Северный чипсет против южного чипсета - различия между двумя

Северный чипсет против южного чипсета: как мы можем их идентифицировать? Концепция чипсета стала очень важной с годами, особенно когда речь идет об игровом оборудовании. Производители запускают свои новые процессоры и часто идут рука об руку с новыми чипсетами и контроллерами памяти. Если вы до сих пор не знаете, о чем мы говорим, в этой статье мы проясним все сомнения относительно этих понятий, углубившись в основную характеристику материнской платы: чипсет.

Что такое чипсет и какова его важность

Термин набор микросхем относится к набору микросхем или интегральной схеме, способной выполнять ряд функций. В компьютерном плане эти функции связаны с управлением различными устройствами, подключенными к материнской плате, и связью между ними.

Чипсет всегда разрабатывался на основе архитектуры центрального процессора, процессора компьютера. Вот почему всякий раз, когда мы говорим о чипсете, мы должны также говорить о процессорах, которые совместимы с ним, и возможностях, которые он предлагает нам с точки зрения емкости и скорости. Таким образом, чипсет - это средство управления связью, а чип или микросхемы отвечают за управление трафиком данных на материнской плате. Мы говорим о процессоре, оперативной памяти, жестких дисках, слотах PCIe и, в конечном итоге, обо всех устройствах, которые можно подключить к компьютеру.

В настоящее время мы видим два набора микросхем на плате или, скорее, на плате и процессоре, северный или северный мост и южный или южный мост. Причина, по которой они названы таким образом, заключается в их расположении на плате, первое наверху ближе всего к процессору (север), а второе внизу (юг). Благодаря чипсету мы можем рассматривать материнскую плату как основную шину системы. Ось, которая способна объединять элементы разных производителей и различной природы интегрированным образом и без несовместимости между ними. Например, плата Asus с процессором Intel и графической картой Gigabyte.

Со времени появления первых электронных транзисторных процессоров 4004, 8008 и т. Д. Появилась концепция чипсета. С появлением персональных компьютеров стало популярным использование дополнительных чипов на материнской плате для управления оперативной памятью, графикой, звуковой системой и т. Д. Его функция была ясна - уменьшать нагрузку на главный процессор, выводя его из других цепей, которые в свою очередь подключались к нему.

Северный мост: функции и особенности

Intel G35 North Bridge

Мы увидим, что северный чипсет против южного чипсета определяет, что они из себя представляют и как каждый из них работает. Начнем с самого главного - северного моста.

Северный чипсет - самая важная схема после самого процессора. Раньше он располагался на материнской плате и чуть ниже ее, используя чип, почти всегда оснащенный радиатором. Сегодня северный мост напрямую интегрирован в процессоры Intel и AMD, ведущих производителей персональных компьютеров.

Функция этого набора микросхем состоит в том, чтобы контролировать весь поток данных, который поступает в ЦПУ или из него в ОЗУ, на шину AGP (до) или PCIe (сейчас) с графической карты, а также на сам чипсет South. Вот почему он также называется MCH (концентратор контроллера памяти) или GMCH (графический MCH), поскольку многие северные чипсеты также имеют встроенную графику. Поэтому его миссия состоит в том, чтобы контролировать работу процессорной шины или FSB (лицевой стороны шины) и осуществлять распределение данных между вышеупомянутыми элементами. В настоящее время все эти элементы встроены в один кремний внутри процессора, но это не всегда имело место.

Эволюция Северного моста

Внутренняя архитектура северного моста интегрирована в AMD Ryzen 3000

Изначально платы AMD и Intel и даже другие производители, такие как IBM, физически располагали эти чипсеты на плате. Столкнувшись с необходимостью создания интегральных микросхем, которые бы занимали мало места и уменьшали количество задач для процессоров, единственным способом было их разделить и подключить к нему процессор через FSB.

Его сложность была почти на уровне процессоров, поэтому они также выделяли тепло и нуждались в радиаторах. Кроме того, это был единственный способ разогнать систему. Вместо того, чтобы повышать множитель ЦП, было сделано увеличение множителя FSB, который сегодня будет BCLK или Bus Clock. Благодаря этому шина в конечном итоге разогналась от 400 МГц до 800 МГц, что привело к увеличению частоты процессора и оперативной памяти.

Основная причина, по которой основные производители процессоров начали интегрировать этот набор микросхем в свои процессоры, была вызвана задержкой. С процессорами, уже превышающими частоту 2 ГГц, задержка между ОЗУ и ОЗУ стала проблемой и серьезным узким местом. Хранение этих функций на отдельном чипе стало недостатком.

Intel начала использовать северный набор микросхем, встроенный в процессор из архитектуры Sandy Bridge, в 2011 году и изменила наименование своих процессоров на Intel Core ix. Процессоры Nehalem, такие как Intel Core 2 Duo и Quad, все еще имели отдельный северный мост от них.

И если говорить о AMD, то производитель начал использовать это решение с первых процессоров Athlon 64 еще в 2003 году с технологией HyperTransport для соединения северного и южного мостов. Производитель, который запустил архитектуру x86 с 64-разрядной версией и добавил контроллер памяти к своему ЦП задолго до своих конкурентов.

Южный мост: функции и особенности

AMD X570

Следующим элементом в сравнении северного набора микросхем с южным набором микросхем будет южный мост или также называемый ICH (концентратор входного контроллера) в случае Intel и FCH (объединение концентратора контроллера) в случае AMD.

Тогда можно сказать, что южный мост - это самая важная микросхема, расположенная на материнской плате, поскольку северный мост был перенесен на процессор. Это его первое отличие, поскольку в настоящее время он все еще установлен на нем и практически находится в том же положении с момента его создания. Этот электронный набор отвечает за координацию различных устройств ввода и вывода, которые могут быть подключены к компьютеру.

Под устройствами ввода-вывода мы понимаем все, что считается низкой скоростью по сравнению с шиной оперативной памяти. Мы говорим, например, о портах USB, портах SATA, сетевой или звуковой карте, часах и даже об управлении питанием APM и ACPI, которое также управляется BIOS. Существует много подключений к этому чипу, и к нему также присоединяется шина PCIe 3.0 или 4.0, в зависимости от поколения процессора.

В настоящее время чипсеты приобрели большую мощность со скоростью, превышающей 1, 5 ГГц, и нуждаются в активных системах охлаждения, как в случае нового поколения AMD X570. Самые мощные, такие как вышеупомянутые AMD и Intel Z390, имеют до 24 линий PCIe, в которых можно распределять различные соединения высокоскоростных периферийных устройств, таких как SSD-диски M.2 и другие слоты PCIe, расположенные в области расширения платы.

Этот чип присутствует с начала 1991 года с концепцией архитектуры локальной шины. В нем шина PCI была представлена ​​в центре диаграммы, в то время как вверху у нас был северный мост, а внизу южный мост, отвечающий за «медленные» устройства.

Текущий южный чипсет и его важность

Чипсет не только управляет устройствами ввода / вывода на плате, но также играет очень важную роль в совместимости с процессором. Фактически, в большинстве случаев чипсеты появляются вместе с новыми процессорами, выпущенными на рынок, что связано с их архитектурой.

Это не всегда так, поскольку и у AMD, и у Intel есть наборы микросхем, которые совместимы с процессорами разных поколений, хотя в зависимости от случая определенные функции будут доступны или нет. Например, чипсет AMD X570 поддерживает PCIe 4.0 вместе с новым AMD Ryzen 3000. Но если мы поместим Ryzen 2000 на плату, которая также совместима, то шина станет PCIe 3.0. То же самое произойдет со скоростью оперативной памяти и ее заводскими профилями JEDEC. Эта совместимость во многом зависит от BIOS и его встроенного программного обеспечения, поскольку в конечном итоге он отвечает за управление основными параметрами различных элементов на плате.

Современные чипсеты Intel

Набор микросхем	MultiGPU	автобус	PCIe полосы	информация
Для процессоров Intel Core 8-го и 9-го поколения сокет LGA 1151
B360	не	DMI от 3, 0 до 7, 9 ГБ / с	12x 3.0	Текущий чипсет среднего уровня. Не поддерживает разгон, но поддерживает до 4x USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX и SLI	DMI от 3, 0 до 7, 9 ГБ / с	24x 3.0	В настоящее время более мощный чипсет Intel, используемый для игр и разгона. Большое количество линий PCIe с поддержкой +6 USB 3.1 Gen2 и +3 M.2 PCIe 3.0
HM370	Нет (чипсет ноутбука)	DMI от 3, 0 до 7, 9 ГБ / с	16x 3.0	Чипсет наиболее часто используется в игровом ноутбуке. Существует вариант QM370 с 20 линиями PCIe, хотя он мало используется.
Для процессоров Intel Core X и XE в разъеме LGA 2066
x299	CrossFireX и SLI	DMI от 3, 0 до 7, 9 ГБ / с	24x 3.0	Чипсет, используемый для энтузиастов линейки процессоров Intel

Современные чипсеты AMD

Набор микросхем	MultiGPU	автобус	Эффективные линии PCIe	информация
Для процессоров AMD Ryzen и Athlon 1-го и 2-го поколения в разъеме AMD
A320	не	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	Это самый базовый набор микросхем, предназначенный для оборудования начального уровня с Athlon APU. Поддерживает USB 3.1 Gen2, но не разгон
B450	CrossFireX	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	Чипсет среднего класса для AMD, который поддерживает разгон, а также новый Ryzen 3000
X470	CrossFireX и SLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	Наиболее используется для игрового оборудования до появления X570. Его платы по хорошей цене, а также поддерживают Ryzen 3000
Для процессоров AMD Athlon 2-го и 2-го и 3-го поколений Ryzen в разъеме AM4
X570	CrossFireX и SLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	Только 1-го поколения Ryzen исключены. Это самый мощный чипсет AMD, в настоящее время поддерживающий PCI 4.0.
Для процессоров AMD Threadripper с разъемом TR4
X399	CrossFireX и SLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	Единственный чипсет, доступный для AMD Threadrippers. Его несколько линий PCI удивительны, так как весь вес несет центральный процессор.

Обзор различий между северным и южным чипсетами

В порядке синтеза мы собираемся разбить все функции двух наборов микросхем, чтобы еще яснее понять, для чего предназначен каждый из них.

AMD Ryzen 3000 - архитектура X570

Текущие функции северного чипсета

С течением времени функции северного чипсета по сравнению с южным набором микросхем увеличивались довольно неожиданным образом. В то время как первые версии, встроенные в процессоры, имели дело только с управлением шиной оперативной памяти, теперь они расширили свои возможности с появлением шины PCI-Express. Давайте посмотрим, что они все:

• Контроллер памяти и внутренняя шина: это все еще основные функции. Для AMD у нас есть шина Infinity Fabric, а для Intel - шина Ring и Mesh. 64-разрядная шина, способная адресовать до 128 ГБ оперативной памяти в двухканальном или четырехканальном (цепочки по 128 или 256 битов одновременно) с частотой до 5100 МГц в случае нового AMD Ryzen 3000. Связь между процессором и южным мостом: конечно, у нас есть коммуникационная шина между процессором и южным мостом, который мы видели. В случае с Intel он называется DMI и имеет версию 3.0 со скоростью передачи 7, 9 ГБ / с. Для AMD используйте 4 линии PCIe 4.0 в своих новых процессорах, также достигая 7, 9 ГБ / с. Часть линий PCIe. Современные процессоры, или, точнее, северные мосты, имеют возможность направлять данные непосредственно из слотов PCIe. Емкость измеряется в дорожках, и может иметь от 8 до 48 Threadrippers. Они идут прямо в слоты PCIe x16 для видеокарт и даже M.2 SSD. Высокоскоростные устройства хранения: на самом деле, это одна из функций северного чипсета. Он обрабатывает часть хранения в соответствии с дизайном плиты и ее ассортиментом. AMD всегда подключает слот M.2 PCIe x4 к своему процессору, в то время как Intel делает то же самое для памяти Intel Optane. Порты USB 3.1 Gen2: мы даже можем найти порты USB, подключенные к процессору, особенно интерфейс Intel Thunderbolt 3.0. Интегрированная графика. Аналогичным образом, многие современные процессоры имеют встроенную графику или IGP, и способ получить их на панели ввода / вывода платы - через внутренний контроллер с портом HDMI или DisplayPort. Таким образом, у нас есть возможность воспроизводить контент в 4K 4096 × 2160 при 60 FPS без проблем. Wi-Fi 6: Кроме того, новые процессоры будут интегрировать функции беспроводной сети непосредственно в свои новые чипы, добавляя еще больше функциональности с новым стандартом Wi-Fi, работающим с протоколом IEEE 802.11ax.

Intel Core 8-го поколения и архитектура Intel Z390

Текущие функции южного чипсета

Со стороны южного моста у нас в настоящее время будут все эти функции:

• Прямая шина к ЦП. Как мы уже упоминали, северный и южный наборы микросхем будут соединены через шину для отправки соответствующих данных в ЦП. Сегодня Intel и AMD работают со скоростью, близкой к 8 ГБ / с. Часть линий PCIe: другая часть линий PCI, которой нет у CPU, находится в южном мосту, фактически они будут между 8 и 24 в зависимости от производительности чипсета. В них подключены слоты M.2 PCIe x4, слоты расширения PCIe и различные высокоскоростные порты, такие как U.2 или SATA Express. USB-порты: большинство USB-портов будут подключаться непосредственно к этому чипсету, за исключением определенных случаев, как мы упоминали ранее. В настоящее время речь идет о портах USB 2.0, 3.1 Gen1 (5 Гбит / с) и 3.1 Gen2 (10 Гбит / с). Сеть и звуковая карта: двумя другими важными компонентами расширения будут сетевая карта Ethernet и звуковая карта, всегда подключенные к этому чипсету. Поддержка портов SATA и RAID: Точно так же медленное хранилище всегда будет подключено к южному мосту. Емкость варьируется от 4 до 8 портов SATA. Также он предлагает возможность создавать RAID 0, 1, 5 и 10. Шина ISA или LPC: эта шина все еще действует на современных материнских платах. К нему мы подключили параллельный и последовательный порты, кроме мыши и клавиатуры PS / 2. Шина SPI и BIOS: аналогично, эта шина поддерживается, предоставляя доступ к флэш-памяти BIOS. SMBus для датчиков: датчикам температуры и оборотов также нужна шина для отправки данных, и это будет отвечать за это. Контроллер DMA: эта шина обеспечивает прямой доступ к оперативной памяти для устройств ISA. Управление питанием ACPI и APM. Наконец, набор микросхем управляет частью управления питанием, в частности тем, как работает режим энергосбережения для отключения или приостановки системы.

Заключение о северном чипсете против южного чипсета

Что ж, эта статья доходит до того, что мы подробно описываем, из чего состоят северный мост и южный мост. Кроме того, мы увидели его эволюцию и все функции каждой из них на современных материнских платах.

Теперь мы оставляем вам несколько статей об оборудовании для продолжения обучения:

Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите внести исправления в содержание, оставьте нам комментарий в поле. Мы надеемся, что вы нашли это полезным.