鸟叔菜谱之如何选购个人计算机

本节索引

  • 主板
  • CPU
  • 显示适配器
  • 硬盘
  • 扩充卡与界面
  • 电源供应器
  • 选购指南

主板

主板是链接各组件的一个重要项目,因此在主板上面沟通各部组件的芯片组设计优劣,就会影响效能不少喔!早期的芯片组通常分为两个网桥来控制各组件的沟通, 分别是:

  • 北桥:负责链接速度较快的 CPU、主存储器与显示适配器界面等组件;
  • 南桥:负责连接速度较慢的装置接口, 包括硬盘、USB、网络卡等等。

不过由于北桥最重要的就是 CPU 与主存储器之间的桥接,因此目前的主流架构中, 大多将北桥内存控制器整合到 CPU封装当中了。所以上图你只会看到 CPU 而没有看到以往的北桥芯片喔

tips: 早期芯片组分南北桥,北桥可以连接 CPU、主存储器与显示适配器。只是 CPU 要读
写到主存储器的动作,还需要北桥的支持,也就是 CPU 与主存储器的交流, 会瓜分掉北桥的总可用带宽,真浪
费!因此目前将记忆控制器整合到 CPU 后,CPU 与主存储器之间的沟通是直接交流,速度较快之外,也不会消耗
更多的带宽

CPU

x86 个人计算机的 CPU 主要供货商为 Intel 与 AMD,目前主流的 CPU 都是双核以上的架构了!原本的单核心 CPU 仅有一个运算单元,所谓的多核心则是在一颗 CPU 封装当中嵌入了两个以上的运算核心, 简单的说,就是一个实体的 CPU 外壳中,含有两个以上的 CPU 单元就是了

不同的 CPU 型号大多具有不同的脚位(CPU 上面的插脚),能够搭配的主板芯片组也不同, 所以当你想要将你的主机升级时,不能只考虑 CPU,你还得要留意你的主板上面所支援的 CPU 型号喔! 不然买了最新的 CPU 也不能够安插在你的旧主板上头的!目前主流的 CPU 有 Intel 的 i3/i5/i7 系列产品中,甚至先后期出厂的类似型号的脚位也不同, 例如 i7-2600 使用 LGA1155 脚位而 i7-4790 则使用 FCLGA1150 脚位,挑选时必须要很小心喔!

除了CPU内部的微指令集之外,CPU 效能的比较还有 CPU 的频率了!
什么是频率呢?简单的说, 频率就是 CPU 每秒钟可以进行的工作次数。 所以频率越高表示这颗 CPU 单位时间内可以作更多的事情。
举例来说,Intel 的 i7-4790 CPU 频率为 3.6GHz, 表示这颗 CPU 在一秒内可以进行 3.6x10 9 次工作,每次工作都
可以进行少数的指令运作之意。

tips,不同的 CPU 之间不能单纯的以频率来判断运算效能喔!这是因为每颗 CPU 的
微指令集不相同,架构也不见得一样,可使用的第二层快取及其计算器制可能也不同, 加上每次频率能够进行的
工作指令数也不同!所以,频率目前仅能用来比较同款 CPU 的速度!

CPU的 工作频率:外频和倍频

在早期的 CPU 设计中,所谓的外频指的是 CPU 与外部组件进行数据传输时的速度,倍频则是 CPU 内部用来加速工作效能的一个倍数, 两者相乘才是 CPU 的频率速度。
例如 :Intel Core 2E8400 的内频为 3.0GHz,而外频是 333MHz,因此倍频就是 9 倍(3.0G=333Mx9, 其1G=1000M)

32 位与 64 位的 CPU 与总线 宽度

与 CPU 的频率类似的,主存储器也是有其工作的频率,这个频率限制还是来自于 CPU 内的内存控制器所决定的。以图 0.2.1 为例, CPU 内建的内存控制芯片对主存储器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! 因此,在图 0.2.1 这个系统中,CPU 可以从内存中取得的最快带宽就是 1600MHz * 64bit = 1600MHz * 8 bytes = 12.8Gbyte/s。

与总线宽度相似的,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。我们现在所称的计算机是 32 或 64 位主要是依据这个 CPU 解析的字组大小而来的!早期的 32 位 CPU 中,因为 CPU 每次能够解析的数据量有限, 因此由主存储器传来的数据量就有所限制了。这也导致 32 位的 CPU 最多只能支持最大到 4GBytes 的内存。

CPU 等级

由于 x86 架构的 CPU 在 Intel 的 Pentium 系列(1993 年)后就有不统一的脚位与设计,为了将不同种类的 CPU 规范等级, 所以就有 i386,i586,i686 等名词出现了。基本上,在 Intel Pentium MMX 与 AMD K6年代的 CPU 称为 i586 等级, 而 Intel Celeron 与 AMD Athlon(K7)年代之后的 32 位 CPU 就称为 i686等级。 至于目前的 64 位 CPU 则统称为 x86_64 等级

目前很多的程序都有对 CPU 做优化的设计,万一哪天你发现一些程序是注明给 x86_64 的 CPU 使用
时, 就不要将他安装在 686 以下等级的计算机中,否则可是会无法执行该软件的! 不过,在 x86_64
的硬件下倒是可以安装 386 的软件喔!也就是说,这些东西具有向下兼容的能力啦

超线程

我们知道现在的 CPU 至少都是两个核心以上的多核心 CPU 了,但是 Intel 还有个很怪的东西,叫做 CPU 的超线程 (Hyper-Threading) 功能! 那个是啥鬼东西?我们知道现在的 CPU 指令周期都太快了,因此运算核心经常处于闲置状态下。而我们也知道现在的系统大多都是多任务的系统, 同时间有很多的程序会让 CPU 来执行。因此,若 CPU 可以假象的同时执行两个程序,不就可以让系统效能增加了吗?

如何达成HT功能:在每一个 CPU内部将重要的缓存器 (register) 分成两群, 而让程序分别使用这两群缓存器。也就是,可以有两个程序『同时竞争 CPU 的运算单元』,而非透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!因此,虽然大部分 i7 等级的 CPU 其实只有四个实体核心,但透过HT 的机制, 则操作系统可以抓到八个核心!并且让每个核心逻辑上分离,就可以同时运作八个程序了。

内存

前面提到 CPU 所使用的数据都是来自于主存储器(main memory),不论是软件程序还是数据,都必须要读入主存储器后 CPU 才能利用。 个人计算机的主存储器主要组件为动态随机存取内存( 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 根据技术的更新又分好几代,而使用上较广泛的有所谓的 SDRAM 与 DDR SDRAM 两种。 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(DoubleData Rate), 他可以在一次工作周期中进行两次数据的传送,感觉上就好像是 CPU 的倍频啦! 所以传输频率方面比 SDRAM 还要好。新一代的 PC 大多使用 DDR 内存了。 下表列出 SDRAM 与 DDRSDRAM 的型号与频率及带宽之间的关系

这里写图片描述
DDR SDRAM 又依据技术的发展,有 DDR, DDR2, DDR3, DDR4 等等,其中,DDR2 的频率倍数则是 4 倍而 DDR3 则是 8 倍喔

Tips 在图 0.2.1 中,主存储器的规格内提到 DDR3/DDR3L 同时支持,我们知道 DDR3 了,
那 DDR3L 是啥鬼? 为了节省更多的电力,新的制程中降低了主存储器的操作电压,因此 DDR3 标准电压为 1.5V,
但 DDR3L 则仅须 1.35V 喔!通常可以用在耗电量需求更低的笔电中! 但并非所有的系统都同步支持!这就得要
看主板的支持规格啰!否则你买了 DDR3L 安插在不支持的主板上,DDR3L 主存储器是可能会烧毁的喔!
主存储器除了频率/带宽与型号需要考虑之外,内存的容量也是很重要的喔! 因为所有的数据都得要
加载内存当中才能够被 CPU 判读,如果内存容量不够大的话将会导致某些大容量数据无法被完整的
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加载, 此时已存在内存当中但暂时没有被使用到的数据必须要先被释放,使得可用内存容量大于该
数据,那份新数据才能够被加载呢! 所以,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,主存储器的容量有时比 CPU 的速度还要来的重要的!

数据表达方式

软件程序运作

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