硬件工程師培訓(xùn)教程(十一)

第三節(jié) 主板芯片組綜述
一、主板與芯片組的關(guān)系
芯片組是主板的靈魂,決定了主板的性能和價(jià)格。主板上的芯片組又稱之為控制芯片組(Chipset),與主板的關(guān)系就好像CPU 對于整機(jī)的關(guān)系一樣,提供了主板所需的完整核心邏輯。正如人的大腦分左腦和右腦,主板上的芯片組由北橋芯片和南橋芯片組成。其中北橋芯片負(fù)責(zé)管理L2 Cache 、支持存的類型及最大容量、是否支持AGP 加速圖形接口及ECC 數(shù)據(jù)糾錯(cuò)等。對USB 接口、UDMA/33 EIDE 傳和ACPI(Advanced Configuration and Power Interface,高級(jí)電源管理)的支持以及是否包括KBC (鍵盤控制模塊)和RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊)則由南橋芯片決定。因此,芯片組的類型將直接影響主板甚至整 機(jī)的性能。
二、主流芯片組一覽
在386 和486 時(shí)代,生產(chǎn)主板芯片組的廠商很多,其中包括VIA 、UMC(聯(lián)華)、SiS 和ALi 等。Pentium處理器上市后,由于各芯片組制造廠商對其技術(shù)不熟悉,使得早期586 級(jí)主板對Pentium 處理器的支持 不盡人意。在這種情況下,Intel 公司開始自己研發(fā)主板芯片組,使其能夠更好地支持Pentium 系列處 理器。在Intel 公司正式加入芯片組競爭的短短幾年中,很多專業(yè)芯片組廠商的市場份額大幅下降,甚 至轉(zhuǎn)行生產(chǎn)其他產(chǎn)品,Intel 芯片組的市場份額也一度達(dá)到了近90%。
1.Intel 芯片組
(1)Intel 430TX
Intel 430TX 是Intel 于幾年前推出的專門支持Pentium MMX 級(jí) CPU 的芯片組,針對MMX 技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。同時(shí)該芯片組還支持AMD K6 和Cyrix M Ⅱ CPU 。Intel 430TX 芯片組利用動(dòng)態(tài)電源管理結(jié)構(gòu),長了便攜式電腦的電池使用時(shí)間。430TX 芯片組支持APM(高級(jí)電 源管理),可使電腦在不工作時(shí)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài),從而達(dá)到節(jié)能的 目的。430TX 芯片組能更好地支持SDRAM,對內(nèi)存的讀取時(shí)間也比此 前的VX 芯片組有所縮短。此外還支持UDMA/33 和USB 接口。
(2)Intel 440BX
Intel 440BX 芯片組可以算做一個(gè)奇跡,能夠在競爭如此激烈、技術(shù)更新一日千里的IT 界特別是 芯片組領(lǐng)域存活這么長時(shí)間的,目前還只有Intel 440BX 芯片組。440BX 芯片組由北橋82443BX 和南橋 82371EB(或2371AB)組成,支持雙CPU 、100MHz 外頻、1024MB 內(nèi)存,并支持ECC 內(nèi)存校驗(yàn)。440ZX 芯片 Intel 440BX 芯片組 的北橋芯片82443BX 組是BX 芯片組的簡化版,不支持雙CPU,只支持
2 個(gè)DIMM 插槽、3 個(gè)PCI 插槽和1 個(gè)ISA 插槽,最 多支持512MB 內(nèi)存,且不提供ECC 校驗(yàn)功能。
同時(shí),440ZX 芯片組還細(xì)分出了82443ZX 和 82443ZX-66 兩種版本,后者不支持100MHz 前端總 線(FSB ——Front Side Bus)。時(shí)至今日,還有 許多主板廠商在改進(jìn)440BX 主板,比如增加UDMA/ 100 和RAID 功能,以滿足新的需要。不過隨著新 一代芯片組的推出,440BX 終將成為人們的回憶。
(3)Intel 440GX
Intel 440GX 芯片組是為了滿足服務(wù)器領(lǐng)域的需求而開發(fā)的 高檔芯片組,從這個(gè)意義上講,Intel 440GX 芯片組較之其他芯 片組而言具有更高的穩(wěn)定性。在性能方面,作為440BX 的超集, 440GX 除了具有440BX 芯片組的全部特點(diǎn)外,主要增加了在100MHz 總線頻率下對Slot 2 接口的Xeon(至強(qiáng))處理器的支持,最多允 許4 顆CPU 以SMP(Symmetric Multi-Processing,對稱多處理) 模式工作。440GX 芯片組也為南北橋結(jié)構(gòu),北橋芯片為82443GX, 南橋芯片依然使用82371EB 。440GX 支持高達(dá)2GB 的SDRAM(單條 512MB)內(nèi)存,允許使用ECC,有更完善的AGP 2x 接口和USB 接口, 并具有Modem 及網(wǎng)絡(luò)遙控喚醒功能,符合PC'97 能源管理規(guī)范。 //本文來自腳本之家www.dbjr.com.cn轉(zhuǎn)載請注明
(4)Intel 450NX
Intel 450NX 芯片組是專門為企 業(yè)級(jí)服務(wù)器量身制造的芯片組。由于 大多數(shù)服務(wù)器系統(tǒng)對圖形顯示沒有太 高要求,所以Intel 450NX 芯片組沒 有提供對AGP 的支持。Intel 450NX 芯片組使用了地址位序列改變(ABP) 和高帶寬的四路交錯(cuò)技術(shù),支持8GB 內(nèi)存,可提供4 個(gè)32 位PCI 接口和兩 個(gè)64 位PCI 接口(或兩個(gè)32 位PCI 、一 個(gè)64 位PCI 接口)。
處理器總線接口的地址寬度為 36 位、數(shù)據(jù)寬度為64 位,工作頻率 為100MHz 。用特別的群集控制器能同使用8 個(gè)Xeon 處理器。高性能的內(nèi) 存管理系統(tǒng)包括C2C 和ABP(Address Bit Permutiong),它能提供充足的 帶寬(1GB/s)。450NX 由4 部分組成: //本文來自腳本之家www.dbjr.com.cn轉(zhuǎn)載請注明
82451NX 內(nèi)存和I/O 橋控制器、 82454NX PCI 增強(qiáng)橋、82452NX RAS/CAS 發(fā)生器和82453NX 多重路徑數(shù)據(jù)訪問 。450NX 芯片組也具有企 業(yè)級(jí)服務(wù)器必需的可靠性 ,它可在 3 個(gè)主要的數(shù)據(jù)傳輸接合點(diǎn)進(jìn)行檢查:MIOC 和系統(tǒng)總線有ECC 校驗(yàn), 總線控制器也有奇偶校驗(yàn);MIOC 和內(nèi)存子系統(tǒng)的ECC 校驗(yàn);MIOC 和PCI 增強(qiáng)橋(即MIOC/PXB 增強(qiáng)總線和 PCI 總線之間)的奇偶校驗(yàn)。
(5)Intel 440EX
Intel 440EX 芯片組是Intel 當(dāng)初為賽揚(yáng)處理器特別開發(fā)的一款 芯片組,支持AGP 。Intel 440EX 芯片組采用了傳統(tǒng)的南北橋芯片組 結(jié)構(gòu),北橋芯片型號(hào)為82443EX,南橋芯片仍使用82371AB ,外頻只 支持66MHz 。與440BX 芯片組相比,Intel 440EX 芯片組除成本稍低 外,并無過人之處,目前已被淘汰。
(6)Intel i810 系列
Intel i810 芯片組是Intel 公司1999 年特別針對賽揚(yáng)處理器設(shè)計(jì) 的面向低端市場的主流芯片組,包括i810L 、i810 、i810-DC100 和i810E 。 Intel i810 芯片組在440EX 和440ZX 的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn),同時(shí)不再 采用傳統(tǒng)的南、北橋架構(gòu)。
該芯片組由GMCH (Graphics & Memory Controller Hub,圖形與內(nèi)存控制中心) 芯片——Intel 82810 、ICH(Input/Out- put Controller Hub,輸入/輸出控制 中心)芯片——Intel 82801 和FWH(Firmware Hub,固件中心,與BIOS 類似)芯片 ——Intel 82802 組成。i810 集成了i752 圖形加速芯片,同 時(shí)針對66MHz 與100MHz 系統(tǒng)總線頻率 、PC100 SDRAM 使用的同步或異步 主內(nèi)存接口等作了適當(dāng)優(yōu)化。由于采用了Hub-Link 架構(gòu),GMCH 芯片和 ICH 芯片間的帶寬達(dá)到了256MB/s,IDE 設(shè)備、USB 設(shè)備和AC'97 聲卡直 接連在ICH 芯片上,大大提高這些設(shè)備 和CPU 交換數(shù)據(jù)的速度。傳統(tǒng)的PCI 總線也接到ICH 芯片上,仍為 133MHz,用來插一些功能卡,如網(wǎng)卡等??傊?,i810 的性價(jià)比不錯(cuò), 比較適合普通的商業(yè)及家庭用戶。但最值得關(guān)注的是它所采用的全新 架構(gòu)。
i810-DC100 支持100MHz 前端總線頻率(CPU 到GMCH)和4MB 外置顯 存,最大內(nèi)存容量由i810 的256MB 增加到512MB 。i810E 則是在i810- DC100 的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,支持133MHz 前端總線頻率,可支持的PCI 插槽數(shù)增加到 6 根。而從i810E 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的i810E2 則支持P Ⅲ和新賽楊處理器,由于采用了ICH2 芯片,可以支持UDMA/100 。
i810 系列芯片組性能對比表
(7)Intel i820
i820 芯片組由82820(MCH)、82801AA(ICH)和82802AB(FWH)組成。由此可見,它和i810E 的最大不 同就在MCH 芯片上。82820 提供了133MHz 內(nèi)存總線頻率,使內(nèi)存和CPU 工作在相同的頻率下。i820 支 持oppermine 處理器、AGP 4x 、Ultra DMA/66 傳輸模式、AC'97 規(guī)范、兩個(gè)USB 接口、6 個(gè)PCI 插槽,再配合Rambus DRAM,其帶寬由SDRAM 的528MB/s 提升到1.2GB ~1.6GB/s,系統(tǒng)性能大幅提升。
i820 芯片組支持標(biāo)準(zhǔn)的PC133 規(guī)范、AGP 4x 、Ultra DMA/66,并采用同i810 相同的加速Hub 架構(gòu),
但未集成圖形顯示芯片,所以GMCH 芯片就成了MCH 芯片,MCH 到ICH 間的帶寬依然為256MB/s 。i820 最大的特點(diǎn)是支持Rambus DRAM(Direct RDRAM)內(nèi)存,其內(nèi)存頻率高達(dá)300 ~400MHz,帶寬可達(dá)1.6GB/s 。
由于Rambus DRAM 內(nèi)存價(jià)格昂貴,Intel 為了加快i820 進(jìn)入市場的速度,在i820 主板上增加了一個(gè)新芯片,這就是MTH(內(nèi)存轉(zhuǎn)接橋)芯片,以支持在i820 主板上使用普通SDRAM 。但由于SDRAM 的帶寬和RambusDRAM 相差甚遠(yuǎn),i820 的性能不能充分發(fā)揮,后來又發(fā)現(xiàn)MTH 芯片有Bug,導(dǎo)致Intel 回收所有帶MTH 芯片的i820 主板。
(8)i820E
作為820 芯片組的增強(qiáng)版本,i820E 重新確定了自己面向商業(yè)和e- Home 市場的定位,主要針對于高端用戶的需求。與其上一代相比, i820E 芯片組最大的改變就是把ICH 升級(jí)為新的82801BA 控制芯片 (ICH2)。i820E 支持100/133MHz 外頻雙處理器,支持最高2GB 的PC600 、 PC700 和PC800 的Direct RDRAM,內(nèi)存帶寬最高可達(dá)1.6GB/s,比100MHz SDRAM 的峰值速度快兩倍。i820 還支持STR(Suspend To RAM,內(nèi)存喚醒)、UDMA/100 、省電模式、AGP 4x 和CNR 接口。 82801BA ICH2 采用324 針BGA(Ball Grid Array,球狀矩陣排列) 封裝,包括兩個(gè)USB 控制器、6 聲道、完全環(huán)繞聲AC'97 音頻、全面整 合的LAN(Local Area Network,局域網(wǎng))功能,此外還支持1Mbps Home PNA 、10/100Mbps LAN 和管理10/100Mbps LAN 。ICH2 的輸入信號(hào)INTRUDER#可在系統(tǒng)文件被打開時(shí)自 動(dòng)執(zhí)行,并激活SMI#或TCO 中斷 ,在沒有操作或懸掛的情況下,能夠發(fā)現(xiàn)軟件故障或系統(tǒng)入侵,然后 發(fā)出AlertCLK 和AlertData 信號(hào),通知網(wǎng)絡(luò)管理器進(jìn)入戒備狀態(tài)。
(9)i815/i815E
i815 芯片組(代號(hào)Solano)是Intel 公司第一款全面支 持PC133 SDRAM 的芯片組,其GMCH 芯片為82815,ICH 芯 片為82801AA,F(xiàn)WH 芯片為82802AB 。i815 支持133MHz 前 端總線頻率,即整合了i752 顯卡,又支持外接AGP 4x 顯 卡,同時(shí)支持UDMA/66 。
盡管許多廠家充分挖掘Intel BX 芯片組的潛力,開 發(fā)支持UDMA/66 和133MHz FSB 的主板,但由于芯片規(guī)格 的問題,如芯片只是針對100MHz FSB 設(shè)計(jì),導(dǎo)致在133MHz FSB 下,所支持的內(nèi)存從1GB 降到768MB,而且440BX 不支
持AGP 4x 等高級(jí)性能,所以在和VIA 的694X 等新款芯片組競爭時(shí),已沒有多少優(yōu)勢可言。而i820 又一時(shí)得不到承認(rèn),所以Intel 推出了i815 芯片組,作為440BX 的替代產(chǎn)品。 在i815 之后,Intel 又發(fā)布了i815E 芯片組,采用了與i820E 相同的ICH2 芯片,相對于i815 所用 的ICH 增加了對UDMA/100 的支持,USB 接口的數(shù)據(jù)傳輸速度從12Mbit/s 增加到24Mbit/s 并支持CNR 接 口。i815/i815E 芯片組既支持eleron 系列處理器,也支持P Ⅲ Coppermine 處理器。
(10)Intel 815EP
Intel 成功地推出了i815 和i815E 芯片組后 ,由于其自帶i752 顯卡的3D 效果遠(yuǎn)低于目前的主流顯 卡,Intel 又推出了不帶顯示功能的i815EP 芯片組。由于去掉了整合的顯卡,所以成本得以降低。在 功能方面,除了不帶顯卡外,其他均同i815E 。由于MCH 芯片的晶體管數(shù)量減少,有利于提高其成品率, 減少芯片內(nèi)部的出錯(cuò)概率。另外,部分廠家還根據(jù)芯片組的特點(diǎn)開發(fā)了附加功能,如技嘉的SCR(智能 卡閱讀器接頭)。
(11)i815G 和i815EG
i815G 芯片組在截稿時(shí)仍然沒有發(fā)布,但預(yù)計(jì)應(yīng)該在2001 年3 季度問世。它似乎是為了取代i810系列而設(shè)計(jì),過去也被稱為i815 Stepping B 。i815G 支持最新的Tualatin 處理器和PC133 SDRAM,這兩個(gè) 特性都是i810E2 所沒有的。同時(shí)它也整合了i752 顯卡, 提供AGP 插槽。其ICH 提供了對UDMA/66 、兩個(gè)USB 端口和整合的AC?7 聲卡的支持。
i815EG 芯片組問世的時(shí)間很可能與i815G 接近,同 樣的是i815 Stepping B 版。但它的輸入輸出控制芯 片采用的是ICH2,支持UDMA/100 、雙USB 端口等。CNR 插槽替代了過去ICH 中支持的AMR 插槽。
雖然這之前我們已經(jīng)看到了許多標(biāo)記i815 Step- ping B 的測試主板面世,而且它們都帶有AGP 插槽,但也許未來還會(huì)有不配備AGP 插槽的版本,它會(huì) 用來代替i810 。由于Intel 在芯片組方面的工作重點(diǎn)已經(jīng)全面轉(zhuǎn)移到支撐P4 的i845 和i850 上,目前 有關(guān)i815G 和i815EG 的消息很少,估計(jì)到發(fā)布時(shí)也不會(huì)看到鋪天蓋地的宣傳攻勢。它們不是主力產(chǎn)品, 只是Intel 低端政策的延續(xù)
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