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目錄

主板篇  
     PCIe通道 
     PCIe規範 
     更多主板參數  
     主板的選擇  
硬盤篇  
     SATA簡介 
     SATA標準 
     SSD 
     NVMe協議和M.2接口 
       M.2主要有2種接口
       SSD芯片顆粒
       SSD的容量並非8的整數倍？
       SSD的寫入放大WAF
       如何查看SSD硬盤信息
內存篇  
     DDR內存 
     顯存 GDDR 
USB篇 
     USB OTG 
     USB-HID 
其餘項目 

更新日誌：
20190614：增長內容：M.2主要有2種接口；SSD芯片顆粒；SSD的容量並非8的整數倍？；SSD的寫入放大WAF；如何查看SSD硬盤信息

主板篇

傳統的，歷史上的主板主板一般有兩塊主要的芯片組——南橋和北橋。

• 南橋主要負責低速的I/O，例如SATA和LAN；（硬盤，網絡）
• 北橋負責較高速的PCI-E和RAM的讀取。（顯卡，內存）

PCIe通道

因爲CPU，顯卡，內存速度及性能的增長，傳統的北橋FSB總線成爲瓶頸。

• 而後就出現了內存與CPU直連，（AMD首先採用，intel隨後跟進）。
• CPU直連PCIe通道，一般16條,主要用於獨立顯卡。更多通道可接M.2的SSD。
• PCH芯片的DMI3總線，提供共享PCIe通道。主要用於其餘外設。

PCH芯片的DMI總線版本同PCIe版本，提供的共享通道也不只僅只作成PCI-E插槽，像USB、SATA、網卡、聲卡等也都會用到PCI-E通道鏈接CPU，因此即使主板提供了數條PCI-E 8×/16×插槽，也不是全部插槽均可以同時滿通道（16×）運行的，有的甚至只有PCI-E 4×的水平。畢竟CPU提供的PCI-E通道有限，插槽和設備共享這些通道。
這個時期的主板，要看支持的PCIe通道數量，數量越多，可擴充性越強。價格天然越高。不要只看插槽。

PCIe規範

PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一種高速串行計算機擴展總線標準，它原來的名稱爲「3GIO」，是由英特爾在2001年提出的，旨在替代舊的PCI，PCI-X和AGP總線標準。

PCI Express 版本		Line 編碼	原始傳輸率 GT/s	帶寬 GB/s
				x1	x4	x8	x16
2003	PCIe 1	8b/10b	2.5	0.25	1	2	4
2007	PCIe 2	8b/10b	5	0.5	2	4	8
2010	PCIe 3	128b/130b	8	1	4	8	16
2019	PCIe 4	128b/130b	16	2	8	16	32
	PCIe 5	128b/130b	32	4	16	32	64

更多主板參數

http://www.365pcbuy.com/article-407.html
Intel主板芯片組參數速查表（201805版）

https://www.jb51.net/hardware/MotherBoard/671211.html
2019年5月主板性能天梯圖 主板天梯圖2019最新版

主板的選擇

一線品牌就3家：華碩，技嘉，微星
主要關注的參數有

• 內存插槽: 4個內存槽且支持雙通道；版本及頻率
  
• SATA3: 4-6個
  
• USB3.0; 4-10個
  
• USB3.1; 2-6個
  
• CPU PCIe: 16x PCI-E 3.0通常用於直連獨立顯卡; (AMD Ryzen: 4x PCIe直連M.2或者拆爲2個SATA)(Ryzen APU: 8x PCI-E 3.0直連獨顯; )
  
• PCH PCIe: 其餘外設共享通道; (intel: 12~24x PCI-E 3.0); (AMD: 4,6,8x PCI-E 2.0)
  
• M.2接口及支持協議: 有可能使用上面2者之一。

硬盤篇

早期的IDE機械硬盤速度100MB/s(ATA100)，當時最快並行ATA(即ATA/133)能達到133MB/s。如今只有在古董級電腦裏才能看到。而後進入SATA時代。

SATA簡介

串行ATA（Serial ATA: Serial Advanced Technology Attachment）(串行高級技術附件，一種基於行業標準的串行硬件驅動器接口)
是一種計算機總線，負責主板和大容量存儲設備（如硬盤及光盤驅動器）之間的數據傳輸，主要用於我的計算機。
串行ATA與串列SCSI（SAS: Serial Attached SCSI）的二者排線兼容，SATA硬盤可接上SAS接口。SATA的速度比以往更加快捷，並支持熱插拔。

SATA標準

年份	SATA版本	編碼bit	傳輸速率	數據傳輸率
2003	SATA 1	8b/10b	1.5Gbit/s	150MB/s
2005	SATA 2		3Gbit/s	300MB/s
2009	SATA 3		6Gbit/s	600MB/s

以優化爲主的次要版本:
SATA 1a
2007 SATA 2.5,速度達到3000Mbps(理論上等同於375MB/s )。
2011 SATA 3.1
2013 SATA 3.2
2016 SATA 3.3
2018 SATA 3.4

SSD

目前主流的SATA 3.0通道的最大傳輸速度爲6Gbps，實際速度最大爲550MB/s。
SATA接口與AHCI標準是爲高延時的機械硬盤而設計。高性能低延時的SSD使用SATA就會被限制。

NVMe協議和M.2接口

NVMe協議相對AHCI標準的優點：低延遲，低功耗，優化的IOPS並行處理等。

M.2接口
M.2最初叫作NGFF，全名是Next Generation Form Factor。
這個接口很特殊，同時支持SATA和PCI-E兩個通道，很容易讓人誤解。
Socket2 (B key—ngff) , PCH南橋通道，SATA協議，實際最大550MB/s.
Socket3 (M key—nvme) , 支持PCI-Ex4, 即4個PCI-E通道，理論帶寬可達4Gb/s.

因此並非全部的M.2固態硬盤讀寫速度都很快，若是是採用SATA通道的M.2接口固態硬盤，讀寫速度最大550MB/s。
在部分中低端平臺，爲了避免佔用有限的PCIe通道，仍是會選擇：SSD走SATA通道。

若只有16條PCI-E可用，插PCI-E x16的獨立顯卡就佔滿了。
若增長(採用CPU直連的M.2固態硬盤), 要佔用PCI-E的4條。這時，16x的獨顯就會降爲8x。
結果是：8條用於獨顯，4條用於M.2，而後空出4條PCI-E通道。
不過大部分主板的M.2都是走南橋PCH提供的共享PCI-E通道，因此並不會影響獨顯的帶寬。
注：一般使用中，顯卡運行在16x或8x狀態下，差別也並不明顯。

M.2主要有2種接口

• 主要用於SATA模式的B key插座，對應的插頭是B&M key插頭，短邊6pin，防呆口在左邊，插頭2邊都有防呆口；
• 主要用於PCIE模式的M key插座，對應的插頭也是M key插頭，短邊5pin，防呆口在右邊；

注: PCIE的M key能兼容SATA模式，因此一般SATA模式的M.2接口的SSD都採用B&M key插頭，就是這種SSD能夠適應全部主板的M.2插座。

M.2 接口	Socket2	Socket3
	B key	M key
	ngff	nvme
插座特色	防呆在左邊	防呆在右邊
	短邊6pin	短邊5pin
能夠支援	PCIe x2	PCIe x4
	SATA	SATA
	USB,音頻, UIM,HSIC	SMBus
主要用途	PCH南橋	CPU直連
	SATA協議	PCIe x4
	550Mb/s	4Gb/s
SSD插頭	B&M key	M key
	SATA	PCIe x4

 

SSD芯片顆粒

原片 (Original) 正常的測試經過的成品
白片 (Good die) 封裝後的原片中再檢測到有瑕疵的顆粒
黑片 (Ink die) 原料階段就被淘汰的次品

顆粒結構	時代	最小存儲單元 bit/cell	一個單元能夠有的狀態	可擦寫次數	價格	速度	應用
SLC NAND	初代	1bit	2	100000	昂貴	速度快	高端SSD
MLC NAND	二代	2bit	4	10000			中端SSD
TLC NAND	三代	3bit	8	3000			U盤，低端SSD
QLC NAND	四代	4bit	16	1000	便宜	速度慢

SSD的容量並非8的整數倍？

• SSD的可擦寫次數表明SSD的使用壽命，不過首先說明，普通用戶不用太擔憂這個參數。除非你天天都將硬盤寫滿幾遍。
• SSD還有一個效能問題就是在硬盤快要被塞滿的時候，運行速度會忽然下降。

商家爲了不這個問題出現，在出廠時就鎖定的一部分空間不給普通用戶使用。
好比一般會有120Gb, 230Gb的SSD，而不是128Gb和256Gb。
這樣普通用戶即便快要將120Gb塞滿，也感受不到速度下降。

    ⇑ 出廠時就保留的隱藏空間，128Gb的芯片，用戶可用空間120Gb。

SSD的寫入放大WAF

                      圖示：Time --> 隨着時間的推移，磁盤逐漸被塞滿 ... 

如上圖，用這些格子表明閃存的存儲空間。藍色的是存有數據的位置。
若是刪除了某個文件，硬盤並不會馬上擦除對應位置的數據，而是作個標記[拆]。
當你要存儲新的文件時，硬盤並不會使用標記的位置，而是使用空白的區域。
隨着讀寫次數的增長，硬盤裏的空白區域愈來愈少。

圖示：將左上角區域的數據[ABCDE]-->移動到右上角空白區域; 而後擦除左上角片區。

如上圖，當空白區域不夠用時，就要將被標記的位置騰出來，也就是擦除其中的數據。
可是閃存要擦處數據就只能把一整塊區域裏的有用沒用的數據同時擦除，
因此要首先將這裏有用的數據移動到空白區域，而後再整塊擦除。

這種過程被稱爲寫入放大 WAF (Write Amplification Factor)
意味着更復雜的步驟，更長的耗時。更多的擦寫次數。
這就是爲何當硬盤被塞的太滿，硬盤的運行速度和壽命就會下降的緣由。
https://www.youtube.com/watch?v=626XGdHveiw 

不少Linux系統安裝指導，都會建議將swap分區放到機械硬盤上，除了能節省SSD的空間，也有上文寫入放大問題的考量吧。

如何查看SSD硬盤信息

https://crystalmark.info/en/software/crystaldiskinfo/
https://briian.com/56279/
軟體名稱：mSMART
軟體版本：4.0.0
官方網站：MEMXPRO 敏博 http://www.memxpro.com/tw/service_software_service.html
軟體下載：下載 https://123.briian.com/forum.php?mod=viewthread&tid=9503

Windows下可以使用娛樂大師等這裏就不提了。

Linux系統下安裝smartmontools, 這裏在arch環境下安裝使用，命令是smartctl。

$ sudo pacman -S smartmontools

經常使用選項有：更多選項請看-h幫助或man page

• -i, --info Show identity information for device 顯示設備的身份信息
• -a, --all Show all SMART information for device 顯示設備的全部SMART信息
• -x, --xall Show all information for device 顯示設備的全部信息
• -d TYPE, 將設備類型指定爲如下之一: ata, scsi[+TYPE], nvme[,NSID], sat[,auto][,N][+TYPE],...不少選項請看 -h幫助
• -H, --health Show device SMART health status 顯示設備SMART健康狀態
• -c, --capabilities(ATA, NVMe) Show device SMART capabilities 顯示設備SMART功能
• -A, --attributes Show device SMART vendor-specific Attributes and values 顯示設備SMART供應商特定的屬性和值
• -t TEST, --test=TEST 運行測試。測試: offline, short, ...不少選項請看 -h幫助
• -C, --captive Do test in captive mode (along with -t) 在圈養模式下進行測試（連同-t）
• -X, --abort Abort any non-captive test on device 停止任何非設備測試

$ sudo smartctl -i /dev/sdb
smartctl 7.0 2018-12-30 r4883 [x86_64-linux-5.1.8-arch1-1-ARCH] (local build)
Copyright (C) 2002-18, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org
=== START OF INFORMATION SECTION ===
Model Family: OCZ/Toshiba Trion SSDs
Device Model: OCZ-TRION100
Serial Number: X5RB54XWKMCX
LU WWN Device Id: 5 e83a97 200320312
Firmware Version: SAFM11.2
User Capacity: 240,057,409,536 bytes [240 GB]
Sector Size: 512 bytes logical/physical
Rotation Rate: Solid State Device
Form Factor: 2.5 inches
Device is: In smartctl database [for details use: -P show]
ATA Version is: ACS-2 (minor revision not indicated)
SATA Version is: SATA 3.1, 6.0 Gb/s (current: 3.0 Gb/s)
Local Time is: Fri Jun 14 17:34:44 2019 CST
SMART support is: Available - device has SMART capability.
SMART support is: Enabled

$ sudo smartctl -A /dev/sdb
smartctl 7.0 2018-12-30 r4883 [x86_64-linux-5.1.8-arch1-1-ARCH] (local build)
Copyright (C) 2002-18, Bruce Allen, Christian Franke, www.smartmontools.org
=== START OF READ SMART DATA SECTION ===
SMART Attributes Data Structure revision number: 16
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
ID# ATTRIBUTE_NAME FLAG VALUE WORST THRESH TYPE UPDATED WHEN_FAILED RAW_VALUE
9 Power_On_Hours 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 18539
12 Power_Cycle_Count 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 2454
167 SSD_Protect_Mode 0x0022 100 100 000 Old_age Always - 0
168 SATA_PHY_Error_Count 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 0
169 Bad_Block_Count 0x0003 100 100 010 Pre-fail Always - 0
173 Erase_Count 0x0012 194 194 000 Old_age Always - 0
192 Unexpect_Power_Loss_Ct 0x0012 100 100 000 Old_age Always - 207
194 Temperature_Celsius 0x0023 064 045 030 Pre-fail Always - 36 (Min/Max 2/55)

內存篇

內存名詞解釋
SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory 同步動態隨機存儲器 (已退)
DDR: (DDR SDRAM) Double Data Rate SDRAM 雙倍速率同步動態隨機存儲器 (內存)
GDDR: Graphics Double Data Rate SDRAM 圖形雙倍速率同步動態隨機存儲器 (顯存)

CPU	RAM	全稱	位寬	每週期讀取
80286	DIP	Dual In-line Package
80386	SIMM	Single-Inline Memory Module	32bit	4字節
奔騰	DIMM	Double-Inline Memory Module	64bit	8字節

 

內存描述	RAM	全稱	用途	特色	命名	說明
無緩衝型模組	UDIMM	Unbuffered DIMM	標準臺式電腦	無ECC	DDRx-yyy	x表明第幾代;yyy表明數據傳輸率; zzzz表明最大帶寬;zzzz=yyy * 8 DDR位寬爲64位,8個字節,(位寬×頻率=帶寬)
小外型DIMM	SO-DIMM	Small Outline DIMM	筆記本電腦		PCx-zzzz
寄存型模組	RDIMM	Registered DIMM	主要用於服務器	ECC

 

DDR內存

年代	內存版本	電壓	預取機制 Bit	主要帶寬型號有
	SDRAM	3.3v	1	PC-100/133/150
2002	DDR	2.5v	2	DDR-200/266/333/400
2004	DDR2	1.8v	4	DDR2-400/533/667/800
2007	DDR3	1.5v	8	DDR3-800/1066/1333/1600
2014	DDR4	1.2v	16	DDR4-1600/2133/2666/3200

 

基數				傳輸頻率		貸款
公式>			VA*VB	CC*2	Vv-Da	Da*8	PC-Ea	Ea/1000	1000/VB
Vv	VA	VB	CC	Da	Db	Ea	Eb	Ec	FF
	預取 機制 (bit)	存儲器 時鐘頻率 (MHz)	I/O總線 時鐘頻率 (MHz)	傳輸速率 [yyy]> (Mhz)	內存型號 DDRx-yyy	帶寬 [zzzz]> (Mib/s)	模塊名稱 PCx-zzzz	最大 傳輸率 (Gib/s)	週期 (ns)
DDR	1	100	100	200	DDR-200	1600	PC-1600	1.6	10.0
	1	133	133	266	DDR-266	2128	PC-2100	2.1	7.5
	1	166	166	333	DDR-333	2664	PC-2700	2.7	6.0
	1	200	200	400	DDR-400	3200	PC-3200	3.2	5.0
DDR2	2	100	200	400	DDR2-400	3200	PC2-3200	3.2	10.0
	2	133	266	533	DDR2-533	4264	PC2-4200	4.2	7.5
	2	166	333	667	DDR2-667	5336	PC2-5300	5.3	6.0
	2	200	400	800	DDR2-800	6400	PC2-6400	6.4	5.0
	2	266	533	1066	DDR2-1066	8528	PC2-8500	8.5	3.8
DDR3	4	100	400	800	DDR3-800	6400	PC3-6400	6.4	10.0
	4	133	533	1066	DDR3-1066	8528	PC3-8500	8.5	7.5
	4	166	667	1333	DDR3-1333	10664	PC3-10600	10.6	6.0
	4	200	800	1600	DDR3-1600	12800	PC3-12800	12.8	5.0
	4	233	933	1866	DDR3-1866	14928	PC3-14900	14.9	4.3
	4	266	1066	2133	DDR3-2133	17064	PC3-17000	17.0	3.8
DDR4	8	100	800	1600	DDR4-1600	12800	PC4-12800	12.8	10.0
	8	133	1066	2133	DDR4-2133	17000	PC4-17000	17.0	7.5
	8	150	1200	2400	DDR4-2400	19200	PC4-19200	19.2	6.7
	8	166	1333	2666	DDR4-2666	21300	PC4-21300	21.3	6.0
	8	183	1466	2933	DDR4-2933	23500	PC4-23500	23.5	5.5
	8	187	1500	3000	DDR4-3000	24000	PC4-24000	24.0	5.4
	8	200	1600	3200	DDR4-3200	25600	PC4-25600	25.6	5.0
	8	225	1800	3600	DDR4-3600	28800	PC4-28800	28.8	4.4
	8	233	1866	3733	DDR4-3733	29900	PC4-29800	29.8	4.3
	8	250	2000	4000	DDR4-4000	32000	PC4-32000	32.0	4.0
	8	266	2133	4266	DDR4-4266	34100	PC4-34100	34.1	3.8
	8	287.5	2300	4600	DDR4-4600	36800	PC4-36800	36.8	3,5
	8	300	2400	4800	DDR4-4800	38400	PC4-38400	38.4	3.3
	8	333	2666	5333	DDR4-5333	42700	PC4-42700	42.7	3.0
	預取 機制 (bit)	存儲器 時鐘頻率 (MHz)	I/O總線 時鐘頻率 (MHz)	傳輸速率 [yyy]> (Mhz)	內存型號 DDRx-yyy	帶寬 [zzzz]> (Mib/s)	模塊名稱 PCx-zzzz	最大 傳輸率 (Gib/s)	週期 (ns)
公式>			VA*VB	CC*2	Vv-Da	Da*8	PC-Ea	Ea/1000	1000/VB
Vv	VA	VB	CC	Da	Db	Ea	Eb	Ec	FF

顯存GDDR

GDDR5是一種高性能顯卡用內存，專爲高帶寬需求電腦應用設計。
GDDR5採用了DDR3的8bit預取技術，且使用了兩條並行的DQ總線，從而實現雙倍的接口帶寬。
至關於提供了在GDDR3基礎上多加了一條通道，而GDDR3顯存卻只有一條通道.因此GDDR5的理論速度可達GDDR3的4倍以上。

年代	顯存版本	對應的 內存版本	預取機制 bit	電壓	最大容量	位寬	封裝針腳	描述
2004	GDDR	DDR	2	2.5v	16/32	16/32	144	初版，與內存差異不算大
	GDDR2	DDR2	4	2.5v	32	32	144	發熱巨大，曇花一現
2008	GDDR3	DDR2	4	1.8v	128	32	136/144	優化增強，生命週期長達5年
	GDDR4	DDR3	8	1.5v	128	32	136	Nv不支持...AMD部分使用過
2012	GDDR5	DDR3	8	1.5v	1024	32	170	比較出色，目前主流配置
	GDDR5X	DDR4	16	1.35v	2048	32/64	190	少數高端N卡專用
	GDDR6	DDR4	16	1.35v	4096	32/64	180	預計2020年

 

USB篇

Universal Serial Bus（通用串行總線）
（b是bit,位,比特），b/s 通常表示位傳輸速度，bps 表示位傳輸速率，數值上相等。
（B是Byte,字節），B/s與b/s，BPS(字節每秒)與bps（位每秒）相差8倍（1 Byte = 8 bit）。
1MB/s（兆字節/秒）=8Mbps（兆位/秒），好比:USB1.1（12Mbps=1.5MB/s）。

最新的USB3使用物理層編碼8b/10b 

年代	USB版本	速率bps	速度	電壓V	電流mA	速率稱號	中文	接口基座	針腳
1994	USB 0.7
1996	USB 1	1.5Mb/s	192KB/s	5	500mA	Low-Speed	低速
1998	USB 1.1	12Mb/s	1.5MB/s	5	500mA	Full-Speed	全速
2000	USB 2	480Mb/s	60MB/s	5	500mA	High-Speed	高速	黑色或白色	4
2009	USB 3	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA	Super-Speed	超高速	藍色	9
2013	USB 3.1 Gen1	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA
2017	USB 3.2 Gen1x1	5.0Gb/s	500MB/s	5	500mA
2013	USB 3.1 Gen2	10Gbps	1280MB/s	20	5A	Super-Speed+	超高速+
2017	USB 3.2 Gen2x1	10Gbps	1280MB/s	20	5A
2017	USB 3.2 Gen2x2	20Gbps	2.5GB/s	20	5A			Type-C
2019	USB 4	40Gbps	5GB/s	20	5A

 

年代	USB版本	速率Gbps
	Thunderbolt 1	10Gbps
	Thunderbolt 2	20Gbps
2017	Thunderbolt 3	40Gbps

 

USBOTG

USB OTG是USB On-The-Go的縮寫, OTG技術就是實如今沒有Host的狀況下，實現從設備間的數據傳送。
例如數碼相機直接鏈接到打印機上，經過OTG技術，鏈接兩臺設備間的USB口，將拍出的相片當即打印出來；
也能夠將數碼照相機中的數據，經過OTG發送到USB接口的移動硬盤上，野外操做就沒有必要攜帶價格昂貴的存儲卡，或者背一個便攜電腦。

USB-HID

是Human Interface Device的縮寫，由其名稱能夠了解HID設備是直接與人交互的設備，例如鍵盤、鼠標與遊戲杆等。不過HID設備並不必定要有人機接口，只要符合HID類別規範的設備都是HID設備。

在HID協議下，U盤的固件能夠被黑客修改，植入惡意代碼，將U盤假裝成鍵盤、網卡，進而操縱電腦、篡改DNS，完成下一步的攻擊。除了U盤，其餘USB設備一樣能夠假裝，例如利用充電寶盜取數據也家常便飯。

其餘項目

電源
電源最大的發展是轉化率提升了很多。效能更好。
選擇時至少選擇金牌80%以上轉換率的。
注意總功率，CPU供電接口，顯卡供電接口等。
不要選雜牌。淘寶上有好評無數，銷量過萬的，裏面居然有水泥塊…
（好的電源用料足，一般也比較重。）要買主流大牌的，別買到水泥快…

機箱
至於機箱，基本沒變。

• 老機箱，電源在上面，全封閉。
  
• 新機箱，電源下置，側透。
  

把機箱倒置，就電源下置了；爲方便靜音散熱，側面蓋板打開，實現側透，不只透光，還透風。 see, 機箱基本沒變化。 好的機箱一般不會過輕巧… 光效 至於各類燈光效果，那徹底是光污染。浪費資源，且毫無心義。 大部分是圖新鮮，買回去開幾天，以後能關的都會關掉。 水冷 水冷液可選不導電的礦物油，不怕漏液，不會變質。 （聽說有人使用過植物油，時間長了會變質，就會有味道出來，雖然不漏液。） SSD 注意別買到大號U盤。 關於帶核顯的CPU AMD的核顯效果比同級別的intel強。可是上面主板篇的。 若是在覈顯CPU上加裝顯卡。Intel支持PCI-e 3.0 16x；AMD只能支持PCI-e 3.0 8x； 僅參照前面的表的出的結論，沒有具體查證主板芯片，僅供參考。