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计算机硬件与组成原理基础

时间：2023-09-03 10:23:06

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计算机硬件与组成原理基础

计算机硬件类型

家用台式电脑

家用电脑分为主机和显卡器两部分，一般用于家庭娱乐，比如听音乐、打游戏等，优点是可以配置独立显卡、声卡、显示器等设备，因此配置比较高一些，娱乐更加享受；缺点就是设备体积和重量太大，占用地方且移动不方便，在国内一二线城市办公场所已经退出历史舞台，被较小并且同样可以高配的笔记本电脑取代。

服务器

由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，因此一般来说，服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。服务器构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，这与通用计算机架构类似，但是由于需要提供高性能高可靠的服务，因此，在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。一句话概括：服务器就是一台特殊的电脑，配置更高，设备更贵更好，主要用在企业的后台为用户提供各种业务服务程序运行支撑。

服务器的功能，塔建网站如互联网企业常见应用，等应用服务所使用的机器，相对于其他台式机、笔记本电脑来说，使用服务器更加稳定可靠，硬件有7*24持续运行的能力。

服务器的尺寸

就像笔记本电脑的显示器按照屏幕大小分为14英寸、15.6英寸等一样，服务器也是有尺寸的，这个尺寸一般用来描述服务器的高度，服务器的尺寸是按U计算的。IU服务器表示服务器高度是4.45cm（1.75英寸）。

服务器的内部结构和台式电脑大同小异，基本零件跟台式电脑一样必须要有，比如CPU处理器、内存、磁盘，有所不同的是，服务器可以容纳的CPU处理器数量更多，风扇也更多，可插拔的硬盘数量也可以更多。如图就是1U服务器的样子

服务器按外形分类

机架式服务器

机架式服务器的外形看起来像抽屉，有IU（1U= =44.45 毫米）、2U、4U等规格。机架式服务器一般安放机柜里面，是工作中使用最多的服务器类型。

刀片服务器

刀片服务器的外观类似一个箱子里摆放整齐的书。所谓刀片服务器，是指在标准高度的机架式机箱内插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统，如Windows、Linux等，类似于一个个独立服务器。在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，互相之间没有关联，因此相对于机架式服务器和机柜式服务器，单片母板的性能较低。不过，管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。

在集群模式下，所有的母板都可以连接起来，从而提供高速的网络环境，并且它们会共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能。而由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松的进行替换，并且将维护时间减少到最小。

3. 塔式服务器

俗称比较健壮的服务器，塔式服务器是最容易理解的一种服务器结构类型，因为它的外形以及结构都跟立式PC差不多。当然，由于服务器的主板扩展性较强，插槽也多出了一堆，所以个头比普通主板大，因此塔式服务器的主机箱也比标准机箱要大，一般都会预留足够的内部空间以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展。但这种类型服务器也有不少局限性，比如，在需要采用多台服务器同时工作以满足较高的服务器应用需求时，由于其个体比较大，占用空间多，也不方便管理，便显得很不合适。

互联网公司的服务器品牌

国内互联网公司使用的服务器品牌很多，但DELL服务器可能是最多的，也是性价比较高的。现在越来越多的企业直接购买云服务了，随着云的发展，中小企业直接购买硬件的机会越来越少了，各类硬件工程师、网络工程师的岗位和前景也越来越小了，建议部分人群加速转行到Linux运维或者网络完全领域，因为在这两个领域上，之前用到的技术都可以叠加。

Dell服务器对应型号

以Dell机架式服务器为例，R2X0到R6X0基本都是1U，R7X0或R8X0是2U的，R9X0是4U的。其中，X表示1~3这几个数字，个别可以有4。

IBM服务器对应型号

IBM服务器，质量好，但价格高，互联网公司不太常用。目前来看，IOE代表了全球三个领域里最好的品牌，即IBM服务器、Oracle（甲骨文数据库）和Emc（存储厂商设备），但互联网公司从起就在提倡去IOE，代表企业为阿里巴巴集团，企业去IOE的本质是企业变大以后，购买IOE的成本开销会成倍增加，且IOE的设备都是黑盒运行，并不为企业所完全掌控，受限于厂商。

服务器的核心零部件

通过此图可以了解Dell服务器的内部结构信息

电源

电源相当于人体的心脏，保障电力供应，如果要买服务器，请选择质量好的电源。在生产中，若是单个服务器核心业务，最好使用双电源，并分别接机房A、B线路。

如果服务器是集群中的一台（一堆机器做一件事），那么可以不用双电源。除此之外，运维工作就不用过多考虑电源的其它问题了。

硬件方面保障服务器不宕机，以及意外发生比如火灾、地震等事故，需要做到如，重要服务器使用双电源、每个电源接不同的线路、做同样服务的服务器，至少2台、不同机房放服务器，不同地区放服务器（2地3中心）。

Central Processing Unit （简称CUP）

CPU处理器相当于人体的大脑，负责整个计算机的运算和控制，是服务器性能效率的最核心部件。CPU常见的种类分为精简指令集和复杂指令集两类：

精简指令集的CPU设计代表有SUN公司的SPARC系列和ARM系列等，这类CPU的设计特点是指令集精简，每个指令执行的时间很短，操作很简单、有效率。

复杂指令集的设计代表有大家熟知的Intel志强系列（XEOE）（应用广泛）和AMD系列（应用不多）等。这类CPU的设计特点是指令数量多、指令集复杂，且执行的时间较长，但能处理的事务更多、更丰富。

Intel、AMD被称为x86架构CPU，主要用于个人电脑或DELL等品牌的列服务器上。

服务器CPU的颗数，我们称为路数。如DELL R630双路1U服务器、DELL R720双路2U服务器、DELL R830四路 2U 服务器。

CPU一般通过频率GHz表示性能的好坏，频率越高速度越快，简单的说，CPU频率就是用来表示CPU每秒钟工作次数的。

企业级常见物理服务器配置：

一般企业里的服务器，CPU个（颗）数为2~4颗，单个（颗）CPU是四核。内存总量一般是16~256GB（32GB、64GB较常见）。

做虚拟化的宿主机（VMware虚拟化软件、KVM的主机），CPU颗数可达4~8颗，内存总量一般是48GB~128GB，常规企业可以同时启动6~10个虚拟机，甚至更多，主要是根据业务需求决定虚拟机的配置大小。

CPU长时间运行会发热，因此需要有降温的设备，如CPU风扇或散热片，散热片主要是金属铜或者铝制的，目的是将热量快速传导出去。

在企业级运维中，对CPU硬件配置选择，以及服务器系统CPU性能监测和优化是运维人员的常见工作之一。CPU的优化是一个复杂的工作，需要长期的实践和反复观察，由于这部分内容难度很大且复杂。

多CPU原理

多核心是在一个处理器里拥有多个处理器核心，核心是两个，但是其他硬件还都是两个核心在共同拥有，而多CPU则是真正意义上的多核心，不光是处理器核心是多个，其他例如缓存等硬件配置也都是多份的。

查看CPU

windows电脑可以通过 windows + R 输入 dxdiag 查看CPU详细信息。

内存

内存（RAM）是CPU和磁盘之间的缓冲设备，是临时存储器（存放数据的），若服务器断电，数据就会丢失。程序运行的时候，一般会被调度到内存中执行，服务器或程序关闭之后，数据自动从内存中释放掉。内存原理，它是临时的存储器，关机数据就会丢失、存放运行的数据进程、内存（RAM）是CPU和磁盘之间的缓冲设备。