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笔记本电脑软硬件基础知识

笔记本电脑软硬件基础知识普及

CPU(中央处理器)

中央处理器是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。

它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

主频

主频也叫时钟频率,单位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用来表示CPU的运算、处理数据的速度。

通常,主频越高,CPU处理数据的速度就越快。

CPU的主频=外频×倍频系数。

主频和实际的运算速度存在一定的关系,但并不是一个简单的线性关系。

所以,CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的,主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。

CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等各方面的性能指标。

缓存

缓存大小是CPU的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大,CPU内缓存的运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘。

实际工作时,CPU往往需要重复读取同样的数据块,而缓存容量的增大,可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率,以此提高系统性能。

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存,分为数据缓存和指令缓存。

内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得太大。

L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。

L2高速缓存容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好。

L3 Cache(三级缓存),具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

一般来说,三级缓存越高的CPU越高档。

制程工艺

一般而言,制程工艺数级越小功耗越低,性能越高。

目前主流CPU都是28nm级和32nm级。

指令集

CISC

CISC指令集,也称为复杂指令集。

在CISC微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。

顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执行速度慢。

其实它是英特尔生产的x86系列(也就是IA-32架构)CPU及其兼容CPU,如AMD、VIA的。

即使是新起的X86-64(也说成AMD64)都是属于CISC的范畴。

RISC

RISC,即精简指令集。

对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%。

复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长,成本高。

并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。

RISC的指令格式统一,种类比较少,寻址方式也比复杂指令集少。

RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。

多线程

同时多线程SimultaneousMultithreading,简称SMT。

SMT可通过复制处理器上的结构状态,让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源,可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理,提高处理器运算部件的利用率,缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时。

多核心

多核心,也指单芯片多处理器(ChipMultiprocessors,简称CMP)。

这种依靠多个CPU同时并行地运行程序是实现超高速计算的一个重要方向,称为并行处理。

与CMP比较,SMT处理器结构的灵活性比较突出。

多核处理器可以在处理器内部共享缓存,提高缓存利用率,同时简化多处理器系统设计的复杂度。

但这并不是说明,核心越多,性能越高,比如说16核的CPU就没有8核的CPU运算速度快,因为核心太多,而不能合理进行分配,所以导致运算速度减慢。

在买电脑时请酌情选择。

显卡

显卡全称显示接口卡(Videocard,Graphicscard),又称为显示适配器(Videoadapter)或显示器配置卡,是计算机最基本配置之一。

显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动,并向显示器提供数据信号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人电脑的重要元件,是“人机对话”的重要设备之一。

显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,承担输出显示图形的任务,对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。

显卡研发厂商主要是AMD和Nvidia。

GPU

GPU全称是GraphicProcessingUnit,中文翻译为“图形处理器”。

GPU是相对于CPU的一个概念,由于在现代的计算机中(特别是家用系统,游戏的发烧友)图形的处理变得越来越重要,需要一个专门的图形核心处理器。

GPU是显示卡的“大脑”,它决定了该显卡的档次和大部分性能,同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。

2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力,称为“软加速”。

3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内,也即所谓的“硬件加速”功能。

显示芯片通常是显示卡上最大的芯片(也是引脚最多的)。

GPU的生产主要由NVIDIA与AMD两家厂商生产。

显存

显存是显示内存的简称。

其主要功能就是暂时储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。

图形核心的性能愈强,需要的显存也就越多。

以前的显存主要是SDR的,容量也不大。

显存主要和显示器分辨率有关,显示器分辨率越高,所需要的显示内存就越多。

显卡分类

核芯显卡

核芯显卡是Intel产品新一代图形处理核心,和以往的显卡设计不同,Intel凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计,将图形核心与处理核心整合在同一块基板上,构成一颗完整的处理器。

核芯显卡和传统意义上的集成显卡并不相同。

核芯显卡将图形核心整合在处理器当中,进一步加强了图形处理的效率,并把集成显卡中的“处理器+南桥+北桥(图形核心+内存控制+显示输出)”三芯片解决方案精简为“处理器(处理核心+图形核心+内存控制)+主板芯片(显示输出)”的双芯片模式,有效降低了核心组件的整体功耗,更利于延长笔记本的续航时间。

核芯显卡的优点:

低功耗是核芯显卡的最主要优势,由于新的精简架构及整合设计,核芯显卡对整体能耗的控制更加优异,高效的处理性能大幅缩短了运算时间,进一步缩减了系统平台的能耗。

高性能也是它的主要优势:

核芯显卡拥有诸多优势技术,可以带来充足的图形处理能力,相较前一代产品其性能的进步十分明显。

核芯显卡可支持DX10/DX11、SM4.0、OpenGL2.0、以及全高清FHD解码等技术,即将加入的性能动态调节更可大幅提升核芯显卡的处理能力,令其完全满足于普通用户的需求。

核芯显卡的缺点:

配置核芯显卡的CPU通常价格不高,同时其难以胜任大型游戏。

集成显卡

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上,与其融为一体的元件;集成显卡的显示芯片有单独的,但大部分都集成在主板的北桥芯片中;一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存,但其容量较小,集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱,不能对显卡进行硬件升级,但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。

集成显卡的优点:

是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡,所以不用花费额外的资金购买独立显卡。

集成显卡的缺点:

性能相对略低,且固化在主板或CPU上,本身无法更换,如果必须换,就只能换主板。

独立显卡

独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上,自成一体而作为一块独立的板卡存在,它需占用主板的扩展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)。

独立显卡的优点:

单独安装有显存,一般不占用系统内存,在技术上也较集成显卡先进得多,比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能,容易进行显卡的硬件升级。

独立显卡的缺点:

系统功耗有所加大,发热量也较大,需额外花费购买显卡的资金,同时(特别是对笔记本电脑)占用更多空间。

由于显卡性能的不同对于显卡要求也不一样,独立显卡实际分为两类,一类专门为游戏设计的娱乐显卡,一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。

核心频率

显卡的核心频率是指显示核心的工作频率,其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能,但显卡的性能是由核心频率、流处理器单元、显存频率、显存位宽等等多方面的情况所决定的,因此在显示核心不同的情况下,核心频率高并不代表此显卡性能强劲。

显卡主要参数

1.显示芯片(芯片厂商、芯片型号、制造工艺、核心代号、核心频率、SP单元、渲染管线、流处理器个数、是否可编程、专业图形还是游戏显卡、版本级别)

2.显卡内存(显存类型、显存容量、显存带宽(显存频率×显存位宽÷8)、显存速度、显存颗粒、最高分辨率、显存时钟周期、显存封装)

3.技术支持(像素填充率、顶点着色引擎、3DAPI、RAMDAC频率)

带宽

显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数,位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。

显存带宽=显存频率X显存位宽/8,它代表显存的数据传输速度。

在显存频率相当的情况下,显存位宽将决定显存带宽的大小。

显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的,显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成。

显存位宽=显存颗粒位宽×显存颗粒数。

其他规格相同的显卡,位宽越大性能越好。

流处理器单元

在DX10时代首次提出了“统一渲染架构”,显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”,统一改为流处理器单元,它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算,这样在不同的场景中,显卡就可以动态地分配进行顶点运算和像素运算的流处理器数量,达到资源的充分利用。

流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性能高低的一个很重要的指标,Nvidia和AMD-ATI也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长,例如AMD-ATI的显卡HD3870拥有320个流处理器,HD4870达到800个,HD5870更是达到1600个!

值得一提的是,N卡和A卡GPU架构并不一样,对于流处理器数的分配也不一样。

双方没有可比性。

N卡每个流处理器单元只包含1个流处理器,而A卡相当于每个流处理器单元里面含有5个流处理器,(A卡流处理器/5)例如HD4850虽然是800个流处理器,其实只相当于160个流处理器单元,另外A卡流处理器频率与核心频率一致,这是为什么9800GTX+只有128个流处理器,性能却与HD4850相当(N卡流处理器频率约是核心频率的2.16倍)。

A卡:

代表AMD(ATI)的显卡品牌系列

N卡:

代表NVIDIA的显卡品牌系列

两款显卡实力均衡,不相上下。

各有千秋。

主板

主板安装在机箱内,是微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。

主板的性能影响着整个微机系统的性能。

芯片组

芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥。

按照在主板上的排列位置的不同,通常分为北桥芯片和南桥芯片。

北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。

南桥芯片则提供对KBC(键盘控制器)、RTC(实时时钟控制器)、USB(通用串行总线)、UltraDMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持。

其中北桥芯片起着主导性的作用,也称为主桥(HostBridge)。

主要接口

硬盘接口:

硬盘接口可分为IDE接口和SATA接口。

在型号老些的主板上,多集成2个IDE口,通常IDE接口都位于PCI插槽下方,从空间上则垂直于内存插槽(也有横着的)。

而新型主板上,IDE接口大多缩减,甚至没有,代之以SATA接口。

PS/2接口:

PS/2接口的功能比较单一,仅能用于连接键盘和鼠标。

现在,PS/2基本被USB接口所取代。

USB接口:

USB接口是如今最为流行的接口,最大可以支持127个外设,并且可以独立供电,其应用非常广泛。

USB接口可以从主板上获得500mA的电流,支持热拔插,真正做到了即插即用。

一个USB接口可同时支持高速和低速USB外设的访问,由一条四芯电缆连接,其中两条是正负电源,另外两条是数据传输线。

高速外设的传输速率为12Mbps,低速外设的传输速率为1.5Mbps。

此外,USB2.0标准最高传输速率可达480Mbps。

USB3.0已经出现在主板中,并已开始普及。

LPT接口(并口):

一般用来连接打印机或扫描仪。

其默认的中断号是IRQ7,采用25脚的DB-25接头。

并口的工作模式主要有三种:

1、SPP标准工作模式。

SPP数据是半双工单向传输,传输速率较慢,仅为15Kbps,但应用较为广泛,一般设为默认的工作模式。

2、EPP增强型工作模式。

EPP采用双向半双工数据传输,其传输速率比SPP高很多,可达2Mbps,已有不少外设使用此工作模式。

3、ECP扩充型工作模式。

ECP采用双向全双工数据传输,传输速率比EPP还要高一些,但支持的设备不多。

使用LPT接口的打印机与扫描仪已经基本很少了,多为使用USB接口的打印机与扫描仪

MIDI接口:

声卡的MIDI接口和游戏杆接口是共用的。

接口中的两个针脚用来传送MIDI信号,可连接各种MIDI设备,例如电子键盘等,市面上已很难找到基于该接口的产品。

SATA接口:

SATA的全称是SerialAdvancedTechnologyAttachment(串行高级技术附件,一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口),是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范,在IDFFall2001大会上,Seagate宣布了SerialATA1.0标准,正式宣告了SATA规范的确立。

SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150MB/s,比PATA标准ATA/100高出50%,比ATA/133也要高出约13%,而随着未来后续版本的发展,SATA接口的速率还可扩展到2X和4X(300MB/s和600MB/s)。

从其发展计划来看,未来的SATA也将通过提升时钟频率来提高接口传输速率,让硬盘也能够超频。

HDMI接口

HDMI不仅可以满足1080P的分辨率,还能支持DVDAudio等数字音频格式,支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送,可以传送无压缩的音频信号及视频信号。

HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机。

HDMI可以同时传送音频和影音信号。

HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。

与DVI相比HDMI接口的体积更小,HDMI/DVI的线缆长度最佳距离均不超过8米。

只要一条HDMI缆线,就可以取代最多13条模拟传输线,能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。

使用HDMI视频接口的优点

HDMI相对于现有的模拟视频接口如复合、S-Video和分量视频的优点:

1、质量:

HDMI是数字接口,由于所有的模拟连接(例如分量视频或S-video)要求在从模拟转换为数字时没有损失,因此它能提供最佳的视频质量。

这种差别在更高分辨率,例如1080p时特别明显。

数字视频将比分量视频更清晰,消除了分量视频中发现的柔和度和拖尾现象。

诸如文本这类微小、高对比度的细节将这种差别发挥到极致。

2、易用性:

HDMI在单线缆中集成视频和多声道音频,从而消除了当前A/V系统中使用的多线缆的成本、复杂性和混乱。

这在升级或添加设备时特别有用。

3、高智能:

HDMI支持视频源(如DVD播放机)和DTV间的双向通信,实现了新功能,例如自动配置和一键播放。

通过使用HDMI,设备为连接的显示器自动传输最高效的格式(例如480pvs720p,16:

9vs4:

3)?

免除了消费者需要滚动所有格式选项,以猜测最佳的观看格式的麻烦。

4、高清晰内容就绪:

支持HDCP的HDMI设备能够访问高级的高清晰度内容,给我我们带来些许安慰。

HD-DVD和Blu-ray已对当今的高清晰度电影延迟了起动影像抵制标记(又称为内容保护标记),以帮助最小化由于转换造成的潜在问题,但有望在几年内起动这一标记,意味着将来的高清晰度电影将无法通过不受保护的接口(如模拟元件)以高清晰度播放。

VGA

VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,绝大多数的显卡都带有此种接口。

工作原理,是计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。

VGA只支持视频传输不支持音频传输,如需音频传输还需要外接音频线。

硬盘

硬盘简称HDD,是电脑主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。

碟片外覆盖有铁磁性材料。

硬盘有固态硬盘(SSD盘,新式硬盘)、机械硬盘(HDD传统硬盘)、混合硬盘(HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。

SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘(HHD:

HybridHardDisk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

绝大多数硬盘都是固定硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

种类

硬盘有固态硬盘(SSD)、机械硬盘(HDD)、混合硬盘(HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘);SSD采用闪存颗粒来存储,HDD采用磁性碟片来存储,混合硬盘是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

容量

作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。

硬盘的容量以兆字节(MB/MiB)、千兆字节(GB/GiB)或百万兆字节(TB/TiB)为单位,而常见的换算式为:

1TB=1024GB,1GB=1024MB而1MB=1024KB。

但硬盘厂商通常使用的是GB,也就是1G=1000MB,而Windows系统,就依旧以“GB”字样来表示“GiB”单位(1024换算的),因此我们在BIOS中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。

硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。

所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容量,单碟容量越大,单位成本越低,平均访问时间也越短。

一般情况下硬盘容量越大,单位字节的价格就越便宜,但是超出主流容量的硬盘略微例外。

在我们买硬盘的时候说是500G的,但实际容量都比500G要小的。

因为厂家是按1MB=1000KB来换算的,所以我们买新硬盘,比买时候实际用量要小点的。

转速

转速(RPM),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。

转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。

硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。

RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。

硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。

要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。

因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。

家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种高转速硬盘也是台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主。

较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。

平均访问时间

平均访问时间(AverageAccessTime)是指磁头从起始位置到到达目标磁道位置,并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。

平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,即:

平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。

硬盘的平均寻道时间(AverageSeekTime)是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁道所需的时间。

这个时间当然越小越好,硬盘的平均寻道时间通常在8ms到12ms之间,而SCSI硬盘则应小于或等于8ms。

硬盘的等待时间,又叫潜伏期(Latency),是指磁头已处于要访问的磁道,等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。

平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的一半,一般应在4ms以下。

传输速率

传输速率(DataTransferRate)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)。

硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。

内部传输率(InternalTransferRate)也称为持续传输率(SustainedTransferRate),它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。

内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。

外部传输率(ExternalTransferRate)也称为突发数据传输率(BurstDataTransferRate)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。

缓存

缓存(Cachememory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。

由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。

缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。

缓存从2M到8M的提升效果最明显,大于8M后的提升效果不太明显,现在大多厂商宣称的32M缓存64M缓存甚至128M、256M缓存其实都是噱头。

当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。

制造厂商

希捷(Seagate)、西部数据(西数WesternDigital)、日立(HITACHI,2011年被西数收购)、东芝(TOSHIBA)、三星(Samsung)等。

尺寸

3.5英寸台式机硬盘;风头正劲,广泛用于各种台式计算机。

2.5英寸笔记本硬盘;广泛用于笔记本电脑,桌面一体机,移动硬盘及便携式硬盘播放器。

1.8英寸微型硬盘;广泛用于超薄笔记本电脑,移动硬盘及苹果播放器。

1.3英寸微型硬盘;产品单一,三星独有技术,仅用于三星的移动硬盘。

1.0英寸微型硬盘;最早由IBM公司开发,MicroDrive微硬盘(简称MD)。

因符合CFⅡ标准,所以广泛用于单反数码相机。

0.85英寸微型硬盘;产品单一,日立独有技术,已知用于日立的一款硬盘手机,前Rio公司的几款MP3播放器也采用了这种硬盘。

接口

ATA

ATA全称AdvancedTechnologyAttachment,是用传统的40-pin并口数据线连接主板与硬盘的,外部接口速度最大为133MB/s,因为并口线的抗干扰性太差,且排线占空间,不利计算机散热,将逐渐被SATA所取代。

IDE

全称IntegratedDriveElectronics,即“电子集成驱动器”,俗称PATA并口。

SATAⅠ

SerialATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查如果发现错误会自动矫正。

SATAⅡ

SATAⅡ是从SATA的150MB/s进一步提高到了300MB/s的新技术标准,包括NCQ(原生命令队列)、端口多路器、交错启动等一系列的技术特征。

但是并非所有的SATA硬盘都可以使用NCQ技术,除了硬盘本身要支持NCQ之外,也要求主板芯片组的SATA控制器支持NCQ。

SATAⅢ

SATAⅢ传输速

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