Чипсеты материнских плат

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Тамбовский Государственный Технический Университет

Факультет информационных технологий

 

 

Кафедра ИСиЗИ

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

«Чипсеты  материнских плат»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы СИС-21:

Верещагин Д.В.

 

 

Проверила:

Дидрих И.В.

 

 

Тамбов 2011

Оглавление

 

1. Определение «чипсет»…………………………………………………………………. 3
2. История возникновения……………………………………………………………….. 3
3. Чипсеты современных компьютеров………………………………………………… 3
4. Чипсеты для современных x86-процессоров………………………………………...4
5. Чипсеты ARM……………………………………………………………………………4
6. Чипсеты компании Intel……………………………………………………………… 5
7. Семейство чипсетов Intel 915/925 Express………………………………………….. 5
8. Семейство чипсетов Intel 945/955 Express………………………………………….. 9
9. Чипсеты компании NVIDIA…………………………………………………............  11
10. Чипсеты семейства NVIDIA nForce4.......................................................................... 11
11. Семейство чипсетов NVIDIA GeForce 6100 IGP.......................................................14
12. Чипсеты компании SiS………………………………………………………………...15
13. Чипсеты SiS для процессоров Intel…………………………………………………..15
14. Чипсеты SiS для процессоров AMD64……………………………………………....17
15. Чипсеты компании VIA……………………………………………………………….19
16. Чипсеты VIA для процессоров Intel…...…………………………………………….19
17. Чипсеты VIA для процессоров AMD…………………………………………...........21
18. Чипсеты ATI……………………………………………………………………………22
19. Чипсеты ATI для процессоров Intel………………………………………………....22
20. Чипсеты ATI для процессоров AMD………………………………………………...23
21. Чипсеты компании ULi………………………………………………………………..25
22. Чипсеты ULi для процессоров AMD………………………………………………...25
23. Чипсеты ULi для процессоров Intel………………………………………………….26
24. Список используемой литературы…………………………………………………..28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в сотовых телефонах[9].

 

История

Первые чипсеты в современном  понимании этого термина появились в середине 1980-х. Первопроходцами стали разработчики компьютеров серии Amiga с чипсетом OCS (позже его сменил ECS и AGA). Немногим позже компания Chips & Technologies предложила чипсет CS8220 (основной чип 82C206) для IBM PC/AT-совместимых систем. Примерно тогда же появились компьютеры серии Atari ST, также созданные с использованием чипсета[7].

На развитие отечественной  вычислительной техники, при существующих самобытных школах (Глушкова, Лебедева,Петрова, Ершова, Абрамова, Брусенцова, Каляева, Шура-Бура и др), существенное влияние оказали успешные разработки зарубежной микроэлектроники, в первую очередь американской. Специфика использования вычислительной техники в СССР и её разработки сыграли свою роль и в разработке отечественных «чипсетов» — ими стали так называемые «наборы микросхем» и «микропроцессорные комплекты». Учитывая состояние развития технологий на момент распада СССР и последующие события в стране, в настоящее время в России существует заметный перевес теоретических разработок над практическими[4].

 

Чипсеты современных компьютеров

Чаще всего чипсет современных  материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):

1. контроллер-концентратор памяти (англ. Memory Controller Hub, MCH) или северный мост (англ. northbridge) — обеспечивает взаимодействие ЦП с памятью. Соединяется с ЦП высокоскоростной шиной (FSB, HyperTransport или QPI). В современных ЦП (например Opteron, Itanium, Nehalem, UltraSPARC T1) контроллер памяти может быть интегрирован непосредственно в ЦП. В MCH некоторых чипсетов может интегрироваться графический процессор;
2. контроллер-концентратор ввода-вывода (англ. I/O Controller Hub, ICH) или южный мост (англ. southbridge) — обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI, низкоскоростными интерфейсами PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и пр.

Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT,PS/2[3].

Существуют и чипсеты, заметно  отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.

Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет имикропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура[2].

 

Чипсеты для  современных x86-процессоров

В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в  первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат[1].

Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:

• Intel
• NVidia
• ATI/AMD
• Via
• SiS

 

Чипсеты ARM

 

Для систем, использующих процессоры ARM, также создавались и создаются чипсеты. И если первые образцы (такие как ARM2 для Acorn Archimedes в составе собственно процессора и чипов IOC, MEMC, VIDC, VIDC20 и более поздний ARM3) были в целом похожи на современные им чипсеты IBM PC, то современные (такие как QualcommSnapdragon и Texas Instruments DaVinci), из-за ориентированности на мобильные устройства, заметно отличаются как по структуре, так и по техническим особенностям[8].

 

 созданием шины PCI отдельные микросхемы чипсета стали называть мостами — так появились устоявшиеся термины: северный мост (North Bridge) и южный мост (South Bridge) чипсета, при этом северный мост соединяется непосредственно с процессором, а южный — с северным. В некоторых случаях производители объединяют северный и южный мост в одну микросхему, и такое решение называют одночиповым, а если микросхемы две, то это — двухмостовая схема[6].

В северный мост чипсета  традиционно включены контроллер памяти (за исключением чипсетов для процессоров  с архитектурой AMD64), контроллер графической  шины (AGP или PCI Express x16), интерфейс взаимодействия с южным мостом и интерфейс взаимодействия с процессором. В некоторых случаях северный мост чипсета может содержать дополнительные линии PCI Express x1 для организации взаимодействия с картами расширения, имеющими соответствующий интерфейс.

На южный мост чипсета  возлагается функция организации  взаимодействия с устройствами ввода-вывода. Южный мост содержит контроллеры  жестких дисков (SATA и/или PATA), USB-контроллер, сетевой контроллер (только MAC-уровень), контроллер PCI-шины и PCI-Express-шины, контроллер прерывания и DMA-контроллер. К тому же в южный мост обычно встраивается звуковой контроллер, и в этом случае еще необходима внешняя к чипсету микросхема кодека. Кроме того, южный мост соединяется с еще двумя важными микросхемами на материнской плате: микросхемой ROM-памяти BIOS и микросхемой Super I/O, отвечающей за последовательные и параллельные порты и за флоппи-дисковод.

Для соединения северного  и южного мостов друг с другом используется специальная выделенная шина, причем разные производители используют для  этого разные шины (с различной  пропускной способностью):

• Intel — DMI (Direct Media Interface),
• ULi — HyperTransport;
• VIA — V-Link;
• SiS — MuTIOL;
• ATI — HyperTransport, PCI Express;
• NVIDIA — HyperTransport.

Как правило, название чипсета  совпадает с названием северного  моста, хотя более правильным является указание именно совокупности северного  и южного мостов, поскольку во многих случаях один и тот же северный мост чипсета может сочетаться с  различными вариантами южных мостов.

Чипсет является основой  любой материнской платы. Фактически функциональность материнской платы  и ее производительность на 90% определяются именно чипсетом, от которого зависят  поддерживаемый тип процессора, тип  памяти, а также функциональные возможности  по подключению периферийных устройств.

Выбор чипсетов на сегодня  очень велик. И если процессоры выпускают  всего две компании: Intel и AMD, то чипсеты производят и Intel, и VIA, и SiS, и NVIDIA, и ATI, и ULi.

Чипсеты компании Intel

егодня компания Intel выпускает весьма разнообразный спектр чипсетов для процессоров Intel Pentium D, Intel Pentium 4 и Intel Celeron D. И если говорить о современных чипсетах компании Intel, то начать стоит с семейства Intel 915 Express.

Семейство чипсетов Intel 915/925 Express

У чипсетов семейства Intel 915/925 Express (табл. 1) имеется несколько характерных особенностей. 

 

Таблица 1. Семейство чипсетов Intel 915/925 Express

Прежде всего новые чипсеты ориентированы на поддержку процессоров Intel Pentium 4 (Prescott) в новом корпусе LGA775, что означает наличие нового разъема на материнских платах и невозможность использования старых версий процессоров, рассчитанных на разъем Socket 478. Другой важный момент заключается в том, что новые чипсеты (правда, не все) ориентированы на поддержку нового типа памяти DDR2-533/400. Технология Intel Flex Memory позволяет работать с памятью как в одноканальном, так и в двухканальном режиме. Третий важный момент — это поддержка новой шины PCI Express. В новом поколении материнских плат предусматривается наличие слота PCI Express x16 для видеокарты.

Кроме того, ряд моделей  семейства Intel 915/925 Express имеет интегрированный графический контроллер Intel Graphic Media Accelerator 900 (IGMA 900).

Северный мост чипсетов Intel 915/925 Express связан по высокоскоростной шине DMI (Direct Media Interface), являющейся измененной версией PCI Express x4 (~2 Гбайт/с), с концентратором ввода-вывода (южный мост) ICH6. Всего существует три типа южного моста: ICH6R (чип 82801FR), ICH6W (80801FW) и ICH6RW (80801RW).

Новая версия южного моста  имеет ряд существенных преимуществ  по сравнению с предыдущей версией ICH5, а именно:

• новый 8-канальный звук Intel High Definition Audio (Intel HD Audio);
• восемь портов USB 2.0;
• шина PCI Express x1;
• шина PCI;
• четыре SATA-канала;
• один PATA-канал;
• технология Intel Wireless Connect;
• сетевой гигабитный интерфейс Intel GbE.

Начнем с нового звука  Intel HD Audio, известного также под кодовым названием Azalia. Эта совместная разработка компаний Dolby Laboratories и Intel поддерживает 8-канальный звук (формат 7.1) и обеспечивает 24-разрядное кодирование при 192-кГц частоте дискретизации, что гарантирует высокое качество звучания. Кроме того, Intel HD Audio работает со всеми новыми аудиоформатами: Dolby, DTS, DVD-Audio.

Важной особенностью нового южного моста ICH6 является поддержка  шины PCI Express x1, которая обеспечивает пропускную способность до 500 Мбайт/с. Кроме того, эта шина поддерживает двусторонний трафик и имеет меньшие задержки. Все чипсеты семейства Intel 915/925 Express поддерживают до четырех каналов PCI Express x1.

Южный мост ICH6 имеет встроенный четырехканальный SATA-контроллер, а  если это вариант южного моста ICH6R или ICH6RW, то поддерживается SATA RAID-контроллер на всех четырех каналах. При этом возможна организация RAID-массивов уровней 0, 1 или 0+1. SATA RAID-контроллер, интегрированный  в южный мост чипсета, поддерживает технологию маршрутизации команд (Native Command Queuing, NCQ), что позволяет снизить задержки, а следовательно, повысить производительность.

Кроме того, SATA RAID-контроллер поддерживает возможность горячего подключения дисков и функцию  автовосстановления.

И последняя особенность, на которую хотелось бы обратить внимание, — это технология Intel Wireless Connect, которая реализована в версиях южного моста ICH6W и ICH6RW. Фактически в южный мост интегрированы беспроводная точка доступа и беспроводной сетевой адаптер, отвечающие стандарту IEEE 802.11 b/g. При этом ПК можно сконфигурировать и как клиентское устройство, и как точку доступа. 

 

Intel 910GL Express

 

Чипсет Intel 910GL Express рассчитан на массовые и недорогие офисные ПК. По функциональным возможностям его можно отнести к семейству чипсетов Intel 915, речь о которых пойдет далее, и, таким образом, рассматривать его как «младшую» модель чипсетов семейства Intel 915.