小常识：关于计算机/服务器CPU、内存、硬盘、带宽网络的区别联系

术语“内存（Memory）”和“速度（Speed）”是两个与计算机非常密切的词，但可能也会令人困惑，因为这两个术语都可以正确地指代不同形式的“内存”和“速度”。因此，为了更好地理解这些术语，需要同时考虑计算机/服务器系统的三个基本组件，这样就会去除歧义，指代性较强。

• 处理器（Processor）
• 内存（Memory）
• 磁盘（Disk）

处理器使用其（易失性）内存和（非易失性）磁盘空间来完成工作的。而且由于没有连接到互联网的计算机/服务器不具有太多意义，所以这里也可以将“网络（Network）”添加到此列表当中来，具体如下：

• 处理器（CPU / GPU）
• 内存（RAM / DIMM）
• 磁盘（硬盘/固态硬盘/ USB）
• 网络（以太网/ WiFi）

事实上，对于Windows计算机，直接可以按Ctrl+Shift Esc来查看这些核心组件的运行情况，以下就是一个简单的计算机CPU运行内存调用情况，具体如下图所示：

简而言之，CPU协调其他组件，主要负责以下事件：

• 正在使用54%的内存。
• 正在使用3%的磁盘。
• 当前正在使用0%的网络。
• 正在使用4%的GPU。

接下来将分别介绍这些核心组件之间的区别联系，因为它直接影响计算机/服务器运行的整体性能，尤其是在国外服务器租用时，务必要考虑这些因素。

一、CPU 

CPU（中央处理单元）是计算机系统的“主力”，处理器可以包含多个内核。例如，使用 Windows资源监视器（Win + R，resmon，回车），我们看到这个特定的处理器由四个核心（0到3）组成：

CPU组成

此外，CPU可以利用GPU 的处理能力，尤其是在图形处理、视频编辑和机器学习任务方面。衡量CPU的关键指标是时钟频率，通常以GHz为单位。以1Hz运行的CPU通常每秒可以处理一条指令。你可以将“指令”视为相对简单的计算，例如两个数字相加。

运行在2.9GHz的CPU每秒可以处理大约29亿条指令，这令人难以置信。例如，书平均包含大约400 页，并且由于每页包含大约3000个字符，所以一本典型的书包含大约120万个字符。如果CPU可以每条指令处理一个字符，那么2.9GHz CPU每秒可以处理大约2416本书。

二、内存

内存或 RAM（随机存取存储器）是CPU存储各种计算结果（以及其他数据）的地方。这种形式的内存本质上是易失性的，这意味着当计算机意外关闭时，所有数据都会因设计而丢失。内存的关键指标是它的数量，通常以GB为单位。1GB等于1024^3字节或大约10.7亿字节。

由于一个字节包含8位（0或1），因此1GB的内存可以包含超过85亿位。8位可以表示2^8 =256个字符。因此，1GB至少可以存储（10.7亿字符）/（每本书120万字符）=892平均大小的书籍。

请注意，内存读取速度（I/O）也是一个重要的考虑因素，通常以MHz（每秒数百万个周期）为单位。对于Windows，可以按Ctrl+Shift +Esc将启动任务管理器，在本文中，内存速度为1200MHz：

通常，测量内存速度的更准确方法是通过传输速率和带宽来进行测试：

• 传输速率是实际交付的速度，而不是时钟频率（时钟速度）。传输速率通常以MT/s（每秒数百万次传输）来衡量。
• 内存带宽是通过CPU从内存中读取和存储数据的速率。内存带宽通常以GB/s（千兆字节每秒）为单位。

一般情况下，内存越快，处理器访问所需内存的速度就越快。但是，实际的内存数据传输率一般是由系统的CPU和主板配置决定的。

三、磁盘

计算机系统的一个或多个磁盘驱动器是系统“永久”存储其数据的非易失性空间。与RAM不同，当计算机系统正确/意外关闭时，这些数据不会丢失。与RAM相比，这种形式的内存相对较慢。但目前市面上，固态驱动器 (SSD) 比传统硬盘驱动器 (HDD) 快得多。

与内存一样，磁盘空间的关键指标之一是空间的大小，通常以GB或TB为单位（1TB = 1024GB）。综上所述，1GB可以容纳大约892本书。因此，1TB可以包含1024 · 892 = 913,408本平均大小的书籍，每个字符使用8 位。如果想要包含艺术品、图像和其他常见的书籍项目，如果以使用Kindle电子书的平均大小约为2.6MB，那么，1TB可以容纳大约：

(1本书/ 2.6 MB) · (1024MB / 1GB) · (1024GB / 1TB) = 403,298本书 

如果假设阅读一本书需要一天的时间，那么1TB的磁盘空间可以提供大约1104年可阅读时间。

与内存一样，磁盘速度也是一个重要因素。对于大文件传输，SSD 大约比 HDD 快 50 倍，对于小文件 (4 KB) 传输大约快 200 倍（这会对操作系统速度和启动时间产生很大影响）。

四、网络

网络的主要指标是速度，通常以Kbps或Mbps为单位。其实要快速测试你当前的网速，可以使用相关测试工具进行测试，示例如下：

从上图可以看到，下载速度约为772Mbps。也就是说，平均每秒传输（下载）7.72亿比特。请注意，SI前缀M正好表示100万（而不是1024^3 ≈ 107 万，就像内存/磁盘的情况一样）。如上所示，下载和上传速度不对称是很常见的。这是因为很大一部分人对快速下载速度（视频流、互联网广播等）比上传速度（发送电子邮件、发布社交媒体图像等）更感兴趣。

另外，需要注意的是，通过给定路径的最大数据传输速率称为带宽，以Mbps为单位。上图测试的结果就是网络的带宽。当然，你可能已经注意到速度测试报告了20毫秒（ms）的延迟。延迟是衡量从服务器接收响应的速度。低响应时间对于视频通话和在线游戏等实时应用非常重要。

而在服务器租用当中，带宽的大小也会对网络的访问速度产生严重的影响。

四、GPU

GPU或图形处理单元，通常是显卡的一部分，主要用于图形渲染，但CPU可以利用GPU来处理一些工作，特别是在图形处理、视频编辑和机器学习方面。GPU非常适合矩阵/向量运算和并行处理。对于此类场景，可以将GPU视为CPU的附属子组件。

GPU速度通常以MHz（每秒数百万个处理周期）为单位，但与CPU不同的是，帧速率和像素填充率等其他指标也适用。

其实，目前很多国外主机商家都推出了GPU服务器，实际上就是具有GPU处理能力的服务器。

五、相关转换系数

有时需要从一种单位转换为另一种单位。例如，2250MB（兆字节）是多少TB（兆字节）？那么可以通过换算系数可靠地计算出这些数量。

回想一下代数y ·( x / y )= x和x ·( y / x )= y。在第一种情况下，前导y抵消了分母中的y。同样，在第二种情况下，前导的x抵消了分母中的x 。同样的代数操作也可以应用于单位。例如，如果要将 1cm转换为mm，我们可以将“cm”和“mm”视为代数量，如下所示：

1cm·(10 mm/1 cm) = 1·(10 mm / 1) = 1·10 mm =10mm

也就是说，前面的厘米抵消了分母中的厘米，剩下10毫米。相似地：

17.6cm·(10 mm/1 cm) = 17.6·(10 mm/1) = 17.6·10 mm =176mm

数量（10毫米/1厘米）称为转换系数，可以根据需要“翻转”。例如：

176mm·(1 cm/10 mm) = 176·(1 cm/10) = 17.6cm

创建转换因子所需的只是已知的等式。例如，如果1公顷=2.47105英亩，那么可以将3.5公顷转换为英亩，如下所示：

3.5公顷·(2.47105英亩 /1公顷) = 3.5·2.47105英亩 ≈ 8.649英亩

同样，也可以通过翻转转换因子将6.649英亩转换回公顷，如下所示：

8.649英亩·(1公顷 / 2.47105英亩) ≈ 3.5公顷

考虑到这一点，以下列表可能对内存和磁盘容量转换有用：

8bits = 1byte
1024bytes = 1KB
1024KB = 1MB
1024MB = 1GB
1024GB = 1TB
1024TB = 1PB

使用上面的列表，可以如下回答上面问题：

2250MB · (1GB/1024MB) ≈ 2.1973GB
2.1973GB · (1TB/1024 GB) ≈0.0021TB

当然，还可以将转换因子“连接”在一起使用以一举执行相同的计算（唯一剩下的单位就是我们想要的单位）：

2250MB·(1GB/1024 MB)·(1TB/1024 GB) ≈ 0.0021TB

通过搜索引擎搜索，可能会得知1GB=10亿字节，其实这是不正确的，如下所示：

1GB·(1024MB / 1GB)· (1024KB/1 MB) · (1024bytes/1 KB) =1,073,741,824bytes ≈ 1.07 billion bytes ≈ 1 billion bytes

最后，假设想估计通过772Mbps网络下载2.6MB电子书，那么需要多长时间，计算方法如下：

2.6MB · (1024KB / 1MB) · (1024bytes / KB) · (8bits / 1byte) = 21,810,381 bits
772Mbps = 772Mbit /1s
(772Mbit / 1s) · (1000Kbit / Mbit) · (1000bits / Kbit) = 722,000,000 bits / 1s
21,810,381 bits · (1s / 722,000,000 bits) ≈ 0.028 s
0.028 s · (1000ms / 1s) ≈ 28ms

所以，一眨眼大约需要400毫秒（ms）。那么，在眨眼这么短的世界内，可以通过772Mbps的网络下载大约14本Kindle电子书。

总结

考虑计算机系统的“内存”和“速度”的合理方法是从系统的核心组件的角度来看：

• 处理器
  • 关键指标是CPU时钟频率，通常以GHz为单位。
  • 一个3.2GHz处理器每秒执行32亿条指令（假设每次执行一条指令）。
  • CPU可以利用GPU 进行图形处理、视频编辑和机器学习等工作。
• 内存
  • 这是CPU用于其任务的主存储器。
  • 关键指标是内存大小，通常以GB为单位（1 GB = 1024^3 字节）
  • 这种类型的内存在设计上是易失性的，当计算机正确关闭时数据会丢失。
• 磁盘
  • 关键指标是磁盘大小（或空间），通常以GB或TB为单位。
  • 这种类型的内存在设计上是非易失性的，当计算机正确关闭时，数据通常不会丢失。
• 网络
  • 关键指标是网络速度（数据传输率），通常以Gbps（千兆位/秒）为单位。
  • 一般来说，网络越快，上传（数据输出）和下载（数据输入）的速度就越快。

所以，在使用计算机，或者租用服务器的时候，如果需要知道硬件性能配置究竟怎么样，可以通过处理器、内存、磁盘、网络等这些指标来衡量。条件允许的话，可以在租用之前多测试测试，看看能否满足的项目使用需求。

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