最近有不少軟體領域的牛人進軍硬體行業，但不知從何處入手。相信每個人面對一個龐大的知識體系時都一樣迷茫。下面就讓小編帶你去看看計算機硬體新手實用知識，希望能幫助到大家!
碼農們如何變得高大上：硬體知識學起來
如下：列幾個專案，坐地鐵時，記得看看。如果對某方面感興趣可以留言告訴我們哦，小編會為你們整理相關資料的~
1EMC與安規
EMC與安規在規模較大的公司都有專門的團隊，但小公司只能硬體工程師親手來。
CE認證測試專案最多，學習可以先關注CE的相關標準。不同行業的標準是不一樣的，汽車電子和資訊科技裝置的測試方法和要求都不一樣。
EMC理論個人覺得已經發展的比較形象(不像電磁場那麼理論抽象)，精髓就是EMC三要素，干擾源、敏感源和耦合路徑。設計分析就是關注共模電路的迴流路徑或者洩放路徑
2
RF與天線
同樣的RF與天線在規模較大的公司也有專門的團隊。
行業發展到現在，硬體工程師的RF和天線設計工作基本就是選型了。因此，需要明白一些基本的引數如增益、P1dB、IP2、IP3、天線的方向性等等。
3
電源
電源部門在規模較大的公司也有專門的團隊，無論板級DCDC電源還是電源介面卡都有專人完成設計、選型或測試工作，硬體工程師應用時標準電路拿來用即可。
關於電源大概就以下幾個方面。
DCDC有幾種基本拓撲?效率與什麼有關?
LDO原理是什麼?設計需要注意哪些引數?
POE協議是否熟悉?
4
時鐘
晶體和晶振有什麼區別?怎麼設計?
時鐘訊號有哪些關鍵引數?
PLL的原理是什麼?環路頻寬是什麼意思?PLL失鎖的可能有哪些?
時鐘晶片如何選型?
5
小類比電路和小邏輯電路
硬體工程師的工作是系統級應用，不是IC設計的大神，工作中很少用分立器件設計電路。
二極體、三極體、MOS管和運放的特性要熟悉會分析，簡單的電路要設計。
如三極體電平轉換電路怎麼設計，為毛低溫就不工作了?
如MOS管雙向電平轉換怎麼設計?要關注什麼引數?
如MOS管的米勒效應，能不能定量的用公式分析?
6
高速訊號及訊號完整性
建立時間與保持時間?
時鐘的抖動分哪幾類?
資料相關抖動是什麼?
CDR是什麼?
抖動與誤位元速率的關係是什麼?
EQ、去加重、預加重?
7
低速訊號
I2C、UART、SPI是什麼?
會不會通過示波器測量判斷通訊資料對不對?
8
RAM 和ROM
NAND FLASH和NOR FLASH有什麼區別?
DDR3 SDRAM原理是什麼?CL、AL、RL、WL是什麼?各種引數的會不會設定?
9
CPU、SOC、FPGA
X86、ARM、MIPS、POWERPC有什麼區別?
FPGA設計需要注意什麼?IC設計領域瞭解嘛?
關注自己的行業
不同行業的技術是不一樣的，應用環境及解決方案也不一樣
如你是設計智慧電視的
1、視訊相關知識?BT1120是啥?H.264是啥?YUV是啥?4：2：2是啥?什麼是HDMI?具體協議是啥?
2、思考下產品，內容重要還是硬體重要?能不能優化下3D?
如你是設計交換機的
1.802.3瞭解嘛?啥是MAC?啥是PHY?GMII介面如何設計?
2.交換機如何工作的?VLAN是啥?
3.客戶是啥?教育網還是運營商?
如果你設計無線路由器的
1.802.11
a/b/g/n/ac的區別?TCP/IP協議是啥?ARP是啥?路由的工作原理?2.天線如何設計的?增益、方向圖是什麼?各種PA、LNA如何選型?
3.客戶是啥，需求如何?150塊賣給普通人，還是1000塊賣給企業級使用者?
有兩個領域值得去深入研究，以後是物聯網的時代，網路和無線通訊的應用會越來越多。
網路
也是交換機和路由器等應用與組網。現在網際網路基於乙太網，802.3標準規定了MAC和PHY規範。上層協議如TCP/IP、UDP、ARP、環網等等，總之網路的水很深，值得一探。
無線通訊
如移動通訊、WIFI、sub1GHz等等應用會越來越多，之前國家釋出的什麼旅遊規劃，有一條就是景區要實現免費WIFI覆蓋。無線通訊也基本是802.x協議族。基帶和RF都可以深入學習。
最後一點
如果你不是必不得己，還是不要做碼農，如果你必須做技術，那就做一個硬體工程師吧，瞭解下以上知識足夠了，每天給供應商打幾個電話，看看ppt,開開會，耍幾個專業名詞，放心，你的老闆和那幫碼農是聽不懂的。
新手必看的電腦硬體知識大全
一、CPU
電腦的CPU(中央處理器)就相當於人的大腦，現在市面上的CPU主要分為兩大陣營，分別是Intel(英特爾)和 AMD，效能都是以產品型號來區分。這裡我們用英特爾來舉栗子。
四位數中最重要的是第一位，它表示了 CPU 的代數，因此這一位的數值越大，該 CPU 的架構也就越新，從而帶來更高的效能和更低的功耗。後三位數字對 CPU的效能通常影響不大，我們沒有必要考慮。
看CPU好壞，最直觀的方法是看CPU天梯圖，詳見最新「CPU天梯圖」。
二、顯示卡
顯示卡作為電腦主機裡的一個重要組成部分，是電腦進行數模訊號轉換的裝置，承擔輸出顯示圖形的任務。顯示卡接在電腦主機板上，它將電腦的數字訊號轉換成模擬訊號讓顯示器顯示出來，同時顯示卡還是有影象處理能力，可協助CPU工作，提高整體的執行速度。對於從事專業圖形設計的人來說顯示卡非常重要。下面以最常見的NVIDIA獨立顯示卡為例，教大家如何判斷顯示卡效能。
顯示卡分為NVIDIA和AMD兩個品牌，兩個品牌的命名規則如下：
1、Nvidia顯示卡
(1)從高到低的顯示卡系列是：GTX系列、GTS系列、GT系列、GF系列以及iris整合顯示卡系列。另外還包括為專業工作站而設的Quadro顯示卡系列(這個系列市場上見的不多，基本數字越大效能越高)
(2)不同的系列命名規則是一樣的，以GTX980Ti為例。首先數字9表示的是GTX系列第九代顯示卡，核心是GM204。後面的數字8就表示在這一代顯卡里面的定位，一般在5一下的是屬於中低端顯示卡，比如GT740就是第七代的中低端顯示卡;而7及以上的就是高階顯示卡，如GTX 970。
2、AMD顯示卡：以前使用的是Radeon
HD命名，最新出了以RX系列命名的顯示卡。(1)R系列的顯示卡分為三種：RX5700XT表示高階顯示卡，如RX 5700和RX 5700XT;RX580表示中端顯示卡，如RX560;R5表示的是低端的入門級獨立顯示卡，如R5 230。
(2)舊的命名方式更好判斷效能，以HD7950為例，首先數字7表示AMD第七代顯示卡，一般最新的一代在架構上有進步，效能會更好一些。後面的9表示的是在第七代顯示卡中的效能定位，8和9屬於高階顯示卡，6和7屬於中端顯示卡，5及以下的就屬於低端顯示卡。
看顯示卡好壞，最直觀最方便的則是看顯示卡天梯圖，詳見最新「顯示卡天梯圖」。
三、主機板
主機板不像CPU和顯示卡一般有明顯的效能差異，你買了更高階的CPU和顯示卡就能享受更強的效能，但主機板是一個載體，一個支撐所有硬體的骨架，只有根據CPU相容性和是否支援超頻，來合理搭配、選擇適合自己的主機板才能獲得更好的使用效果。
四、記憶體·
記憶體是用來暫時存放 CPU 運算資料的硬體，我們大可把它理解為“ 為程式執行提供的空間”，越大越好，如今裝機標配8GB大記憶體，大型遊戲或者專業設計則建議上16GB大記憶體，下面我們用金士頓的記憶體條來舉例子。
記憶體
五、硬碟
目前，硬碟分為機械硬碟和固態硬碟。簡單來說，機械硬碟讀寫速度慢、容量大、價格便宜、資料恢復方便、但比較笨重，不抗震，適用於存放較多檔案;固態硬碟讀寫速度快，又輕又小，但價格很貴，適用於多系統安裝，保證開機速度、系統流暢度。
硬碟
由於固態硬碟體驗更好，如今SSD早已經是主流電腦的標配。不過，需要注意的是，常見固體硬碟又分M.2和SATA介面，M.2NVME介面固態硬碟速度最快，價格相對也更高，適合追求高速的朋友推薦，普通使用者一般買SATA固態硬碟就夠了，價格便宜，相容性強。
M.2固態硬碟最小是10Gb/s，大的達到了32Gb/s，普通的SSD盤SATA3.0頻寬是6Gb/s，機械硬碟HDD速度在100MB/s左右，在讀寫速度方面M.2 明顯超越了普通 SATA SSD和HDD硬碟的;
與MSATA相比，M.2主要有兩個方面的優勢。第一是速度方面的優勢。M.2介面有兩種型別：Socket 2和Socket3，其中Socket2支援SATA、PCI-E X2介面，而如果採用PCI-E×2介面標準，最大的讀取速度可以達到700MB/s，寫入也能達到550MB/s。而其中的Socket 3可支援PCI-E×4介面，理論頻寬可達4GB/s。
六、機箱電源
機箱方面，主要是外觀部分，根據自己的喜歡，選擇就可以了。當然，如果是想要體驗水冷，在買機箱的時候，則需要注意下機箱是否支援水冷散熱器等。
一般的機箱水冷一般支援到240MM，也就是雙風扇水冷，如果要使用360MM水冷的話建議詢問一下購買客服，或者自己上網定製。機箱的大小也要考慮到自己的各種硬體能否容納，比如說三風扇顯示卡，以及大型主機板、塔式風冷散熱，小機箱可能無法安裝。
電源則相當於電腦的心臟，為電腦各硬體供電。雖然電源在主機硬體中不起眼，但其穩定在起著至關重要的作用，低價山寨電源偷工減料厲害，容易導致電腦頻繁宕機，甚至燒壞硬體。因此，買電源不僅僅是主看額定功率大小，還要看電源的穩定性與質量，一般強烈建議推薦品牌主流型號電源，以保證穩定與耐用。
80PLUS認證標準
上圖為電源的80PLUS認證標準，一般最低保證選用白牌以上的電源，用的比較放心，質量也可以得到保證。
電源還分為全模組與非全模組電源：
全模組電源
非全模組電源
全模組與非模組電源的區別：
1、外觀上不同
非模組電源從內部引出一大堆供電線，模組電源則是用模組介面板代替。拆開電源後，可以看到，非模組電源的供電線直接從PCB板上引出，而模組電源則是把從PCB板引出來的供電線在輸出介面處連線到模組板。
2、工作效率不同
非模組電源的PCB板和供電線只有一個連線點，所以損耗很低。但是模組電源的PCB板和連線到主機的供電線之間有兩個連線點，由於多了連線點，因此損耗更高。同規格下模組電源的效率要比非模組電源低了一點。
3、轉換效率不同
實際功率越高，模組電源的損壞也會提高，比如市電下負載百分百的模組電源，要比非模組低了0.6%左右，不同的電源表現不同，但同樣狀態下，模組電源確實要比非模組電源的轉換效率更低。
晶片背後的這些硬體知識你都學會沒有?
前言
我們都知道晶片，也知道晶片技術在21世紀是最重要的技術之一，但很少有人能知道晶片技術的一些細節，如晶片是如何構造的、為什麼它可以執行程式、晶片又是如何被設計製造出來的等等。本文就嘗試從最底層的二極體開始，逐一講講二極體、mos管、邏輯閘電路、積體電路、大規模積體電路是如何逐步構造成我們所熟知的“晶片”。
二、從二極體到邏輯閘電路
二極體
二極體是大家熟知的基本器件之一，可以說二極體的發明和大規模使用是現代工業騰飛最重要的基礎之一。二極體的特性就是電流單向導通，如下圖所示，一般情況下電流只能從A到B而不能從B到A，且這種單向導通還有個特點就是施加的電壓必須大於某個數值，如矽二極體為0.5V才能導通，且導通後繼續增加電壓會導致電流大幅增加(相當於電阻下降)。
在邏輯上可以這樣理解：施加在二極體上的電壓小於0.5V時它是不通電的(表現為極高的電阻)，當電壓等於0.5V時二極體突然就導通了(表現為極低的電阻)。所以我們總結一下二極體的特性：
1、只能單向導通
2、施加電壓低於0.5V時完全不導通
3、施加電壓等於0.5V時突然完全導通
事實上，科學家們正是利用上述的簡單特性構建了龐大複雜的電子世界。
三極體
在二極體的基礎上，科學家們進一步研究出了三極體。三極體的特點就是增加了一極，不由施加在兩端的電壓大小決定是否導通，加入了第三極，使用三極間壓差來決定是否導通。如下圖所示，工作時b、c、e極都施加了一定的電壓，這裡不探究具體電壓差是如何導致c、e間導通的，簡單來說就是通過各極間壓差實現c、e間先是逐漸導通(表現為壓差增大電流增大)，而後變為完全導通(表現為壓差增大而電流不變)。且這種特性也是挑方向的，只能是c到e的導通而不能是e到c的導通(即施加反向電壓再高也不會反向導通)。
邏輯上我們可以做如下總結：
1、只能c到e導通(反向施加電壓無法反向導通)
2、壓差低於某值A時完全不導通(無電流)
3、壓差高於某值A時逐漸導通(電流隨壓差增大)
4、壓差高於另一值B時完全導通(電流不隨壓差變化)
邏輯閘電路
瞭解了基本器件後，我們再來說說數學。在數學上我們有三個基本邏輯：與、或、非。
與(&)：0&0=0、1&0=0、0&1=0、1&1=1
或(|)：0|0=0、1|0=1、0|1=1、1|1=1
非(!)：!0=1、!1=0
科學家們使用二極體、三極體、電阻、電容在電路上實現了上述的三個基本邏輯，具體表現為：
1)與門：A、B兩端同時輸入5V則L端輸出5V，否則L端輸出0V
2)或門：A、B任意一端輸入5V則L端輸出為5V，A、B端同時為0V時L端輸出為0V
3)非們：A端輸入5V則L端輸出0V，A端輸入0V則L端輸出5V
這裡我們就不探究邏輯閘的具體原理了，大家只要知道二極體、三極體的物理特性使得這種邏輯電路執行的非常穩定，以非門為例，當A端輸入小於5V時L端輸出穩定為5V，當A端等於5V時L端會立即輸出為0V(這裡忽略了很多電路細節和器件特性)。為便於使用，科學家們使用符號將這三個邏輯閘進行了抽象：
為便於使用，我們將其進一步抽象，如下圖所示：
從數學上來說，所有複雜的邏輯式最終都可以分解為最基本的三個邏輯組合，我們先溫習一下高中的代數課：
那在電路上，是不是就可以使用與、或、非這三個基本的邏輯閘電路來分解?
三、從邏輯運算到電路運算
以加法為例
下圖是二進位制加法的真值表，S是A+B，C是進位。
科學家們使用邏輯式來總結了這個真值表，從真值表到邏輯式的轉化是高中代數的基本內容。
我們發現，S和C的輸出可以由A與B的邏輯運算得到(一個異或門、一個與門)。那麼，如果我們使用邏輯電路來實現邏輯運算，是不是就可以用電路來實現加法?
第一步，我們先用邏輯符號來繪製上述的公式：
第二步，將邏輯符號轉為電路(沒找到半加器電路，這個是全加器)：
第三步，焊接物理電路
邏輯疊加
通過加法的例子我們實現了從邏輯到電路的轉變，根據這個原理我們可以簡單的實現：
1)減法器
2)乘法器
3)除法器
4)8位加法器
實際上我們發現所有的運算都是邏輯的疊加，邏輯最終可以轉化為電路，所以我們可以得出結論：所有的運算最終都可以使用電路實現。
四、從電子電路到積體電路
龐大的電子計算機
前面的內容，我們知道了所有邏輯運算都可以使用電路實現，那麼加法器、減法器、乘法器、除法器都是可以實現的，事實上一開始的“計算機”就是用於做這些加減乘除運算。使用邏輯閘的好處顯而易見，所有邏輯疊加問題都可以用電路的“疊加”來解決，無論是10位的加法、100位的減法、還是1000位的乘法，理論上來說只要二極體、三極體、電容電阻足夠我們都可以實現。但是隨著計算需求越來越大，計算器的體積變得越來越大，“耗電”成了一個大問題。下圖是第一臺通用計算機ENIAC，它可以每秒5000次加法或400次乘法運算，但是它使用了17,468根真空管(電子管)7,200根晶體二極體，1,500箇中轉，70,000個電阻器，10,000個電容器，1500個繼電器，6000多個開關。拋開成本因素，光耗電量就是一個天文數字。
MOS管與積體電路
體積龐大、造價高昂、耗電量成為制約計算機的核心問題所在，如果有辦法縮小元器件的體積，體積、造價、耗電的問題都迎刃而解了。在這個需求的基礎上積體電路誕生了，它不是使用電路將各種元器件連線起來，而是將各種元器件、線路直接“做”到了矽片上。
下圖是一個典型的PNP三極體示意圖，本質上P與N的材質是一樣的(矽)，只是摻雜了不同的雜質改變了其電特性(二極體、三極體就是這麼製造的)。所以有沒有辦法在一片矽上面按需求“做”出P結、N結，而後用“線路”將各P結和N結連線成電路，只要前期規劃做好，數量龐大的三極體、二極體、線路就可以整合到一個矽片上了。
mos管是金屬(metal)、氧化物(oxide)、半導體(semiconductor)場效應電晶體，名字複雜其實本質就是由金屬、氧化物、半導體組成的元器件。前面說到要將三極體、二極體、線路整合到矽片上，其中MOS管中的“半導體”就是P結或N結，用來組成三極體或二極體。“金屬”就是連線各結的線路，“氧化物”就是各結間用以絕緣的隔離層。簡單點說，積體電路就是在矽片上製造了很多的半導體(PN接面)、金屬(線路)、氧化物(絕緣層)，這些半導體、金屬、氧化物組成的器件我們稱之為MOS管，無數MOS管按邏輯電路進行組合就是所謂的積體電路了。
積體電路工藝
現在我們找到了辦法將器件縮小，下一步就是如何實現PN接面、金屬線路、氧化物。下圖是一個典型的PNP電晶體剖面示意圖
在工藝上要做成這樣需要很多步驟，大概有：
1)切割：將工廠生產的矽錠切割成片
2)影印：在矽片上塗一層光阻物質(想象成防護膜)，然後按設計要求溶解部分光阻物質(讓部分割槽域露出來)。工藝上是在紫外燈上面加一層有很多孔的遮罩，被紫外燈照射的光阻物質就溶解了，沒有照射的地方還有保護。如下圖所示，通過影印將部分光阻清除，露出部分矽片。
3)刻蝕：露出該露的、遮住該遮的部分後，就使用刻蝕技術將沒被遮住的區域“蝕”出一個溝，如下圖所示。
4)摻雜：有了溝之後就使用原子轟擊這個“溝”使其摻入雜質形成P型襯底
5)沉積：接著在P型襯底上沉積一層N型矽
就這樣反覆影印、刻蝕、摻雜、沉積就得到了我們需要的MOS管。
五、從積體電路到CPU
我們將一塊晶圓上製作了大量MOS管的叫積體電路，MOS管特別多的叫大規模積體電路，MOS管超級超級多的叫超大規模積體電路，其實就是工藝進步了。一塊晶片上整合的電子器件越多、電路越複雜能實現的功能也就越多，所以我們不能只滿足於做加減乘除這樣簡單的運算。但當時的科學家並沒有“未來”的視野，他們當時急需的問題不是發明CPU，而是解決資料如何儲存的問題。如果資料可以儲存在電路里，那就可以實現很多複雜的操作，比如簡單的程式設計。
D觸發器
為了將資料“鎖”在電路里，科學家們使用邏輯閘組成了D觸發器。其中CP是時鐘控制訊號(這裡將其當做一個控制訊號即可)，當CP值為1時D輸入一個訊號則Q輸出同樣的訊號，當CP值不為1時D輸入任何訊號則Q輸出不變，如此就實現了將D訊號“鎖”在了Q。
暫存器
數個D觸發器的組合就實現了一個暫存器，如下圖所示就是一個4位暫存器，可以儲存一個4位的資料，如“0101”：
根據暫存器的工作內容又細分了：指令暫存器、程式計數器、地址暫存器、通用暫存器等等。
運算器
將數個暫存器與前面所說的加、減、乘、除計算電路結合起來就是運算器了，運算器的作用就是對暫存器(一個或多個)中的內容進行算數計算，而後將結果存入暫存器。
控制器
上圖可以看到，運算器內有數個暫存器，那何時執行計算任務、計算那幾個暫存器的資料、最終儲存到哪裡呢，這些都由控制器來完成。控制器由指令暫存器、指令譯碼器、程式計數器、堆疊指標、資料指標組成，它從指令暫存器中獲取指令而後根據指令從外部儲存中獲取資料、控制運算器執行運算、獲取下一步指令等等。這一且都是通過“時鐘控制訊號”和複雜的邏輯運算實現的。
對於時鐘控制訊號，可以理解為一個節拍器，時鐘源向CPU傳送有節奏的高低電平訊號，讓控制器內部邏輯電路被啟用，該邏輯電路又根據指令暫存器的內容生成各種控制訊號指揮運算器讀取資料、執行運算、讀取下一步指令、儲存計算結果等等。下圖就是一個完整的控制器與運算器的示意。
儲存器
儲存器又叫高速緩衝儲存器，它的作用就是儲存即將交付CPU處理的資料並儲存CPU處理的結果。實際上各種控制訊號、資料都是放置於儲存器中，控制器從這裡獲取下一步的資料和指令。
CPU
儲存器、控制器、運算器的結合就是一個基本的CPU了，等等?似乎CPU沒有什麼特殊的功能啊，那它是如何執行這麼多複雜工作的呢?實際上CPU的原理就是這麼簡單。當我們寫好程式碼後，編譯器就將這些程式碼翻譯成CPU可以識別的資料格式，而後按順序放入儲存器中即可，控制器會根據預設的程式按節奏從儲存器中獲取指令和資料，控制運算器處理這些資料，最終實現程式碼功能。
六、CPU運作示例
為便於理解其工作原理，我們做一個簡單的示例。比如我們寫了一段程式碼：
A=1;
B=2;
C=A+B;
輸出C到螢幕
編譯器編譯時可能會做如下翻譯：
1)將0001放入暫存器A、將0010放入暫存器B
2)執行暫存器A+暫存器B，結果放入暫存器C
3)讀取螢幕顯示器的儲存地址，放入暫存器E
4)根據暫存器E的資料(螢幕顯示器地址)，將暫存器C的資料(運算結果)寫入該儲存地址
至此CPU就實現了一個簡單的計算和螢幕顯示。當然具體操作過程可能會比這個複雜無數倍。但是CPU的核心功能就是簡單的算數運算，以及各種資料的讀寫。而編譯器的工作就是將複雜的程式碼翻譯成簡單的算數運算和資料儲存、資料移動。
七、總結
CPU/積體電路/晶片當然不是這篇短文能講述清楚的，篇幅所限我們主要精力放在了邏輯電路部分，如果想要了解更多關於CPU的知識我建議大家可以看《CPU自制入門》和《自己動手寫CPU》這兩本書，書上前幾章對CPU的介紹還是非常有意思的。