前言:
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我们知道,电脑主机的构成部分是:CPU,主板,显卡,内存,硬盘,电源等硬件。
下面我们来聊聊
内存
内存在电脑主机中的作用:它是与CPU进行沟通的桥梁,计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的。
内存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。
内存就是存储程序以及数据的地方,比如当我们在使用计算机处理文稿(TXT/DOC……)时,当你在键盘上敲入字符时,它就被存入内存中,当你选择存盘时,内存中的数据才会被存入硬(磁)盘。
内存的参数怎么看?
关于内存我们主要关注以下几个参数:
内存类型:
DDR2与DDR的区别
与DDR相比,DDR2最主要的改进是在内存模块速度相同的情况下,可以提供相当于DDR内存两倍的带宽。这主要是通过在每个设备上高效率使用两个DRAM核心来实现的。作为对比,在每个设备上DDR内存只能够使用一个DRAM核心。技术上讲,DDR2内存上仍然只有一个DRAM核心,但是它可以并行存取,在每次存取中处理4个数据而不是两个数据。
DDR2与DDR的区别示意图
与双倍速运行的数据缓冲相结合,DDR2内存实现了在每个时钟周期处理多达4bit的数据,比传统DDR内存可以处理的2bit数据高了一倍。DDR2内存另一个改进之处在于,它采用FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式。
然而,尽管DDR2内存采用的DRAM核心速度和DDR的一样,但是我们仍然要使用新主板才能搭配DDR2内存,因为DDR2的物理规格和DDR是不兼容的。首先是接口不一样,DDR2的针脚数量为240针,而DDR内存为184针;其次,DDR2内存的VDIMM电压为1.8V,也和DDR内存的2.5V不同。
DDR2的定义:
DDR2(Double Data Rate 2) SDRAM是由JEDEC(电子设备工程联合委员会)进行开发的新生代内存技术标准,它与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力(即:4bit数据读预取)。换句话说,DDR2内存每个时钟能够以4倍外部总线的速度读/写数据,并且能够以内部控制总线4倍的速度运行。
此外,由于DDR2标准规定所有DDR2内存均采用FBGA封装形式,而不同于目前广泛应用的TSOP/TSOP-II封装形式,FBGA封装可以提供了更为良好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了坚实的基础。回想起DDR的发展历程,从第一代应用到个人电脑的DDR200经过DDR266、DDR333到今天的双通道DDR400技术,第一代DDR的发展也走到了技术的极限,已经很难通过常规办法提高内存的工作速度;随着Intel最新处理器技术的发展,前端总线对内存带宽的要求是越来越高,拥有更高更稳定运行频率的DDR2内存将是大势所趋。
DDR2与DDR的区别:
在了解DDR2内存诸多新技术前,先让我们看一组DDR和DDR2技术对比的数据。
1、延迟问题:
从上表可以看出,在同等核心频率下,DDR2的实际工作频率是DDR的两倍。这得益于DDR2内存拥有两倍于标准DDR内存的4BIT预读取能力。换句话说,虽然DDR2和DDR一样,都采用了在时钟的上升延和下降延同时进行数据传输的基本方式,但DDR2拥有两倍于DDR的预读取系统命令数据的能力。也就是说,在同样100MHz的工作频率下,DDR的实际频率为200MHz,而DDR2则可以达到400MHz。
这样也就出现了另一个问题:在同等工作频率的DDR和DDR2内存中,后者的内存延时要慢于前者。举例来说,DDR 200和DDR2-400具有相同的延迟,而后者具有高一倍的带宽。实际上,DDR2-400和DDR 400具有相同的带宽,它们都是3.2GB/s,但是DDR400的核心工作频率是200MHz,而DDR2-400的核心工作频率是100MHz,也就是说DDR2-400的延迟要高于DDR400。
2、封装和发热量:
DDR2内存技术最大的突破点其实不在于用户们所认为的两倍于DDR的传输能力,而是在采用更低发热量、更低功耗的情况下,DDR2可以获得更快的频率提升,突破标准DDR的400MHZ限制。
DDR内存通常采用TSOP芯片封装形式,这种封装形式可以很好的工作在200MHz上,当频率更高时,它过长的管脚就会产生很高的阻抗和寄生电容,这会影响它的稳定性和频率提升的难度。这也就是DDR的核心频率很难突破275MHZ的原因。而DDR2内存均采用FBGA封装形式。不同于目前广泛应用的TSOP封装形式,FBGA封装提供了更好的电气性能与散热性,为DDR2内存的稳定工作与未来频率的发展提供了良好的保障。
DDR2内存采用1.8V电压,相对于DDR标准的2.5V,降低了不少,从而提供了明显的更小的功耗与更小的发热量,这一点的变化是意义重大的。
DDR2采用的新技术:
除了以上所说的区别外,DDR2还引入了三项新的技术,它们是OCD、ODT和Post CAS。
OCD(Off-Chip Driver):也就是所谓的离线驱动调整,DDR II通过OCD可以提高信号的完整性。DDR II通过调整上拉(pull-up)/下拉(pull-down)的电阻值使两者电压相等。使用OCD通过减少DQ-DQS的倾斜来提高信号的完整性;通过控制电压来提高信号品质。
ODT:ODT是内建核心的终结电阻器。我们知道使用DDR SDRAM的主板上面为了防止数据线终端反射信号需要大量的终结电阻。它大大增加了主板的制造成本。实际上,不同的内存模组对终结电路的要求是不一样的,终结电阻的大小决定了数据线的信号比和反射率,终结电阻小则数据线信号反射低但是信噪比也较低;终结电阻高,则数据线的信噪比高,但是信号反射也会增加。因此主板上的终结电阻并不能非常好的匹配内存模组,还会在一定程度上影响信号品质。DDR2可以根据自已的特点内建合适的终结电阻,这样可以保证最佳的信号波形。使用DDR2不但可以降低主板成本,还得到了最佳的信号品质,这是DDR不能比拟的。
Post CAS:它是为了提高DDR II内存的利用效率而设定的。在Post CAS操作中,CAS信号(读写/命令)能够被插到RAS信号后面的一个时钟周期,CAS命令可以在附加延迟(Additive Latency)后面保持有效。原来的tRCD(RAS到CAS和延迟)被AL(Additive Latency)所取代,AL可以在0,1,2,3,4中进行设置。由于CAS信号放在了RAS信号后面一个时钟周期,因此ACT和CAS信号永远也不会产生碰撞冲突。
总的来说,DDR2采用了诸多的新技术,改善了DDR的诸多不足,虽然它目前有成本高、延迟慢等诸多不足,但相信随着技术的不断提高和完善,这些问题终将得到解决。
目前市面上的内存类型已经更新到DDR5,具体内存条,分为DDR1、DDR2、DDR3、DDR4是有区别的,他们的频率也不一样。
DDR3代的内存条频率一般为:1333MHz 和 1666MHz。DDR4代的内存条频率一般为:2133MHz 和 2400MHz。具体选择什么样的频率需要看你的主板是否支持。这个可以在主板上找到(或者可以用鲁大师检测一下)。
内存频率:内存主频和CPU主频一样,习惯上被用来表示内存的速度,它代表着该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz(兆赫)为单位来计量的。内存主频越高在一定程度上代表着内存所能达到的速度越快。内存主频决定着该内存最高能在什么样的频率正常工作。目前较为主流的内存频率是333MHz和400MHz的DDR内存,以及533MHz和667MHz的DDR2内存。
大家知道,计算机系统的时钟速度是以频率来衡量的。晶体振荡器控制着时钟速度,在石英晶片上加上电压,其就以正弦波的形式震动起来,这一震动可以通过晶片的形变和大小记录下来。晶体的震动以正弦调和变化的电流的形式表现出来,这一变化的电流就是时钟信号。而内存本身并不具备晶体振荡器,因此内存工作时的时钟信号是由主板芯片组的北桥或直接由主板的时钟发生器提供的,也就是说内存无法决定自身的工作频率,其实际工作频率是由主板来决定的。
DDR内存和DDR2内存的频率可以用工作频率和等效频率两种方式表示,工作频率是内存颗粒实际的工作频率,但是由于DDR内存可以在脉冲的上升和下降沿都传输数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的两倍;而DDR2内存每个时钟能够以四倍于工作频率的速度读/写数据,因此传输数据的等效频率是工作频率的四倍。例如DDR 200/266/333/400的工作频率分别是100/133/166/200MHz,而等效频率分别是200/266/333/400MHz;DDR2 400/533/667/800的工作频率分别是100/133/166/200MHz,而等效频率分别是400/533/667/800MHz。
内存异步工作模式包含多种意义,在广义上凡是内存工作频率与CPU的外频不一致时都可以称为内存异步工作模式。首先,最早的内存异步工作模式出现在早期的主板芯片组中,可以使内存工作在比CPU外频高33MHz或者低33MHz的模式下(注意只是简单相差33MHz),从而可以提高系统内存性能或者使老内存继续发挥余热。
其次,在正常的工作模式(CPU不超频)下,目前不少主板芯片组也支持内存异步工作模式,例如Intel 910GL芯片组,仅仅只支持533MHz FSB即133MHz的CPU外频,但却可以搭配工作频率为133MHz的DDR 266、工作频率为166MHz的DDR 333和工作频率为200MHz的DDR 400正常工作(注意此时其CPU外频133MHz与DDR 400的工作频率200MHz已经相差66MHz了),只不过搭配不同的内存其性能有差异罢了。
再次,在CPU超频的情况下,为了不使内存拖CPU超频能力的后腿,此时可以调低内存的工作频率以便于超频,例如AMD的Socket 939接口的Opteron 144非常容易超频,不少产品的外频都可以轻松超上300MHz,而此如果在内存同步的工作模式下,此时内存的等效频率将高达DDR 600,这显然是不可能的,为了顺利超上300MHz外频,我们可以在超频前在主板BIOS中把内存设置为DDR 333或DDR 266,在超上300MHz外频之后,前者也不过才DDR 500(某些极品内存可以达到),而后者更是只有DDR 400(完全是正常的标准频率),由此可见,正确设置内存异步模式有助于超频成功。
简单来说如果在同代内存,相同容量条件下,内存频率越高,性能就越好,频率越高,速度就越快,内存条频率决定读取速度快慢,决定内存性能的核心因素有内存容量、带宽和频率,并且由于工艺提升,电压更低,功耗还更低,但在选择内存时还要综合主板、处理器等方面考虑。
内存品牌:市面上主流的内存品牌有:海盗船、金士顿、芝奇、威刚、英睿达、光威、阿斯加特、金百达等。
简单说几个比较常见的吧~
芝奇:提到高性能超频内存,芝奇的产品一定不会缺席。根据专业超频排名网站HWBOT统计数据,芝奇是全球专业超频玩家最常使用的内存品牌。很多内存超频记录都由芝奇内存所创造,因此芝奇被DIY圈内认作是内存超频必选的品牌之一。
威刚:威刚科技在存储行业有一定的知名度,初期以内存模块为主,其内存、固态硬盘、U盘、存储卡都有不错的口碑,其内存模组2021年重新跃居第二,仅次于金士顿,内存产品线分为发烧级XPG系列与大众级的万紫千红系列,不管是哪个级别,价位相比其它一线品牌同级别内存都略低一些,是几个一线品牌中性价比较明显的品牌。
阿斯加特:阿斯加特是嘉合劲威旗下的子品牌,不过是由嘉合劲威和瑞典Asgard Labs于2013年联合成立的品牌,早年被视作光威的高端产品线,品牌独立后定位发生了变化,现在更偏性价比定位,凭借低价位在市场上博得了一席之地。
另外,最值得关注的就是内存的颗粒,那内存颗粒是什么意思呢?
内存颗粒:是基于晶圆生产出来的,晶圆一般有6英寸、8英寸及12英寸规格不等。晶圆上一个小块,一个小块,就是晶片晶圆体,也名Die,经过封装之后就成为一个闪存颗粒。
在一整个晶圆进行切割封装之前,要先进行基本的电性测试,看看晶圆的质量是否较差,或者晶圆的某些区域有潜在缺陷。
那些较差的晶圆,或者晶圆上较差的区域,在切割封装后就会成为白片颗粒。而其中最好的部分一般内存颗粒厂商自己也不会用,会发给其他厂商制做昂贵的超高频率内存,剩余原厂颗粒会用于常规内存产品。
目前内存的
第一梯队:
三星Bdie特挑>三星Bdie满血>镁光C9≈海力士DJR>海力士CJR
第二梯队:
三星Bdie残血≈三星Cdie≈海力士MJR、JJR、MFR≈长鑫
没提到的大多数是颗粒比第二梯队还差的(少数可能遗漏了),只是超频能力还差一点,但不影响正常使用。
大家可以根据自己的预算和适配性去选择合适的内存,组成多通道。
那单通道多通道啥意思呢?
内存双通道是指计算机内存的数据传输方式。在双通道内存架构中,计算机的内存控制器可以同时访问两个内存模块,从而提高数据传输速度和性能。
内存双通道可以同时传输数据,相比于单通道内存,它可以在同样的频率下传输两倍的数据量。这样可以提高计算机的内存带宽,加快数据读写速度,提升系统的整体性能。内存双通道技术在现代计算机中被广泛应用。
它不仅可以提高计算机的运行速度,还可以更好地支持多任务处理和大型应用程序的运行。在选择计算机时,如果需要更高的性能和更快的数据传输速度,可以考虑选择支持内存双通道的配置。在计算机中使用两条相同频率、容量和类型的内存条,同时插入到主板上的两个内存插槽中,以提高内存访问速度。
双通道内存可以同时读取和写入两条内存,从而提高内存带宽,加快数据传输速度,提高系统性能。通常,双通道内存可以提高15%至25%的内存性能。在选择双通道内存时,需要注意主板的支持情况,以免出现兼容性问题。
硬盘
硬盘是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。
硬盘有固态硬盘(SSD 盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD 传统硬盘)、混合硬盘(HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。
磁头复位节能技术:通过在线时对磁头的复位来节能。
多磁头技术:通过在同一碟片上增加多个磁头同时的读或写来为硬盘提速,或同时在多碟片同时利用磁头来读或写来为磁盘提速,多用于服务器和数据库中心。
固态硬盘(SSD)
固态硬盘(Solid State Drives),简称固盘,固态硬盘(Solid State Drive)用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与传统硬盘的完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与传统硬盘一致,但I/O性能相对于传统硬盘大大提升。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
其芯片的工作温度范围很宽,商规产品(0~70℃)工规产品(-40~85℃)。虽然成本较高,但也正在逐渐普及到DIY市场。由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同,所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器,再配合适当的控制芯片,就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-3接口、M.2接口、MSATA接口、PCI-E接口、SAS接口、CFast接口和SFF-8639接口。
但是当固态硬盘长时间断电并在高温环境下放置将会面临数据丢失的风险。因此使用固态硬盘来备份数据并不是一个很好的选择。
随着互联网的飞速发展,人们对数据信息的存储需求也在不断提升,现在多家存储厂商推出了自己的便携式固态硬盘,更有支持Type-C接口的移动固态硬盘和支持指纹识别的固态硬盘推出。
机械硬盘(HDD)
机械硬盘[1]的原理是利用磁盘高速旋转产生的气流来带动读写头进行读写操作。当需要读取数据时,控制电路会控制磁头定位到需要读取的磁道,然后通过磁头的感应将数据信号转换成电信号。在写入数据时,则是将数据信号通过控制电路写入到磁道中,然后利用磁头的磁性变化将数据写入到磁盘中。
机械硬盘的读写速度受到转速和磁道密度等因素的影响,转速越快,磁道密度越高,则读写速度越快。但是,机械硬盘的读写速度仍然比不上固态硬盘,而且机械硬盘的噪音和震动也比固态硬盘更明显。此外,由于机械硬盘的结构较为复杂,其故障率和维修成本也相对较高。
混合硬盘
混合硬盘是一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘,除了机械硬盘必备的碟片、马达、磁头等等,还内置了NAND闪存颗粒,这颗颗粒将用户经常访问的数据进行储存,可以达到如SSD(就是固态硬盘)效果的读取性能 。
固态混合硬盘(SSHD: Solid State Hybrid Drive)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。原理和微软Windows 7和Windows 8操作系统上的"Ready Boost"功能相似,两者都是通过增加高速闪存来进行资料预读取(Prefetch),以减少从硬盘读取资料的次数,从而提高性能。不同的是;混合硬盘将闪存模块直接整合到硬盘上,对比一下,就会发现新一代的混合硬盘不仅能提供更佳的性能,还可减少硬盘的读写次数,从而使硬盘耗电量降低,特别是使笔记本电脑的电池续航能力提高; 由于一般混合硬盘仅内置8GB的MLC闪存,因此成本不会大幅提高。同时混合硬盘亦采用传统磁性硬盘的设计;因此没有固态硬盘容量小的不足。通常使用的闪存是NAND闪存。混合硬盘是处于磁性硬盘和固态硬盘(SSD: Solid State Disk)中间的一种解决方案。
购买硬盘时硬盘参数怎么看呢?
硬盘容量
硬盘的容量是以MB(兆)和GB(千兆)为单位的,早期的硬盘容量低下,大多以MB(兆)为单位,1956年9月IBM公司制造的世界上第一台磁盘存储系统只有区区的5MB,而现今硬盘技术飞速的发展数百GB容量的硬盘也以进入到家庭用户的手中。硬盘的容量有40GB、60GB、80GB、100GB、120GB、160GB、200GB,硬盘技术还在继续向前发展,更大容量的硬盘还将不断推出。
在购买硬盘之后,细心的人会发现,在操作系统当中硬盘的容量与官方标称的容量不符,都要少于标称容量,容量越大则这个差异越大。标称40GB的硬盘,在操作系统中显示只有38GB;80GB的硬盘只有75GB;而120GB的硬盘则只有114GB。这并不是厂商或经销商以次充好欺骗消费者,而是硬盘厂商对容量的计算方法和操作系统的计算方法有不同而造成的,不同的单位转换关系造成的。
众所周知,在计算机中是采用二进制,这样造成在操作系统中对容量的计算是以每1024为一进制的,每1024字节为1KB,每1024KB为1MB,每1024MB为1GB;而硬盘厂商在计算容量方面是以每1000为一进制的,每1000字节为1KB,每1000KB为1MB,每1000MB为1GB,这二者进制上的差异造成了硬盘容量“缩水”。以120GB的硬盘为例:
厂商容量计算方法:120GB=120,000MB=120,000,000KB=120,000,000,000字节
换算成操作系统计算方法:120,000,000,000字节/1024=117,187,500KB/1024=114,440.91796875MB=114GB
同时在操作系统中,硬盘还必须分区和格式化,这样系统还会在硬盘上占用一些空间,提供给系统文件使用,所以在操作系统中显示的硬盘容量和标称容量会存在差异。
盘片数
盘片是硬盘中承载数据存储的介质,硬盘是由多个盘片叠加在一起,互相之间由垫圈隔开。硬盘盘片是以坚固耐用的材料为盘基,其上在附着磁性物质,表面被加工的相当平滑。因为盘片在硬盘内部高速旋转(有5400转、7200转、10000转,甚至15000转),因此制作盘片的材料硬度和耐磨性要求很高,所以一般采用合金材料,多数为铝合金。
硬盘盘片是随着硬盘的发展而不断进步的,早期的硬盘盘片都是使用塑料材料作为盘基,然后再在塑料盘基上涂上磁性材料就构成了硬盘的盘片。后来随着硬盘转速和容量的提高又出现的金属盘基的盘片,金属材料的盘基具有更高的记录密度、更强的硬度,在安全性上也要强于塑料盘基。目前市场中主流的硬盘都是采用铝材料的金属盘基。
而IBM等厂商还推出过以石英玻璃为盘基的“玻璃盘片”,但初期的玻璃盘片在发热等技术方面处理的并不得当,导致部分产品使用中极易出现故障。但玻璃盘片是一种比铝更为坚固耐用的盘片材质,盘片高速运转时的稳定性和可靠性都有所提高,而且玻璃盘片表面更为平滑,技术上还是领先于金属盘片的。
由于盘片上的记录密度巨大,而且盘片工作时的高速旋转,为保证其工作的稳定,数据保存的长久,硬片都是密封在硬盘内部。万万不可自行拆卸硬盘,在普通环境下空气中的灰尘,都会对硬盘造成永久伤害,更不能用器械或手指碰触盘片。
单碟容量
单碟容量(storage per disk),是硬盘相当重要的参数之一,一定程度上决定着硬盘的档次高低。硬盘是由多个存储碟片组合而成的,而单碟容量就是一个存储碟所能存储的最大数据量。硬盘厂商在增加硬盘容量时,可以通过两种手段:一个是增加存储碟片的数量,但受到硬盘整体体积和生产成本的限制,碟片数量都受到限制,一般都在5片以内;而另一个办法就是增加单碟容量。
举个例子来说,单碟容量为60GB的希捷酷鱼五系列和单碟容量为80GB的希捷7200.7系列,如果都用2个盘片那么总容量将有40GB的差异,可见单碟容量对硬盘容量的影响。
同时,硬盘单碟容量的增加不仅仅可以带来硬盘总容量的提升,而且也有利于生产成本的控制,提高硬盘工作的稳定性。单碟容量的增加意味着厂商要在同样大小的盘片上建立更多的磁道数(数据存储在盘片的磁道中),虽然这在技术难度上对厂商要求很高,但盘片磁道密度(单位面积上的磁道数)提高,代表着数据密度的提高,这样在硬盘工作时盘片每转动一周,磁头所能读出的数据就越多,所以在相同转速的情况下,硬盘单碟容量越大其内部数据传输速率就越快。另外单碟容量的提高使单位面积上的磁道条数也有所提高,这样硬盘寻道时间也会有所下降。
另外单碟容量的增加也能在一定程度上节省产品成本,举个例子来说,同样的120GB的硬盘,如果采用单碟容量40GB的盘片,那么将要有三张盘片和六个磁头;而采用单碟容量80GB的盘片,那么只需要两张盘片和三个磁头(盘片正反两面都可以存储数据,一面需要一个磁头),这样就能在尽可能节省更多的成本的条件下提高硬盘的总容量。单碟容量的增加也对磁头提出了更高的要求
单碟容量的提升是随着硬盘技术的逐渐提高的,在2000年时出现了单碟容量40GB的硬盘产品,但直到2001中旬才全面在市场中普及。到了2002年IBM、西部数据、希捷、三星都相继推出了单碟容量60GB的硬盘产品,最早单碟60GB容量的硬盘是三星于2002年5月推出的SpinPoint V60系列硬盘,其后的一个月内西部数据、希捷就发布了酷鱼V和鱼子酱系列7200rpm硬盘。
最早的单碟容量80GB的硬盘产品是Maxtor于2002年10月发布的DiamondMax Plus 9,希捷也紧随其后推出了酷鱼7200.7系列与5400.1系列单碟80GB的硬盘。
希捷在2003年的9月发布了单碟容量达100GB酷鱼7200.7 PLus 200GB硬盘,使得硬盘单碟容量又达到了一个新的高度。但人们对于硬盘存储空间的需求是不满足的,单碟容量的发展是不会就此止步的,更高容量的硬盘产品将不久之后出现在我们的视野中。
2005年9月,希捷(Seagate)发布了酷鱼7200.9(Barracuda 7200.9)系列硬盘,单碟容量提高到160GB,这几乎已经是传统的水平记录技术的技术极限,不对硬盘磁记录技术作出革新,单碟容量基本上已经无法提升。垂直记录技术适时出现,将硬盘的数据密度、容量和可靠性推进到一个全新的水平。
传统的水平记录技术让数据位平铺在磁介质上,而垂直记录技术却让数据位竖立在磁介质上,极大的提高了磁记录密度,当然也就提高了单碟容量。另外垂直记录技术还允许磁头在相同时间内扫描更多数据位,故能在不提高转速的情况下,提高硬盘的数据传输率。2006年4月,希捷(Seagate)率先将垂直记录技术运用于桌面硬盘,发布了采用垂直记录技术的酷鱼7200.10(Barracuda 7200.10)系列硬盘,最大单碟容量提高到188GB,这是目前所有硬盘产品中最高的单碟容量。随着垂直记录技术的继续发展和磁记录密度的提高,硬盘的单碟容量还会继续提升。
缓存
缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。
硬盘的缓存主要起三种作用:一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时,硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的,所以读取命中率较高),当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候,硬盘则不需要再次读取数据,直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了,由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度,所以能够达到明显改善性能的目的;二是对写入动作进行缓存。
当硬盘接到写入数据的指令之后,并不会马上将数据写入到盘片上,而是先暂时存储在缓存里,然后发送一个“数据已写入”的信号给系统,这时系统就会认为数据已经写入,并继续执行下面的工作,而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升,但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电,那么这些数据就会丢失。对于这个问题,硬盘厂商们自然也有解决办法:掉电时,磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域,等到下次启动时再将这些数据写入目的地;第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候,某些数据是会经常需要访问的,硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中,再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同,早期的硬盘缓存基本都很小,只有几百KB,已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用,而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品,甚至达到了16MB、64MB等。
大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下,让更多的数据存储在缓存中,以提高硬盘的访问速度,但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题,即便缓存容量很大,而没有一个高效率的算法,那将导致应用中缓存数据的命中率偏低,无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成,大容量的缓存需要更为有效率的算法,否则性能会大打折扣,从技术角度上说,高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
转速
转速(Rotationl Speed),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Perminute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。
硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种,高转速硬盘也是现在台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主,虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘,但在市场中还较为少见;服务器用户对硬盘性能要求最高,服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm,甚至还有15000rpm的,性能要超出家用产品很多。
较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘,一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小,笔记本硬盘的尺寸(2.5寸)也被设计的比台式机硬盘(3.5寸)小,转速提高造成的温度上升,对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求;噪音变大,又必须采取必要的降噪措施,这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高,而其它的维持不变,则意味着电机的功耗将增大,单位时间内消耗的电就越多,电池的工作时间缩短,这样笔记本的便携性就收到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。
转速是随着硬盘电机的提高而改变的,现在液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上,它使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦,将噪声及温度被减至最低;同时油膜可有效吸收震动,使抗震能力得到提高;更可减少磨损,提高寿命。
接口类型
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的连接速度,在整个系统中,硬盘接口的优劣直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。从整体的角度上,硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道四种,IDE接口硬盘多用于家用产品中,也部分应用于服务器,SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场,而光纤通道只在高端服务器上,价格昂贵。SATA是种新生的硬盘接口类型,还正处于市场普及阶段,在家用市场中有着广泛的前景。在IDE和SCSI的大类别下,又可以分出多种具体的接口类型,又各自拥有不同的技术规范,具备不同的传输速度,比如ATA100和SATA;Ultra160 SCSI和Ultra320 SCSI都代表着一种具体的硬盘接口,各自的速度差异也较大。
IDE
IDE的英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展,性能也不断的提高,其拥有的价格低廉、兼容性强的特点,为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。
IDE代表着硬盘的一种类型,但在实际的应用中,人们也习惯用IDE来称呼最早出现IDE类型硬盘ATA-1,这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰了,而其后发展分支出更多类型的硬盘接口,比如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等接口都属于IDE硬盘。
SCSI
SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接口),是同IDE(ATA)完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及,因此SCSI硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。
光纤通道
光纤通道的英文拼写是Fibre Channel,和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,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。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。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。
光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计,能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。
SATA
使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。2001年,由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范,2002年,虽然串行ATA的相关设备还未正式上市,但Serial ATA委员会已抢先确立了Serial ATA 2.0规范。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。
串口硬盘
串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而知名。相对于并行ATA来说,就具有非常多的优势。首先,Serial ATA以连续串行的方式传送数据,一次只会传送1位数据。这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s,这比目前最新的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/s的最高数据传输率还高,而在Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/s,最终SATA将实现600MB/s的最高数据传输率。
M.2 PCIe接口
M.2 PCIe接口是一种用于超极本的固态硬盘接口标准,它支持PCI-E通道,能够提供更高的传输性能。
M.2 PCIe接口的固态硬盘可以达到非常高的读写速度,远超过传统的SATA接口固态硬盘。它的设计目的是为了取代mSATA接口,并且在尺寸和性能上都有所提升。M.2接口可以通过设置其接口上的KEY槽来支持不同的协议,包括PCI-E、SATA等。此外,M.2接口的固态硬盘有多种尺寸规范,如2240、2260、2280等,其中22代表宽度22mm,后面的数字表示长度(mm)。
简单总结一下:
固态组成:主控、闪存颗粒、缓存芯片。
优点:读写速度快,体积小,外观多样,低耗电,耐震,耐低温,启动快。
缺点:价格贵,寿命相对短,不稳定,容量小。
用途:当系统盘,内容存储,移动存储
机械硬盘组成:盘片,磁头,盘片,转轴及控制电机,磁头控制器,数据转换器,缓存。
优点:价格便宜,容量大,数据稳定。
缺点:读写速度慢,噪声大,发热,不耐摔,体积大。
用途:数据备份,需大容量存储,外接硬盘。
这里建议自己组装电脑的时候用固态硬盘当系统盘,这样开机更迅速,而用机械硬盘作为存储数据的硬盘,达到性价比最大化。
固态硬盘品牌推荐:
一线:三星,西数(有独立生产颗粒的能力,自控自研)
准一线:海力士,铠侠,致态(有独立生产颗粒的能力,自控自研)
二线:宏碁,威刚,金士顿
三线:金百达,雷克沙,七彩虹,影驰,技嘉
固态硬盘的主要核心部件是主控芯片和闪存颗粒,是否是原厂原片则是判断一款固态级别的一个重要指标。
独立缓存只有旗舰盘会有,带独立缓存的固态一般更适用于有渲染需求等生产力用户或者有录制需求的游戏玩家。但带独立缓存的固态往往会导致发热过高,且对游戏玩家没有任何加成效果,因此一般游戏玩家无需购买带独立缓存的固态硬盘。
固态硬盘按颗粒可以分为四种,SLC颗粒,MLC颗粒,TLC颗粒以及QLC颗粒;SLC颗粒和MLC颗粒一般用于军工级和企业用户,性能强悍且价格昂贵,目前主流市场都是TLC得颗粒的固态硬盘,价格适中且寿命也不错,但是目前市场上依旧有少量QLC颗粒的固态往往寿命偏短,所以是不推荐的。
以上就是电脑主机全部硬件的具体内容,相信看完这篇和之前三篇,你应该能够大致了解如何选择DIY的电脑硬件。后续我还将会给大家更新如何选择显示器、键盘、鼠标、音响的文章,欢迎大家点赞,关注。
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