“21天好习惯”—第六天
今天接着第五天的，继续记录硬件系统的知识
典型的硬件系统结构及其特点
（1）微型机的“南 - 北”桥经典架构
图1-7是一个典型的微型计算机硬件系统架构模型示意。该模型基于Intel平台经典的“南 - 北”桥布局结构，广泛流行多年。在这种架构模型中，CPU、存储器、输入/输出设备和接口等部件通过各类总线实现互联互通。
由图可知，
北桥芯片组主要承担内存控制、视频控制和与CPU的交互；
南桥芯片组负责控制外部的输入/输出，如键盘、鼠标、硬盘、网络设备等，还承担BIOS的管理任务。
北桥（也称主桥）南桥之间通过DMI即直接媒体接口标准的总线相互连接，形成“CPU - 北桥 - 南桥 - 外设”模式的信息传输与控制架构。
（2）小型机的硬件体系架构
微型机和小型机系统往往侧重于以较低的硬件代价实现较强的系统功能，因此常用多组系统总线作为系统中各部件互连的基础，如连接CPU、存储器和I/O接口，再通过接口连接外部设备。
图1-8展示了惠普公司的一款名为ProLiant DL 300系列的双处理器小型机（服务器）的硬件系统架构模型。该系列的小型机主要特征是：采用双CPU模式和Intel C600 系列芯片组构成单桥体系架构，不再采用微型机中经典的“南 - 北”桥架构布局。与微型机经典的“南 - 北”桥体系架构布局相比，该小型机仅使用了一个芯片组，这是因为其使用的处理器（E5-2620 v2）已集成了绝大多数北桥芯片的功能，如内存控制和显示核心等，因此只需要保留类似于南桥芯片组（Intel C600芯片组）的功能即可。实际上在服务器中这种架构非常具有代表性。
（3）超级计算机的硬件体系架构
对于计算机的硬件体系架构，除了微型机的单处理器、南 - 北桥架构和小型机的多处理器、单桥架构外，常见的还有一种采用多处理机分布式架构的超级计算机体系架构。图1-9展示了中国国防科学技术大学研制的TH-2（天河二号）超级计算机的系统架构模型。
总体架构模式上，天河二号分成4个集群：管理集群、计算集群、存储集群和通信集群。各功能集群间通过基于TH Express-2的通信主干网络形成“胖树”拓扑互连结构，网络中的数据通过光电混合传输及专有网络协议进行高速的可靠传输。
通信集群由13个通信机柜构成，每个机柜安装一台576端口大型路由器和若干各级交换机，各计算机节点通过PCI-E 2.0 标准协议接入通信集群。用于前端处理器的管理集群共8各大型机柜，各节点包含4096颗FT-1500处理器。
管理集群的主要功能是管理整个计算机系统，包括故障诊断、大型计算任务在计算节点上的分配和调度，以及权限和通信资源的分配、管理。
存储集群包括24个存储机柜，采用磁盘阵列技术，总容量高达12.4PB。
计算集群是整个系统的计算核心，由125给机柜组成，每个机柜容纳16块主板，每个主板部署有2个计算节点，共计16000个计算节点，每个节点拥有独立的64GB内存，节点使用中央处理器及协处理器的架构布局。
（图片来源于课本《计算机组成原理》）
