）匯流排附加的非易失性記憶體介質，雖然理論上不一定要求 PCIe 匯流排協議。
​
    此規範目的在於充分利用PCI-E通道的低延時以及並行性，還有當代處理器、平臺與應用的並行性，在可控制的儲存成本下，極大的提升固態硬碟的讀寫效能，降低由於AHCI介面帶來的高延時，徹底解放SATA時代固態硬碟的極致效能。
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NVMe具體優勢包括：
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①效能有數倍的提升；
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②可大幅降低延遲；
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③NVMe可以把最大佇列深度從32提升到64000，SSD的IOPS能力也會得到大幅提升；
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④自動功耗狀態切換和動態能耗管理功能大大降低功耗；
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⑤NVMe標準的出現解決了不同PCIe SSD之間的驅動適用性問題。
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M.2介面的固態硬碟寬度22mm，單面厚度2.75mm，雙面快閃記憶體佈局也不過3.85mm厚，但M.2具有豐富的可擴充套件性，最長可以做到110mm，可以提高SSD容量。M.2 SSD與mSATA類似,也是不帶金屬外殼的，常見的規格有主要有2242、2260、2280三種，寬度都為22mm，長度則各不相同。

不僅僅是長度，M.2的介面也有兩種不同的規格，分別是“socket2”和”socket3”

看似都是M.2介面，但其支援的協議不同，對其速度的影響可以說是千差萬別，M.2介面目前支援兩種通道匯流排，一個是SATA匯流排，一個是PCI-E匯流排。當然，SATA通道由於理論頻寬的限制（6Gb/s）,極限傳輸速度也只能到600MB/s，但PCI-E通道就不一樣了，頻寬可以達到10Gb/s，所以看似都為M.2介面，但走的“道兒”不一樣，速度自然也就有了差別。

下圖為M.2介面走SATA通道的速率

下圖為M.2介面走PCIE通道的速率

3.8============PCI-E==========

1.在傳統SATA硬碟中，當我們進行資料操作時，資料會先從硬碟讀取到記憶體，再將資料提取至CPU內部進行計算，計算後寫入記憶體，儲存至硬碟中；而PCI-E就不一樣了，資料直接通過匯流排與CPU直連，省去了記憶體呼叫硬碟的過程，傳輸效率與速度都成倍提升。簡單的說，我們可以把兩種通道理解成兩輛相同的汽車，PCI-E通道的汽車就像是在高速上行駛，而SATA通道的汽車就像是在崎嶇山路上行駛。很顯然，PCI-E SSD傳輸速度遠遠大於SATA SSD。
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2.目前PCI-E介面通道有PCI-E 2.0 x2及PCI-E 3.0 x4兩種，最大速度達到32Gbps，可以滿足未來一段時間的使用，而且早期PCI-E硬碟不能做啟動盤的問題早解決，現在旗艦級SSD大多會選擇PCI-E介面。
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3.雖然PCI-E SSD有諸多好處，但也不是每個人都適合。PCI-E SSD由於快閃記憶體顆粒和主控品質問題，總體成本較高，相比傳統SATA固態硬碟價格貴一些。另外，由於PCI-E會佔用匯流排通道，入門以及中端平臺CPU通道數較少，都不太適合新增PCI-E SSD，只有Z170，或者是X79、X99這樣頂級平臺，才可以完全發揮PCI-E SSD的效能。總的來說，如果你是一個不差錢的土豪，那麼就 PCI-E SSD吧！

3.9=========U.2=======

 U.2介面別稱SFF-8639，是由固態硬碟形態工作組織（SSD Form Factor Work Group）推出的介面規範。U.2不但能支援SATA-Express規範，還能相容SAS、SATA等規範。因此大家可以把它當做是四通道版本的SATA-Express介面，它的理論頻寬已經達到了32Gbps，與M.2介面毫無差別。

4、硬碟的效能與價格

硬碟的價格和本身效能與儲存量有關。一般情況下同容量固態比機械貴。同類硬碟效能越高讀寫越快越貴。不同品牌也會有一定的差異。
1、高併發訪問，小資料量，可以用SSD存放熱資料
2、熱資料：使用者經常訪問排程的資料
3、冷資料：不被經常訪問排程的資料
4、高併發、小資料量====》固態 
5、重要資料、低併發、大資料量===》機械 

6、raid卡：硬碟陣列卡

概念及作用

1、一塊硬碟的容量是有限的，購買多個盤，又要把多個盤當成一塊硬碟用，就需要（raid）工具。把所有的硬碟整合成一個大磁碟。然後再分割槽，放資料。
2、硬碟陣列有多種方式，有的可以提高讀寫效能，有的可以提高冗餘性
3、多個方式可以混合使用
4、有raid卡後就需要將硬碟插到raid卡上，raid再插到主機板上。
5、raid有軟raid和硬raid之分，硬raid又分為板載raid和硬raid

優點

1、可以擴充套件容量
2、可以提高效能
3、可以增加冗餘性，保護資料安全

raid常見使用種類

總結

1、
冗餘從好到壞：raid1、raid10、raid5、raid0
效能從好到壞：raid0、raid10、raid5、raid1
成本由低到高：raid0、raid5、raid1、raid10
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2、根據不同的需要做不同的raid
比如web、負載、zabbix等伺服器硬盤裡面只需要裝系統可以用兩個固態做raid 1，
資料庫可以用16t固態加32t機械做raid5，雖然用raid 10更好，但是要考慮公司財力問題，選擇最適合公司的方案。
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3.
SSD+SAS====》土豪搭配
SSD+SATA===============》常規，對速度有特殊要求
機械磁碟+SAS===========》常規，比較核心業務使用，對速度要求常規
機械磁碟+SATA===》內部服務

硬碟容量單位

1DB=1024NB
1NB=1024BB
1BB=1024YB
1YB=1024ZB
1ZB=1024EB
1EB=1024PB
1PB=1024TB
1TB=1024GB
1GB=1024MB
1MB=1024KB
1KB=1024B 
1B=8bit
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ps:市面上賣硬碟都是按1000來計算，硬碟上也需要安裝出廠內建系統驅動之類的。所以你買的2T硬碟實際只有1.8T左右

7、光碟機

1、作用：方式光碟
2、光碟：基於鐳射原理讀寫二進位制資訊。可以用來聽音樂、安裝程式、遊戲。一些正版系統軟體等出售會直接出售光碟（相比U盤便宜）
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擴充套件
3、U盤：基於晶片電訊號儲存。出了可以存放音樂，電子文件等一些資訊外。可以做成啟動U盤。

8、遠端管理卡（IDRAC）

1、實現遠端管理伺服器的開關機
2、自帶遠端管理卡無法看到開關機過程畫面
3、購買獨立遠端管理卡可以實現
4、在伺服器獨立執行的pc，與伺服器主機板上BMC管理晶片通訊，監控與管理硬體的狀態資訊。擁有自己的系統和IP地址。

9、主機板

1、搭載以上所有硬體的平臺，是連線所有硬體的電路板。
2、所有板卡都要通過主機板發揮作用，主機板效能和質量的好壞直接影響到整個系統
3、電腦主機板按不同的架構標準和各種不同的元件、介面組成。

1.臺式電腦主機板圖解

PCI插槽主要用於功能擴充套件，比如臺式PCI-E X16可以用來插顯示卡（PCI-E X16支援向下相容，可以接所有PCI擴充套件卡）、音效卡、網絡卡、usb擴充套件卡，PCI介面的固態等。

2.主機板晶片組

主機板晶片組幾乎決定著主機板的全部功能,相當於主機板的大腦，其中CPU的型別、主機板的系統匯流排頻率，記憶體型別、容量和效能，顯示卡插槽規格是由晶片組中的北橋晶片決定的；而擴充套件槽的種類與數量、擴充套件介面的型別和數量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串列埠，並口，筆記本的VGA輸出介面）等，是由晶片組的南橋決定的。還有些晶片組由於納入了3D加速顯示（整合顯示晶片）、AC97聲音解碼等功能，還決定著計算機系統的顯示效能和音訊播放效能等。

3.BIOS晶片

負責主機板上電後各部件自檢，設定，儲存，一切正常後才能啟動作業系統。記錄了電腦最基本的資訊。

4.匯流排擴充套件槽

按功能分為記憶體槽、pci槽、AGP槽等，比較久遠還有ISA槽。

5.I/O介面

如軟硬碟、鍵盤滑鼠、印表機、usb、COM1、COM2、音訊、網絡卡等

6、顯示卡

提供對影象資料的快速處理，大型遊戲和渲染的必備元件。

10、機房伺服器的擺放

佈線要規整，每根線打好標籤，方便管理。出現問題方便排錯修改等。