更新于2023-7-7
回想起来，作为一名安全研究员，竟然对computer的硬件知识毫无了解
为了能够为了将来能够方便的diy电脑配置，基础的硬件知识必不可少，故尝试了解了一下。

• 硬盘
  • 机械(HHD)
  • 固态(SSD)
    • 1.M2和SATA（插槽）
    • 2.SATA和PCIE(通道)
    • 3.NVME和AHCI（通信协议）
    • 常见固态
• CPU
  • intel
  • amd（Advanced Micro Devices，超威半导体）
  • cpu的命名方式
• 主板
  • 主板的型号
  • 主板的常见接口
  • 主板上的bios
  • 芯片组
  • 主板命名方式
• 内存
  • 内存规格
  • 内存频率
  • 内存容量
  • 内存双通道
  • 内存时序
  • 内存颗粒
• UEFI简介
  • BIOS
  • UEFI
• UEFI相比于BIOS的优势
  • 1.提供更多的功能
  • 2.标准接口、开放统一和开源
• references

硬盘

机械(HHD)

机械硬盘是上一个版本的硬盘
使用机械结构，利用磁来进行存储。
一般机械硬盘的读写速度在60~100 MB/s

固态(SSD)

你没有见过的全新版本，固态硬盘是当红辣子鸡
采用电子结构，利用电来进行存储
即使是最差的固态，速度也能达到400 MB/s
在了解固态前，首先需要知道一些跟固态息息相关的东西，比如插槽、通道、通信协议

1.M2和SATA（插槽）

M2其实指的是 M.2插槽(长片状)
sata插槽是方盘状

该图中，左边是sata插槽，右边是M.2插槽
其中 M2插槽根据插槽的形状分为了socket 3 和 socket 2 如下图所示

2.SATA和PCIE(通道)

SATA也可以用来形容通道（有sata3，sata2，sata1），与其对应的是PCIE通道（有pcie2.0，pcie3.0，pcie4.0），对比如下
从图中我们可以直观看到，pcie在传输数据上应该是快于sata的。

3.NVME和AHCI（通信协议）

NVME是一种通信协议（多用于PCIE），AHCI多用于SATA通道。

常见固态

常见固态分为了两种（sata（其实一定要说是AHCI）和nvme）

1. sata硬盘根据通道版本（sata3，sata2，sata1），可以插在SATA插槽(sata3 sata2 sata1)和M2插槽(sata3)上。速度一般小于600 MB/s
   
2. NVME只能插在M2插槽上，速度一般小于 4 GB/s
   

理论上，NVME的读写速度是要快于SATA的。

CPU

关于CPU，大家都不陌生，其中有几个非常重要的参数需要了解:

1. 核心(core)：CPU中进行运算的器件
2. 线程(thread): CPU中进行调度的基本单位

   曾经，一个core同一时间只能调度一个thread，但是intel推出了超线程技术，一个core可以同时并行调度2个thread

3. 频率: 单位时间内 一个core可以执行一个线程（指令序列）的长度。说白了，就是cpu的执行速度，频率有基础频率、睿频、超频 三种度量

   基础频率是指 正常情况下 cpu的运行速度 睿频指的是 加速情况下，cpu的运行速度 超频 cpu的正常配置是无法达到的，需要人为提高cpu频率（轻则死机，重则爆炸，需要更换更高级的降温设备）

4. 制程: 指的是cpu的工艺级别，比如14nm工艺，7nm工艺，制程越低，单位面积上能集成的晶体管越多，那么cpu的性能越高，能耗越低。
5. 架构：说白了就是 cpu设计的方式，好的架构 可以提高cpu整体资源的利用率。
6. 接口：每个cpu需要安放在特定的主板上，因为cpu的接口不一定相同。
7. 缓存（cache）： 缓存是cpu临时存放数据的地方，缓存越大，cpu的速度也会更快（因为不需要从内存里取信息）
8. 功耗（TDP，意为散热设计功耗）与温度： 顾名思义

接下来介绍2个CPU大厂 intel和amd

intel

俗称牙膏厂，常见的产品线有赛扬（Celeron）、奔腾（Pentium）、酷睿（i）、至强（xeon）

1. 赛扬（Celeron）面向低端电脑，型号如：N4020、3965Y
2. 奔腾（Pentium）面向中低端电脑，能够满足日常需求，型号：G5400
3. 酷睿（i）面向中高端电脑，其单核的睿频很高，能满足游戏需求，有i3 i5 i7 i9 4个等级，型号：i3 10100f、i5 10400f、i7 10700k、i9 10900k
4. HEDT（high-end desktop),如i9 10980xe、i9 9980xe,一般是多核多线程以及大缓存
5. 至强（xeon），面向服务器工作站的，cpu核心线程多，但是睿频低，有E3、E5、E7三个等级

amd（Advanced Micro Devices，超威半导体）

俗称按摩厂，也可以叫农企。
常见的产品线有 锐龙、线程撕裂者、霄龙

1. 锐龙（ryzen）：消费者平台（对标intel酷睿） 有r3 r5 r7 r9四个等级,注重多核性能
2. 线程撕裂者（ThreadRipper）：能达到竟然的64核128线程，超大缓存，怪物级别，型号有 3990x
3. 霄龙（Epyc）：服务器处理器，对标intel的至强。

cpu的命名方式

拿intel的酷睿和amd的锐龙系列举例: 比如 酷睿的 i9 12900kf

i(酷睿) 9（等级9） 12（12代）900（性能900）k（加强版，表示不锁频，可超频）f（不带核显） intel特有的符号是 k（加强版，带上就可以超频） f（不带核显，没有该标准默认带核显） s（特别体制版，特别体制版在睿频/超频方面表现得会更强大）

在比如amd的 ` r5 3500xt`

r(锐龙)5（等级5） 3（3代）500（性能500）x（加强版，amd所有cpu均可超频）t（特别体制版） amd的特有符号 x（表示加强版） t（特别体制版，同intel的s） g（带核显，amd默认不带核显）

主板

主板是装载各大电脑硬件，为硬件提供工作环境的电路板

主板的型号

市面上常见的主板型号有:

1. mini(17.0 x 17.0 cm)
2. m-atx(24.3 x 24.3 cm)
3. atx(30.5 x 24.4 cm)
4. e-atx(30.5 x 26.9 cm)

其中 mini型号的主板体积小，设计难度大，价格略贵，非主流装机的选择
m-atx型号的主板接口紧凑，物件够用，是主流装机的选择
atx型号的主板属于高端主板，接口丰富，灯光酷炫，受到有钱玩家的喜爱
e-atx型号的主板是HEDT平台专属，只能搭载顶配CPU
其实主板的型号越大，做工一般更优秀，接口也会更多更丰富，拓展性也越强

主板的常见接口

借用知乎大哥画的一幅图:

其实接口那么多，你直接开始死记硬背也没什么意思

实际去装机后，你自然而然就记住了，亲测有效
不过还是简单介绍一些接口：

1. CPU插槽：装cpu的的
2. 内存插槽：装内存的
3. PICE插槽： 装显卡的（或者无线网卡、声卡、蓝牙、采集卡 等等）
4. m.2硬盘接口： 装m.2接口的固态硬盘的
5. sata硬盘接口：装sata固态硬盘的
6. I/O接口： 图中最下面一排的各种奇奇怪怪的接口（最终装在机箱上时，这排接口一般会用跳线连接后和机箱里的各种按钮和接口连接上）（同样是实际装机后就知道了）
7. 供电接口： 有CPU供电接口、主板供电接口等等
8. 机箱跳线及其他（用于连接主板和机箱的）

主板上的bios

bios是最底层的操作系统，主板自带。
通过bios，我们可以查看计算机的硬件信息以及做一些骚操作。

芯片组

芯片组一般位于内存插槽下方，平时由散热装甲包裹着
芯片组是主板的核心芯片，直接决定主板可以搭配什么cpu，能否对cpu超频，决定主板扩展性
常见的芯片组型号如下: 也不用全都记住，看一看即可。
入门级主板和高端主板直接的主要差距就体现在芯片组上: 通常情况下，高端主板的芯片组更先进:
先进的芯片组可以搭载更高级的cpu，一般PCIE版本也更高，可以接更多的pcie设备，扩展性也更强
PS: 高端芯片组还会搭载（sli、cf技术，可以插若干个显卡），支持更高频率的内存，自带优质无线网卡声卡等等

主板命名方式

一线主板厂家有：微星、华硕、技嘉
通用格式是品牌 芯片组型号 版型（可有可无） 后缀（可有可无）
拿 微星b450m mortar max(wifi)
微星生产的，型号为b450m（m代表紧凑型），代号是迫击炮（mortar）的，加强版（max）带自带无线网卡 的主板
拿 华擎 a320m hdv r4
华擎生产的，型号为a320m，带图像接口（h表示hdmi，d代表dvi，v代表vga，都是投影相关的） 代号r4的主板。

内存

所谓内存，其实是CPU和硬盘的缓冲地带，因为CPU速度远快于硬盘的速度，因此需要有个中间件（内存）来平衡CPU和硬盘的性能差异

内存规格

ddr(double data rate)，双倍数据速率。
现在内存规格都用ddr来表示。
现在主流内存都是ddr4.

内存频率

单位时间内，内存能让CPU访问的次数，单位一般是mhz
但是值得注意的一点是，实际上的内存频率不一定有内存上标注的内存频率那么快。
从定义出发，cpu要想访问内存，首先需要通过主板，主板发送请求给内存，内存接受请求后再处理，并把结果返回给主板，主板再传送给CPU。总的来说路线是cpu-主板-内存-主板-cpu
换句话说，要想达到理论上的最大内存频率，还要问过cpu和主板同不同意。
通常情况下，cpu和主板也有一个理论支持的最大内存频率
不过，其实cpu支持的最大内存频率倒是没什么关系，虽然它标了那么多（实际上是厂家保守写的，你要是比它大也无所谓，cpu照样承受的住）
问题比较大的是主板的最大内存频率。
所以装机的一般步骤都是决定显卡，再决定主板，最后根据主板来买合适的内存条。
另外一点需要注意的是，有时就算买了合适的cpu、主板、内存，你的理论内存频率也跑不到那么快，通常都是因为厂商为了能稳定开机，使用了JEDEC预设（默认较低的内存频率）
解决办法也简单，进入bios开启xmp（超频预设）

内存容量

内存最大的数据存储量。

内存双通道

指的是有2个内存条的情况，cpu可以同时访问2个内存条，提高速率。
还有内存四通道（4根内存），8通道（8根内存）等等。

内存时序

内存时序是衡量 cpu和内存交互数据时，需要的时间（延迟） 的一种指标。
总延迟（ns） = 时钟周期时间（ns） * 时钟周期数（CL）
这里的时钟周期数就是内存时序了。
每一代内存的时钟周期时间、cl值都不固定，但算下来每代内存的总延迟其实差不多的
可以用 AIDA64软件 来测试。

内存颗粒

决定内存频率和时序是否优秀的根本，是内存的基本构造——颗粒
查看内存颗粒的程序是thaiphoon（台风）

UEFI简介

UEFI（unified Extensible Firmware Interface，统一可拓展固件接口）,它诞生的主要目的为了取代传统BIOS来引导操作系统。因此要想了解UEFI，需要从了解传统BIOS开始

BIOS

BIOS(Basic Input/Output System)是启动操作系统前的步骤，它负责 初始化硬件设备 ，提供硬件的软件抽象 ，和 启动操作系统 。

UEFI

UEFI的功能和BIOS是一模一样的，也是 初始化硬件设备 ，提供硬件的软件抽象 ，和 启动操作系统 .
就启动固件的引导流程而言，具体步骤没有发生大的变化

1. ROM STAGE: 在这个阶段，因为没有内存，没有栈等等程序运行时需要的环境，往往都是汇编代码直接运行在ROM（硬盘）里运行。在找到临时空间用作RAM后，进入第二个步骤
2. RAM STAGE：因为有了大片内存可以使用，在这个阶段，会进行初始化芯片组、CPU、主板模块等等核心功能
3. Find Something to boot Stage：在这个阶段，枚举设备，发现启动设备，把启动设备前的依赖节点打通。然后转移工作给window/linux。

UEFI相比于BIOS的优势

BIOS和UEFI本身的功能而言并没有太大的变化，UEFI为什么能取代BIOS呢？

1.提供更多的功能

UEFI相比与BIOS更像一个微型的操作系统，它提供了 图形化界面、允许硬件驱动植入、文件系统 等等原本操作系统才能提供的功能。
操作更加简单快捷，编写代码也更加方便，举个例子，BIOS大部分代码是需要汇编代码编写，但是因为UEFI支持上述操作系统的功能，可以在UEFI下用c语言编写运行程序。

2.标准接口、开放统一和开源

在bios时代，不同主板厂商之间的bios各不相同，想编写一份可以在各种主板下都能运行的驱动过于困难。
但是现在有了UEFI后，只有你编写的驱动程序符合UEFI driver model的驱动程序可以在各个主板上运行无阻。

references

https://blog.csdn.net/u010917150/article/details/90643099
https://zhuanlan.zhihu.com/p/137680552
https://zhuanlan.zhihu.com/p/188674431
https://zhuanlan.zhihu.com/p/333489243
https://zhuanlan.zhihu.com/p/448455702
什么是UEFI启动？)
UEFI是什么？与BIOS的区别在哪里？
UEFI 引导与 BIOS 引导在原理上有什么区别？