Подход, который вы демонстрируете, представляет собой довольно старую топологию для материнских плат - он предшествует PCIe, который действительно возвращает его где-то в 00-е. Причина в первую очередь из-за трудностей интеграции.
По сути, 15 лет назад с коммерческой точки зрения технологии для интеграции всего на одном кристалле практически не существовало, и сделать это было невероятно сложно. Интеграция всего привела бы к очень большим размерам кремниевой матрицы, что, в свою очередь, приводит к гораздо более низкому выходу. Выход - это то, сколько штампов вы теряете на пластине из-за дефектов - чем больше кристалл, тем выше вероятность дефекта.
Чтобы бороться с этим, вы просто разделяете дизайн на несколько микросхем - в случае материнских плат это в конечном итоге CPU, North Bridge и South Bridge. Процессор ограничен только процессором с высокоскоростным межсоединением (насколько я помню, это лицевая шина). Затем у вас есть северный мост, который объединяет контроллер памяти, графическое соединение (например, AGP, древняя технология в вычислительном отношении) и еще одну более медленную связь с южным мостом. Южный мост использовался для работы с картами расширения, жесткими дисками, CD-приводами, аудио и т. Д.
За последние 20 лет возможность производить полупроводники на все меньших и меньших технологических узлах с более высокой и более высокой надежностью означает, что становится возможным объединение всего на одном кристалле. Меньшие транзисторы означают более высокую плотность, так что вы можете больше вписываться, а улучшенные производственные процессы означают более высокий выход. На самом деле он не только более экономически эффективен, но также стал жизненно важным для поддержания увеличения скорости в современных компьютерах.
Как вы правильно заметили, наличие одного соединения с северным мостом становится узким местом. Если вы можете интегрировать все в ЦП, включая PCIe Root Complex и контроллер системной памяти, вы внезапно получите чрезвычайно высокоскоростную связь между ключевыми устройствами для графики и вычислений - на PCB вы можете говорить о скоростях порядка Гбит / с, на На кристалле вы можете достичь скорости порядка Tbps!
Эта новая топология отражена на этой диаграмме:
Источник изображения
В этом случае, как вы можете видеть, графические контроллеры и контроллеры памяти интегрированы в центральный процессор. Хотя у вас все еще есть одна ссылка на то, что фактически представляет собой единый набор микросхем, состоящий из нескольких частей северного и южного мостов (набор микросхем на диаграмме), в настоящее время это невероятно быстрое соединение - возможно, 100 + Гбит / с. Все еще медленнее, чем на кристалле, но намного быстрее, чем старые автобусы.
Почему бы просто не интегрировать абсолютно все? Ну, а производители материнских плат по-прежнему хотят, чтобы их можно было настраивать - сколько слотов PCIe, сколько SATA-соединений, какой аудиоконтроллер и т. Д.
На самом деле, некоторые мобильные процессоры интегрируются в процессор еще больше - думаю, одноплатные компьютеры используют варианты процессоров ARM. В этом случае, поскольку ARM сдает в аренду конструкцию ЦП, производители по-прежнему могут настраивать свои матрицы по своему усмотрению и интегрировать любые контроллеры / интерфейсы, которые они хотят.
