Північний чіпсет проти південного чіпсету - відмінності між ними

Північний чіпсет проти південного чіпсету: як їх визначити? Концепція чіпсету стала досить важливою з роками, особливо якщо мова йде про ігрове обладнання. Виробники запускають свої нові процесори та часто йдуть на руку з новими чіпсетами та контролерами пам'яті. Якщо ви все ще не знаєте, про що ми говоримо, в цій статті ми очистимо всі сумніви щодо цих понять, заглибившись у головну характеристику материнської плати: чіпсет.

Що таке чіпсет і яке його значення

Термін чіпсет позначає набір мікросхем або інтегральну схему, здатну виконувати ряд функцій. У комп'ютерному плані ці функції пов'язані з керуванням різними пристроями, підключеними до материнської плати, та взаємодією між ними.

Набір чіпів завжди розроблявся на основі архітектури центрального процесора, процесора комп'ютера. Ось чому, коли ми говоримо про чіпсет, ми також повинні говорити про сумісні з ним процесори та можливості, які він пропонує нам з точки зору ємності та швидкості. Отже, чіпсет - це контроль зв'язку та мікросхема або мікросхеми, які відповідають за управління трафіком даних на материнській платі. Ми говоримо про процесор, оперативну пам'ять, жорсткі диски, слоти PCIe і в кінцевому підсумку про всі пристрої, які можна підключити до комп'ютера.

В даний час ми знаходимо два чіпсети на платі, а точніше, на борту і процесорі, північний або північний міст і південний або південний міст. Причина називати їх таким чином полягає в їх розташуванні на платі, перша вгорі, найближча до процесора (північ), а друга внизу (на південь). Завдяки чіпсету ми можемо розглядати материнську плату як основну шину системи. Вісь, яка здатна інтегрувати елементи різних виробників і різного характеру інтегровано і без несумісностей між ними. Наприклад, плата Asus з процесором Intel і графічною карткою Gigabyte.

З появою перших електронних транзисторних процесорів 4004, 8008 тощо з'явилася концепція чіпсету. З появою персональних комп’ютерів набуло популярності використання додаткових мікросхем на материнській платі для управління оперативною пам’яттю, графікою, звуковою системою тощо. Його функція була чіткою - зменшення завантаженості основного процесора, виведення його в інші схеми, що в свою чергу підключені до нього.

Північний міст: функції та особливості

Північний міст Intel G35

Ми побачимо, що чіпсет "північ" проти "південь" визначає, що вони є, і як працює кожен. Почнемо з найважливішого, яким буде північний міст.

Північний чіпсет є найважливішим ланцюгом після самого процесора. Раніше він розташовувався на материнській платі і трохи нижче неї, використовуючи чіп, майже завжди обладнаний радіатором. Сьогодні північний міст безпосередньо інтегрований в процесори як від Intel, так і від AMD, провідних виробників персональних комп'ютерів.

Функція цього набору мікросхем полягає в тому, щоб контролювати весь потік даних, що надходить до або від центрального процесора до оперативної пам'яті, шини AGP (раніше) або PCIe (зараз) з відеокарти, а також самого самого чіпсету South. Ось чому його також називають MCH (концентратор контролера пам'яті) або GMCH (графічний MCH), оскільки багато північних чіпсетів також мали інтегровану графіку. Тому його завдання - контролювати роботу процесорної шини або FSB (передня бічна шина) і здійснювати розподіл даних між вищезазначеними елементами. В даний час всі ці елементи вбудовані в єдиний кремній всередині процесора, але це було не завжди так.

Еволюція Північного мосту

Внутрішня архітектура північного мосту інтегрована в AMD Ryzen 3000

Спочатку як плати AMD, так і Intel і навіть інші виробники, такі як IBM, ці чіпсети були фізично розташовані на платі. Зіткнувшись з необхідністю створення інтегральних мікросхем, які б займали мало місця та зменшували кількість завдань для процесорів, єдиним способом було їх відокремлення та підключення ЦП до нього через FSB.

Її складність була майже на рівні процесорів, тому вони також генерували тепло і потребували радіаторів. Також це був єдиний спосіб розігнати систему. Замість того, щоб підвищувати множник процесора, було зроблено підвищення мультиплікатора FSB, який сьогодні був би BCLK або Bus Clock. Завдяки цьому шина в кінцевому рахунку перейшла від 400 МГц до 800 МГц, внаслідок чого частота процесора та оперативна пам’ять також зростали.

Основна причина того, що основні виробники процесорів почали інтегрувати цей чіпсет у свої процесори, було пов’язано із затримкою, яку він ввів. У процесорах, які вже перевищують частоту 2 ГГц, затримка між ОЗУ та ОЗУ стала проблемою і серйозним вузьким місцем. Утримання цих функцій на окремій чіпі потім стало недоліком.

Intel почала використовувати північний чіпсет, вбудований в процесор з архітектури Sandy Bridge в 2011 році, і зміну іменування своїх процесорів на Intel Core ix. Процесори Nehalem, такі як Intel Core 2 Duo і Quad, все ще мали окремий північний міст від них.

А якщо говорити про AMD, то виробник почав використовувати це рішення з перших процесорів Athlon 64 ще в 2003 році за допомогою технології HyperTransport для підключення його північного та південного мосту. Виробник, який розпочав архітектуру x86 з 64 біт і додав би контролер пам'яті до свого процесора задовго до своїх конкурентів.

Південний міст: функції та особливості

AMD X570

Наступним елементом порівняння північного чіпсета з південним чіпсетом буде південний міст або також називається ICH (концентратор вхідного контролера) у випадку Intel та FCH (fusion hub hub) у випадку AMD.

Тоді ми могли б сказати, що південний міст є найважливішим чіпом, розташованим на материнській платі з моменту перенесення північного мосту до процесора. Це його перша відмінність, оскільки в даний час він все ще встановлений на ньому і практично знаходиться в тому ж положенні з моменту заснування. Цей електронний набір відповідає за координацію різних пристроїв вводу та виведення, які можна підключити до комп'ютера.

Під пристроями введення-виведення ми розуміємо все, що вважається низькою швидкістю порівняно з шиною оперативної пам'яті. Ми говоримо, наприклад, про порти USB, порти SATA, мережеву або звукову карту, годинник і навіть управління живленням APM та ACPI, якими також керує BIOS. До цього чіпа існує багато підключень, до нього також приєднується шина PCIe 3.0 або 4.0, залежно від генерації процесора.

В даний час чіпсети набули великої потужності зі швидкістю, що перевищує 1, 5 ГГц, і потребують активних систем охолодження, як у випадку нового покоління AMD X570. Найпотужніші, такі як вищезгаданий AMD та Intel Z390, мають до 24 смуг PCIe, в яких можна розподілити різні з'єднання швидкодіючих периферійних пристроїв, таких як M.2 SSD та інші слоти PCIe, розташовані в зоні розширення плати.

Цей чіп присутній з початку 1991 року з концепцією архітектури місцевих автобусів. У ньому шина PCI була представлена ​​в центрі діаграми, в той час як вгору ми мали північний міст, а вниз південний міст, відповідальний за "повільніші" пристрої.

Сучасний Південний чіпсет та його значення

Чипсет не тільки управляє пристроями введення / виводу на платі, але також відіграє дуже важливу роль у сумісності з процесором. Насправді в більшості випадків чіпсети з'являються разом з новими процесорами, випущеними на ринок, асоціюючись зі своєю архітектурою.

Це не завжди так, оскільки і AMD, і Intel мають набори мікросхем, сумісні з процесорами різних поколінь, хоча залежно від випадку певні функції будуть доступні чи ні. Наприклад, чіпсет AMD X570 підтримує PCIe 4.0 разом з новим AMD Ryzen 3000. Але якщо ми поставимо Ryzen 2000 на плату, яка також сумісна, шина стане PCIe 3.0. Те саме відбудеться зі швидкістю оперативної пам’яті та її заводських профілів JEDEC. Ця сумісність багато в чому залежить від BIOS та його вбудованого програмного забезпечення, оскільки вона в кінцевому рахунку відповідає за управління основними параметрами різних елементів на платі.

Поточні чіпсети Intel

Чіпсет	MultiGPU	Автобус	Провулки PCIe	Інформація
Для роз'ємів процесорів Intel Core 8-го та 9-го поколінь LGA 1151
B360	Ні	DMI від 3, 0 до 7, 9 Гб / с	12x 3.0	Поточний чіпсет середнього класу. Не підтримує розгін, але підтримує до 4х USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX та SLI	DMI від 3, 0 до 7, 9 Гб / с	24x 3.0	В даний час більш потужний чіпсет Intel, який використовується для ігор та розгону. Велика кількість смуг PCIe, що підтримують +6 USB 3.1 Gen2 та +3 M.2 PCIe 3.0
HM370	Ні (чіпсет ноутбука)	DMI від 3, 0 до 7, 9 Гб / с	16x 3.0	Чипсет, який зараз найбільше використовується в ігровому ноутбуці. Є варіант QM370 з 20 смугами PCIe, хоча він мало використовується.
Для процесорів Intel Core X і XE в розетці LGA 2066
X299	CrossFireX та SLI	DMI від 3, 0 до 7, 9 Гб / с	24x 3.0	Чипсет використовується для процесорів Intel із захопленим діапазоном

Поточні чіпсети AMD

Чіпсет	MultiGPU	Автобус	Ефективні смуги PCIe	Інформація
Для процесорів AMD Ryzen 1-го та 2-го поколінь в розетці AMD
А320	Ні	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	Це самий базовий чіпсет в асортименті, орієнтований на базове обладнання з Athlon APU. Підтримується USB 3.1 Gen2, але не розгін
B450	CrossFireX	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	Чіпсет середнього класу для AMD, який підтримує розгін, а також новий Ryzen 3000
X470	CrossFireX та SLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	Найбільше використовується для ігрового обладнання до приходу X570. Його плати за вигідною ціною, а також підтримують Ryzen 3000
Для процесорів AMD Athlon 2-го та 2-го та 3-го ген Ryzen в розетці AM4
X570	CrossFireX та SLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	Виключено лише 1-й рід Ryzen. Це найпотужніший чіпсет AMD, який зараз підтримує PCI 4.0.
Для процесорів AMD Threadripper з розеткою TR4
X399	CrossFireX та SLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	Єдиний чіпсет, доступний для AMD Threadrippers. Його кілька смуг PCI дивують, оскільки всю вагу несе процесор.

Підсумок відмінностей чіпсет північ від південь

Шляхом синтезу ми збираємося розбити всі функції двох наборів чіпів, щоб зробити ще зрозумілішим, чому присвячений кожен.

AMD Ryzen 3000 - X570 Архітектура

Поточні функції північного чіпсета

З плином часу функції північного чіпсета проти південного чіпсету зростали досить дивно. У той час як перші версії, інтегровані в процесори, стосувалися лише керування шиною оперативної пам'яті, тепер вони розширили свої можливості з приходом шини PCI-Express. Давайте подивимося, що це все:

• Контролер пам'яті та внутрішня шина: це все ще основні функції. Для AMD у нас є шина Infinity Fabric, а для Intel - шина Ring і Mesh. 64-бітна шина, здатна адресувати до 128 ГБ оперативної пам’яті в двоканальному або квадроканалі (ланцюги 128 або 256 біт одночасно) до 5100 МГц у випадку нового AMD Ryzen 3000. Зв'язок між процесором і південним мостом: Звичайно, у нас є автобус зв'язку між процесором та південним мостом, який ми бачили. У випадку з Intel він називається DMI, і він у своїй версії 3.0 зі швидкістю передачі даних 7, 9 Гб / с. Для AMD використовуйте 4 смуги PCIe 4.0 у своїх нових процесорах, також досягаючи 7, 9 Гб / с. Частина смуг PCIe: Поточні процесори, а точніше північні мости, мають можливість направляти дані безпосередньо з слотів PCIe. Місткість вимірюється в смугах, і може мати від 8 до 48 різьбових ниток. Вони йдуть прямо в слоти PCIe x16 для відеокарт і навіть M.2 SSD. Швидкісні накопичувальні пристрої: насправді це одна з функцій північного чіпсету. Він обробляє частину сховища відповідно до конструкції тарілки та її асортименту. AMD завжди підключає до свого процесора слот M.2 PCIe x4, а Intel робить те ж саме для своїх пам'яті Intel Optane. Порти USB 3.1 Gen2: Ми навіть можемо знайти порти USB, підключені до процесора, особливо інтерфейс Thunderbolt 3.0 від Intel. Інтегрована графіка: Аналогічно, багато поточних процесорів мають інтегровану графіку або IGP, а спосіб потрапляння їх на панель вводу / виводу плати - це через внутрішній контролер з портом HDMI або DisplayPort. Таким чином ми маємо можливість без проблем відтворювати вміст у 4K 4096 × 2160 @ 60 FPS. Wi-Fi 6: Крім того, нові процесори будуть інтегрувати функції бездротової мережі безпосередньо у свої нові мікросхеми, додаючи ще більше функціональності новому стандарту Wi-Fi, що працює з протоколом IEEE 802.11ax.

Intel Core 8-го покоління та архітектура Intel Z390

Функції струму на півдні

На частині південного мосту ми зараз будемо виконувати всі ці функції:

• Пряма шина до центрального процесора: Як ми вже згадували, набір мікросхем півночі та півдня буде підключений через шину для надсилання відповідних даних до процесора. І Intel, і AMD працюють сьогодні зі швидкістю, близькою до 8 Гб / с. Частина смуг PCIe: інша частина смуг PCI, якої немає в процесорі, - це південний міст, насправді вони будуть від 8 до 24, залежно від продуктивності чіпсета. У них підключені слоти M.2 PCIe x4, слоти розширення PCIe та різні швидкодіючі порти, такі як U.2 або SATA Express. USB-порти: Більшість портів USB перейде безпосередньо до цього чіпсету, за винятком певних випадків, про які ми вже згадували раніше. На даний момент мова йде про порти USB 2.0, 3.1 Gen1 (5 Gbps) та 3.1 Gen2 (10 Gbps). Мережева та звукова карта: двома іншими важливими компонентами розширення будуть мережеві та звукові мережеві карти, завжди підключені до цього чіпсету. Порти SATA та підтримка RAID: Так само повільне зберігання також завжди буде підключено до південного мосту. Ємність становить від 4 до 8 портів SATA. Крім того, він пропонує можливість створювати RAID 0, 1, 5 і 10. Шина ISA або LPC: ця шина все ще діє на поточних материнських платах. До нього ми підключили паралельний і послідовний порти, крім миші та клавіатури PS / 2. Шина SPI та BIOS: аналогічно, ця шина підтримується, забезпечуючи доступ до флеш-пам’яті BIOS. SMBus для датчиків: датчикам температури та оборотів в обороті також потрібна шина для надсилання даних, і це буде відповідальним за це. DMA Controller: Ця шина забезпечує прямий доступ до оперативної пам'яті для пристроїв ISA. Управління живленням ACPI та APM: Нарешті, чіпсет керує частиною управління енергією, зокрема, як працює режим економії енергії, щоб вимкнути або призупинити роботу системи.

Висновок про північний чіпсет проти південний чіпсет

Що ж, ця стаття доходить до цієї точки, в якій ми детально деталізуємо, з чого складається північний міст і південний міст. Крім того, ми спостерігали її еволюцію та всі функції кожної з них на поточних материнських платах.

Тепер ми залишаємо вам кілька апаратних статей для продовження навчання:

Якщо у вас є якісь питання або ви хочете внести виправлення щодо вмісту, залиште нам коментар у полі. Сподіваємось, ви знайшли корисним