服务器硬件知识-服务器各个设备间如何工作的

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。

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：

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：

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：

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：

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。