计算机概论4

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Monday, January 27, 2020

显卡

显卡又称为VGA(Video Graphics Array),它对于图形影像的显示扮演着相当关键的角色。一般对于图形影像的显示重点在于分辨率与颜色深度,因为每个图像显示的颜色会占用内存,因此显卡上面会有集成内存并被称为显存,这个显存容量将会影响到你的屏幕分辨率与颜色深度。

假设你的显示器使用1024*768分辨率,且使用全彩(每个像素占用3B的容量),至少需要多少内存才能使用这样的饱和度?

因为1024*768分辨率中会有786432个像素,每个像素占用3B,所以总共需要2.25MB以上才行。但如果考虑屏幕的刷新率(每秒钟屏幕的刷新次数),显卡的内存还是越大越好。

除了显存之外,现在显卡的运算能力也越来越重要,所以显卡厂商直接在显卡上面嵌入一个3D加速的芯片,这就是所谓的GPU称谓的由来。

显卡主要也是通过GPU的控制芯片来与CPU、内存等通信,也是需要高速运算的一个组件,所以数据的传输也是越快越好。

显卡与电脑屏幕(或电视)连接的主要接口有:

  • D-Sub(VGA接口):较早之前的连接接口,当初设计是针对传统的CRT显示器而来;

  • DVI:常见于液晶屏幕的连接;

  • HDMI:可同时传输影像与声音,被广泛地使用于电视屏幕中,电脑屏幕目前也经常都会支持HDMI格式;

  • DisplayPort:与HDMI相似,可同时传输影像与声音。

硬盘

硬盘是由许多的圆形碟片、机械手臂、磁头与主轴马达所组成的。实际的数据都是写在具有磁性物质的碟片上面,而读写主要是通过在机械手臂上的磁头来完成的。实际运行时,主轴马达让碟片转动,然后机械手臂可伸展让磁头在碟片上面进行读写的操作。另外,由于单一碟片的容量有限,因此有的硬盘内部会有两个以上的碟片。

由于碟片是圆的,且通过机械手臂去读写数据,碟片要转动起来才能够让机器手臂读写,因而通常数据就是以圆圈转圈的方式读写。当初设计在类似碟片同心圆上面切出一个一个的小区块,让磁头去读写,这个小区块就是磁盘的最小物理存储单位,称之为扇区(sector),同一个同心圆的扇区组合成的圆就是所谓的磁道(track)。由于磁盘里可能会有多个碟片,因此在所有碟片上面的同一个磁道可以组合成所谓的柱面(cylinder)。

我们知道同心圆外圈的圆比较大,占用的面积比内圈多,所以外圈的圆有更多的扇区,通常数据的读写也是默认从外圈开始往内写。原本硬盘的扇区都是设计成512B的大小,目前绝大部分的高容量硬盘已经使用了4KB大小的扇区设计。也因为这个扇区设计,在磁盘分区方面,目前有旧式的MBR模式(MS-DOS兼容模式),以及较新的GPT模式。在较新的GPT模式下,磁盘的分区通常使用扇区号码来划分,和过去旧的MS-DOS是通过柱面号码来划分的方式不同。

注意:由于硬盘内部机械手臂上的磁头与碟片的接触是很细微的空间,如果有抖动或是污物附着在磁头与碟片之间就会造成数据的损坏或是物理磁盘整个损坏,因而,在电脑通电之后避免震动硬盘。另外,因为机械手臂必须要回归原位,不要随便将电脑电源插头拔掉就以为是顺利关机。

固态硬盘

传统硬盘有个很致命的问题,就是需要驱动马达来转动碟片,这会造成很严重的磁盘读取延迟。因此有厂商拿闪存去制作高容量的设备,而且外形还做的和传统磁盘一样。所以,这类设备已经和传统的机械磁盘(Hard Disk Drive,HDD)不同,我们称之为固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Driver,SSD)。

固态硬盘的最大好处是:它没有马达要去转动,而是通过闪存直接读写的特性,因此除了没数据延迟且快速之外,还很省电。测试磁盘的性能时,有个很特殊的度量单位,称为每秒读写操作次数(Input/Output Operations Per Second,IOPS),这个数值越大,代表可操作次数较高,当然性能也越好。

目前大家对于HDD和SSD的使用方式大多是:使用SSD作为系统盘,将数据存储放在HDD上,这样系统运行快速,而数据存储量也大。