# 电脑硬件那些事儿

不同于枯燥的计算机组成原理课程，本系列文章旨在学习如何 DIY 一台自己的个人电脑

# 硬盘

# 机械硬盘

机械硬盘是利用磁性来记录信息数据的，原理类似于小时候听歌用的磁带，如果我们需要找到某个数据，磁盘就会转动到记录这个信息的部位，然后由磁头感应磁性来读取数据。

机械硬盘的不同主要在 5 个东西上：盘体（决定了转速及硬盘外观）、磁头组件（决定硬盘的寻道性能，一定程度上影响顺序速度）、盘片（几乎决定了硬盘的稳定性和寿命，另外也影响硬盘顺序速度，同转速下单碟容量越高速度越快）、电路板（决定了硬盘的接口）、固件（决定了硬盘的特殊功能，比如红盘的 NAS 专属特性和紫盘的监控专属特性）

红蓝是一路货色，根据料号可知它们使用相同的盘片和盘体，不同的磁头、固件和电路板，至于盘片质量也不能说红盘是蓝盘里特挑的，两者的盘片质量（根据原始 p 表可以大致知晓）也没有统计学上的差异。并且红蓝都出自于曾经的绿盘。

红盘固件针对 nas 进行了优化，主要在于一个是能够向 nas 主控报告错误（而不是不停的尝试校正，持续无响应，最后被 nas 主控判断损毁而踢下线），一个是在多盘系统里能够防止磁头受到共振的影响（电路板上装置有震动传感器，可以根据外界震动对磁头做出调整，保证磁头飞行高度稳定，原理大致和降噪耳机一样）。

紫盘磁头与盘片和红蓝通常不一样（也有一样的），固件不同，稳定性比之红蓝稍好，连续读写性能差不多，随机读写性能最弱，声音非常小，很适合当仓库盘（2020 年了，别再扯什么紫盘丢数据了，不可能的，除非你盘坏了）。紫盘对于蓝盘有 7×24 全天候工作、更快速的顺序读写速度等优点紫盘对于蓝盘来说，随机读写性能差很多，不适宜玩游戏或同时打开多个文件西数紫盘的固件本身进行了速度限制，这是为了延长寿命以及减少故障的发生。

中国专供的紫盘型号尾部四个字母由 PURX 更改为 EJRX，据说两者就盘本体而言无区别（只是为了满足中国法律要求的中国内地出售商品必须有中文标志？），但是西数把紫盘型号倒数第四个字母改成 E（蓝、红和曾经的绿盘都是 E）也一定程度上说明了西数本身也承认紫盘属于 E 系列（和蓝、红一致没有本质区别）。

黑盘不多说，凌驾于那三色之上（不论是价格还是速度还是质量），盘体磁头盘片电路板固件都是高贵的独享，我就没修过几个黑盘，这从侧面说明了黑盘并不容易坏。

当然还有金盘，金盘大多数都是出自西数收购日立以后的日立盘体，日立的稳定性是毋庸置疑的。金盘性能参数比之黑盘更高，稳定性也更强，价格和黑盘接近，当然据说噪音也更感人。

# 固态硬盘

固态硬盘的组成其实很简单，主控、闪存颗粒、缓存三者的集合体，缓存根据产品定位可有可无，所以其实最重要的就是主控和闪存颗粒，其中闪存颗粒负责存储信息，成本占整体的70%以上，主控则是技术含量最高，是一个微处理器，就像是我们所熟悉的CPU，负责调配处理数据的存储等。

# 闪存颗粒

存储单元是硬盘的核心元件，选择SSD实际上就是在选择存储颗粒。

由于闪存颗粒中存储密度存在差异，所以闪存又分为SLC、MLC、TLC和QLC。简单的说，SLC 容量小，性能高，QLC容量大，但性能也变差了。

SLC：每个储存单元内储存1个信息位，称为单阶储存单元（Single-Level Cell，SLC）。SLC闪存的优点是传输速度更快，功率消耗更低和储存单元的寿命更长，成本也就更高。一般情况下，SLC多数用于企业级的固态硬盘中，由于企业对于数据的安全性要求更高，需要保存更长时间。
MLC：每个储存单元内储存2个以上的信息位。与SLC相比，MLC成本较低，其传输速度较慢，功率消耗较高和储存单元的寿命较低。但目前主流的固态硬盘中，性能较为优秀的产品选用的都是MLC颗粒，因此可以说MLC颗粒的固态硬盘拥有较高的性价比。
TLC：这种架构的原理与MLC类似，但可以在每个储存单元内储存3个信息位。由于存储的数据密度相对MLC和SLC更大，所以价格也就更便宜，但使用寿命和性能也就更低，不过这并不能阻止人们购买TLC颗粒的固态硬盘。甚至目前市场上绝大多数的入门级产品使用的都是TLC颗粒。
QLC：每个单元可以存储四个电荷状态，通过堆叠四层电荷在单个物理单元中，可以在相同面积上存储更多的数据。价格上对比TLC变低，优点就是能将容积做出来的更高，价格上变低，缺点便是P/E使用寿命较短。QLC表现差在写入速度上，因为其P/E编程时间就比MLC、TLC更长，速度更慢，连续写入速度从520MB/s降至360MB/s，随机性能更是从9500 IOPS降至5000 IOPS，损失将近一半。

目前市面上能自主生产颗粒的厂家有：三星、现代、美光、东芝，目前几乎所有正规 SSD 使用的都是这几家合格的原厂颗粒。

# 闪存主控

主控市场目前可以说被四大品牌垄断，分别是慧荣、群联、Marvell、三星。由于主控相当于电脑的CPU，其通过固件对固态硬盘进行管理，所以主控性能的优劣直接影响了固态硬盘整体的性能表现。

目前市场上流通的固态产品，基本上都是这四家的主控，其中三星的主控自产自销，所以只能在其对应产品上见到。

剩下的三个品牌中，主控Marvell性能比较好，一直是主控市场上性能的佼佼者，当然价格也比较贵，但用过Marvell主控的消费者都称赞其性能及稳定性。

其次是慧荣和群联，慧荣主控的市场主要在主流及以下的固态产品上，以不错的性能和低廉的价格为主要特点，整体较为平衡。群联主控则算是这几款主控中的性价比比较好，在中低端市场表现也不错。

# 内存

# DDR 内存

DDR SDRAM（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，双数据率同步动态随机存储器）,简称为DDR, 简单的说就是双倍传输速率的SDRAM。普通SDRAM内存的工作方式是在一个时钟周期的上升沿触发进行工作。也就是说在一个时钟周期内，内存将工作一次。而DDR的技术使得内存可以在每一个时钟周期的上升沿和下降沿分别触发一次，这样就使得在一个时钟周期内内存可以工作两次，这样就使得DDR内存在相同的时间内能够完成普通内存一倍的工作量。

DDR定义里的“同步”是什么意思？“同步”是指内存工作需要同步时钟。DDR内部命令的发送与数据传输都以它为基准。

目前DDR技术已经发展到了DDR5，性能更高，功耗更低，存储密度更高，芯片容量大幅提升，他的数据速率在3200-6400MT/s。

DDR 的频率包括核心频率，时钟频率和数据传输频率。核心频率就是内存的工作频率；DDR1内存的核心频率是和时钟频率相同的，到了DDR2和DDR3时才有了时钟频率的概念，就是将核心频率通过倍频技术得到的一个频率。数据传输频率就是传输数据的频率。

近年来，内存与CPU性能发展之间的剪刀差越来越大，对内存带宽的需求日益迫切。DDR4在1.6GHz的时钟频率下最高可达 3.2 GT/s的传输速率。最初的 DDR5 则将带宽提高了 50%，达到 4.8 GT/s传输速率。DDR5 内存的数据传输速率最终将会达到 8.4 GT/s。另外 DDR5 改善了DIMM的工作电压，将供电电压从DDR4的1.2V降至1.1V，从而进一步提升了内存的能效。

# CPU

目前市场上主要有以下几大CPU厂商：

Intel（英特尔）。Intel是全球最大的芯片制造商之一，其产品线涵盖从入门级到顶级的处理器。常用型号包括：Core i9、i7、i5、i3系列；Xeon系列用于服务器和工作站。
AMD（高级微设备公司）。AMD是一家主要生产CPU、GPU和其他半导体产品的芯片制造商。常用型号包括：Ryzen 9、7、5、3系列；Threadripper系列用于高性能计算。
Apple（苹果公司）。Apple专门设计了自家的处理器，目前主要用于Mac电脑。常用型号包括：M1、M2、M2 Ultra、M2 Max。
Qualcomm（高通）。Qualcomm主要以其移动处理器闻名，但也推出了一些桌面和服务器级处理器。常用型号包括：Snapdragon 800系列、850系列、860系列；
MediaTek（联发科）MediaTek是一家提供移动、智能家居和基础设施设备芯片的制造商。常用型号包括：Helio G99、G95、G88；其他如Ryzen 5 4600U等。

# TDP

CPU 的 TDP（Thermal Design Power）是指 CPU 在设计时预计的运行功耗。TDP 是一个用来评估和比较不同处理器性能指标的重要参数之一，特别是在考虑散热、能源效率以及整体系统稳定性的场合。

# 显卡

目前市场上主要有以下几大显卡厂商：

NVIDIA（英伟达）NVIDIA是全球最大的显卡制造商之一，其产品线涵盖从入门级到高端的桌面显卡和专业图形处理单元。常用型号包括：RTX 4090、RTX 3090、RTX 2080 Ti、GTX 1660 Ti。
AMD（高级微设备公司）AMD除了其处理器外，也生产显卡，特别是用于游戏和工作站的GPU。常用型号包括：Radeon RX 7900 XT、RX 6800 XT、RX 5700 XT。
Intel（英特尔）Intel以前主要以其集成图形处理器为主，但现在已经推出了独立显卡。常用型号包括：Iris Xe Graphics、Iris Plus Graphics。