计算机基础,了解服务器的硬件组成

1.计算机系统

计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(software)系统组成。

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解析:

1.ROM:只读性存储。这在设备在主板上面的。断电不会丢失数据。

2.RAM:运行内存。读写性能碾压硬盘。但里面的数据断电即失。


计算机(computer):俗称电脑,是一种能接收和存储信息,并按照在其内部的程序对海量数据进行自动、高速地处理,然后把处理结果输出的现代化智能电子设备。

发展历史(了解,脑海有印象就行。面试会问这玩意?):

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 世界上第一台计算机

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 计算机的硬件组成

冯·诺依曼体系结构:1946年数学家冯·诺依曼提出,计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

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计算机的分类

按规模划分

  • 巨型计算机:应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒百亿次以上,例如“”天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机
  • 大型计算机:具有较高的运算速度,每秒可以执行几千万条指令,而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或者作为网络服务器使用,例如:IBM z13 mainframe
  • 小型计算机:规模较小、结构简单、运行环境要求较低,一般用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面
  • 微型计算机:中央处理器(CPU)采用微处理芯片,体积小巧轻便,广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理(日常使用的电脑)

  相关链接:                世界500强超级计算机        Home - | TOP500

 


服务器Server

         是计算机的一种(服务器相对于计算机,可以理解为:其中一个角色),是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性 能的计算机,服务器在网络操作系统的控制下,将与其相连的硬盘、磁带、打 印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享,也能为网络用户提 供集中计算、信息发布及数据管理等服务   
        服务器按应用功能可分为:
Web服务器、数据库服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、 监控服务器,程序版本控制服务器、虚拟机服务器、邮件服务器、打印服务器、 域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等
         服务器按外形分类:

       塔式服务器(很少用,大小不统一。在机房部署麻烦)、

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       刀片式服务器(可以实现高性能、高可用。唯一的缺点,就是贵。其它都好)、

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       机架式服务器(最常用,因为有统一标准的尺寸。在机房部署起来方便)

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       工作中,提到的C/S。就是client/server。客户机和服务端之间的通信。


下面逐个介绍服务器相关的硬件

服务器硬件-CPU,各项性能参数解析

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(现在AMD崛起了,你们觉得AMD Y) 

主频:主频是CPU的时钟频率(CPU Clock Speed ),是CPU运算时的工作的频率 (1秒内发生的同步脉冲数)的简称。单位是Hz。一般说来,主频越高,CPU的 速度越快,由于内部结构不同,并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样 。

外频:系统总线的工作频率,CPU与外部(主板芯片组)交换数据、指令的工作时钟频率。

倍频:倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。

三者关系是:主频=外频X倍频。


高速緩存(cache ):高速交换的存器。CPU緩存分为一级,二级,三级緩存, 即L1,L2,L3。

内存总线速度(Memory -Bus Speec ):一般等同于CPU的外频,指CPU与二级(L2) 高速緩存和内存之间的通信速度。


地址总线宽度:决定了CPU可以访问的物理地址空间。


服务器的分类(按CPU体系架构划分)


按照CPU体系架构来区分,服务器主要分为两类:

非x86服务器:使用RISC(精简指令集)或EPIC(并行指令代)处理器,并 且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器,指令系统相对简单,它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令,CPU主要有Compaq 的Alpha 、HP的 PA-RISC、IBM的Power PC 、MIPS的MIPS和SUN的Sparc 、Intel 研发的EPIC 安腾处理器等。这种服务器价格昂贵,体系封闭,但是稳定性好,性能强,主要用在金融、电信等大型企业的核心系统。

x86服务器:又称CISC(复杂指令集)架构服务器,即通常所讲的PC服务器,它是基于PC机体系结构,使用Inte或其它兼容86指令集的处理器芯片的服务 器。目前主要为的Xeon E 3,E5,E7系列,价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高。

Linux查看cpu命令:lscpu


服务器硬件-主板

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主板mainboard 、系统板systemboard 或母板motherboard ,安装在机箱内, 是计算机最基本的也是最重要的部件之一。

主板一般为矩形电路板,上面安装了组成计算机的主要电路系统,一般有BIOS 芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。


服务器硬件--运行内存

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内存是介于CPU和外部存之间,是CPU对外部存中程序与数据进行高速运 算时存放程序指令、数据和中间结果的临时场所,它的物理实质就是一组具备 数据输入输出和数据存功能的高速集成电路。

内存是CPU能直接寻址的存空间,由半导体器件制成。内存的特点是存取速度快。

计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能对计算机的影响非常大。

外存:硬盘,U盘,软盘,光盘。


内存和外存的区别:内存断电后数据丢失,外存断电后数据可以保存。(内存短时间性能猛速度快。外存长时间持久,不然也做不到持久化)


容量:即该内存的存容量,单位一般为“MB或“GB


内存带宽:内存带宽是指内存与北桥芯片之间的数据传输率。(cpu的位置处于北桥)

DDR:内存规格。数字越大,性能越强,价格越贵。(现在目前DDR4是主流,普及度高。DDR5目前市面上可以买到,但是远超预算一般人的预算。)


单通道内存节制器一般都是64-bit的,8个二进制位相当于1个字节,换算成 字节是64/8=8,再乘以内存的运行频率,如果是DDR内存就要再乘以2。


计算公式:
内存带宽=内存总线频率×数据总线位数/8

示例:DDR内存带宽计算
DDR2 667运行频率为333MHz,带宽为 333×2×64/8=5400MB/=5.4GB/s 
DDR2 800,运行频率为400MHz,带宽为 400×2×64/8=6400MB/S=6.4GB/s


服务器硬件---硬盘结构

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机械硬盘结构:

存储介质(Media )——盘片。盘片的基板是金属或玻璃材质制成,为达到高密度高稳定的质量,基板要求表 面光滑平整,不可有任何暇疵

读写头(Read Write Head )——磁头。磁头是硬盘该取数据的关键部件,它的主要作用就是将存在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输

马达(Spindle Motor &Voice Coil Motor )。马达上装有一至多片盘片,以7200RPM,10000RPM,15000RPM等定速旋转,为保持 其平衡不可抖动,所以其质量要求严瑾,不产生高温躁音


硬盘基本参数:
1.容量
容量是硬盘最主要的参数。单位有MB、GB、TB
2.转速
转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数,单位为rpm。现在硬盘的转速已经达到10000rpm,15000rpm。(常见的多数是7200rpm)
3.传输速率
传输速率(Data Transfer Rate )。硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速 度,单位为兆字节每秒(MB/S)
4.緩存
硬盘緩存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题,以提高硬盘 的读写速度

5.硬盘接口类型:
IDE接口:硬盘接口规范,采用ATA技术规范
SCSI接口:应用于小型机上的高速数据传输技术
SATA接口:Serial ATA ,提高传输速率,支持热插拔
SAS接口:Serial Attached SCSI ,兼容SATA
目前主流的硬盘接口为SATA和SAS接口


服务器的性能短板(木桶效应):

如果CPU有每秒处理1000个服务请求的能力,各种总线的载能力能达到500个 但网卡只能接受200个请求,而硬盘只能担150个的话,那这台服务器得处理能 力只能是150个请求/秒,由此得出:有85%的处理器计算能力浪费了

在计算机系统当中,硬盘的该写速率已经成为影响系统性能进一步提高的瓶预


SSD硬盘:

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SSD(Solid State Disk )泛指使用NAND Flash 组成的固态硬盘。其特别之处在于 没有机械结构,以区块写入和抹除的方式作读写的功能,因此在读写的效率上,非常依赖读写技术上的设计。SSD读写存取速度快,性能穏定,防震性高,发热低,耐低温电耗低,无噪音。因为没有机械部分,所以长时间使用也出现故障几率小。缺点价格高,容量小,在普通硬盘前毫无性价比优势。(比较适合个人电脑使用)


服务器硬件---阵列卡(RAID卡)

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什么是阵列卡?
用来实现RAID的建立和重建,检测和修复多位错误,错误磁盘自动检测等功能。RAID芯片使CPU的资源得以释放


阵列卡(RAID卡)的作用?
阵列卡把若干硬盘驱动器按照一定要求组成 一个整体、由阵列控制器管理的系统。阵列卡用来提高磁盘子系统的性能及可靠性


阵列卡参数:
1.支持的RAID级别
2.阵列卡缓存
3.电池保护

简单来说阵列卡可以提高性能和容错性。


服务器硬件---电源

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电源和风扇
支持服务器的电力负载


支持冗余,防止电源故障

  • 故障预警和防止
  • 故障之前的预防性维护
  • 保证服务器持续运行

电源子系统包括

  • 智能电源和风扇

冗余电源和风扇


服务器硬件---显卡(GPU)

服务器的显卡一般都是集成在主板上的。显存也不高,多数为16M或者32M。

GPU:Graphic Processing Unit,翻译为中文就是图形处理器。

小结:服务器显卡性能和游戏显卡性能,相差亿点点。是亿点点

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服务器硬件--网卡

服务器多数在主板上集成了网卡,传输速率为1Gbps,即千兆网卡(这是一般配置)。

特殊应用需要高端网卡了,如光纤网卡,Infiniband网卡,传输速率能达到10Gphs、20Gphs,

即万兆显卡

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服务器技术---热插拔技术

热插拔技术

  • 称之为热交换技术(hot swap),允许在不关机的状态下更换故障热插拔设备
  • 常见的热插拔设备:硬盘,电源,PCI设备,风扇等
  • 热拔插硬盘技术与RAID技术配合起来,可以使服务器在不关机的状态下恢复故障硬盘上的数据,同时不影响网络用户对数据的使用

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