Микросхемы системной логики

Потенциальные возможности современных процессоров в значительной мере зависят от микросхем окружения и других электронных элементов, установленных на материнской плате и осуществляющих электрические и логические связи процессора с остальными устройствами компьютера. На современных компьютерах микросхемы окружения процессора представлены специализированным набором микросхем системной логики, который обычно называют чипсет (Chip Set - набор микросхем). Это одна или чаще две микросхемы, включающие в себя множество вспомогательных устройств, обеспечивающих взаимодействие микропроцессора с памятью, шинами и внешними устройствами - все те компоненты, которые в первых IBM PC были представлены на многочисленных отдельных микросхемах. Внешне микросхемы чипсета выглядят, как самые большие после процессора. На современных материнских платах микросхемы чипсета оснащаются системами охлаждения- металлическими радиаторами и вентиляторами. Название чипсета обычно происходит от маркировки основной микросхемы – SiS 756, NForce 4, Intel x38 и т.п.

Набор микросхем системной логики проектируется применительно к определённой марке процессора, так как дизайн чипсета учитывает специфику функционирования CPU, его характеристики. Благодаря такой тесной взаимосвязи, чипсет позволяет проявить потенциальные возможности процессора, существенно влияет на производительность всего компьютера. Чипсет также определяет архитектуру и функциональные возможности всего компьютера: тип и поддерживаемый объём оперативной памяти, интерфейсы видеоподсистемы и жёстких дисков, типы шин и т.п. Их работа, как правило, контролируется чипсетом. На одном и том же наборе микросхем может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных- с интегрированными контроллерами локальной сети, видео, аудио и т.п.

Проектированием и производством чипсетов заняты многие компании. Количество разновидностей наборов системной логики, создаваемых для той или иной марки процессора, нередко достигает нескольких десятков. Качество чипсетов различно, поэтому быстродействие компьютеров с одинаковыми процессорами и памятью могут заметно отличаться при использовании системных плат с разными чипсетами. Следует оговориться, что производительность самих системных плат зависит также от их производителя, который может по-разному реализовать возможности чипсета. Качество используемых электронных элементов, тщательность проработки архитектуры и качество изготовления материнской платы способны отразиться на быстродействии компьютера с эффектом, сопоставимым с выбором типа чипсета и даже марки процессора.

Рис. 8.1. Системная плата на базе чипсета AMD 790X (Socket AM2+)

Традиционно микросхемы чипсета называются " северный мост" и " южный мост" (North Bridge и South Bridge). Компания Intel, впрочем, вместо термина " мост" предпочитает применять к своим чипсетам слово " хаб" (hub, ось). Термин " мост" поэтически отражает тот факт, что микросхемы чипсета связывают различные устройства компьютера между собой, как реальный мост связывает два берега. " Северным" и " южным" мосты называются потому, что на структурной схеме компьютера процессор всегда рисуется вверху, а на топографической карте север находится на верху листа. Соответственно, мост, непосредственно связанный с процессором, тоже нарисован " на севере". Периферийные устройства- порты для внешних устройств, жёсткие диски и прочее рисуются на схемах внизу, где-то " на юге". Поэтому и микросхема чипсета, отвечающая за работу внешних устройств- это " южный мост". Местоположение моста определяет степень его влияния на производительность компьютера в целом. Северный мост обеспечивает обмен данными между процессором, памятью и видеоподсистемой. Качество разработки именно этого моста в первую очередь определяет разницу в производительности компьютеров с одинаковыми процессорами. Южный мост обеспечивает работу только периферийных устройств. От него зависит функциональные возможности компьютера- набор внешних устройств, которые можно подключать к компьютеру и тип интерфейса этих устройств.

Связь между мостами осуществляется по специализированной шине с широкой полосой пропускания. Например, в современных чипсетах компании SiS применяется 16-разрядная шина MuTIOL, работающая на частоте 533 МГц и имеющая пропускную способность 1 Гбайт/с. Компания VIA в своих чипсетах применяет шину V-Link или Ultra V-Link с полосой пропускания 533 Мбайт/с и 1 Гбайт/с соответственно. У Intel в чипсетах серии 3x (Bearlake) микросхемы системной логики связаны шиной DMI с пропускной способностью около 2 Гбайт/с. Даже если чипсет выполнен в виде одной, а не двух микросхем, объединённые в один кристалл северный и южный мосты соединяются быстрой шиной (напрмер, у одночипового SiS 735 для этого применялясь шина MuTIOL, у более современного одночипового ATI Radeon Xpress 200 для соединения мостов использована шина PCI-Express).

Создавая чипсеты, компании- разработчики жёстко привязывают наборы системной логики к конкретным сериям процессоров, а точнее- к конкретным типам процессорных разъёмов (Socket). Это объясняется существованием существенных различий у процессорных шин. Некоторые компании отдают предпочтение процессорам одного типа (чипсеты Intel), но большинство стремятся производить чипсеты для разных платформ- как для процессоров Intel, так и AMD. Прогресс в области разработки новых образцов наборов микросхем системной логики идёт интенсивно, любая технологическая новинка в процессорах, оперативной памяти, шинах, видеоподсистемах, внешних устройствах вызывает ответные шаги создателей чипсетов. Обычно системные платы с новыми чипсетами поступают в продажу одновременно с новым оборудованием, для которого эти чипсеты создавались.

Классификация чипсетов

1. По типу процессора – AMD или INTEL

2. По уровню производительности:

· Начального уровня (Low-End) (1500-2500 руб);

· Среднего уровня (3000- 4500 руб);

· Высокопроизводительные (High-End) (5000- 7000 руб).

3. По способу организации видеоподсистемы: дискретное видео, интегрированное видео.

4. По назначению:

· Для офисных ПК;

· Для рабочих станций (проектирование, дизайн, вёрстка печатных изданий, обработка видео);

· Для дома- многофункциональные (High Definition Audio, TV-выход);

· Для дома- игровые ПК.

5. По актуальности: устаревшие, массовые, перспективные;

6. По числу микросхем: двухкристальные, однокристальные.

7. Основные производители чипсетов:

· Intel- для своих процессоров;

· AMD- для своих процессоров;

· ATi (принадлежит AMD)- для процессоров AMD и Intel;

· NVIDIA - для процессоров AMD и Intel;

· Ali/ULi (принадлежит NVIDIA)- для процессоров AMD и Intel;

· SiS- для процессоров AMD и Intel;

· VIA- для процессоров AMD и Intel.

Далее даётся краткая характеристика некоторых чипсетов, соответствующих различным категориям изложенной выше классификации. Следует оговориться, что предлагаемый перечень наборов системной весьма далёк от полноты: существуют многие десятки моделей чипсетов, которые можно с различной степенью основательности отнести к современным. Кроме того, многие производители chip set'ов практикуют комплектование северных мостов с различными видами южных мостов, умножая тем разнообразие наборов системной логики. Далее, предложенная автором классификация чипсетов по производительности не лишает изготовителей системных плат свободы заниматься разгоном микросхем системной логики, обогащая их свойствами, не заявленными разработчиками. Да и цена материнской платы, оснащённой чипсетом средней производительности, стараниями производителя может увеличиваться до High-End или уменьшаться до Low-End в зависимости от выбранного форм-фактора платы и её функциональной насыщенности.

Чипсеты класса Low-End для материнских плат с процессорным разъёмом Socket 775 (процессоры Intel)
от тайваньской компании SiS

SiS661 FX ( название чипсета совпадает с названием северного моста) - поддерживает процессоры Pentium 4 серии 5хх (Socket 775), южный мост SiS964 (или SiS963L), FSB 800 МГц, интерфейс видеоподсистемы AGP 8x, в южный мост интегрированы контроллеры жёстких дисков с интерфейсами PATA133, SATA150, в северный мост интегрирован одноканальный контроллер памяти DDR400, южный мост содержит контроллер RAID-массива, в северный мост интегрировано графическое ядро Mirage 1, с низкой производительностью, работающее с тактовой частотой 200 МГц.

SiS662 - поддерживает процессоры Pentium 4, Pentium D, (разработчиками чипсета не заявлена, но некоторыми изготовителями системных плат декларируется поддержка процессоров Core 2 Duo), южный мост SiS 964L, (либо 966L), FSB 800(1066) МГц, память 1xDDR400, либо 1xDDR2-667, графический интерфейс PCI-Ex16, южный мост поддерживает шину PCI-Ex1, имееются контроллеры PATA133, SATA2, RAID, интегрированное графическое ядро Mirage 1- маломощное, для 2D-графики.

Чипсеты Intel для офисных компьютеров, разработка канадской компании ATi и компании NVidia

ATi Xpress 200 - не поддерживает 2-ядерные Pentium, северный мост RS400, различные южные мосты- IXP400 (SB400), IXP450, ULI M1573, FSB 800 МГц (1066- неофициально), память 2xDDR400, 2xDDR2-667, PCI-Ex16, PCI-Ex1, PATA133, SATA150, RAID, интегрированное видео, работающее на уровне производительности видеокарты Radeon х300, на частоте 350 МГц;

nForce 630i – однокристальный, c графическим ядром GeForce 7150 или GeForce 7100 (работающим на меньшей частоте), FSB 1333МГц, память 1-канальная DDR2, PCI-E x16, PCI-E x1, PATA133, SATA2, RAID, в южный мост интегрирован сетевой контроллер с полосой пропускания 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet).

nForce 610i - c графическим ядром GeForce 7050, представляет собой то же, что и предыдущий чипсет, но без поддержки Gigabit Ethernet.

Устаревшие (но ещё предлагаемые торговлей) чипсеты среднего уровня производительности
для Socket 775 (процессоры Intel), разработка компании Intel

i865G- для Pentium 4 (5xx и 6хх), Celeron и Celeron D, первоначально использовался на материнских платах с процессорным разъёмом Socket 478, позже стал использоваться на платах для Socket 775. Поддерживает графический интерфейс AGP 8x, имеет интегрированное графическое ядро Intel Extreme Graphics 2 (второе поколение, 1-е было у i845G, 333 МГц), FSB 800 МГц, память 2хDDR400, южный мост содержит контроллер жёстких дисков с интерфейсом PATA100 или SATA150, южный мост (SB) ICH5 или ICH5R (" R" поддерживает RAID 0- " страйп").

i865GV - то же, но без поддержки внешнего (дискретного) видео.

i915P- комплектуется южными мостами ICH6 (R, W, RW), FSB 800 МГц, память 2xDDR400 или 2xDDR2-533, поддерживает интерфейсы PCI-Ex16, PCI-Ex1, имеет контроллеры ATA100, SATA150, южные мосты ICH6R/RW поддерживают RAID 1, 0 и технологию MatrixRAID (подобие 1+0);

i915G - то же, но имеет встроенное графическое ядро GMA 900;

i915GV - то же, что и " 915G", но без поддержки внешнего видео;

i945P - для Pentium D, южный мост ICH7/R, FSB 1066(1333) МГц, память 2xDDR2-667, имеет контроллеры PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, шина PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet (GigE).

i945PL -то же, но FSB 800, память DDR2-533;

i945G - то же, что и " P", но имеет встроенное графическое ядро GMA950;

i945GC - поддержка Core 2 Duo, южный мост ICH7, FSB800 (1333 МГц), 2xDDR2-533(667), PATA100, SATA2, PCI-Ex16, PCI-Ex1, встроенное видео GMA 950, Gigabit Ethernet.

i946PL - поддерживает Core 2 Duo, южный мост ICH7, FSB800(1066)МГц, 2xDDR2-667, PATA100, SATA2, PCI-Ex16, PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet.

i946GZ - то же, что " PL", имеет интегрированное графическое ядро GMA950.

Относительно современные чипсеты среднего уровня производительности
для процессорного разъёма Socket 775 (Intel)

iP965 - поддерживает процессоры Pentium 4, Pentium D, Core 2 Duo, используется в паре с микросхемами южного моста ICH8/R, FSB 1066 МГц, память 2хDDR800, контроллеры PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet.

iG965 - то же, встроенное графическое ядро GMA x3000, работающее на частоте667 МГц, с поддержкой Pixel Shader3.0, DirectX 10.

Устаревающий чипсет уровня High-End для Socket 775

i975X - предназначен для процессоров Pentium 4, Pentium D, Core 2 Duo, комплектуется южными мостами ICH7/R, FSB 1333МГц, память 2хDDR667 (некоторые изготовители материнских плат обещают частоту процессорной шины 800 МГц, не заявленную разработчиками чипсета), интегрированы контроллеры PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet.

ПРИМЕЧАНИЕ: нельзя использовать процессор Core 2 Duo на старых платах с 975X (они были выпущены до марта 2006), так как этот процессор требует обновления существующей платформы. Бывает трудно однозначно определить, поддерживает ли конкретная материнская плата с чипсетом 975X процессор Core 2 Duo или нет, следует изучить версию материнской платы и BIOS.

Современные чипсеты уровня Low-End для Socket 775, разработка Intel

iG31 – поддерживает процессоры Core 2 Duo, не поддерживает 4-ядерные процессоры, комплектуется южными мостами ICH7/H/DH, FSB 1066МГц (на некоторых платах - 1333 МГц), память 2хDDR2-800, PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet, встроено графическое ядро GMA X3100 (Intel GMA3100- доработанная версия GMA 950, в ней усовершенствовано воспроизведение видео);

iP31 - то же, без встроенного графического ядра.

Современные чипсеты среднего уровня производительности для процессорного разъёма Socket 775, разработка Intel

iG33 - поддерживает новые 45-нм процессоры Penryn, комплектуется южными мостами ICH9/R/DH, FSB 1333МГц, память 2хDDR2-800 или 2хDDR3-1066, PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet, встроено графическое ядро GMA X3100;

iP35 - то же, что и iG33, но без встроенного графического ядра;

iG35 - поддерживает процессоры Penryn, комплектуется южными мостами ICH8/R/DH, FSB 1333МГц, память 2хDDR2-800, PATA100, SATA2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet, встроено графическое ядро GMA X3500 (поддержка DirectX 10).

Современные чипсеты уровня High-Eng для процессорного разъёма Socket 775, разработка Intel

iX38 - поддерживает все современные процессоры Intel, включая 4-ядерные Penryn, комплектуется южными мостами ICH9/R/DH/D0, FSB 1333МГц, память 2хDDR2-800, 2xDDR3-1066, PATA100, SATA2, поддержка двух графических шин PCI-E 2.0x16, поддержка шины PCI-Ex1, RAID.

iX48 - поддерживает Penryn, южные моств ICH9/R/DH, FSB 1600, память 2xDDR3-1600, поддержка двух графических шин PCI-E 2.0x16, поддержка шины PCI-Ex1, PATA100, SATA2.

Устаревшие чипсеты среднего уровня производительности для Socket 775 от тайваньской компании VIA

VIA PM800Pro - обеспечивает поддержку процессоров Pentium 4 (а также не заявленную разработчиком поддержку Core 2 Duo), FSB800, графический интерфейс AGP 8x, память 2xDDR400 или 2xDDR2-533, интегрированы контроллеры PATA133, SATA150, графическое ядро Unichrome Pro;

VIA P4M890 - процессорная шина FSB 1066 МГц, южный мост VT8251, память 2xDDR400, 2xDDR2-533, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA150, RAID, сетевой контроллер 100-Мбит Ethernet, графическое ядро UniChrome Pro IGP, функционирующее на частоте 200МГц.

Устаревший чипсет уровня High-End для разъёма Socket 775, разработка NVidia

nForce 4 SLI IE (Intel Edition), он же Crush 19 - поддерживает обычные Pentium 4 и двуядерные Pentium D, FSB 1066, память 2xDDR2-667, PATA133, SATA2, южный мост MCP04, графический интерфейс PCI-Ex16 или 2xPCI-Ex8, поддержка шины PCI-Ex1, RAID, Gigabit Ethernet.

Современные чипсеты уровня High-End для Socket 775 от компании NVidia

nForce 680i SLI - (" i" означает Intel), это " топовая" модель 600-й серии, поддерживает Core 2 Quad, состоит из 2-х кристаллов- северный мост SPP и южный мост MCP, FSB1333, двухканальная память DDR2-800, графический интерфейс 2xPCI-Ex16 для SLI плюс 1xPCI-Ex8- для третьей видеокарты-ускорителя, для выполнения физических расчётов в играх; поддержка шины PCI-Ex1, контроллеры PATA133, SATA2, RAID, 2 контроллера Gigabit Ethernet;

nForce 680i-LT SLI - это " облегченная" модель 680i, для Pentium и Core 2 Duo(Quad), двухкристальный чипсет, FSB1333, интерфейс 2xPCI-Ex16 с возможностью SLI, но у южного моста нет дополнительного интерфейса PCI-Ex8 для третьей видеокарты, имеется только один контроллер Gigabit Ethernet.

Современные чипсеты среднего уровня производительности для Socket 775 разработки компании NVidia

nForce 650i SLI - то же, что и nForce 680i, но однокристальный чипсет, FSB 1066, графический интерфейс 1xPCI-Ex16, который может работать в режиме 2xPCI-Ex8, урезаны функциональные возможности- уменьшено число портов PATA133 и SATA2, только один контроллер Gigabit Ethernet.

nForce 650i Ultra - то же, но частота FSB не превышает 1066 МГц, графический интерфейс PCI-Ex16 без режима SLI, урезаны функциональные возможности- уменьшено число портов PATA133 и SATA2, 1xGigabit Ethernet.

Устаревшие чипсеты уровня Low-End для процессоров AMD, разработки NVidia

GeForce 6100 - для разъёма Socket 939, процессорная шина HyperTransport (HT) версии 2.0, чипсет двухкристальный, южный мост- nForce 410 или nForce 430, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, имеет встроенное графическое ядро 425 МГц, DirectX 9.0;

GeForce 6150 - то же, графическое ядро 475 МГц.

Современные чипсеты уровня Low-End для процессоров AMD, разработки NVidia

GeForce 7050PV - поддержка Athlon 64/X2/Sempron, это однокристальный чипсет - северный и южный мосты объединены в одной микросхеме, графическое ядро GeForce 7050PV интегрирован в чипсет nForce 630a, разъём AM2, графический интерфейс PCI-Ex16, порддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID (интегрированный контроллер GeForce 7050PV имеет частоту 425 МГц, максимальная доступная видеопамять 256 Мб);

GeForce 7025 - поддержка Athlon 64/X2/Sempron, однокристальный - северный и южный мосты объединены в одной микросхеме, графическое ядро GeForce 7025 интегрировано в чипсет nForce 630a, разъём AM2, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID (интегрированный контроллер GeForce 7025 имеет частоту 425 МГц, отличается от GF7050 отсутствием TV-выхода и поддержкой HD-Video).

Устаревший чипсет среднего уровня производительности для процессоров AMD, разработка компании VIA

VIA K8M890 - для процессорного разъёма Socket 939, поддержка шины HT 2.0, южный мост- VT8251, память 2xDDR400, графическая шина PCI-Ex16 (возможность SLI - один разъём x16 плюс один разъём x4), поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID, Gigabit Ethernet.

Современный чипсет среднего уровня производительности для процессоров AMD, разработки компании ATi

ATI Xpress 3200CF - для процессорного разъёма АМ2, северный мост RD580, южный- SB600; графическая шина 2xPCI-Ex16 SLI, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID, нет сетевого адаптера.

Чипсеты серии 5хх от компании NVidia для процессоров AMD

nForce500 SLI – для процессоров Athlon 64, X2, оснащён графическим интерфейсом 2xPCI-Ex8 SLI, имеет сетевой контроллер Gigabit Ethernet;

nForce 500 Ultra - для Athlon64, X2, графический интерфейс PCI-Ex16, Gigabit Ethernet;

nForce 510 - для Athlon 64, Sempron, поддерживает процессорный разъём Socket 939, графический интерфейс PCI-Ex16, интегрированы контроллеры PATA, SATA2;

nForce 520 - для Athlon 64, X2, графический интерфейс PCI-Ex16, Gigabit Ethernet;

nForce 520 LE - для Athlon 64, X2, графический интерфейс PCI-Ex16, Gigabit Ethernet, сокращено число портов SATA, PCI-Ex1.

nForce 560 - для Athlon64, X2, графический интерфейс PCI-Ex16;

nForce 560 SLI - для Athlon64, X2, графический интерфейс 2xPCI-Ex16 SLI;

nForce 590 SLI - cтаршая модель в семействе 5хх, поддерживает процессорный разъём AM2, северный мост (SPP) отвечает лишь за работу одного слота PCI Express x16, а также служит для связи между процессором, памятью и южным мостом; южный мост (MCP) обеспечивает функциональную насыщенность чипсета. Поддержка процессорной шины HT 2.0, графический интерфейс 2xPCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID, 2 контроллера Gigabit Ethernet;

nForce 570 SLI – однокристальный чипсет, разъём АМ2, HT 2.0, вместо 2xPCI-Ex16 имеется один интерфейс PCI-Ex16, который в режиме SLI можно разделить на два PCI-Ex8; остальное- как у nF590;

nForce 570 Ultra - тоже однокристальный чипсет, но единственный интерфейс PCI-Ex16 не имеет возможности деления на 2xPCI-Ex8 для организации SLI;

nForce 550 - то же, что и nForce 570 Ultra, но имеется лишь один контроллер Gigabit Ethernet, уменьшено количество портов SATA2, уменьшено количество режимов RAID.

Чипсеты серии 690х от компании NVidia для процессоров AMD

AMD 690G - поддержка процессоров Athlon 64/X2/Sempron (разъём АМ2), чипсет двухкристальный, северный мост RS690G, южный мост SB600; графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID, имеет интегрированное графическое ядро с частотой работы 400 МГц, два независимых цифровых дисплейных контроллера, обеспечивающий вывод изображения одновременно на 2 дисплея;

AMD 690V - отличается от " G" отсутствием 2-го видеовыхода.

Чипсеты серии 7хх от компании NVidia для процессоров AMD

AMD 790 FX - поддержка процессоров Phenom, память DDR2-1066, процессорная шина FSB HT 3.0, процессорный разъём AM2+, южный мост SB600, графический интерфейс 2xPCI-Ex16 или 4xPCI-Ex8, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID.

AMD 790 X - поддержка Phenom, память DDR2-1066, FSB HT3.0, AM2+, южный мост SB600, графический интерфейс PCI-Ex16+PCI-Ex8, поддержка шины PCI-Ex1, byntuhbhjdfys rjynhjkkths PATA133, SATA2, RAID.

AMD 770 - поддержка Phenom, память DDR2-1066, FSB HT3.0, AM2+, южный мост SB600, графический интерфейс PCI-Ex16, поддержка шины PCI-Ex1, интегрированы контроллеры PATA133, SATA2, RAID.