pc解讀4：初識南北橋

前段時間找了一些cpu介面方面的書，以為程式員只要瞭解了cpu的介面，甚至瞭解了cpu的指令集就可以寫好程式甚至成為系統分析員了，後來覺得還是不夠，看了下電腦各組件的串連拓撲圖，才知道南北橋也是相當相當相當重要的啊。

電腦技術發展速度驚人，無論是軟體結構還是硬體結構，都一直在變化發展中，使得我們的電腦效能一直在高速增長。同時也產生了一個問題，就是我們去瞭解硬體的時候，因為其處在不斷的變化而不好全面掌握。但是不管怎麼樣，我們先從抽取一個靜態面，再看其衍生出的情況，也許就比較清楚了。

上面這個圖畫的是一個比較成熟的結構。一看就顛覆了我們以前的一些概念，以前，我們認為 cpu是直接連接到主存(RAM)上，現在看，cpu只跟北橋相連。所謂北橋也就是北邊的橋，哈哈。他跟橋接器一樣，別人接到他上面，他就可以用路由轉寄手段協助他們之間進行通訊。

我們看到，串連到北橋上的有cpu, RAM, Cache, 還有AGP顯卡（顯卡再直連CRT顯示器）和pci匯流排，pci匯流排上串連的非常重要的一個裝置是南橋。南橋上接的是一些相對低速的io介面裝置以及傳統的ISA匯流排。低速的IO裝置主要有鍵盤，滑鼠, ide介面的硬碟，光碟片，還有現在紅的發紫的USB，以及舊的串列並行介面等。

為什麼這麼布局呢，是因為我們把裝置分成兩類，一類是資料量互動比較大的，速度比較快的裝置，像cpu,主存,緩衝以及AGP顯示器。這些裝置通過快速的北橋橋接在一起，使得他們能夠快速的進行通訊。

相對而言，南橋上的裝置就是一些比較低速的裝置，像硬碟, 網卡之類的IO 裝置。cpu要訪問這些裝置的io空間，需要先過北橋，然後由北橋”路由”到南橋, 南橋也是一個橋，南橋再將這些資料路由到相應的裝置上。

可見，cpu一條簡單的指令，如讀取硬碟扇區資料，卻需要經過北橋，南橋，再到整合在南橋上的ide控制器轉ide介面最後通向ide裝置。程式員只管下達cpu指令來讀寫資料，而資料（指令也是資料）的傳輸卻需要經過匯流排，橋，介面這些裝置。瞭解這些，我們可以更清楚的認識到系統的瓶頸在哪裡，以及新的硬體裝置在哪些方面有效能的突破。

如我們可能在區域網路上下載電影等大檔案，覺得他速度不夠快，那速度慢在哪，最高能到哪，我們是可以去分析的。就看資料轉送的每一段速率是多少。下載服務中，首先通過網路，從一個電腦的網卡裝置傳到另一個電腦的網卡裝置，pc機的網卡一般在南橋上，所以，資料從網卡轉到南橋晶片，再到北橋，最後存到記憶體中，再從記憶體往回通北橋再到南橋，再到ide硬碟中，這期間要兩次過南北橋之間的pci匯流排，而pci匯流排傳輸速度最高是133M，而且是南橋上的所有裝置共用的通路。

所以，現在隨著高速io裝置的出現，如usb3.0,這種南北橋之間的pci串連成了系統的瓶頸，所以我們看到intel，AMD等南北橋晶片廠商開始對其架構進行了大的改進，提供了南北橋之間更高的連線速度，有興趣的讀者可以問問百度就知道了。

當然，在這裡我們只講了他們的串連關係，清楚了一點點而已，後面我們還需要繼續研究他們通訊的解決方案，我們知道網路通訊用ip, 那麼電腦裡面的裝置通訊用什麼呢,又是怎麼樣一種設計呢，請看後問分解。