Computer Fundamentals on Chen Kai Blog

计算机基础：深度解析与系统协作

Sat, 14 Jan 2023 09:00:00 +0000

前面五章，我们一个一个把盒子打开看：CPU、缓存层级、存储、主板和显卡、网络和电源。每一部分单看都很有意思，但一台计算机不是它的零件之和。一台计算机，是这些零件每一纳秒都要协商一次"接下来做什么"的那个过程。

计算机基础：网络、电源与故障排查

Sat, 24 Dec 2022 09:00:00 +0000

主板上明明是千兆网卡，为什么有时只跑出 100 Mbps 的速度？崭新的 650 W 金牌电源，为什么显卡一吃满就重启？机房旁边的房间为什么常年比别处暖几度？这些日常现象的背后，是两套大多数人从不深究的系统：承载数据的网络 I/O 流水线，以及让芯片活下去的电源与冷却链路。

计算机基础：主板、显卡与扩展

Sat, 03 Dec 2022 09:00:00 +0000

桌面主板是一种相当"诚实"的产品。设计上的每一个重要决定——CPU 给出几条 PCIe 通道、哪些插槽直连 CPU 哪些走芯片组、为了喂饱 250 W 的处理器配了几相 VRM、为什么第二根 PCIe 长槽其实只有 ×4——都明明白白印在那块 PCB 上。能读懂板子，你几乎就能预测用户会撞上的每一个性能悬崖。本系列第四篇要教的就是这套读板手艺，然后把同样的视角转向显卡——一颗 GPU 的全部架构都是为了让成千上万条算术通路始终有数据可吃，剩下的一切（缓存、调度器、Tensor Core、HBM 堆栈）都是为这个目标服务的。

计算机基础：存储系统（HDD vs SSD）

Sat, 12 Nov 2022 09:00:00 +0000

为什么仅仅换一块 SSD 就能让一台五年前的笔记本"复活"？为什么 TLC 颗粒标称只有 1 000 次擦写，实际却能轻松撑过十年？为什么标称 3 500 MB/s 的新 SSD 用了几周后会突然掉到 50 MB/s？这是计算机基础深度解析系列的第三篇，我们从第一性原理出发回答这些问题：旋转磁盘片与 NAND 电荷阱在物理层面究竟差在哪里、接口（SATA、PCIe Gen 3/4/5）的带宽如何与协议（AHCI vs NVMe）的并行度相互作用、RAID 各级别如何在容量、性能、容错之间取舍、文件系统如何把字节组织成文件、以及如何在生产环境里把这一切跑得既快又安全。

计算机基础：内存与高速缓存系统

Sat, 22 Oct 2022 09:00:00 +0000

CPU 一次乘法大约需要 0.3 ns，机械硬盘一次寻道要 10 ms。两者之间是 3 千万倍 的速度差。整套内存工程——多级缓存、DRAM 单元、页表、TLB、ECC、NUMA、多通道——都是为了回答这一个问题：这条鸿沟，怎么填？

计算机基础：CPU 与计算核心

Sat, 01 Oct 2022 09:00:00 +0000

为什么 100 Mbps 宽带下载只有大约 12 MB/s？为什么"1 TB"硬盘在 Windows 里只显示 931 GB？为什么 32 位系统最多只能用约 3.2 GB 内存？当 CPU 真正开始执行你的代码时，每个时钟周期里到底发生了什么？