萬字硬核科普！深入了解設(shè)計(jì)師的生產(chǎn)力工具：電腦

大家對(duì)于自己每天都在使用的電腦真的了解么？

最近正好在準(zhǔn)備新的知識(shí)庫(kù)，其中包含了關(guān)于選擇生產(chǎn)力設(shè)備的系列，而不管選擇什么設(shè)備首先要了解相關(guān)的硬件和參數(shù)，所以準(zhǔn)備相應(yīng)的解釋。我就把它們整合到一起，幫助大家一次性建立對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的認(rèn)識(shí)。

組成電腦配置的硬件有很多，由外設(shè)和內(nèi)設(shè)組成，外設(shè)即顯示器、鍵鼠、音響等，內(nèi)設(shè)則是主機(jī)內(nèi)的那些“看不見”的硬件。雖然筆記本電腦也包含顯示器，但我們這里主要討論的就是主機(jī)內(nèi)包含的硬件類型。

這些硬件可以大致劃分成兩個(gè)類型 ：

1. 核心硬件：用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的計(jì)算、存儲(chǔ)、運(yùn)行的關(guān)鍵硬件，如中央處理器、內(nèi)存、硬盤等
2. 支持硬件：用于讓核心硬件能夠正常、有效運(yùn)行的其它配件，如主板、聲卡、電源等

下面我就展開這一篇快長(zhǎng)達(dá)萬字的硬核科普文了......

往期科普：

一、核心硬件

核心硬件決定了設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)行效率和存儲(chǔ)容量，是我們首要關(guān)注的對(duì)象。包含的硬件主要有 CPU、內(nèi)存、硬盤、圖形顯卡，下面要分別認(rèn)識(shí)這些硬件的作用和參數(shù)。

1. 中央處理器 CPU

CPU（中央處理器，Central Processing Unit）通常被稱為計(jì)算機(jī)的"大腦"。它是負(fù)責(zé)執(zhí)行指令集合的硬件部分，用于處理和執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序中的各種操作。CPU 的主要功能包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制輸入輸出設(shè)備以及管理和執(zhí)行存儲(chǔ)在內(nèi)存中的指令。

CPU 的性能越強(qiáng)大，那么軟件運(yùn)行的效率也就越高。而性能的標(biāo)準(zhǔn)是有量化方式的，包含下面幾個(gè)參數(shù)：

1. 時(shí)鐘速度：表示每秒鐘執(zhí)行的時(shí)鐘周期數(shù)，通常以千兆赫茲（GHz）為單位。比如 3.5GHz、2.0GHz，通常表示的是單核心的運(yùn)算速率，時(shí)鐘速度越高則運(yùn)行速度越快。
2. 核心數(shù)量：現(xiàn)代 CPU 的設(shè)計(jì)通過添加多個(gè)核心來提升計(jì)算性能，每個(gè)核心包含對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘速度，可以并行執(zhí)行指令，核心數(shù)越多運(yùn)行速度越快。在高級(jí)的架構(gòu)中，往往還包含大核和小核，大核時(shí)鐘速度快但是耗電，小核時(shí)鐘速度慢但是省電。
3. 緩存：用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)，包含 L1、L2、L3 多個(gè)級(jí)別。可以理解成數(shù)據(jù)要排隊(duì)進(jìn)入 CPU 中進(jìn)行“加工”，緩存就是這個(gè)排隊(duì)的通道，通道越大上下級(jí)的銜接越合理，那么 CPU 運(yùn)行效率就越高。
4. 架構(gòu)：主要指 CPU 的核心架構(gòu)，即 CPU 內(nèi)部電路設(shè)計(jì)的模式和方法，不同 CPU 品牌都有自己的設(shè)計(jì)思路所以會(huì)以不同的名詞命名，比如 Intel 的 Lake 系列，Amd 的 Zen 系列，不同架構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)帶來不同的運(yùn)行效率。

雖然 CPU 還受如供電、超頻、溫度等因素影響，但上面的四個(gè)參數(shù)是決定 CPU 性能的核心因素。除此之外，還有一些需要關(guān)注的衍生屬性：

1. 超線程技術(shù)：即 CPU 介紹中 4 核 8 線程、8 核 16 線程中的線程，指一個(gè)核心可以運(yùn)行多個(gè)線程任務(wù)的技術(shù)，約等于實(shí)現(xiàn)“一心多用”，用于提升指令的處理速度。
2. 睿頻加速技術(shù)：每個(gè)核心都有自己的默認(rèn)時(shí)鐘速度 —— 基準(zhǔn)頻率，但今天的 CPU 都允許在一定范圍內(nèi)提高時(shí)鐘頻率從而獲得更好的性能（約等于自動(dòng)超頻），所以往往 CPU 的介紹中會(huì)以睿頻作為介紹時(shí)鐘速度的對(duì)象。

除了性能外，CPU 還有個(gè)比較重要的屬性要了解，就是——指令集架構(gòu)。因?yàn)樘O果在 20 年推出了自己的 Apple M 系列芯片，它們采用了和主流 CPU X86 架構(gòu)不同的 ARM 架構(gòu)。

具體的架構(gòu)細(xì)節(jié)不用深究，只要知道 M 系列芯片和 Intel、AMD 的 CPU 運(yùn)行邏輯不同，需要系統(tǒng)和軟件進(jìn)行獨(dú)立的適配。

即使有量化的屬性參數(shù)，想對(duì)比不同 CPU 的性能優(yōu)劣也不容易，因?yàn)橛绊懙淖兞刻啵晕覀兛梢酝ㄟ^查找第三方評(píng)測(cè)軟件的“跑分?jǐn)?shù)值”來了解性能的差異。

最常見、流行的跑分軟件包含 SPEC CPU 2017、Cinebench、Geekbench、CPU-Z，還有不太受待見的魯大師、騰訊管家、360 等都有跑分測(cè)試。可以通過在搜索引擎中搜索對(duì)應(yīng) CPU 和跑分軟件的關(guān)鍵字，來獲取跑分的結(jié)果。

在 CPU 跑分結(jié)果中還有個(gè)差異，就是單核 Single 分?jǐn)?shù)和多核 Multi 分?jǐn)?shù)，單核分?jǐn)?shù)指單個(gè)核心的運(yùn)行性能，多核指整個(gè) CPU 運(yùn)行的性能。

單核性能越高，往往處理一些簡(jiǎn)單任務(wù)的反應(yīng)、效率更高。多核性能越高，則處理大型任務(wù)、復(fù)雜指令時(shí)效率更高。

2. 硬盤 HDD

計(jì)算機(jī)硬盤（Hard Disk Drive，HDD）是計(jì)算機(jī)的主要存儲(chǔ)設(shè)備，用于保存和檢索長(zhǎng)期數(shù)據(jù)。包括組成系統(tǒng)、軟件、文件的數(shù)據(jù)，都需要經(jīng)過硬盤的保存，才能被長(zhǎng)期、反復(fù)地使用。

硬盤的核心參數(shù)是容量，容量越大可以存儲(chǔ)的內(nèi)容也就越大。而表示容量需要使用對(duì)應(yīng)的單位，常用的從小到大依次為：

1. B，Byte：字節(jié)，最小的存儲(chǔ)單位，通常由 8 個(gè)二進(jìn)制 bit 組成（即八個(gè) 0 或 1）。
2. KB，Kilobyte：1 KB = 1,024 字節(jié)。在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中，1 KB 等于 1,024 字節(jié)而不是 1,000 字節(jié)。
3. MB，Megabyte：1 MB = 1,024 KB，或者是 1,048,576 字節(jié)。
4. GB，Gigabyte：1 GB = 1,024 MB，或者是 1,073,741,824 字節(jié)。
5. TB，Terabyte：1 TB = 1,024 GB，或者是 1,099,511,627,776 字節(jié)。
6. PB，Petabyte：1 PB = 1,024 TB，或者是 1,125,899,906,842,624 字節(jié)。

除了容量外，另一個(gè)指標(biāo)就是硬盤的讀寫速率，讀是讀取 Read，將硬盤中的數(shù)據(jù)找出并傳輸給系統(tǒng)的過程，比如打開文件、程序都是讀取。寫是寫入 Write，將計(jì)算機(jī)操作中增加的數(shù)據(jù)寫入硬盤的過程。它們是兩個(gè)獨(dú)立的操作和指標(biāo)，速率并不統(tǒng)一，所以要分開認(rèn)識(shí)。

而影響讀寫速率的主要因素在于硬盤的類型，常見的硬盤類型包含機(jī)械硬盤 HDD 和固態(tài)硬盤 SSD。

機(jī)械硬盤是使用磁性記錄原理的傳統(tǒng)硬盤類型，它包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁性盤片和一個(gè)移動(dòng)的讀寫磁頭，通過在盤片上的不同位置寫入或讀取磁場(chǎng)來存儲(chǔ)和檢索。所以機(jī)械硬盤的體積較大，且讀寫的速度較慢，主流的機(jī)械硬盤讀寫速度通常在 100-250MB/S。

但因?yàn)槲锢眢w積大可以提供更高的存儲(chǔ)空間，所以機(jī)械硬盤的最大容量可以達(dá)到數(shù)十 TB。而機(jī)械硬盤也可以在體積上做出區(qū)分，包含 3.5 寸和 2.5 寸兩種主流尺寸，2.5 寸主要用于筆記本等移動(dòng)設(shè)備上，體積更小更便攜，自然速度和容量也更低。

固態(tài)硬盤是使用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的硬盤類型，無需使用笨重的機(jī)械組件，是更先進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。不僅體積更小，而且讀寫的速度更快，可以獲得更好的使用效率和體驗(yàn)。

固態(tài)硬盤是個(gè)大類，具體的產(chǎn)品形式也有很多種，最常見的類型包含嵌入式（焊死在主板上）和可插拔的 2.5 寸 sata 接口硬盤、M.2 接口硬盤三種。

而影響固態(tài)硬盤速度的因素有兩個(gè)，就是閃存類型和接口協(xié)議。閃存類型即存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的芯片類型，決定了硬盤本身讀寫速度的上限。但硬盤本身讀寫速度并不代表實(shí)際速度，還受接口和協(xié)議的影響，即傳輸數(shù)據(jù)的“管道”是否大于硬盤本身的速度，如果沒有則會(huì)成為瓶頸，制約硬盤在使用過程中的實(shí)際表現(xiàn)。

接口協(xié)議分為硬件的接口插槽和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，硬件的接口插槽主要包含 SATA、M.2 兩種，都是在電腦主板中會(huì)提供的接口類型，我們只要知道它們之間速度的差異即可：

1. SATA：主流的 SATA 接口最大傳輸速度約為 600MB/S 的速度，是機(jī)械硬盤和 2.5 寸固態(tài)硬盤使用的接口。所以 2.5 寸固態(tài)硬盤體積比 M.2 固態(tài)硬盤大，速度并沒有做的更快就是受接口的限制。
2. M.2：M.2 只是個(gè)單純的接口，但可以使用 PCIE 通道，所以在老設(shè)備 PCIE 3.0 中，最大的傳輸速度為 3.94GB/s，在新的 PCIE 4.0 中可以達(dá)到 7.88GB/s。

除了直接插入電腦主板中的硬盤，還有外置硬盤、移動(dòng)硬盤會(huì)使用不同的接口接入設(shè)備，比如常見的 USB-A、USB-C 接口。但本質(zhì)上是硬盤盒內(nèi)包含一個(gè) SATA 或 M.2 的接口轉(zhuǎn)換器，將它們轉(zhuǎn)換成其它接口的形式輸出。

而這些接口本身還帶有數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，會(huì)形成進(jìn)一步的傳輸限制。比如最常見的就是 USB 3.1 中的 Gen1 和 Gen2 協(xié)議，速度約為 625MB/s 和 1.25GB/s，所以即使用了更高速的固態(tài)閃存，在移動(dòng)硬盤中的使用也只能達(dá)到這個(gè)上限。

總結(jié)下來，認(rèn)識(shí)硬盤的主要內(nèi)容：

1. 硬盤的容量
2. 硬盤的類型
3. 硬盤自身的讀寫速率
4. 硬盤支持的接口和協(xié)議

3. 內(nèi)存 Memory

內(nèi)存 Memory 是計(jì)算機(jī)用于存儲(chǔ)當(dāng)前運(yùn)行程序和正在使用的數(shù)據(jù)的臨時(shí)性存儲(chǔ)設(shè)備。

它的主要運(yùn)行原理，是將數(shù)據(jù)從硬盤中提取出來保存，讓 CPU 可以更高效的加載和輸出數(shù)據(jù)。

我們?cè)谠O(shè)備中打開和運(yùn)行的一切文件、應(yīng)用程序?qū)嶋H上都是保存在內(nèi)存中加載出來的，而不是從硬盤。

理論上 CPU 也可以直接從硬盤中讀取和寫入指令/數(shù)據(jù)，但是硬盤為了支持?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)期存儲(chǔ)所以讀寫的速度不夠高，會(huì)大大影響 CPU 性能的發(fā)揮。所以引入了內(nèi)存的機(jī)制，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到速度高出硬盤數(shù)十倍的內(nèi)存中，讓 CPU 可以更有效的工作，提升整體的效率。

內(nèi)存雖然速度快，但它的主要缺點(diǎn)是保存的數(shù)據(jù)是臨時(shí)性的，需要供電才能維持，當(dāng)斷電核重啟后即被清空需要重新進(jìn)行寫入。

影響內(nèi)存使用的參數(shù)主要有 3 個(gè)，容量、類型、速率：

1. 容量：容量即內(nèi)存可以保存的臨時(shí)數(shù)據(jù)容量，主要使用 GB 作為單位。
2. 標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)存模塊的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)格，包含 DDR3、DDR4、DDR5 等，會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展持續(xù)迭代。
3. 頻率：表示內(nèi)存的傳輸速率，以 MHz 為單位，通常內(nèi)存介紹中標(biāo)注的 2666、3200、4000 等指的就是內(nèi)存的頻率大小

內(nèi)存容量越大，可以存儲(chǔ)的臨時(shí)數(shù)據(jù)量就越大，支持我們同時(shí)打開和使用的文件、網(wǎng)頁、應(yīng)用程序就越多。如果內(nèi)存不足，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的卡頓或報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閮?nèi)存需要清理一部分?jǐn)?shù)據(jù)并重新加載，這個(gè)過程需要時(shí)間且容易出錯(cuò)。

內(nèi)存容量就是對(duì)用戶使用計(jì)算機(jī)設(shè)備中最容易被感知的內(nèi)存硬件參數(shù)，而自從進(jìn)入 DRR3 以后，內(nèi)存的速率對(duì)實(shí)際使用體驗(yàn)的影響就越來越小，只有在一些比較極限的生產(chǎn)力環(huán)境中才能得到體現(xiàn)。

每條內(nèi)存都包含固定的參數(shù)，而一臺(tái)電腦中允許安裝多條內(nèi)存，對(duì)內(nèi)存總?cè)萘窟M(jìn)行疊加，比如兩條 8G 內(nèi)存就是 16G，4 條 8G 內(nèi)存就是 32G，以此類推。但疊加過程不能使用不同的類型，且頻率不會(huì)疊加，如果使用了不同頻率的內(nèi)存，則整體以最低的頻率為準(zhǔn)。

內(nèi)存在尺寸的規(guī)格上包含兩種，一種用于筆記本、一體機(jī)的小尺寸規(guī)格 SO-DIMM（Small Outline DIMM），另一種是應(yīng)用于臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器的 DIMM（Dual Inline Memory Module）。

4. 圖形顯卡 GPU

圖形顯卡（Graphics Processing Unit，GPU）是用于處理圖形、圖像相關(guān)任務(wù)的專用處理器，包括圖像渲染、圖形加速、三維模型處理、視頻解碼等目標(biāo)。

最早期的電腦是沒有圖形顯卡的，圖像的處理同樣由 CPU 來完成。但隨著圖形界面的發(fā)展，設(shè)備中所需呈現(xiàn)的圖像越來越復(fù)雜，越來越多樣化，對(duì)于硬件的要求也越來越高，讓 CPU 不堪重負(fù)。所以單獨(dú)開發(fā)了圖形顯卡專事專辦，提升計(jì)算機(jī)設(shè)備的整體運(yùn)行效率。

圖形顯卡包含兩個(gè)大類，集顯和獨(dú)顯：

1. 集顯：集成顯卡（Integrated Graphics），通常集成在中央處理器芯片中，即和 CPU 做在一塊芯片里，是一個(gè)獨(dú)立子模塊。
2. 獨(dú)顯：獨(dú)立顯卡（Discrete Graphics），是獨(dú)立的顯卡硬件，需要插在主機(jī)上的 PCIE 拓展插槽上，也可以外置使用。

例如 Intel 的 CPU 中大多帶有集顯，而帶有 kf 結(jié)尾的型號(hào)如 13600kf、13700kf 等，則是沒有集顯的版本。而蘋果新的 M 系列芯片中，同樣將 CPU 和顯卡集成到一起，所以也是集顯。

獨(dú)顯作為獨(dú)立的硬件，體積更大，可以換來更好的性能，處理更重的任務(wù)。主流的獨(dú)顯顯卡由兩家企業(yè)主導(dǎo)，因?yàn)榧嫒菪缘牟町愃砸殖蓛蓚€(gè)大類，即 Nvidia 的 N 卡和 AMD 的 A 卡。

Nvidia 和 AMD 作為獨(dú)立顯卡的核心開發(fā)、設(shè)計(jì)廠商，在推出每代產(chǎn)品時(shí)都會(huì)制定具體的規(guī)格和散熱、外觀規(guī)范，嚴(yán)格根據(jù)這個(gè)規(guī)范生產(chǎn)的顯卡叫公版顯卡。除了 Nvdia 和 AMD 以外，也會(huì)提供芯片和設(shè)計(jì)給第三方品牌進(jìn)行生成，如華碩、藍(lán)寶石、七彩虹等。

第三方品牌也可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路對(duì)每一代的產(chǎn)品原型做出二次的調(diào)整、設(shè)計(jì)后再生產(chǎn)，這類顯卡叫非公版。

每一個(gè)品牌會(huì)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)思路推出不同的顯卡系列，為用戶提供更多的購(gòu)買選擇。而第三方品牌的系列并不是指顯卡的芯片名稱，比如同樣是 RTX 4060，七彩虹就推出了 iGame、Colorfire、戰(zhàn)斧、Colorful 等不同系列。

顯卡包含了較多的參數(shù)，主要關(guān)注的參數(shù)屬性如下：

1. 顯存容量 Video Memory：用于存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的專有內(nèi)存容量，通常用 GB 表示，容量越大，可以存放的圖形量就越多、越復(fù)雜，尤其是針對(duì)三維場(chǎng)景的制作和渲染的支持。
2. 顯存類型 Video Memory Type：顯存使用的技術(shù)類型，類似內(nèi)存的類型，也會(huì)使用 GDDR 表示，兩者并不等同。
3. 核心頻率 Core Clock：表示顯卡核心的處理速度，類似 CPU，使用 MHz 作為速度單位。
4. CUDA 核心數(shù) CUDA Cores / 流處理器：CUDA 是 N 卡術(shù)語，流處理器是 A 卡術(shù)語，表示顯卡內(nèi)部并行處理單元的數(shù)量，更多的核心通常意味著更強(qiáng)大的計(jì)算能力。
5. 顯卡類型 Graphics Type：即集顯、獨(dú)顯或 N 卡和 A 卡的具體類型。

顯卡的使用場(chǎng)景并不僅僅是在游戲，還有不同的任務(wù)會(huì)調(diào)用顯卡的計(jì)算能力來完成或增效。比如平面、三維、音視頻的處理中，都包含 GPU 加速的選項(xiàng)，通過 CPU+GPU 的協(xié)作來提升任務(wù)完成的效率。

顯卡的計(jì)算能力和作用在今天的生產(chǎn)力環(huán)境中不能忽視，但顯卡本身的類型和驅(qū)動(dòng)卻起到巨大的制約，例如 C4D 的 OC 渲染就主要支持 Nvida 的顯卡， AI 繪圖工具 StableDiffusion 也僅支持 Nvdia 顯卡的計(jì)算。

所以如果有明確的辦公軟件應(yīng)用需要，就要匹配對(duì)應(yīng)的顯卡類型，否則顯卡的性能再高也無法發(fā)揮它的作用。

二、支持硬件

1. 主板 MainBoard

主板 MainBoard，是一個(gè)用于將 CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡這些獨(dú)立硬件整合起來并實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電路板，是讓不同硬件發(fā)揮作用的基礎(chǔ)平臺(tái)。

主板的主要特征包含內(nèi)部和外部的硬件接口，內(nèi)部的硬件接口是被包裹在機(jī)箱內(nèi)的硬件插槽，如 CPU 內(nèi)存、Sata、M.2、PCI-E、電源等，需要打開機(jī)箱并斷電后插拔。外部的硬件接口，則是主板裸露在機(jī)箱外的接口部分（一體化 I/O 背板），如 USB、網(wǎng)口、音頻、集顯視頻等接口。

主板首先關(guān)注內(nèi)部接口的參數(shù)和數(shù)量，因?yàn)椴煌?dú)立硬件的規(guī)格不同，所以不同主板的內(nèi)部接口的參數(shù)決定了支持的硬件范圍。同時(shí)，不同硬件接口的數(shù)量會(huì)有差異，比如內(nèi)存、Sata、M.2、PCI-E 等插槽可以具備 2-8 個(gè)，提供不同的拓展性。

主板中主要關(guān)注的內(nèi)部接口對(duì)象類型：

1. CPU 接口：用于安裝 CPU，有相應(yīng)的規(guī)格配合不同 CPU，比如適配 Intel 酷睿 12/13 代的 LGA1700，或者適配 AMD Zen 系列的 AM4 Socket。
2. PCI-E 插槽：用于安裝顯卡和其他 PCI-E 接口的拓展設(shè)備，例如聲卡等；一般主板中會(huì)帶兩個(gè) PCI-E 插槽，1 槽用來插顯卡，2 槽同來插其他設(shè)備（如有需要）。
3. Sata 接口：用來連接 Sata 接口的 2.5 寸 HDD 和 SSD 硬盤。
4. M.2 接口：用來安裝 M.2 接口的 SSD 硬盤。
5. 內(nèi)存插槽：用來安裝內(nèi)存條的插槽。

只有在選購(gòu)組裝機(jī)時(shí)需要關(guān)注主板的內(nèi)部接口，否則一體機(jī)、筆記本、NUC 等出廠就已經(jīng)配置好的主機(jī)，已經(jīng)完成內(nèi)部硬件的選擇和安裝，只需要關(guān)注外部接口即可。

主板中主要關(guān)注的外部接口對(duì)象類型：

1. 視頻輸出接口：主要是 HDMI、DP、USB-C 的接口類型和數(shù)量，以及對(duì)應(yīng)接口輸出的最大分辨率；主板 I/O 中的視頻口為集成顯卡的輸出口，獨(dú)立顯卡的視頻口在顯卡本體上。
2. USB：包括 USB-A 和 USB-C 兩種接口類型和數(shù)量，以及使用的接口協(xié)議。
3. 網(wǎng)線接口：鏈接網(wǎng)絡(luò)的接口方式，包含 2.5G 和外置的 Wifi/藍(lán)牙天線接口。
4. 音頻輸入輸出接口：以 3.5 為主的耳機(jī)/揚(yáng)聲器輸出接口、麥克風(fēng)輸入接口、光纖/同軸數(shù)字音頻輸出接口等。

除了對(duì)外部硬件的支持外，主板本身也會(huì)集成一部分芯片用于處理不同的任務(wù)，比如音頻解析、Wifi /藍(lán)牙、Bios/UEFI、RGB 控制等等。

主板的種類多種多樣，其名稱主要以芯片組命名，芯片組即主板的內(nèi)數(shù)據(jù)通信的方式，決定了可以支持什么樣的處理器，由主板制造商和芯片制造商共同決定。同時(shí)，相同芯片組也會(huì)包含不同等級(jí)規(guī)范，Intel H 入門、B 中端、Z 高端、Q 企業(yè)級(jí)，AMD 則是 A 入門、B 中端、X 高端，這兩者共同決定了主板的面向?qū)ο蟆?/p>

以 Intel12 代酷睿為例，主板命名為 H610、B660、Z690。而 13 代酷睿低端主板沿用了 12 代的 H610，中高端才更新成了 B760、Z790；AMD 的 Zen 四代主板使用了 A620、B650、X670。

而主板的高中低端，主要由以下幾個(gè)方面決定：

1. 接口數(shù)量和協(xié)議：越高級(jí)的主板包含的接口數(shù)量越多，協(xié)議類型也越先進(jìn)
2. 制造的工藝：制作的工藝和用料都更好，有更長(zhǎng)的壽命
3. 電源供應(yīng)設(shè)計(jì)：可以提供更穩(wěn)定的使用體驗(yàn)和超頻的能力
4. 散熱解決方案：可以降低元件溫度提供更可靠的穩(wěn)定性
5. 光效 RGB 控制：實(shí)現(xiàn)自定義的主板燈源、硬件燈源效果控制
6. 獨(dú)立芯片組：更好的音頻、網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙芯片等

除了芯片、等級(jí)，主板還有尺寸上的差異，用于不同尺寸的機(jī)箱，主流的尺寸類型包含：

1. ATX：305mm × 244mm（12 × 9.6 英寸），最常見的主板類型，尺寸較接口較多兼容性最好。
2. MATX：244mm × 244mm（9.6 × 9.6 英寸），尺寸較小，適用于小型機(jī)箱，通常具備較好的兼容性。
3. Mini-ITX：170mm × 170mm（6.7 × 6.7 英寸），主板非常小巧，適用于緊湊型機(jī)箱，兼容性較差。

主板完整的名字，除了前面的等級(jí)和芯片組，還會(huì)加上尺寸的后綴。比如 Z790/Z790-A，就是標(biāo)準(zhǔn) ATX 主板，Z790M 就是 MATX 主板，Z790I 就是 Mini-ITX 主板。

以上是主板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和命名規(guī)范，不同品牌會(huì)在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)和材料進(jìn)行生產(chǎn)，所以最終還包含品牌和系列的差異，就需要在確定基礎(chǔ)規(guī)格以后自己去比對(duì)它們的具體差異了。

2. 電源 Power Supply Unit

電源 Power Supply Unit，是用來將民用 220V 交流電轉(zhuǎn)換為機(jī)箱中各種設(shè)備所需電力工況的設(shè)備，它為機(jī)箱中所有設(shè)備供電。

在電腦機(jī)箱中，電源通常是一個(gè)安裝在機(jī)箱底部的小盒子，上面接有各種線纜向主板、CPU、GPU、額外的硬盤進(jìn)行供電。

電源主要關(guān)注以下幾個(gè)屬性：

1. 額定功率：購(gòu)買電源時(shí)商家所標(biāo)注的額定功率，如 550W、650W、750W 等，指的是電源的最高輸出功率，也就是去除電力轉(zhuǎn)換損耗后，還能為設(shè)備輸出最高這么大的功率。
2. 電壓：電腦內(nèi)的各個(gè)部件通常工作在不同的電壓下，電源需要將 220V 交流電轉(zhuǎn)換為+3.3V、+5V、+12V 的直流電，所以電源所標(biāo)明的電壓就是它可以轉(zhuǎn)換為的電壓。
3. 80PLUS：衡量電源轉(zhuǎn)換效率的標(biāo)準(zhǔn)，從低到高分別有白牌、銅牌、銀牌、金牌、白金、鈦金六個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高轉(zhuǎn)換效率越高。
4. 模塊化：非模組、半模組、全模組，指的是電源輸出的線是否可拆卸，非模組電源背部的連接線全部不可拆卸，用不到的只能卷在機(jī)箱內(nèi)；全模組則是全部可拆卸；半模組是只有 CPU、主板、GPU 這些必要部件的電源線不可拆卸，其余可拆卸。

需要注意的是，不管轉(zhuǎn)換率如何都不會(huì)影響額定功率，一款 500W 的電源，不管是銅牌還是金牌，輸出都是 500W。轉(zhuǎn)換率影響的是輸入功率，轉(zhuǎn)換率低的電源需要從插座取更多的電才能提供 500W 輸出，這種影響需要經(jīng)年累月的使用才會(huì)在電費(fèi)上體現(xiàn)出一定的差異。

機(jī)箱電源的尺寸規(guī)格通常與其內(nèi)部的電源標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，主要涉及到電源的物理尺寸和安裝方式。以下是一些常見的機(jī)箱電源尺寸規(guī)格：

1. ATX 尺寸：標(biāo)準(zhǔn)的桌面計(jì)算機(jī)機(jī)箱電源尺寸
2. SFX-L 尺寸：應(yīng)用于較小的緊湊型機(jī)箱尺寸
3. SFX 尺寸：是最小的尺寸，主要用于 ITX 或以下的機(jī)箱

3. 散熱 Cooling

散熱 Cooling，字面意思，就是要對(duì)主機(jī)內(nèi)各個(gè)發(fā)熱量巨大的元器件、以及機(jī)箱進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)的熱量溢散，CPU、GPU 都是發(fā)熱量巨大的元器件，其核心溫度高者可達(dá) 90°C，如果不進(jìn)行持續(xù)的散熱可能會(huì)燒毀芯片核心。

在機(jī)箱內(nèi)，散熱可以分成四個(gè)部分：

1. CPU 散熱：CPU 散熱需要單獨(dú)購(gòu)買，專門為 CPU 進(jìn)行散熱。
2. GPU 散熱：通常顯卡會(huì)自帶散熱組件，包含 1-3 個(gè)風(fēng)扇或水冷
3. 機(jī)箱散熱：由于機(jī)箱是一個(gè)密閉的空間，從 CPU、GPU 核心處散出來的熱量容易堆積在機(jī)箱內(nèi)形成溫腔從而影響持續(xù)散熱，所以需要將機(jī)箱內(nèi)積壓的熱量導(dǎo)散到外部。
4. 主板散熱：主板的元器件、硬盤等等也會(huì)散發(fā)一定的熱量，但量并不大，通常不需要專門針對(duì)主板購(gòu)買獨(dú)立的散熱器件，主板自帶則用，沒有自帶則不用。

散熱在方式上可以分為主動(dòng)散熱和被動(dòng)散熱。

1. 被動(dòng)散熱：僅僅通過導(dǎo)熱膠將器件的熱量傳導(dǎo)至表面的金屬片上，依靠熱量自身的散發(fā)降溫。
2. 主動(dòng)散熱：除了利用硅膠將核心熱量傳導(dǎo)至金屬散熱鰭片之外，還依靠風(fēng)扇主動(dòng)引導(dǎo)熱空氣的流向。

主板散熱用被動(dòng)散熱，不管是主板上覆蓋的金屬裝甲，還是硬盤上覆蓋的散熱馬甲，這些只傳導(dǎo)、不引流的散熱都是被動(dòng)散熱。比如主板上額外覆蓋的金屬散熱馬甲，或容易發(fā)熱的高性能內(nèi)存條、M.2 硬盤也有自帶的散熱馬甲。

機(jī)箱散熱、CPU 散熱、GPU 散熱，都是主動(dòng)散熱，需要風(fēng)扇來引導(dǎo)空氣流向機(jī)箱之外。

機(jī)箱散熱需要考慮風(fēng)道的問題，因?yàn)轱L(fēng)扇是將空氣從一側(cè)抽取到另一側(cè)吹出去，所以多個(gè)不同朝向的風(fēng)扇難免會(huì)打架，對(duì)著吹就無法起到正常的引流作用了，所以在做散熱時(shí)，宏觀上需要保證一個(gè)原則：下進(jìn)上出、前進(jìn)后出。

CPU 的散熱器有三種形式：下壓散熱、塔式散熱和水冷散熱。下壓散熱和塔式散熱屬于風(fēng)冷，熱量主要由金屬和空氣傳導(dǎo)；水冷散熱則使用了專門的水冷液，CPU 的熱量由液體相變傳導(dǎo)至鰭片處。

1. 下壓散熱：常見于較低端散熱器，下壓散熱的風(fēng)扇朝著機(jī)箱側(cè)面吹，由于散熱面積不大，所以只會(huì)用在功耗比較低的 CPU 上。
2. 塔式散熱：鰭片和風(fēng)扇立起來的風(fēng)冷散熱，風(fēng)扇能夠朝著前后吹，塔式散熱散熱面積較大，可以壓功耗更高一些的 CPU。、
3. 水冷散熱：水冷散熱的冷排——也就是風(fēng)扇和鰭片——可以直接安裝在機(jī)箱上，導(dǎo)流管會(huì)將在CPU核心處汽化的水冷液導(dǎo)流至冷排處進(jìn)行液化。

對(duì)于風(fēng)冷來說，主要關(guān)注的屬性有：

1. 熱管規(guī)格：熱管是用來傳導(dǎo)熱量的通道，熱管越多越粗，散熱效果越好。例如貓頭鷹 NH-U12A 就有 7 根 6mm 熱管。另外熱管鍍鎳也是一個(gè)可以增加導(dǎo)熱能力的工藝，鎳可以填充銅質(zhì)熱管和鋁鰭片之間的空隙，增加接觸面積。
2. 鰭片面積：鰭片的等效面積越大，越容易讓熱量被空氣帶走。由于塔式散熱器的高度被機(jī)箱限制，所以鰭片面積主要通過增加塔的數(shù)量來提升，所謂單塔散熱器和雙塔散熱器就是這個(gè)區(qū)別。
3. 硅脂導(dǎo)熱系數(shù)：硅脂用來填充 CPU 頂蓋表面和散熱器底座之間的空隙，顧名思義，導(dǎo)熱系數(shù)就是硅脂導(dǎo)熱的能力，越高導(dǎo)熱能力越好。

對(duì)于水冷來說，主要關(guān)注的參數(shù)有：

冷排規(guī)格：冷排規(guī)格主要由風(fēng)扇數(shù)量決定，例如 120 冷排就是一個(gè) 120mm 的風(fēng)扇，240 冷排是兩個(gè) 120mm 風(fēng)扇，280 冷排是兩個(gè) 140mm 風(fēng)扇。冷排規(guī)格肯定越大散熱能力越好，但價(jià)格也越貴，并且不是所有機(jī)箱都能兼容 360 冷排。

任何計(jì)算機(jī)機(jī)芯片運(yùn)行時(shí)都會(huì)發(fā)熱，運(yùn)行的任務(wù)越重發(fā)熱也就越大溫度越高，多數(shù)主板和芯片都會(huì)根據(jù)溫度的上限調(diào)整運(yùn)行功率或強(qiáng)制斷電關(guān)機(jī)。如果主機(jī)的散熱能力無法超過機(jī)箱內(nèi)部芯片發(fā)熱的水平，那么就無法發(fā)揮它們的完整性能，或者直接導(dǎo)致溫度過高關(guān)機(jī)，所以散熱雖然不是直觀的性能參數(shù)，但對(duì)于計(jì)算機(jī)而言是極為重要的一環(huán)。

4. 機(jī)箱 Case

機(jī)箱 Case，是用來容納上述所有元器件的容器，前面板還可能包含了若干按鈕 (開機(jī)、重啟等) 和 USB 插口。

機(jī)箱有非常多種類和樣式，設(shè)計(jì)者的側(cè)重和思路也各不相同，但總的說來，重點(diǎn)只需要關(guān)注以下幾個(gè)屬性：

1. 尺寸：機(jī)箱的尺寸是影響主板、電源個(gè)顯卡尺寸的關(guān)鍵因素，所有其他大體型設(shè)備的尺寸都需要考慮是否和機(jī)箱兼容。在大類上，機(jī)箱和主板類似，分為 ATX、MATX、ITX 大中小三種基本的尺寸規(guī)格。
2. 硬盤位：決定了你最多可以安裝多少塊 2.5 或 3.5 寸的硬盤，常見的機(jī)箱會(huì)把硬盤收攏在一個(gè)硬盤籠中，安裝硬盤時(shí)可以從機(jī)箱上滑卸下來。
3. 風(fēng)扇位：決定了機(jī)箱上最多能安裝多少風(fēng)扇，包括水冷冷排的風(fēng)扇，這些風(fēng)扇用來構(gòu)成機(jī)箱風(fēng)道。風(fēng)扇位越少的機(jī)箱散熱壓力越大，也就是我們常說的大悶罐。風(fēng)扇有 120mm 和 140mm 兩種規(guī)格，不同的機(jī)箱兼容不同規(guī)格和數(shù)量的風(fēng)扇。
4. 開關(guān)：指機(jī)箱的開機(jī)鍵和重啟鍵，但有些機(jī)箱會(huì)不帶重啟鍵。
5. IO 接口：機(jī)箱提供了額外的 USB 和音頻 IO 接口，方便用戶在前面板處插拔擴(kuò)展硬件。

相同尺寸機(jī)箱的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在用料上，對(duì)性能沒有太多影響。價(jià)格越高，那么用料就越好，防護(hù)性越強(qiáng)，看起來越高級(jí)。防護(hù)性對(duì)于不移動(dòng)機(jī)箱的場(chǎng)景沒有太大的意義，所以更多的可以把它看成是一種裝飾品或家具。

結(jié)尾

這篇萬字硬核科普到這里就先告一段落。

作為設(shè)計(jì)師還是要懂硬件的一些基礎(chǔ)參數(shù)和信息，不管是購(gòu)買還是使用，都會(huì)對(duì)大家有所幫助，而不是只能迎合品牌方一些花頭營(yíng)銷而不知道是不是自己所需了。

后面還有一篇關(guān)于硬件和設(shè)備購(gòu)買渠道的掃盲長(zhǎng)文也會(huì)發(fā)出來，要是有什么疑問就可以在下面留言。

這種文章的輸出屬實(shí)不易，同學(xué)們一定記得多多多多多......點(diǎn)贊和在看！

我們下篇再賤！

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