【云计算 IT 基础知识】 4.3.1 主板概述

muzilan 2016-05-07 11:31:48

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4.3.1 概述

概念

主板是服务器的硬件平台,是服务器的核心部件。板、卡和部件都需要安装在主板上才能使用,而且服务器的很多特性都是通过主板体现,如可扩展性方面,冗余性能方面, 热插拔方面都必须有主板的支持。

工作原理

在电路板下面,是错落有致的电路布线。在上面,则为插槽、芯片、电阻、电容等部件。当服务器上电时,电流会在瞬间通过CPU、芯片、内存插槽、扩展槽,以及主板边缘的串口、并口等接口。随后,主板根据基输入输出系统BIOS来识别硬件,并进入操作系统,发挥支撑系统平台工作的功能。

物理结构

主板采用开放式结构,集成各种芯片、控制器,还有CPU插槽、内存插槽、I/O接口等, 如图4-4所示。

主板各部件介绍如下:
l 内存插槽
内存插槽用于安装内存条。

l CPU插槽
CPU插槽用于安装CPU。不同插槽支持不同系列的CPU。服务器能支持的CPU个数由主板决定。

l 芯片组
芯片组由一组或多组芯片组成,它的主要作用是在CPU、内存及I/O设备间提供接口。其中,两块主要的芯片是北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片主要负责CPU和内存之间的数据交换和传送,决定主板可以支持的CPU类型、内存种类和容量等特性。它通过桥接芯片与CPU、内存、PCI-X总线、FC通道等高速设备相连。南桥芯片用于连接PCI总线、键盘鼠标、串口等低速设备。南桥芯片和北桥芯片通过高速总线(如PCI-E)连接在一起,进行数据交换。

l 扩展槽
扩展槽用于连接显卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速的外围设备。扩展槽主要分为PCI、PCI-X、PCI-E三类,如图4-5所示。

– PCI采用并行传输方式,数据传送宽度为32位,频率为33MHz,带宽为133MB/s。
– PCI-X是新一代的PCI,仍采用并行传输方式,数据传送宽度为64位,分为66MHz、100MHz和133MHz三个版 ,带宽可达到533MB/s、800MB/s和 1066MB/s。
– PCI-E采用串行传输方式,以2.0版为例,频率为2.5GHz,提供500MB/s以上带宽,最高带宽达8GB/s。
目前,PCI-E逐渐成为主流。PCI-E插槽分为x1、x4、x8以及x16四种规格,如图4-6 所示,各种规格的差异如表4-6所示。短的PCI-E卡可以插入长的PCI-E插槽中使用,如PCI-E x1卡可以插入PCI-E x16插槽中使用。

服务器中,当需要使用多块PCI-E卡时,可通过专用集线板集中安装这些板卡设备,如图4-7所示。

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muzilan 2016-05-19

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引用 29 楼 sinat_35046257 的回复:

云计算好复杂!但是看起来前程无限好

没有想的那么高大上，其实是对原来技术的整合，提出的新的理念，没产生很多新技术

muzilan 2016-05-19

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引用 28 楼 zhao4zhong1 的回复:

[quote=引用 26 楼 zhao4zhong1 的回复:] 现在的建筑师是不是都不知道钢筋的抗拉强度和水泥的硬度？

现在的码农是不是都不知道CPU的指令集和内存条的容量？[/quote] 科班出身的应该知道

sinat_35046257 2016-05-19

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云计算好复杂!但是看起来前程无限好

赵4老师 2016-05-18

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现在的建筑师是不是都不知道钢筋的抗拉强度和水泥的硬度？

赵4老师 2016-05-18

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引用 26 楼 zhao4zhong1 的回复:

现在的建筑师是不是都不知道钢筋的抗拉强度和水泥的硬度？

现在的码农是不是都不知道CPU的指令集和内存条的容量？

muzilan 2016-05-18

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引用 26 楼 zhao4zhong1 的回复:

现在的建筑师是不是都不知道钢筋的抗拉强度和水泥的硬度？

哈哈，流行搞“上层建筑”

赵4老师 2016-05-17

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固态硬盘和机械硬盘优缺点比较。

_明月 2016-05-17

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引用 24 楼 muzilanlan 的回复:

[quote=引用 22 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 20 楼 muzilanlan 的回复:] 比如一个双层嵌套的for循环，双重循环语句的书写，是有讲究的。不同的书写方式，效率会大不一样。有如下代码模块： typename tArray[20][600]; uint32 i = 0; uint32 j = 0; for (i = 0; i < 20; i++) { for (j = 0; j < 600; j++) { tArray[i][j] = ...; //assign value }//for, j }//for, i 对于以行优先存储方式的计算机来说，上述双重循环的运行效率最高。首先，现代的CPU的体系架构大多都用了预测分支技术，如果双重循环中外循环次数为nNumA，内循环次数为nNumB，则总体上预测失败次数为2 * nNumA + 2，在保证运行结果无误的前提下要保证外循环次数比内循环次数小。其次，现代的计算机体系的存储技术至少都用了局部存储思想，即CPU提取内存的一个位置的数据放到cache中的同时，也会把其附近的数据也提取到cache中，如果内存以行优先存储方式，则提取tArray[0][0]位置的数据的同时，则也会顺便把"tArray[0][1], tArray[0][2], tArray[0][3], tArray[0][4]..."等数据提取出来。上面提到了两个原理，其中第二个原理要比第一个原理重要，因为“CPU访问cache的速度要远高于访问内存的速度，一般CPU访问SRAM的速度比访问DRAM快1000倍”，分支预测失败顶多是对指令进行调整，而指令本身就是CPU所有，无需访问速度，但是数据则是在内存中，速度就很慢了。所以，如果操作系统对数组的存储方式是以列优先存储方式安排的，则上述代码中内循环应该放到外面去。

引用 21 楼 muzilanlan 的回复:

再者，像c、c++等语言如果你对底层比较了解，你才能更好的利用其特性，高效的实现功能。像java，你如果没有好好了解java虚拟机的实现和原理，可能难以成为一个牛逼的攻城狮，

嗯，谢谢你的建议，为我这个无关紧要的人费了这么多时间、精力。谢谢对于你的提议和一些所提及的知识点，我会在自己今后的学习中去发现、学习、理解的。谢谢

[/quote] 哈哈，怎么还是无关紧要的人呢，感谢一直支持本贴吧。知识都是越分享越多的，很开心能够帮到你，也就是自己一点小体会而已，大家互相交流和分享，共同进步。其实特别开心有人能在发的帖子下面分享和提问，这样才有机会展开来，深入进这些看似枯燥死板的知识；如果你仅仅回复一句：“谢谢分享”或“learning”，我还没机会呢！特别希望大家都能提出自己的疑问或分享自己的小心得；最伤心的事其实是费劲整理的知识却无人问津

[/quote] 嗯，说的好，谢谢。

muzilan 2016-05-17

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引用 22 楼 dear_Alice_moon 的回复:

[quote=引用 20 楼 muzilanlan 的回复:] 比如一个双层嵌套的for循环，双重循环语句的书写，是有讲究的。不同的书写方式，效率会大不一样。有如下代码模块： typename tArray[20][600]; uint32 i = 0; uint32 j = 0; for (i = 0; i < 20; i++) { for (j = 0; j < 600; j++) { tArray[i][j] = ...; //assign value }//for, j }//for, i 对于以行优先存储方式的计算机来说，上述双重循环的运行效率最高。首先，现代的CPU的体系架构大多都用了预测分支技术，如果双重循环中外循环次数为nNumA，内循环次数为nNumB，则总体上预测失败次数为2 * nNumA + 2，在保证运行结果无误的前提下要保证外循环次数比内循环次数小。其次，现代的计算机体系的存储技术至少都用了局部存储思想，即CPU提取内存的一个位置的数据放到cache中的同时，也会把其附近的数据也提取到cache中，如果内存以行优先存储方式，则提取tArray[0][0]位置的数据的同时，则也会顺便把"tArray[0][1], tArray[0][2], tArray[0][3], tArray[0][4]..."等数据提取出来。上面提到了两个原理，其中第二个原理要比第一个原理重要，因为“CPU访问cache的速度要远高于访问内存的速度，一般CPU访问SRAM的速度比访问DRAM快1000倍”，分支预测失败顶多是对指令进行调整，而指令本身就是CPU所有，无需访问速度，但是数据则是在内存中，速度就很慢了。所以，如果操作系统对数组的存储方式是以列优先存储方式安排的，则上述代码中内循环应该放到外面去。

引用 21 楼 muzilanlan 的回复:

再者，像c、c++等语言如果你对底层比较了解，你才能更好的利用其特性，高效的实现功能。像java，你如果没有好好了解java虚拟机的实现和原理，可能难以成为一个牛逼的攻城狮，

_明月 2016-05-16

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引用 20 楼 muzilanlan 的回复:

比如一个双层嵌套的for循环，双重循环语句的书写，是有讲究的。不同的书写方式，效率会大不一样。有如下代码模块： typename tArray[20][600]; uint32 i = 0; uint32 j = 0; for (i = 0; i < 20; i++) { for (j = 0; j < 600; j++) { tArray[i][j] = ...; //assign value }//for, j }//for, i 对于以行优先存储方式的计算机来说，上述双重循环的运行效率最高。首先，现代的CPU的体系架构大多都用了预测分支技术，如果双重循环中外循环次数为nNumA，内循环次数为nNumB，则总体上预测失败次数为2 * nNumA + 2，在保证运行结果无误的前提下要保证外循环次数比内循环次数小。其次，现代的计算机体系的存储技术至少都用了局部存储思想，即CPU提取内存的一个位置的数据放到cache中的同时，也会把其附近的数据也提取到cache中，如果内存以行优先存储方式，则提取tArray[0][0]位置的数据的同时，则也会顺便把"tArray[0][1], tArray[0][2], tArray[0][3], tArray[0][4]..."等数据提取出来。上面提到了两个原理，其中第二个原理要比第一个原理重要，因为“CPU访问cache的速度要远高于访问内存的速度，一般CPU访问SRAM的速度比访问DRAM快1000倍”，分支预测失败顶多是对指令进行调整，而指令本身就是CPU所有，无需访问速度，但是数据则是在内存中，速度就很慢了。所以，如果操作系统对数组的存储方式是以列优先存储方式安排的，则上述代码中内循环应该放到外面去。

引用 21 楼 muzilanlan 的回复:

再者，像c、c++等语言如果你对底层比较了解，你才能更好的利用其特性，高效的实现功能。像java，你如果没有好好了解java虚拟机的实现和原理，可能难以成为一个牛逼的攻城狮，

muzilan 2016-05-16

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引用 19 楼 dear_Alice_moon 的回复:

[quote=引用 18 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 17 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 16 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 14 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 13 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 12 楼 dear_Alice_moon 的回复:] 感觉好高大上，完全看不懂啊！

这部分比较“硬”，让我想到大学的系统结构。。。[/quote] 你大学开设有“系统结构”这一个课程？我大学是没有这门课程的。

哈哈，我学的是计算机，所以有这个专业课 [/quote]

引用 15 楼 zhao4zhong1 的回复:

《计算机组成原理》

对对对，还有组成原理，还有微机接口原理与技术[/quote] 我这学期正在上《计算机组成原理》、《微机接口原理与技术》。这个我真心的表示，感觉这两本书完全没有用啊？这的是都不知道他们在讲的是什么！关于CPU内部的寄存器、存储器、缓存、cache等等，都不知道干什么！上课听得晕晕乎乎的。我完全不知道他们有什么用！哦，仔细看了看楼主放到你帖子里的几个图，发现这些图中的各个硬件，及其内部构造感觉没什么，跟我这两本书中给的相关图片中的硬件排布、构造更加简单。而且，楼主对于图片中的一些硬件有所隐藏，未能体现出来。有些在图片中显示的硬件，也只是简单的显示下。

[/quote] 推荐你看下《计算机科学丛书：深入理解计算机系统》，这个更能从程序员的角度来理解计算机底层。再一个，很多东西暂时看起来没什么用，也许今后你有渐渐的领悟。至于帖子里的图，当然比较简单，只是示意图，因为每个内容都细说的话，都可成一本书了，这个系列主要讲云计算，所以有些东西只是简单介绍到，有兴趣的人可以自己深挖。[/quote] 嗯，明白了，谢谢您。

[/quote] 再者，像c、c++等语言如果你对底层比较了解，你才能更好的利用其特性，高效的实现功能。像java，你如果没有好好了解java虚拟机的实现和原理，可能难以成为一个牛逼的攻城狮，

muzilan 2016-05-16

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[quote=引用 18 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 17 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 16 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 14 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 13 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 12 楼 dear_Alice_moon 的回复:] 感觉好高大上，完全看不懂啊！

这部分比较“硬”，让我想到大学的系统结构。。。[/quote] 你大学开设有“系统结构”这一个课程？我大学是没有这门课程的。

哈哈，我学的是计算机，所以有这个专业课 [/quote]

引用 15 楼 zhao4zhong1 的回复:

《计算机组成原理》

[/quote] 比如一个双层嵌套的for循环，双重循环语句的书写，是有讲究的。不同的书写方式，效率会大不一样。有如下代码模块： typename tArray[20][600]; uint32 i = 0; uint32 j = 0; for (i = 0; i < 20; i++) { for (j = 0; j < 600; j++) { tArray[i][j] = ...; //assign value }//for, j }//for, i 对于以行优先存储方式的计算机来说，上述双重循环的运行效率最高。首先，现代的CPU的体系架构大多都用了预测分支技术，如果双重循环中外循环次数为nNumA，内循环次数为nNumB，则总体上预测失败次数为2 * nNumA + 2，在保证运行结果无误的前提下要保证外循环次数比内循环次数小。其次，现代的计算机体系的存储技术至少都用了局部存储思想，即CPU提取内存的一个位置的数据放到cache中的同时，也会把其附近的数据也提取到cache中，如果内存以行优先存储方式，则提取tArray[0][0]位置的数据的同时，则也会顺便把"tArray[0][1], tArray[0][2], tArray[0][3], tArray[0][4]..."等数据提取出来。上面提到了两个原理，其中第二个原理要比第一个原理重要，因为“CPU访问cache的速度要远高于访问内存的速度，一般CPU访问SRAM的速度比访问DRAM快1000倍”，分支预测失败顶多是对指令进行调整，而指令本身就是CPU所有，无需访问速度，但是数据则是在内存中，速度就很慢了。所以，如果操作系统对数组的存储方式是以列优先存储方式安排的，则上述代码中内循环应该放到外面去。

muzilan 2016-05-16

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[quote=引用 16 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 14 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 13 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 12 楼 dear_Alice_moon 的回复:] 感觉好高大上，完全看不懂啊！

这部分比较“硬”，让我想到大学的系统结构。。。[/quote] 你大学开设有“系统结构”这一个课程？我大学是没有这门课程的。

哈哈，我学的是计算机，所以有这个专业课 [/quote]

引用 15 楼 zhao4zhong1 的回复:

《计算机组成原理》

_明月 2016-05-16

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[quote=引用 17 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 16 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 14 楼 dear_Alice_moon 的回复:] [quote=引用 13 楼 muzilanlan 的回复:] [quote=引用 12 楼 dear_Alice_moon 的回复:] 感觉好高大上，完全看不懂啊！

这部分比较“硬”，让我想到大学的系统结构。。。[/quote] 你大学开设有“系统结构”这一个课程？我大学是没有这门课程的。

哈哈，我学的是计算机，所以有这个专业课 [/quote]

引用 15 楼 zhao4zhong1 的回复: