主板芯片组的作用.docx

主板芯片组的作用主板芯片组的作用 个人计算机(Personal Computer，简称PC)从20世纪中叶发展到现在，功能越来越强大，结构越来越简单，这不能不归功于个人计算机主板上重要的部件芯片组(Chipset)。 芯片组号称是主板的灵魂和核心，芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，芯片组若不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。芯片组作为主板的核心组成部分，按照在所采用的芯片组数量不同，可分为单芯片芯片组、标准的南北桥芯片组和多芯片芯片组(主要用于高档服务器/工作站，在这里我们将不作介绍。) 一、传统的南、北桥芯片搭配方案 采用双芯片设计的芯片组组通常分为北桥芯片和南桥芯片，那么南桥和北桥芯片主要区别是什么? 在P965芯片组以后Intel推出P35芯片组 1 1、 北桥芯片(North Bridge) 主板能够支持什么类型的CPU、支持什么类型的内存是由北桥芯片决定的 北桥芯片是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥(Host Bridge)。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔 845E芯片组的北桥芯片是82845E，975X芯片组的北桥芯片是82975X等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型(SDRAM，DDR SDRAM以及DDR2等等)和最大容量、AGP插槽、PCI-E x16、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。 2 目前，市面上的CPU种类颇多，一块主板究竟能够支持什么类型的CPU，主要是由主板上的北桥芯片决定的，这也是主板一般都按照北桥芯片来区分型号的原因。另外就是对内存的支持-北桥芯片的一大主要功能是控制内存，而内存标准变化也是比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。如果你发现当你的i945GC主板使用DDR2-800的内存，却只显示DDR2-677，而P965、P35则不存在这要的问题。其实就是这样的原因，Intel的i945GC北桥芯片最高只能支持到DDR2 -667的内存。 北桥芯片另一个功能就是对AGP/PCI-E x16显卡的支持 北桥芯片另一个功能就是对AGP/PCI-E x16显卡的支持， 在Intel平台中，i915以下版本的芯片组支持AGP接口，比如865系列、875系列、845系列芯片组支持AGP 4X/8X接口;而自915系列芯片组开始，英特尔就已经放弃了对AGP的支持，而支持最新的PCI-E x16图形接口。因此，你使用何种接口类型的显卡，也需要有相对应的芯片组来支持。 3 在主板上，北桥芯片在位置设计上一般是尽量CPU最近，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。 4 P35芯片组 南桥芯片主要是控制一些接口 南桥芯片主要是控制一些接口，比如硬盘IDE、SATA接口、USB接口等等，当然PCI、PCI-E总线也是由南桥控制的，由于这些设备的速度都比较慢，所以Intel将它们分离出来让南桥芯片控制，这样北桥高速部分就不会受到低速设备的影响，可以全速运行。 南桥芯片负责I/O总线之间的通信 南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。在芯片组中，为了更好地发挥效能，北桥和南桥之间是有个对应关系的，比方说Intel的P965芯片组，北桥芯片为LE82P965，而南桥则是 82801H，简称为ICH8。不过，由5 于南桥芯片的技术、功能一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片，比如 965除了可以与ICH8系列南桥芯片搭配外，还可以与ICH7系列南桥芯片组搭配使用。更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组 公司的产品，例如此前ATI的芯片组往往采用ATI的北桥+ULI的南桥相搭配。未来南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如RAID、IEEE 1394、WI-FI无线网络、虚拟管理技术等等。 注：英特尔的ICH9南桥芯片 南桥芯片是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多， 离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。 6 此前，南、北桥之间采用的PCI总线，越来越成为系统数据交换的瓶颈。为了PCI总线的数据延迟，很多厂商采用了新的思路，开发出了新的高速连接方式。如AMD芯片组的Hyper Transport芯片连接技术，英特尔芯片组的Hub Architecture及DMI(Direct Media Interface)、VIA芯片组的V-Link芯片连接技术，SIS芯片组使用的MUTIOL芯片连接技术等。这些技术只是在一定程度上缓解了PCI 总线的压力，并没有革命性的突破。在寻求一种统一的标准的过程中，各厂商们推出了第三代I/O总线技术(3rd Generation I/O，3GIO)，即PCI Express，将会极大缓解了南北桥之间的通信对总线的压力。 Intel目前主流的南桥有ICH6、ICH7，它们之间的性能也有所差别，比如说是否支持S-ATA硬盘规格上。VIA的南桥主要有 VT8235、VT8237及最新的VT8251等，这里就不展开介绍了，具体的区别也可以参看其他芯片组介绍的文章。当然这些芯片的好坏并不是由主板生产厂家所决定的，但是主板生产商采取什么样的芯片生产却是直接决定了主板的性能、功能。同时即便使用同类芯片组，不同品牌主板的性能、稳定性仍有所区别， 比如名牌主板凭着其出色的做工，还是成为不少人的首选。 南北桥组合方案是一种历史悠久而且仍然很流行的主板芯片组结构。当然，目前南北桥芯片的定义越来越模糊了，加入了USB、IEEE1394、 SCSI等数据传输界面，甚至ULI的南桥芯片组还融入AGP总线。但是有一点是可以记住的，北桥芯片一般集成度更高且包含更多的技术含量，因为它是构成 我们常提到的“最小系统”的核心主轴，而南桥芯片相对灵活和次要。一般来说，一款CPU就可以决定一款北桥芯片，所以北桥芯片通常情况下不能随便嫁接，而 南桥芯片组与CPU的关系很小，它可以与各种不同的北桥芯片组搭配使用。 7 二、二合为一的单芯片组方案 目前市场上除了采用南北桥搭配的芯片组外，还有单芯片组方案，比如为NVIDIA立下汗马功劳的nForce3、nForce4、nForce5三大系列单芯片组产品。 注：采用单芯片设计的nForce570-SLI! NVIDIA在芯片组产品之所以这样设计是由于Althon64内部整合了复杂内存控制器。如此一来，只要更换新的CPU就可以了支持新的内存 模块，同时简化的北桥设计方案降低了主板厂商的开发难度，让南北桥实现整合成为可能，这样可以加快芯片组的开发进度，同时也降低了成本。于是nVidia 在其nForce4、nForce5等芯片组中，去掉了南桥，而在北桥中则加入了以往由南桥芯片所控制的千兆网络、串口硬盘控制等功能。这也就是所谓的单 芯片芯片组结构。这是近来芯片组发展的另一大趋势，北桥芯片的功能会逐渐单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度，从而变成南北桥合一的单芯片形式其实在芯片组的8 发展历史中Intel第一个开始提出单芯片概念，但是随后人们发现所谓的ICH就是南桥芯片，只不过Intel在当时意识到要提 高南北桥连接带宽而推出中央加速架构。真正推行单芯片技术的还是SiS-SiS在设计支持K7的SiS730、745芯片时，就将南桥和北桥整合到 了一起，之间采用了Multi-threaded I/O Link技术，带宽1.2GB/s。与此同时，ALI也推出过不少单芯片的芯片组。 然而随着南北桥连接技术的发展，单芯片方案所带来的低延迟优势已经越来越不是很明显。得没有必要。Intel有DMI加速结构、VIA有V- Link技术、SiS有渠妙技术，其连接带宽都达到足够使用的境地。在失去这些优势之后，单芯片自然就失去了根本的存在价值，而且其弊端也逐渐显现。首先 便是单芯片的高发热量。由于集成度大幅度提高，良品率低，单芯片的发热量往往非常厉害。以nVIDIA的nForce4和nForce5为例， nVIDIA要求主板厂商一定用使用高品质散热片，并强烈建议采用主动散热，这在客观上提高了成本且不利于稳定性。另外一个十分明显的特点是，单芯片的电 气性能略有下降，使得产品的超频表现受到影响。与此同时，单芯片固有的低良品率劣势也影响着芯片组厂商。9 当初，SiS就是因为发现单芯片复杂性高、很难提 高良品率，甚至没有给性能提升带来任何好处，因此果断地放弃了这一发展方向。 结语： 从目前的趋势来看，双芯片技术应当依然是大势所趋，而单芯片技术因为没能体现出性能优势反而成为一种累赘。尽管如今K8芯片组中的北桥芯片省去 了内存控制器，但是集成更多的PCI Express通道依旧是很大的负担，即便是顶级的nForce590-SLI 芯片组仍采南桥北桥的双芯片设计。再比如nVIDIA虽然在英特尔平台引入了采用单芯片设计的整合芯片组，但也仅仅针对低端型号，甚至规格都进行了相当的 简化，而针对Intel平台的高端芯片组级采用传统的南桥北桥芯片搭配设计。 虽然目前市场上的芯片组型号众多，但到目前为止能够生产芯片组的厂家主要就是Intel、VIA、SiS、NVIDIA、AMD几家，其中目前 以Intel、NVDIA、AMD几家的芯片组最为常见。其中Intel目前主要有P35、965、945GC系列，而NVIDIA则有nForce5、 MCP68、MCP73系列，产品已经涉及AMD、Intel两大平台;AMD则有690G、570X两款产品，至于这些芯片组的具体技术特性，大家可以 参考相关资料。 思考题： 1、 简单描述北桥和南桥在主板上所起的作用 2、 在需要更换主板时，是否可以购买最新的产品?为什么？ 3、 如果计算机的USB口损坏我们通常采用什么方法来修复？ 10