搞仿真如何选配硬件（一）

电脑or工作站or服务器的组成

无论是电脑还是工作站又或者服务器，其本质就是一台计算机，其组成都为主板、CPU（中央处理器）、GPU（显卡）、硬盘（分为机械硬盘和固态硬盘）、内存条（以下简称内存）以及电源、冷却系统、机箱、显示器、鼠标等配件。想要选配出合适自己的仿真计算机，首先得了解其各个零件的作用、基本参数以及相互之间的协作关系。

注意：自己配电脑时，选择顺序应该是先根据需求选择CPU，根据CPU选择使用的主板（一般一种CPU能搭配的主板就那么几种，选择时要把几种主板的信息都看一下，主板的信息请看后面主板的介绍，好根据后面的需求选定要使用的主板），主板选好后根据需要使用的内存大小和频率、GPU、硬盘接口等选定主板，这样电脑基本配件的选定就完成了，至于其他配件，根据个人经济情况决定。

简单来说配电脑时配件的选择顺序大致如下：

满足需求的CPU——选择主板类型——选择GPU——确定内存数目——确定主板——选择硬盘——确定电源——选择风扇——选择其他配件——组装好电脑并安装系统与软件

电脑中主的要配件与生产厂家

a) AMD EPYC（霄龙）9745处理器

从1图中可以了解到CPU的一些性能参数，CPU最主要的性能参数为CPU核数、线程数、基准频率、最大频率、缓存大小（指三级缓存）、支持的内存类型、内存通道数和带宽等。毫无疑问这些参数越高，说明该CPU的性能越好。

CPU的核数是指物理核心数，一般来说1个物理核心对应1个线程，但英特尔公司开发的超线程技术却能让1个核心做2线程的计算，相当于一个核心当两个核心用。在进行仿真计算时，其计算是需要调用物理核心来进行多核并行计算，若是超线程开启，则会导致其调用的是线程数而非物理核数，但仿真软件的许可是有调用核数上限的，所以为了得到最大的并行计算加速比，通常会在BOIS界面关闭超线程。

现在CPU的核数越来越多，CPU的主频也是越来越高，CPU的核数与主频的大小是影响其计算速度的原因之一。显然，CPU的核数越多、基准频率越高，其计算能力于强，计算速度也越快。需要注意的是，同一代CPU，其核数和基准频率呈负相关，也就是说CPU核数越多，其基准频率相对越小。

CPU内部结构可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，三个部分相互协调，便可以进行分析、判断、运算并控制计算机各个部分协调工作。

控制器又称为控制单元，是计算机的指挥中心，只有在它的控制下，整个CPU才能有条不紊的工作，控制器发出的命令会存储在寄存器中，运算器会在寄存器中读取控制器发出的命令。

运算器是负责算数运算和逻辑运算的模块，包括算数逻辑单元(ALU)和浮点运算单元(FPU),运算器会在控制器的指令下进行计算工作。

寄存器主要功能是存储数据、地址及指令，而寄存器中的值是在Cache或者主存（即内存）中获取的。

内存映射单元(MMU)指的是将虚拟地址转化为物理地址的模块，其中包含页表查找(TLB）和页遍历单元(TWU)两个子模块。TLB是一个高速缓存用于缓存页表转换的结果，从而减少页表查询的时间。一个完整的页表翻译和查找的过程叫做页表查询，页表查询通过TWU这个硬件模块来完成，但页表放在主存中，当TLB在cache中没有找到相关的数据时（即在CPU自带的L1、L2、L3三个缓存中没有找到需要的数据），MMU才会通过TWU在主存中查询页表，从而得到翻译后的物理地址（即需要的数据），显然在内存中读取数据耗费的时间大于在Cache中读取数据的时间，而内存中也读取不到数据则会去存储空间更大、耗时更长的硬盘中读取。

Cache又叫高速缓冲存储器(简称缓存)，由于CPU与内存之间存在很大的速度差（两者相差上百倍），因为程序的加载有时间及空间局部性的特点，也就是说程序的一个内存位置被访问了，再访问附近的位置就会非常快。而Cache是集成到CPU中的，所以Cache基本上和CPU是同频工作，因此若是把内存中的部分数据（代码）提前加载到Cache中，将会加快CPU数据的读取速度，Cache就成了CPU内核与内存之间的缓冲层，这也是它被称为高速缓冲存储器（即缓存）的原因，缓存分为三个级别，分别被称为一级缓存、二级缓存和三级缓存，一级缓存和二级缓存都只服务于CPU的单个内核，而三级缓存则被多个内核共用，CPU中核数、每级缓存以及内存的层级关系如图3所示，因此在选择CPU时三级缓存的容量应当是越大越好，但因为体积和成本的限制，缓存的容量是远小于内存的。

CPU的内存（ARM）通道数代表的是其PCIE总线数，因此也叫PCIE通道，可以看成CPU有多少PCIE通道就可以和多少个内存（RAM）相连，现在一般笔记本的CPU有2个PCIE通道，普通台式机的CPU有4个PCIE通道，而专门做计算用的CPU由于数据的吞吐量巨大，一般拥有8个到16个PCIE通道不等，但CPU能连接多少内存条，还得看主板上能提供多少CPU-PCIE通道，主板和内存具体的讲解请看后面相关的内容。

PCIE当前有5个版本，分别对应不同DDR代数的内存，且不同DDR代数的PCIE插槽不兼容，因此在选择内存时一定要根据主板和CPU对应代数的PCIE插槽进行选择。不同版本的PCIE传输速度如下：

PCIE1.0:250MB/S、500MB/S、1GB/S、2GB/S、4GB/S

PCIE2.0:500MB/S、1GB/S、2GB/S、4GB/S、8GB/S

PCIE3.0:1GB/S、2GB/S、4GB/S、8GB/S、16GB/S

PCIE4.0:2GB/S、4GB/S、8GB/S、16GB/S、32GB/S

PCIE5.0:4GB/S、8GB/S、16GB/S、32GB/S、64GB/S

带宽也叫总线的数据传输能力，也就是通常所说的4倍速、8倍速和16倍速。

另外，在选择CPU时，要看好是低压（0.9~1.2V）还是标压（1.2~1.4V），仿真一定要用标压的CPU、仿真一定要用标压的CPU、仿真一定要用标压的CPU。

目前，世界上芯片的供应商有两家，分别时Intel（英特尔）和AMD。他们生产的电脑芯片种类如下：

除此之外AMD还有A系列和Athlon系列两款中低端处理器。

以上几款处理器，现在奔腾i5、i7、i9和锐龙的R5、R7、R9能够满足仿真学习使用，至强系列和霄龙系列的处理器可以用于专业的仿真工作站和服务器，AMD线程撕裂者土豪使用。这些处理器的参数可以去官网查看。

内存（ARM），又叫随机存储器，是计算机运行程序时临时存储数据的地方，在购买内存时，我们主要看的参数有：DDR代数、内存大小、内存频率，如果对质量有要求还需要看内存的颗粒（存储单元）。

目前内存条已经升级到DDR5，市面上常见的也主要是DDR4和DDR5，DDR3也能找到，但DDR1和DDR2的内存条只能到二手市场或者某宝、某鱼上去淘了。市面上各代的内存基本参数如下：

实际上DDR4和DDR5还有更大容量的内存，这些内存一般多供应企业使用，若是需要，在配电脑时可以向供应商提出需求，让供应商帮忙解决。值得一提的是，内存的频率还受CPU-主板PCIE通道传输速度的影响，因此最新的内存一般只有最新的主板和CPU才能发挥其全部性能，若是之前的主板，没必要使用最新的内存。也就是说，虽然同是DDR5的内存，但若CPU-主板PCIE通道的最大传输速度仅能支持5600MHz的DDR5内存，就没必要买8400MHz的DDR5内存。

内存的生产厂家比较多，厂家不同其质量也不同，内存条质量的好坏与其颗粒（存储单元）有关。

硬盘是计算机存储容量最大、存储数据最多的地方，计算机最终所有的数据都会放在硬盘中。从寄存器到缓存，再到内存，最后到硬盘，计算机的存储结构如图5所示：

硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，具体如下。

机械硬盘（HDD）：机械硬盘是最常见的硬盘类型，它使用旋转磁盘和读写头来存储和读取数据。机械硬盘的容量通常从500GB到16TB不等，而转速通常在5400RPM到7200RPM之间。机械硬盘还可以根据接口类型分为SATA、SAS和SCSI等。

固态硬盘（SSD）：固态硬盘是一种使用闪存存储器来存储和读取数据的硬盘类型。固态硬盘具有更快的读写速度、更低的能耗和更稳定的性能，但相对于机械硬盘来说，它的价格更高。固态硬盘的容量通常从120GB到4TB不等，而读写速度则可以达到500MB/s以上。

混合硬盘（SSHDD）：混合硬盘是一种结合了机械硬盘和固态硬盘技术的硬盘类型。它使用机械硬盘来存储数据，同时也具有一定的固态硬盘缓存，以提高读写速度。混合硬盘的容量通常从500GB到2TB不等，而固态硬盘缓存的容量则通常在8GB到64GB之间。这种混合硬盘使用得不多，一般不在选择范围内。

虽然随着国产固态硬盘长江存储的崛起，固态硬盘的价格已经大幅下降，但再相同容量的情况下，机械硬盘的价格仍远低于固态硬盘，因此我们可以选择固态硬盘+机械硬盘得存储方式，也就是说，用固态硬盘做系统盘和软件安装盘，以及仿真时的仿真文件放置的硬盘，机械盘作为存储盘，备份仿真之后的文件。小编自己的电脑是2TB固态+4TB机械，500G做C盘，500G当D盘安装软件，1TB用来放置正在仿真的仿真文件，仿真结束（是指该仿真任务彻底结束）后将仿真文件放入机械盘，作为备份。

注意：无论是机械硬盘还是固态硬盘，在选择时一定要看好选择的主板的硬盘接口时什么样的，根据主板接口选择硬盘，这个要求同时适用于台式机和笔记本。

机械硬盘的生产厂家主要有：西部数据、希捷科技、东芝、日立、英特尔等。

图 13 固态硬盘

A卡的优势在于理论运算能力，但执行效率不高，对于复杂多变的任务种类适应性不强，需要软件上的支持才能发挥应有的性能,但是软件优化成都不够，执行效率不高，因此A卡的优势在于其浮点运算能力强大，注重2D平面画质，功耗更小，价格也更便宜。

N卡与A卡相比，其缺点是功耗更大、价格更高，但N卡的3D性能和速度强于A卡。总的来说，打游戏用N卡，看视频用A卡。

说完A卡和N卡，再来说说普通显卡和专业显卡。

普通显卡就是我们打游戏、看视频用的显卡。专业显卡就是专门为图形工作站或者图形设计专业应用而设计的显卡。专业显卡一般而言比普通显卡更贵，且某些软件只有某种专业显卡才能起到加速的作用。

因此，如果是个人配电脑，这种电脑既要用来学习仿真，又要在放松时打游戏、看视频，选择普通显卡就可以了。若是企业或者学校配的专门用来仿真计算、AI训练的话，需要根据自己使用的软件去官网查询能起到加速作用的显卡，这样才不会花冤枉钱。

至于显卡性能的对比，可以查询当年的最新的显卡天梯图。

现在GPU的生产厂商主要有NVIDIA（英伟达）、AMD，英特尔和国内的一些厂商（如摩尔线程）也生产GPU，今天主要讲前面两家。

顺便说一句：某些CPU会自带显卡，这就是集显，而本小结所说的为单独的显卡，就是常说的独显，有独显尽量用独显，集显无论是从体积还是从功率上来看，都远不如相同时代的独显性能好。

Quadro系列：Quadro系列是英伟达为专业工作站和图形设计等专业应用而设计的显卡产品线。这些显卡具有更高的计算能力和更大的显存容量，适用于需要进行复杂计算和大规模数据处理的专业领域。

Tesla系列：Tesla系列是英伟达为高性能计算和人工智能等领域而设计的显卡产品线。这些显卡采用了英伟达自家的CUDA架构，可提供更高的计算能力和效率。

Titan系列：Titan系列是英伟达旗下的高端显卡产品线，适用于需要更高性能和更大显存容量的专业用户。这些显卡通常价格较高，但提供了更强大的计算能力和图形性能。

Radeon Instinct系列：Radeon Instinct系列是AMD专为高性能计算和人工智能等领域而设计的显卡产品线。这些显卡采用了AMD的CDNA架构，提供了强大的计算能力和深度学习性能。

Radeon Pro WX系列：Radeon Pro WX系列是AMD专为专业工作站和图形设计等领域而设计的显卡产品线。这些显卡采用了AMD的GCN架构，提供了可靠的性能和稳定性。

主板是计算机各个部件工作的平台，无论是显卡、CPU还是硬盘、内存条都是安装在主板上的，通过主板上的线路实现对各零部件的供电以及各零件的信息交互，从而实现电脑的所有功能。

主板的基本信息包括：处理器（CPU）插槽、内存插槽、存储接口、USB接口、网络接口、扩展插槽、芯片组和尺寸。我们在选择时，主要看前面四项即可。

CPU(处理器)插槽：主板上的处理器插槽决定了它所能安装的CPU(处理器)类型和数量，因此需要在选择好CPU(处理器)之后再选主板，如图18为在微星商城上截取到的主板选择界面。主板有单路和双路之分，自己使用选择单路就够。企业使用即便当前只需要使用1颗CPU也最好选择双路主板，方便后期拓展，以节省成本。目前，常见的处理器插槽有Intel LGA和AMD AM4等。

内存插槽：主板上的内存插槽决定了它所支持的内存类型、容量和数量。

存储接口：主板上的存储接口决定了它所支持的硬盘和固态硬盘类型和数量。目前，常见的存储接口有SATA和NVMe等。

USB接口：主板上的USB接口决定了它所支持的USB设备类型和数量。常见的USB接口包括USB 2.0、USB 3.0和USB Type-C等。

网络接口：主板上的网络接口决定了它所支持的网络类型和速度。常见的网络接口包括有线网卡和无线网卡等。

扩展插槽：主板上的扩展插槽决定了它所支持的扩展设备类型和数量。常见的扩展插槽包括PCI、PCIe和M.2等。

芯片组：主板上的芯片组决定了它的功能和性能。芯片组包括北桥和南桥两个部分，其中北桥控制处理器和内存，南桥则控制其他设备，如硬盘、网卡和USB接口等。

尺寸：主板的尺寸通常以ATX、Micro-ATX、Mini-ITX等标准来衡量。ATX是最常见的主板尺寸，通常为12 x 9.6英寸（305 x 244毫米），而Micro-ATX和Mini-ITX则更小。尺寸的作用主要是选择合适的机箱，这个可以问机箱的供应商。

由于主板型号需要根据CPU的型号来选择，所以选择的余地并不多，主板的生产厂家主要有：技嘉、微星、华硕、七彩虹、华擎、明基、英特尔等，笔记本的话，每个生产厂家基本都会用自己的主板，所以没有更多选择的余地。

其他配件的选择

有些小伙伴可能担心自己配的电脑出现质量问题没有办法找售后，这里小编列举一下几个电脑生产厂商，如果他们自己批量生产也就是说他们官网上没有适合自己配置的电脑或工作站，可以联系他们的产品经理，根据自己的需求定制产品。

1、戴尔

2、联想

3、华硕

4、惠普

5、神州

6、七彩虹

7、宏碁

8、浪潮

前面四个都是电脑大厂，在小县城里大多都有售后，后面几个售后可能会跑远一点，要到市里或者省会才有售后，但后面几个进行定制会相对便宜一些。

若是学习仿真并且希望用笔记本的小伙伴，可以选择前面四家生产的笔记本工作站或者游戏本。

参考文章：

[1]能否从硬件（电路）角度阐述CPU的工作原理.黑客与摄影师.知乎

[2]电脑小白须知！N卡和A卡有什么区别？A卡和N卡的区别，一个动图秒懂.哈揪.知乎