服务器硬件知识-服务器各个设备间如何工作的

2023-3-23 288 3/23

总览

先以一张intel官方的Z690 Chipset Block Diagram图举例子,说明整体的工作原理,然后再说下主要组件的工作流程。

服务器硬件知识-服务器各个设备间如何工作的

以这张图为例,不管是CPU还是南桥,都通过主板上的集成电路和各个设备通信,各自采用不同的总线,CPU为12代酷睿桌面处理器,它支持以下输出:

1.直连支持16通道PCIE5.0+4通道PCIE4.0,具体带宽为 1 X 16PCIE5.0 + 1 X PCIE4.0  或者  2 X 8PCIE5.0 + 1 X PCIE4.0。

2.支持DP/HDMI核显视频输出。

3.内存通道支持DDR5 4800MHz或者DDR4 3200MHz。

4.支持8*DMI4.0总线连接Z690南桥芯片组,这里的DMI是PCIE的马甲,DMI4.0速率就是PCIE4.0的速率,这里的速率就是8*PCIE4.0的速率,即8*16Gbps=128Gbps。

与之匹配的Z690芯片组支持的就多了,支持以下输出:

1.支持12通道PCIE4.0以及16通道PCIE3.0。

2.支持8个SATA总线端口,用来连接SATA硬盘。

3.支持通用串行总线下的36个USB端口,分为USB3.2和2.0两种。

4.支持2.5G高速以太网卡以及10/100/1000M网卡,可通过低速通讯总线PCIE1.0X1及SMBus连接低速以太网口。

5.支持SPI串行通讯协议连接微控制器和其他集成电路。

6.其他的如声卡、无线网卡等不一一陈述了。

CPU和其它设备

目前主流的服务器CPU通过主板上的PCIE总线连接到大多数设备(并不是所有),取代了之前北桥的功能,而为了扩展接入设备的数量,一般还使用芯片组/南桥芯片进行扩展,芯片组再和CPU通过DMI等总线通信,举个例子,下面是intel官网对银牌4314以及铂金8458P关于PCIE支持参数:

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这个参数说明,4314至多支持64通道的PCIE4.0直连,而8458P至多支持80通道的PCIE5.0直连,比如常规的显卡通道为X16,那么GPU机型的服务器,一张显卡就会直接占用掉16条通道,其他如常见的M.2 SSD会占用X4,RAID卡占用X16等等。

再看看芯片组:

服务器硬件知识-服务器各个设备间如何工作的

可以看到,芯片组的PCIE支持普遍没有CPU的高,比如最新的C741也支持PCIE3.0,通道数为20,这是因为做为扩展设备的补充接入,所有接入芯片组的设备都共享芯片组到CPU的DMI带宽,一般都是将不太重要/带宽要求不高的次级设备接入到芯片组,其次还支持SATA总线、通用串行总线等I/O总线,这样就能接入比如硬盘、各种USB设备(键盘、鼠标等)等等,如下图:

服务器硬件知识-服务器各个设备间如何工作的

CPU和内存

CPU中集成了内存控制器,CPU通过内存控制器使用专用的内存总线与内存条通信,他们之间的延迟极低,为17纳秒(作为参考固态硬盘的为50微秒,两者想差3000倍)。CPU支持多个内存通道从而来提高内存读写速度,比如:

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两种CPU都支持8通道,单CPU支持的内存大小4314为6TB,8458P为4TB,也就是都可以插几十条内存,这些内存同时使用8通道来和CPU交换数据。一般情况下,为了保证性能,配置的内存条的数量最好为通道数的整数倍。

GPU和内存

对于GPU服务器,处理任务时GPU和CPU处于并列地位,GPU的芯片上也封装了内存控制器,直接和内存条交换数据。此时家用PC会使用GPU来承担视频输出的工作,而服务器GPU一般是不设计视频输出口的。

内存和硬盘

服务器和家用PC不一样,家用PC直接和硬盘交互数据,对于SATA硬盘,走的SATA总线,M.2硬盘走PCIE总线,而服务器不一样,某些服务器会有板载M.2固态,这时候内存直接和硬盘交互数据,但是绝大多数情况下,服务器都通过RAID卡与硬盘连接。RAID的相关内容参考本站这篇文章。内存先和RAID卡交换数据,RAID卡再通过高速SFF SAS线缆连接服务器硬盘背板,不同的服务器硬盘背板支持多种接口和总线的硬盘。

 

第一篇到此结束,后续会针对单独设备做详细更新。

 

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Tenkms

11月30日23:59

最后修改:2023年11月30日
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