3.5. Чипсеты

Чипсет (сhipset) - это набор микросхем, установленных на материнской плате для обеспечения работы центрального процессора по обмену данными с периферийными устройствами. Между тем, если процессор- это мозг компьютера, то чипсет - его нервная система, без которой не может быть взаимодействия между всеми остальными компонентами.

Чипсет, который также называют набором системной логики, - это одна или чаще две микросхемы (чипы), предназначенные для организации взаимодействия между процессором, памятью, портами ввода-вывода и остальными компонентами компьютера.

На заре развития компьютерной техники для организации взаимодействия между отдельными элементами ПК использовались десятки отдельных микросхем, что, конечно же, было крайне неудобно. И только с появлением процессора i486 отдельные микросхемы стали объединять в одну-две большие микросхемы, которые и получили название чипсета.

В настоящее время именно чипсет определяет как производительность, так и саму архитектуру материнской платы.

С появлением шины PCI отдельные микросхемы чипсета стали называть мостами. Так появились устоявшиеся термины: северный мост (North Bridge) и южный мост (South Bridge) чипсета. Северный мост непосредственно соединяется с процессором, а южный мост соединяется с северным (рисунок 3.2).

Рис. 3.2. Схема классическог двухмостового чипсета.

В некоторых случаях производители объединяют северный и южный мосты в одну микросхему. Если чипсет всего одна микросхема, то такое решение называют одночиповым, а если две - это двухмостовая схема.

Северный мост чипсета традиционно содержит контроллер памяти (за исключением чипсетов для процессоров с архитектурой AMD 64), контроллер графической шины (AGP или PCI Express xl6), интерфейс взаимодействия с южным мостом и интерфейс взаимодействия с процессором. В некоторых случаях северный мост чипсета может содержать дополнительные линии PCI Express xl 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 РАТА), USB-контроллер, сетевой контроллер (только МАС-уровень), контроллер PCI-шины и PCI-Express шины, контроллер прерывания и DMA-контроллер. Кроме того, в южный мост обычно встраивается звуковой контроллер (в этом случае еще необходима внешняя к чипсету микросхема кодека). Также 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 флоппи-дисковод.

Для соединения северного и южного мостов друг с другом используется специальная выделенная шина, причём 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 правильнее указывать именно совокупность северного и южного мостов. Дело в том, что во многих случаях один и тот же северный мост чипсета может сочетаться с различными вариантами южных мостов.

Основными производителями чипсетов для компьютеров х86 являются на сегодняшний день следующие компании:

1. Intel.

2. Компания NVidia.

3. ATI Technologie.

4. Advanced Micro Devices (AMD).

5. Silicon Integrated Systems Corp. (SiS).

6. VIA Technologies.

7.ULi.

Современные чипсеты выполняют функции следующих устройств компьютера:

- контроллер оперативной памяти;

- контроллер кэш-памяти второго (третьего) уровня;

- контроллер прямого доступа к памяти (DMA);

- контроллер прерываний;

- мост шины PCI -E;

- мост шины USB;

- контроллер интерфейса SATA;

- контроллер клавиатуры;

- контроллер порта мыши PS/2;

- контроллер инфракрасного порта (IrDA);

- таймер реального времени (RTC - Real Time Clock);

- энергонезависимая память (CMOS).

Являясь связующим звеном между большинством компонентов компьютера, чипсет во многом определяет параметры системы. Если процессор или диск можно заменить, оперативную память увеличить, то замена чипсета однозначно связана с заменой системной платы, а ограничения чипсета также однозначно ограничивают возможности замены других элементов - процессора, памяти, дисков, периферийных устройств.

Чипсет накладывает ограничения на следующие функциональные характеристики системы в целом:

- тип памяти (FPM, EDO, BEDO, SDRAM, поддержка бита чётности, ECC, SPD);

- тип кэш-памяти второго (третьего) уровня (burst, pipeline burst);

- синхронный или асинхронный режим работы процессора, шин и кэш-памяти;

- тип процессора;

- максимальная скорость системной шины;

- тип шины PCI -E;

- поддержка многопроцессорной конфигурации (SMP);

- поддержка портов , IrDA, USB, PS/2;

- наличие интегрированного контроллера SATA и его режимы работы (DMA, PIO, UltraDMA/33).

Практика определения производительности системных плат показывает, что разница в быстродействии между платами разных фирм, построенных с применением одного и того же чипсета, составляет от силы несколько процентов, между тем, как тот же параметр для различных чипсетов может быть на порядок выше.

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

Если процессоры выпускают, в основном, всего две компании - Intel и AMD, то чипсеты производят и Intel, и VIA, и SiS, и NVIDIA, и ATI, и ULi.