【x86】PC、服务器中的一些基本概念

架构

现代 x86 CPU 在功能上已经非常接近 SoC,尤其是移动平台(如 U 系列、H 系列)基本可以看作 SoC。但在台式机和服务器领域,出于扩展性和高性能需求,它通常还不能被完全称作 SoC。

Legacy的PC架构

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              +----------------+
              |      CPU       |
              |  (核心+缓存)   |
              +----------------+
                      |
                      | FSB(前端总线)
                      |
              +----------------+
              |   北桥芯片     |
              | 内存控制器、   |
              | AGP/PCIe 控制  |
              +----------------+
             /                 \
       内存 DIMM         +-------------+
                        | 显卡(GPU) |
                        +-------------+
                      |
              +----------------+
              |   南桥芯片     |
              | USB/SATA/音频  |
              |  PCI、网络等   |
              +----------------+

现代的PC、服务器的架构

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              +--------------------------+
              |          CPU            |
              |  核心+缓存+内存控制器   |
              |   + 集成 GPU (部分)     |
              |   + PCIe 控制器         |
              +--------------------------+
                      |
             DDR4/DDR5 内存
                      |
         显卡 (可独立) / 集成 GPU
                      |
              +----------------+
              |   PCH 芯片组   |
              | (Platform Hub)|
              | USB/SATA/音频  |
              |  PCIe 扩展等   |
              +----------------+

SOC

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              +--------------------------------+
              |            SoC                |
              |  CPU 核心 + 缓存             |
              |  GPU + AI 加速 + ISP         |
              |  内存控制器 + DRAM 封装      |
              |  USB/SATA/音频/网络控制      |
              |  无线模块 (Wi-Fi/4G/5G)      |
              +--------------------------------+
                     |
           内存/存储(常常封装在一起)
                     |
               摄像头/屏幕/外设
传统 PC 现代 x86 SoC 位置
内存控制器 在北桥 集成到 CPU 集成
GPU 独立显卡 可集成或独立 集成
I/O 北桥+南桥 CPU+PCH SoC 全部
无线/基带 外置 外置 集成

南北桥的演变

在Legacy PC 里:

  • 北桥负责:内存控制器、AGP/PCIe、和 CPU 通讯
  • 南桥负责:USB、SATA、音频、网络、PCI 等低速 I/O

到了Nehalem 架构以后,Intel 把北桥的功能(内存控制器 + PCIe 控制器)集成到了 CPU 内部

这样主板上就不需要北桥了,只剩下负责低速 I/O 的部分,这个时候南桥也不叫南桥了,而是统一称为 PCH

PCH = Platform Controller Hub

它是 Intel(后来 AMD 也有类似概念)在 2008 年(Nehalem 架构)之后提出的一个主板南桥芯片的"升级版",用来取代原来的北桥 + 南桥结构。

PCH 负责的就是 CPU 之外的那些"杂活":

✅ USB 控制器

✅ SATA/PCIe 扩展

✅ 音频控制器

✅ 有线网络(以太网)控制

✅ 时钟、电源管理等

也就是说,PCH 承接了原来南桥的全部功能 + 一点点北桥剩下的低速功能。

在移动平台或 SoC 上,这些功能都被集成到 CPU/SoC 里,根本不需要 PCH;而在桌面/服务器上,因为需要更多 I/O 设备的灵活扩展,PCH 仍然保留着。

PCH 就是现代主板上的"芯片组",相当于原来南桥+一点北桥的功能,配合 CPU 提供 I/O 连接和扩展。

DIMM

DIMM = Dual Inline Memory Module 双列直插式内存模块,是内存条的一种封装类型。

DIMM 指的就是我们在主板上看到的那一条一条的内存条的标准形态。

它是一种封装好的 内存模块,把很多内存芯片焊在一块小电路板上,通过标准接口插到主板的内存插槽上。

相对于更老的 SIMM(Single Inline Memory Module,单列),DIMM 的两个边的金手指(接触点)不是互相连接的,而是独立的,所以叫"双列"。这样信号更多、带宽更高。

DIMM 主要用于:

💻 台式机

🖥️ 服务器

📈 工作站

因为它的尺寸较大(一般是 133mm 长),容量高、性能好。

封装 全称 特点 用途
SIMM Single Inline Memory Module 单面接触点 已淘汰
DIMM Dual Inline Memory Module 双面独立接触点 台式机/服务器
SO-DIMM Small Outline DIMM 小尺寸的 DIMM 笔记本/小型设备

参考:小科普 | DIMM内存是啥?和我们说的DDR有啥关系?

CCX

CCX = Core Complex 它是 AMD Zen 架构里的一种基本计算单元(逻辑模块)

简单来说就是:

👉 一个 CCX 就是一个由若干个 CPU 核心 + 共享三级缓存(L3)组成的小块。

是AMD的zen架构中的一个技术,见下图: