冯.诺依曼体系结构是现代计算机的基础,现在大多计算机仍是冯.诺依曼计算机的组织结构,只是作了一些改进而已。输入系统相当于键盘、鼠标,运算器和控制器相当于CPU,存储器相当于硬盘,屏幕相当于输出系统。
(旧)现代计算机结构
过去南北桥合在一起称为芯片组,芯片组主要是集成了一些控制器。南桥芯片主要集成了USB控制器,磁盘控制器这类与输入、输出相关的控制器,统称为I/O控制器,北桥芯片则主要是集成了内存控制器、PCI-E控制器,显卡(北桥中的显卡称为集成显卡,上图中显卡为独立显卡)。
现在网络上仍有这种南北桥结构的计算机系统架构介绍,实际上北桥芯片在多年前已经集成CPU内部,这是一个缓慢的过程,并不是一蹴而就,一开始只是集成了内存控制器,所以就成了这个样子。
这时候CPU与内存通过独立的总线连接,他们之间通信不必再通过北桥。
现代计算机结构
大概2012年之后,CPU就完全集成北桥,这是完全集成北桥后,比较简略的现代计算机结构。
Tips:南北桥是一种根据位置命名的非正式称呼,不过在CPU集成北桥之后,intel制作的南桥也有了新的正式名称PCH,所以现在芯片组指的就是过去的南桥,由于现在多是使用intel的芯片组,某些计算机结构图,会将芯片组表示为PCH(Platform Controller Hub),其他厂商则有不同的称呼。
个人计算机
普通计算机(例如家用台式主机、笔记本)CPU以Intel和AMD为主,其中Intel是酷睿(Core)系列。
采用 Coffee Lake 架构第8代酷睿处理器个人计算机结构图
服务器
服务器和普通计算机有些不同,按CPU个数分为单路服务器、双路服务器,多路服务器,一般几个CPU就代表几路服务器(这里的多个CPU是真实存在的CPU,不是我们通常说的几个核心)。服务器CPU几乎都是Intel 至强(Xeon)系列,上一代产品低端到高端分别是E3、E5、E7,新一代的CPU称为至强可扩展处理器,Xeon Platinum、Xeon Gold、Xeon Silver、Xeon Bronze,译为至强铂金、至强金牌、至强银牌、至强铜牌。
典型的英特尔®至强®可扩展平台双插槽服务器结构图
宏观上看,此双路服务器和个人计算机区别不大,仅是通过UPI线多连接了CPU,不过单从CPU细节分析,两者就大有不同。
图为至强可扩展处理器结构
图为酷睿 Caffee Lake 架构
这是一篇intel文档,概述了至强可扩展系列处理器,https://software.intel.com/zh-cn/articles/intel-xeon-processor-scalable-family-technical-overview
这一篇主要介绍了一些CPU内部名词解析,http://www.sohu.com/a/224211922_641165
这一篇主要介绍了酷睿系列cpu架构的变化,http://www.expreview.com/49967-2.html
这一篇主要介绍了酷睿Coffee Lake架构,https://www.evolife.cn/computer/104931.html/2
Tips:System(Home) Agent,这是很重要的一个名词, 它包含PCI-E、DMI总线、内存控制器等,它还包含CPU电力管理单元,与CPU环形总线智能集成。某种意义上来讲,他就相当于过去的北桥。
(详)现代计算机结构
该系列文章主要为了介绍操作系统及其原理,故精简了CPU结构,并且删减一部分不必要的连接。