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生活 更新时间:2024-07-28 12:34:36
1.6 顯示适配器(顯卡)

顯示适配器(顯卡)又稱為VGA(Video Graphics Array),他對于圖形影像的顯示扮演相當關鍵的角色。 一般對于圖形影像的顯示重點在于:分辨率與顔色深度,因為每個圖像顯示的顔色會占用掉内存, 因此顯示适配器上面會有一個内存的容量,這個顯示适配器的内存容量将會影響到你的屏幕分辨率與顔色深度的喔!

除了顯示适配器内存之外,現在由于三度空間遊戲(3D game)與一些3D動畫的流行,因此顯示适配器的『運算能力』越來越重要。 一些3D的運算早期是交給CPU去運作的,但是CPU并非完全針對這些3D來進行設計的,而且CPU平時已經非常忙碌了呢! 所以後來顯示适配器廠商直接在顯示适配器上面嵌入一個3D加速的芯片,這就是所謂的GPU稱謂的由來

獨立顯卡與集成顯卡的區别:

  1. 獨立顯卡:顯卡自帶有顯存
  2. 集成顯卡:用系統内存的一部分用作顯存

1.7 機械硬盤

1)硬盤的物理組成

大家應該都看過硬盤吧!硬盤依據桌上型與筆記本電腦而有分為3.5吋及2.5吋的大小。我們以3.5吋的桌面計算機使用硬盤來說明。 在硬盤盒裡面其實是由許許多多的圓形磁盤盤、機械手臂、 磁盤讀取頭與主軸馬達所組成的,整個内部如同下圖所示:

實際的數據都是寫在具有磁性物質的磁盤盤上頭,而讀寫主要是透過在機械手臂上的讀取頭(head)來達成。實際運作時, 主軸馬達讓磁盤盤轉動,然後機械手臂可伸展讓讀取頭在磁盤盤上頭進行讀寫的動作。 另外,由于單一磁盤盤的容量有限,因此有的硬盤内部會有兩個以上的磁盤盤喔!

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機械硬盤

2)磁盤盤上的數據

由于磁盤盤是圓的,并且透過機器手臂去讀寫數據,磁盤盤要轉動才能夠讓機器手臂讀寫。因此,通常數據寫入當然就是以圓圈轉圈的方式讀寫啰! 所以,當初設計就是在類似磁盤盤同心圓上面切出一個一個的小區塊,這些小區塊整合成一個圓形,讓機器手臂上的讀寫頭去存取。 這個小區塊就是磁盤的最小物理儲存單位,稱之為扇區 (sector)。

那同一個同心圓的扇區組合成的圓就是所謂的磁道(track)由于磁盤裡面可能會有多個磁盤盤,因此在所有磁盤盤上面的同一個磁道可以組合成所謂的磁柱 (cylinder)。 我們知道同心圓外圈的圓比較大,占用的面積比内圈多啊!所以,為了善用這些空間,因此外圍的圓會具有更多的扇區。此外,當磁盤盤轉一圈時,外圈的扇區數量比較多,因此如果數據寫入在外圈,轉一圈能夠讀寫的數據量當然比内圈還要多! 因此通常數據的讀寫會由外圈開始往内寫的喔!這是默認值啊! 另外,原本硬盤的扇區都是設計成 512byte 的容量,但因為近期以來硬盤的容量越來越大,為了減少數據量的拆解,所以新的高容量硬盤已經有 4Kbyte 的扇區設計!

購買的時候也需要注意一下。也因為這個扇區的設計不同了,因此在磁盤的分區方面,目前有舊式的 MSDOS 兼容模式,以及較新的 GPT 模式喔! 在較新的 GPT 模式下,磁盤的分區通常使用扇區号碼來設計,跟過去舊的 MSDOS 是透過磁柱号碼來分區的情況不同喔!

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3)硬件接口

為了要提升磁盤的傳輸速度,磁盤與主闆的連接界面也經過多次的改版,因此有許多不同的界面喔!傳統磁盤界面包括有 SATA, SAS, IDE 與 SCSI 等等。 若考慮外接式磁盤,那就還包括了 USB, eSATA 等等界面喔!不過目前 IDE 已經被 SATA 取代,而 SCSI 則被 SAS 取代,因此我們底下将僅介紹 SATA, USB 與 SAS 界面而已。

1、SATA界面

這種插槽所使用的扁平電纜比較窄小, 而且每個裝置需要使用掉一條SATA線。因為SATA線比較窄小之故,所以對于安裝與機殼内的通風都比較好!因此原本的IDE粗扁平電纜界面就被SATA取代了! SATA的插槽示意圖如下所示:

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目前的 SATA 版本已經到了第三代, 每一代之間的傳輸速度如下所示,而且重點是,每一代都可以向下兼容喔!隻是速度上會差很多就是了。目前主流都是使用 SATA3 這個界面速度可達 600Mbyte/s 的界面!

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因為 SATA 傳輸界面傳輸時,透過的數據算法的關系,當傳輸 10 位編碼時,僅有 8 位為數據,其餘 2 位為檢驗之用。因此帶寬的計算上面, 使用的換算 (bit 轉 byte) 為 1:10 而不是 1byte=8bits 喔!上表的對應要稍微注意一下。另外,雖然這個 SATA3 界面理論上可達 600Mbytes/s 的傳輸速度, 不過目前傳統的硬盤由于其物理組成的限制,一般極限速度大約在 150~200Mbyte/s 而已啦!所以廠商們才要發展固态硬盤啊!

2、SAS界面

早期工作站或大型大腦上面,為了讀寫速度與穩定度,因此在這樣的機器上面,大多使用的是 SCSI 這種高階的連接接口。 不過這種接口的速度後來被 SATA 打敗了!但是 SCSI 有其值得開發的功能,因此後來就有串行式 SCSI (Serial Attached SCSI, SAS) 的發展。這種接口的速度比 SATA 來得快,而且連接的 SAS 硬盤的磁盤盤轉速與傳輸的速度也都比 SATA 硬盤好! 隻是...好貴喔!而且一般個人計算機的主闆上面通常沒有内建 SAS 連接接口,得要透過外接卡才能夠支持。因此一般個人計算機主機還是以 SATA 接口為主要的磁盤連接接口。

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因為這種接口的速度确實比較快喔!而且還支持例如熱拔插等功能,因此,許多的裝置連接會以這種接口來連接! 例如我們經常會聽到的磁盤陣列卡的連接插槽,就是利用這種 SAS 接口開發出來的支持的 SFF-8087 裝置等等的

3、USB界面

如果你的磁盤是外接式的界面,那麼很可能跟主闆連接的就是 USB 這種界面了!這也是目前 (2015) 最常見到的就是外接式磁盤界面了。 不過傳統的 USB 速度挺慢的,即使是比較慢的傳統硬盤,其傳輸率大概都還有 80~120Mbytes/s ,但傳統的 USB 2.0 僅有大約 60Mbytes/s 的理論傳輸率, 通常在主闆上面的連接口,竟然都僅有 30~40 Mbyte/s 而已呢!實在發揮不出磁盤的性能啊!

為了改善 USB 的傳輸率,因此新一代的 USB 3.0 速度就快很多了!據說還有更新的 USB 3.1 正在發展中!這幾代版本的帶寬與速度指标如下

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跟 SATA 界面一樣,不是理論速度到達該數值,實際上就可以跑到這麼高!USB 3.0 雖然速度很快,但如果妳去市面上面買 USB 的傳統磁盤或快閃碟, 其實他的讀寫速度還是差不多在 100Mbytes/s 而已啦!不過這樣就超級快了!因為一般 USB2.0 的快閃碟讀寫速度大約是 40Mbytes/10Mbytes 左右而已說。 在購買這方面的外接式磁盤時,要特别考慮喔


1.8 固态硬盤 (Solid State Disk, SSD)

傳統硬盤有個很緻命的問題,就是需要驅動馬達去轉動磁盤盤~這會造成很嚴重的磁盤讀取延遲!想想看,你得要知道數據在哪個扇區上面,然後再命令馬達開始轉, 之後再讓讀取頭去讀取正确的數據。另外,如果數據放置的比較離散(扇區分布比較廣又不連續),那麼讀寫的速度就會延遲更明顯!速度快不起來。因此, 後來就有廠商拿閃存去制作成高容量的設備,這些設備的連接界面也是透過 SATA 或 SAS,而且外型還做的跟傳統磁盤一樣!所以, 雖然這類的設備已經不能稱為是磁盤 (因為沒有讀寫頭與磁盤盤啊!都是内存!)。但是為了方便大家稱呼,所以還是稱為磁盤!隻是跟傳統磁盤 (Hard Disk Drive, HDD) 不同, 就稱為固态硬盤 (Solid State Disk 或 Solid State Driver, SSD)。

其實我們在讀寫磁盤時,通常沒有連續讀寫,大部分的情況下都是讀寫一大堆小文件,因此,你不要妄想傳統磁盤一直轉少少圈就可以讀到所有的數據! 通常很多小文件的讀寫,會很操硬盤,因為磁盤盤要轉好多圈!這也很花人類的時間啊!SSD 就沒有這個問題!也因為如此,近年來在測試磁盤的效能時, 有個很特殊的單位,稱為每秒讀寫操作次數 (Input/Output Operations Per Second, IOPS)!這個數值越大,代表可操作次數較高,當然效能好的很!

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1.9 設備I/O地址與IRQ中斷信道

主闆是負責各個計算機組件之間的溝通,但是計算機組件實在太多了,有輸出/輸入/不同的儲存裝置等等, 主闆芯片組怎麼知道如何負責溝通吶?這個時候就需要用到所謂的I/O地址與IRQ。

I/O地址有點類似每個裝置的門牌号碼,每個裝置都有他自己的地址,一般來說,不能有兩個裝置使用同一個I/O地址, 否則系統就會不曉得該如何運作這兩個裝置了。而除了I/O地址之外,還有個IRQ中斷(Interrupt)這個咚咚。 如果I/O地址想成是各裝置的門牌号碼的話,那麼IRQ就可以想成是各個門牌連接到郵件中心(CPU)的專門路徑啰! 各裝置可以透過IRQ中斷信道來告知CPU該裝置的工作情況,以方便CPU進行工作分配的任務。

老式的主闆芯片組IRQ隻有15個,如果你的周邊接口太多時可能就會不夠用, 這個時候你可以選擇将一些沒有用到的周邊接口關掉,以空出一些IRQ來給真正需要使用的接口喔! 當然,也有所謂的sharing IRQ的技術就是了


1.10 CMOS與BIOS

前面内存的地方我們有提過CMOS與BIOS的功能,在這裡我們再來強調一下: CMOS主要的功能為記錄主闆上面的重要參數, 包括系統時間、CPU電壓與頻率、各項設備的I/O地址與IRQ等,由于這些數據的記錄要花費電力,因此主闆上面才有電池。 BIOS為寫入到主闆上某一塊 flash 或 EEPROM 的程序,他可以在開機的時候執行,以加載CMOS當中的參數, 并嘗試呼叫儲存裝置中的開機程序,進一步進入操作系統當中。BIOS程序也可以修改CMOS中的數據, 每種主闆呼叫BIOS設定程序的按鍵都不同,一般桌面計算機常見的是使用[del]按鍵進入BIOS設定畫面。


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