Доклад на тему производители чипсетов
Всем доброго времени суток! И на очереди ещё одна интересная тема, которая волнует многие умы, а именно – что такое чипсет на материнской плате, для чего он нужен и как вообще выбрать подходящую «маму» для своего ПК. И начнем с простого определения слова «Чипсет» – это выделенные блоки микросхем, которые отвечают за работу всей материнской платы. Пока не понятно? – Далее расскажу поподробнее!
Если перевести дословно словосочетание «Chipset», то получится два слова: «Chip» – что в переводе так и переводится «Чип», и второе слово «Set», что переводится как «набор». То есть на материнской плате есть определенное количество микросхем, которые и управляют работой нашей материнской платы.
Кто не знает, но материнская плата – это связующее звено всех главных частей компьютера: процессора, видео- и звуковой карты, жесткого диска, привода, оперативной памяти и другого подключенного железа. Именно «материнка» управляет правильной работой всех внутренних комплектующих.
Рассмотрим на примере
Теперь давайте взглянем на чипсет. Взгляните на картинку ниже – у данной материнской платы можно увидеть два моста: южный и северный. Первый находится чуть ближе к процессору, а второй чуть ниже.
Теперь давайте посмотрим – за что же отвечает северный и южный чипсеты.
- Северный – отвечает за работу: процессора, оперативной памяти и видеокарты.
- Южный – отвечает за все остальные устройства и контроллеры, к которым относят: USB, SATA, звук и т.д.
Ориентироваться на архитектуру нижней картинки не стоит, так как она уже немного устарела, но все же она наглядно показывает работу чипсетов.
Современные и старые чипсеты напрямую влияют на производительность материнской платы и ПК в целом. Также производительность зависит от пропускной способности шины, на которой они установлены – в мануалах часто обозначают данный показатель как FSB или Front Side Bus. Среди обычных пользователей могут встретиться также и другие названия: частота шины, скорость шины и т.д.
В целом производительность шины зависит от двух понятий:
- Частоты – измеряется в мегагерцах (GHz) или гигагерцах (MHz). Показывает – сколько раз в секунду происходит обмен информации.
- Ширина – это количество байт, которые можно передать за один раз или один герц.
В итоге у нас выходит два показателя: частота и ширина. Расскажу на примере – представьте, что у нас в порту есть грузчики, которые должны непрерывно таскать коробки из одного места в другой. Вот количество грузчиков – это частота. А количество коробок, которое они могут унести за раз – это ширина.
Но чтобы не оперировать сразу двумя величинами придумали третью, которая получается при умножении частоты на ширину. Получается как раз та самая пропускная способность шины, и измеряется она в гигабайтах в секунду (ГБ/c или GB/s). Как видите из нижней картинки, пропускная способность у разных шин с разными устройствами может быть разной.
Северный же мост также связан с оперативной памятью, так как без неё нормальная работа в системе просто невозможна. Это происходит через специальную шину RAM Bus. Данная шина имеет 128 контактов, плюс одну интересную фишку – она работает в двухканальном режиме.
То есть если вы подключите одну плашку памяти в один канал, то она будет задействовать только половину этих контактов, и в результате будет работать в два раза медленнее. Именно поэтому чаще всего покупают две плашки и подключают их в два разных канала. На материнской плате они обычно обозначены разным цветов слотов для оперативной памяти.
Подборка самых производительных чипов
AMD начала продажи Radeon RX 6900 XT 8 декабря 2020 по цене $999. Это десктопная видеокарта на архитектуре Navi/RDNA2 и техпроцессе 7 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 16 Гб памяти GDDR6 на частоте 16 ГГц, и вместе с 256-битным интерфейсом это создает пропускную способность 512,0 Гб/с.
NVIDIA начала продажи GeForce RTX 3090 24 сентября 2020 по цене $1,499. Это десктопная видеокарта на архитектуре Ampere и техпроцессе 8 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 24 Гб памяти GDDR6X на частоте 19,5 ГГц, и вместе с 384-битным интерфейсом это создает пропускную способность 936,2 Гб/с.
NVIDIA начала продажи GeForce RTX 3080 16 сентября 2020 по цене $699. Это десктопная видеокарта на архитектуре Ampere и техпроцессе 8 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 10 Гб памяти GDDR6X на частоте 19 ГГц, и вместе с 320-битным интерфейсом это создает пропускную способность 760,3 Гб/с.
AMD начала продажи Radeon RX 6800 XT 18 ноября 2020 по цене $649. Это десктопная видеокарта на архитектуре Navi/RDNA2 и техпроцессе 7 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 16 Гб памяти GDDR6 на частоте 16 ГГц, и вместе с 256-битным интерфейсом это создает пропускную способность 512,0 Гб/с.
NVIDIA начала продажи RTX A6000 5 октября 2020 по цене $4,649. Это десктопная видеокарта на архитектуре Ampere и техпроцессе 8 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 48 Гб памяти GDDR6 на частоте 16 Гб/с, и вместе с 384-битным интерфейсом это создает пропускную способность 768,0 Гб/с.
Набор микросхем - это группа специализированных интегральных схем , которые предназначены для совместной работы. Обычно они имеют интегрированную маркировку и обычно продаются как единый продукт.
В компьютерах термин « набор микросхем» обычно используется для обозначения специализированной интегральной схемы или набора микросхем в материнской плате или карте расширения компьютера.
От этих микросхем во многом зависит производительность и надежность компьютера. Эта система организует поток информации между различными компонентами компьютера. Разделение чипсета на интегральные схемы и размещение в них схем ввода-вывода зависит от концепции производителя и развития производственных возможностей систем с возрастающей степенью интеграции.
Традиционный набор микросхем обычно состоит из двух систем, называемых мостами:
-
отвечает за данных обмена между процессором и устройствами , которые требуют высокой скорости обмена данными, такие как: память , AGP или PCI-E шины ; отвечает за взаимодействие с другими устройствами ввода / вывода , например, с жестким диском или картами расширения .
Северный мост обычно соединялся с Южным мостом через шину PCI [1] . Основные системы, используемые в наборах микросхем:
- драйвер динамической памяти ;
- Драйвер процессора ;
- драйвер кэш-памяти ;
- драйвер клавиатуры ;
- водители автобусов , прерываний и прямого доступа к памяти .
Наборы микросхем могут также включать в себя часы реального времени , микросхемы управления питанием, драйверы жесткого диска IDE, драйверы гибких дисков, драйвер SCSI, драйвер последовательного и параллельного порта .
Этот термин также использовался в 1980-х и 1990-х годах для обозначения графических и звуковых чипов в компьютерах и игровых консолях, таких как оригинальный набор микросхем Commodore Amiga или Sega System 16 .
Чипсеты ARM
Для систем, использующих процессоры ARM, также создавались и создаются чипсеты. И если первые образцы были в целом похожи на современные им чипсеты IBM PC, то современные (такие как Qualcomm Snapdragon и Texas Instruments DaVinci), из-за ориентированности на мобильные устройства, заметно отличаются как по структуре, так и по техническим особенностям.
Производители чипсетов
Маркировка чипсета буквой перед цифрой означает мощность чипсета внутри одной линейки.
Х — чипсет для HEDT-процессоров Intel Core X, отвечающий требованиям для производительных рабочих и игровых станций.
Z — чипсет для энтузиастов, поддерживающий разгон процессоров Intel Core и обеспечивающий лучшую производительность
B, H — для обычного домашнего игрового или офисного компьютера
W, Q — для бизнеса. Особенность в том, что чипсеты поддерживают продвинутые технологии безопасности данных и обширные возможности построения корпоративных сетей
Самые слабые по производительности те модели, в названии которых только цифры:
Буквы G или V в названии модели указывает на наличие в чипсете встроенной видеокарты.
Х или GX — поддержка двух отдельных (дискретных) видеокарт, но не на полную мощность (по 8 линий на каждую).
FX — самые мощные чипсеты, которые полностью поддерживают работу с несколькими видеокартами.
Шина, которая связывает процессор и чипсет у AMD называется Hyper Transport (HT).
Простыми словами
Давайте ещё раз простыми словами про то, что же такое чипсет, и для чего он вообще нужен на системной плате. Чипсеты необходимы для правильного обмена информации между внутренними подключенными устройствами к материнской плате. Например, у нас есть видеокарта и процессор, которые должны взаимодействовать друг с другом для правильной работы.
Процессор и видеокарта подключены как раз к материнской плате. И вот на материнской плате есть целая система плат, микропроцессоров и микросхем, за счет которых и выполняется правильный обмен информации – это и есть чипсет. Далее мы разберем данное понятие чуть поподробнее, а также я покажу – где же он находится.
Intel
Ранние чипсеты
Intel лицензировала набор микросхем ZyMOS POACH для процессоров Intel 80286 и Intel 80386 SX:
- 82350 EISA
- 82350DT EISA
- 82310 MCA
- 82340SX PC AT
- 82340DX ПК AT
- 82320 MCA
- 82360SL был набором микросхем для мобильных решений 80386SL и 80486SL . Он включал в себя встроенный контроллер прямого доступа к памяти , программируемый контроллер прерываний , поддержку параллельных и последовательных портов и логику, отвечающую за управление питанием процессора.
Чипсеты серии 4x0
Чипсеты для процессоров серии 80486
Чипсеты для процессоров серии Pentium
Платы набора микросхем Mercury и Neptune можно найти в паре с контроллерами IDE RZ1000 и CMD640, содержащими ошибку повреждения данных.
Чипсет, в свою очередь, состоит из двух главных компонентов - северного и южного мостов. В состав северного моста входит контроллер оперативной памяти, видеопроцессора, контроллеры шин DMI и FSB. Южный мост отвечает за порты "ввода-вывода" - то есть за работу всевозможных периферийных устройств (принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т.п.), а также за работу базовой системы "ввода-вывода" (BIOS).
Северный мост определяет вид процессора, который будет установлен в процессорный сокет на материнской плате, определяет его частоту, количество ядер и другие параметры. Не может быть такого, что в сокет будет установлена современная моедль процессора, а чипсет будет устаревшим и не сможет поддерживать этот процессор, обязательно должна быть четкая состыковка по этому параметру.
Кстати, слова "северный" и "южный" в наименованиях мостов находятся там не просто так, они несут важную функцию - обозначают расположение этих мостов относительно верхнего и нижнего края платы (сверху как бы север, снизу юг). На приведенном выше изображении можно заметить, что северный мост располагается аккурат межу процессорным сокетом, разъемами под оперативную память и видеокарту (синий разъем), а южный, в свою очередь - как можно ближе к портам для подключение внешних устройств.
Дело в том, что чем ближе расположены микросхемы чипсета к другим компонентам материнской платы, тем быстрее осуществляется взаимодействие между ними, грубо говоря скорость обмена данными возрастает с уменьшением расстояния. Получается, что мелочей здесь нет, все имеет смысл. Кроме того, такая компоновка позволяет создавать материнские платы самых маленьких размеров, в том числе для ноутбуков и нетбуков.
Возможно вы заметили, что на современных материнских платах может отсутствовать северный мост как таковой. Теперь все чаще можно встретить такую ситуацию, при которой северный мост конструктивно перемещается в центральный процессор, что значительно экономит место на системной плате, и столь же значительно усложняет конструкцию самой этой платы, что в конечном итоге не может не сказаться на ее стоимости, причем не в лучшую сторону.
Итак, как уже было сказано ранее, чипсет материнской платы состоит из двух частей, северного моста и южного моста. Между собой они обмениваются данными по шине DMI (Direct Media Interface), которая хорошо видна на схеме (2 рисунок от начала статьи). За соединение процессора с северным мостом отвечает шина FSB (Front-Side Bus), чем выше ее рабочая частота, тем быстрее будет работать компьютер.
Кстати, компания Intel разработала новую шину QPI, которая пришла на замену устаревшей FSB. Intel разработала ее в ответ на новую шину от компании AMD - HT (Hiper Transport). Пропускная способность шины QPI (25,6 Гбайт/с) возросла по сравнению с устаревшей FSB (8 Гбайт/с). Ранее, у AMD вместо шины HT была LDT (Like Data Transport).
Обратите внимание, на чипсет установлены радиаторы охлаждения, поскольку в процессе работы он может сильно нагреваться, а особенно под пиковой нагрузкой. Обычно, чем дороже материнская плата, тем больше внимания уделено всем элементам охлаждения (больше радиаторов, сами радиаторы большего размера и лучше металл, из которого они изготовлены).
Еще одним интересным моментом является то, что чипсет и процессор, под который рассчитана материнская плата, производит одна и та же фирма. Иначе говоря, если ваш процессор, к примеру, фирмы AMD, значит чипсет материнской платы сделала та же фирма. На самом деле фирм этих не две, как принято считать (Intel и AMD), а целых шесть, или даже больше. Оказывается ATI и Nvidia делают не только отличные видеокарты, но еще и чипсеты.
Есть еще два производителя, которых слава и всеобщее признание вообще обошли стороной, это фирмы SIS и VIA, на сколько мне известно, две эти фирмы занимаются только производством чипсетов и их чипсеты в продаже встречаются крайне редко. И да, есть еще два куда менее известных производителя чипсетов, честно говоря не помню как они называются, но они производят чипсеты в основном для серверных материнских плат.
Итак, предлагаю подвести итог всему вышесказанному:
- Чипсет влияет на все то, что от него зависит, а именно - тип оперативной памяти, тип процессора, версии портов USB, SATA и других портов, какой BIOS будет на материнской плате и др. Поэтому на вопрос "Какой самый главный компонент в системной плате?", можете смело отвечать - "Чипсет" и никто не сможет упрекнуть вас в неправильности ответа.
- Учтите, что чем дороже материнская плата, тем круче будет в ней чипсет. От чипсета зависит еще и то, какого уровня будут встроенные звуковая и сетевая карты. На более дорогих моделях плат звуковой чип проигрывает музыку значительно лучше ("чище", басы глубже и насыщеннее), в сравнении с бюджетными моделями.
- Существует всего два типа чипсетов: в первом случае он представлен в виде южного и северного моста, во втором случае - на материнской плате можем наблюдать только южный мост, а северный спрятан в процессор (более современный вариант).
Если вы не знаете какой чипсет стоит на вашей материнской плате, а бумажной документации к ней под рукой нет, можно воспользоваться бесплатной программой "CPU-Z". В ней на вкладке "Mainboard" в графе "Chipset" будут отображены производитель и модель вашего чипсета. Кстати, если вам кажется, что ваш чипсет уже устарел и вы вдруг захотите его поменять, то при всем желании сделать у вас это не получится, потому как чипы эти "наглухо" впаяны в материнскую плату. Я надеюсь, что смог объяснить вам что такое чипсет. Спасибо.
Новая архитектура
Современные материнские платы не имеют северного моста. Производители просто убрали его и перенесли данную задачу на сам процессор, что увеличило пропускную способность и производительность современных ПК в несколько раз.
Для связки используется шина QPI (QuickPath Interconnect). Также для работы видеокарты используется шина PCI, которая перекочевала в сам процессор и контролируется им же. Теперь в мануалах вы также моете встретить такой параметр как количество трансферов в секунду. Данный показатель характеризует не количество данных, переданных за раз, а именно количество операций в секунду. Может иметь обозначение – как МТ/с или ГТ/с.
ПРИМЕЧАНИЕ! Самое главное, что нужно запомнить, так это то, что современная архитектура предполагает полное слияние северного чипсета в процессор.
Intel
X | Игровые. |
P | Мощные компьютеры для большого количество операций и вычислений. Например для искусственного интеллекта или рендеринга. |
G | Обычные компьютеры для работы и офиса. |
B, Q | Бизнес модели с дополнительной функцией удаленного управления и контроля. Часто используются в юридических и экономических компаний. |
H | Обычные модели – без каких-то определенных фишек. |
P 67 | Для разгона и оверклокинга на профессиональном уровне. |
Z | Данная модель объединяет сразу несколько вариантов букв. |
Некоторые из данных материнских плат имеют сразу встроенную видеокарту – чаще это используется на офисных машинах, так как при такой комплектации нет смысла устанавливать какие-то мощные видеоадаптеры. Для игровых моделей в процессоре полностью убрали поддержку встроенного видеоконтроллера, так как он просто не нужен.
G и V | Есть поддержка встроенного видеоадаптера. |
X, GX | Есть поддержка двух видеокарт, но на половинную мощность. То есть даже если вы установите две карты, то прироста производительности не будет. |
FX | Поддержка двух видеокарт с увеличением производительности. |
Чипсеты для современных x86-процессоров
В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованы фирмы-производители процессоров. Поэтому ведущими производителями процессоров (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы специально для производителей материнских плат.
После обкатки на таких чипсетах выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.
Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:
- Intel.
- NVIDIA.
- ATI/AMD. После покупки в 2006 году компании ATi корпорацией AMD, вошла в ее состав как графическое подразделение AMD Graphics Products Group.
- VIA.
- SiS.
Как выбирать чипсет?
Существует заблуждение, что чем больше ядер, тем лучше, но это не так.
Напомним, что речь идет об одной из частей системы на кристалле, а именно о центральном процессоре (CPU). CPU занимается общим управлением чипсета и приложениями от трех сторон.
Стоит вспомнить правило, что ограничение роста производительности происходит из-за увеличения количества вычислителей. Джин Амдал сформулировал закон в 1967 году. Поэтому больше ядер — больше энергопотребление.
Иногда из-за большого количества ядер невозможно разместить что-то другое т. к. физический размер чипсета имеет ограничения.
Также важна тактовая частота центрального процессора. Сейчас максимальная частота флагманов достигает 2,45 ГГц и нужна для непродолжительных высоких нагрузок (например, при обработке 4К30 видео, при передаче данных по сети LTE со скоростями до 1 Гбит/с) или для задач бенчмаркинга.
- На каких производителей обратить внимание?
- Qualcom
- Intel
- Samsung
- HiSilicon
- Mediatek
- Spreadtrum
Производители
Производители чипсетов практически не меняются, но в последнее время на рынок поступило достаточно много компаний из Китая. Ранее же были известны только компании: AMD, Intel и NVidia. Давайте теперь рассмотрим самых популярных производителей. Мы будем разбирать маркировки, которые присутствуют в названиях и что они означают.
Подобные документы
История создания фирмы INTEL и изготовления микросхемы памяти. Степень интеграции чипсет - набора микросхем системной логики для взаимодействия всех подсистем компьютера. Спецификация и характеристики чипсетов Н57 и Н55. Сравнение материнских плат.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 27.12.2010
Первичные компоненты, использовавшиеся в системных платах персонального компьютера. Архитектура чипсетов Intel на примере North/South Bridge. Интерфейс между процессором и остальной частью системной платы. Современные чипсеты Intel, их структурная схема.
презентация [2,0 M], добавлен 27.08.2013
Магистрально-модульный принцип построения архитектуры современных персональных компьютеров. Рассмотрение основных микросхем чипсета: контроллер-концентратор памяти и ввода-вывода. Рассмотрение пропускной способности и разрядности системной шины памяти.
презентация [2,3 M], добавлен 13.10.2015
Схематичное изображение системной платы, её основные компоненты. Структурная схема материнской платы. Фирмы-производители чипсетов, северный и южный мост. Примеры системный плат: Asus Socket-939 nForce4 A8N SLI Deluxe, Formoza FVNF, F865PE Cistus.
презентация [2,0 M], добавлен 10.08.2013
Процессоры Duron на ядре Spitfire (Model 3), Morgan (Model 7), Applebred (Model 8), Mobile Duron Camaro. Схема материнской платы EP-8KHAL+. Микросхема "Северный мост". Звуковой чип ALC201A. Конфигурация системной памяти. Регулятор заглушки шины RT9173.
От чипсета напрямую зависит скорость работы вашего устройства, поэтому при его выборе следует быть внимательнее, особенно если речь идет о рабочих или игровых компьютерах. Рассказываем, какие бывают чипсеты и чем они отличаются.
Читайте «Хайтек» в
Как выглядят чипсеты современных компьютеров?
Чипсет — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.
Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет функцию связующего компонента (моста), обеспечивающего взаимодействие центрального процессора (ЦП) c различными типами памяти, устройствами ввода-вывода, контроллерами и адаптерами ПУ, как непосредственно через себя (и имея некоторые из них в своем составе), так и через другие контроллеры и адаптеры, с помощью многоуровневой системы шин.
Так как ЦП, как правило, не может взаимодействовать с ними напрямую. Чипсет определяет функциональность системной платы. Он включает в себя интерфейс шины процессора и определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора.
Определяет во многом тип, объем, быстродействие и вид поддерживаемой памяти, рабочие частоты различных шин, их разрядность и тип, поддержку плат расширения, их количество и тип, и т. д.
Таким образом, этот набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы, во многом определяя ее быстродействие, расширяемость, стабильность работы при различных настройках и условиях, модернизируемость, сферу применения и т. д.
Являясь по сути основой платформы/системной платы, чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в сотовых телефонах и сетевых медиаплеерах.
Чипсет материнских плат современных компьютеров состоит из двух основных микросхем (иногда объединяемых в один чип, т.н. системный контроллер-концентратор:
- Контроллер-концентратор памяти — 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.
- Контроллер-концентратор ввода-вывода — 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.
Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъема 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, состоящей из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
Как выбрать?
Рейтинги чипсетом и материнских плат постоянно пополняются. Как я и говорил ранее, на рынок совсем недавно поступили неплохие модели из Китая. Самое главное вам нужно решить – для чего именно вам нужен ПК. Если вы собираетесь просто на нем работать, то вам нужно брать интегрированную материнскую плату со встроенной видеокартой.
Если же вы будете брать ПК для разгона, то нужно смотреть соответствующие модели материнок. Для игр есть отдельное железо. Также нужно смотреть на сокет и пропускную способность шины. Советовать что-то я не буду, так как данный ТОП постоянно меняется и пополняется все более новыми моделями, но советую посмотреть вот это видео.
Понятие чипсета системной платы. Включение контроллеров внешних устройств в состав микросхем для интегрированных плат. Архитектура чипсетов, расположение дополнительной кэш-памяти и микросхемы CMOS-памяти. Производители чипсетов для архитектуры x86.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 31.05.2016 |
Размер файла | 115,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
«Туймазинский государственный юридический колледж»
На тему: «Чипсет системной платы»
Выполнил: студент 2-го курса группы ПИ-209
Гарафутдинов Самат Фаритович
Проверил: преподаватель кафедры компьютерных технологий
Кузнецов Виктор Владимирович
-
Введение
- 1. Понятие чипсета системной платы
- 2. История развития чипсетов
- 3. Архитектура чипсетов
- 4. Чипсеты современных x86-процессоров
- 5. Выбор материнской платы
- Заключение
- Список литературы
Введение
Несмотря на великое разнообразие предлагаемых моделей, подавляющее большинство производителей разрабатывают исключительно ''обвязку'' для весьма узкого списка чипсетов. Под собственно чипсетом традиционно подразумевается набор микросхем логики аппаратной поддержки процессора, например, в составе чипсета Intel Triton входят две микросхемы: системный контролер и контроллер ввода/вывода.
В настоящее время большинством производителей материнских плат в качестве основного элемента используются микросхемы фирм Intel. Для процессора Pentium это 430-я серия, для Pentium II-440-я и т.д.
Целью данного реферата является описание функциональных возможностей чипсета, его назначение и обзор нескольких моделей современных чипсетов.
Задачи:
1. Рассмотреть архитектурные особенности чипсета.
2. Рассмотреть современные модели чипсетов, выявить их различия с более ранними моделями.
1. Понятие чипсета системной платы
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 радиоблоках сотовых телефонов.
Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентом СП является набор системных микросхем (чипсет). От типа установленного на СП набора системных микросхем зависят многие важные характеристики ПК. Обычно системные платы и именуют по типу расположенного на ней чипсета. Действительно, чипсеты определяют во многом тактовую частоту шин СП, обеспечивают надлежащую работу микропроцессора, системной шины, интерфейсов взаимодействия с оперативной памятью и другими компонентами ПК. В частности, они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, микросхемы управления памятью и шиной -- все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда -- контроллер клавиатуры, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных микросхем. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. Иными словами, тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров; структуру и объем кэш-памяти; возможные сочетания типов и объемов модулей памяти; поддержку режимов энергосбережения; возможность программной настройки параметров и т. п.
2. История развития чипсетов
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, так же созданные с использованием чипсета.
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 разработки 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. чипсет системный плата микросхема
К началу 90-х приоритеты производителей компьютеров сместилась с сохранения совместимости с IBM PC к сохранению совместимости с Windows. В итоге разработки IBM остались без внимания. Рынок продолжал развиваться, но уже по своим правилам. Переломный момент в развитии системных плат произошел в 1991 году, когда Intel представила на суд общественности шину PCI (Peripheral Component Interconnect), а вместе с ней и новое видение материнской платы. В центре любого процесса находилась шина PCI. Она же соединяла два сложных микрочипа -- северный мост и южный мост. Этот подход перевернул все с ног на голову. По замыслу инженеров центральный процессор мог получить доступ к периферии через мосты. Северный мост отвечал за связь с оперативной памятью и разъемами PCI, а южный за всю периферию и дополнительные контроллеры (жесткого диска, флоппи-дисковода и т.д.). Позже добавили звуковой кодек, сетевой контроллер и т.п.
За 17 лет (1991-2008) многое изменилось, но суть осталась прежней: основой всего остаются один или два моста, которые объединяют в себе бесчисленные контроллеры.
3. Архитектура чипсетов
Современные системные наборы чипсетов состоят из двух базовых микросхем с условными именами северный мост (North bridge) и южный мост (South bridge). Северный мост обеспечивает управление четырьмя компонентами: шиной оперативной памяти, интерфейсными шинами PCI, AGP (или PCI Express xl6) и системной шиной МП, поэтому его часто называют Memory Controller Hub (MCH). Южный мост имеет в своем составе контроллеры (адаптеры) дисководов, клавиатуры, мыши; управляет интерфейсными шинами IDE/ATA, SCSI, USB, SATA, SAS, IEEE 1284, PCI Express xl; его часто называют I/O Controller Hub (ICH), а иногда и функциональным контроллером. Наиболее известные наборы микросхем для СП выпускает фирма Intel. Сейчас еще используются ее старые чипсеты 440ВХ, 440GX, 440ZX, 810, 815, 820, 840, но наиболее популярны новые наборы, разработанные для МП Pentium 4.
Распространены также весьма удачные микросхемы фирмы VIA Technologies -- VIA Apollo, фирм Acer Laboratories, Silicon Integrated System (SIS) и т.д. В начале 2003 года для МП Pentium 4 выпускались следующие чипсеты: i850 (850Е), i845 (845D, 845Е, 845РЕ, 845GE, 845GV), i875 (875P, 865), SIS 645, VIA 266, а в конце года к ним добавились чипсеты i915 и i925 новой, 900-й серии. Типы чипсетов и их модификации различаются типами поддерживаемых микропроцессоров и памяти DRAM (SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM), частотой процессорной шины (133, 266, 400, 533, 800 МГц), вариантами схем мостов, версиями поддерживаемых протоколов UDMA, AGP, Ethernet, USB, наличием встроенного видеоадаптера и др. Например, чипсетов i845 для работы с памятью DDR выпущено несколько модификаций. Многие новые версии чипсетов поддерживают: прямой 2-канальный доступ к памяти, 6 портов USB 2.0 и технологию Hyper Threading.
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. 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, состоящей из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
На системных платах может размещаться дополнительная кэш-память второго уровня (Cache Level 2), которая предназначена для ускорения процесса обмена данными между процессором и оперативной памятью и служит для временного хранения часто используемых данных и команд, снимая во многих случаях необходимость обращения к более медленной оперативной памяти.
Расположенная непосредственно на материнской плате кэш-память относится, как правило, ко второму уровню, так как во многих процессорах уже имеется встроенная в кристалл кэш-память первого уровня. Объем Cache Level 2 на СП варьируется от 128 до 1024 Кбайт; микросхемы кэш-памяти выполнены в корпусах типа DIP или SOP и либо устанавливаются в соответствующие разъемы DIP-панельки, либо распаиваются непосредственно на плате. Синхронная кэшпамять может размещаться в специальных модулях COAST, очень напоминающих модуль SIMM и устанавливаемых в специальный разъем.
Современные модели процессоров Pentium II, III и 4 имеют Cache Level 2 на плате самого процессора, поэтому для них кэш-память на материнской плате может отсутствовать. На системной плате (в новых моделях обычно в составе микросхем чипсета) располагается микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащая программы BIOS, необходимые для управления многими компонентами компьютера. BIOS доступна постоянно, независимо от работоспособности внешних компонентов, таких, например, как системные загрузочные диски. В BIOS есть программа, которая называется System Setup, -- именно с ее помощью пользователь управляет самыми глубокими настройками системы.
В современных материнских платах используются, как правило, микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств, которым нужно обеспечить поддержку (например, новых типов микросхем оперативной памяти). У Flash BIOS есть один существенный недостаток: существует много вирусов, которые, попав в систему, просто стирают все содержимое Flash BIOS, после чего системная плата выходит из строя. Самый известный из подобных вирусов -- «Чернобыль», испортивший очень большое количество компьютеров. От вирусов можно защититься только одним способом -- в System Setup запретить перезапись содержимого BIOS. Если эта установка активизирована, то ни один вирус ничего сделать не сумеет.
Важным компонентом, размещенным на системной плате (часто в системном чипсете), является микросхема CMOS-памяти. Она питается от своего локального аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Название CMOS произошло от названия технологии исполнения ее элементов. Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Поэтому при загрузке компьютера BIOS берет необходимую для своей работы информацию об изменяемых параметрах компонентов ПК именно из этой памяти. Так, из CMOS-памяти считывается информация об установленном МП, о типах и емкости оперативной и всех видах дисковой памяти, о работоспособности устройств компьютера и т. д. Четкое отслеживание времени (в том числе и календаря), даже в отключенном от энергосети состоянии, также связано с тем, что информация о времени хранится в CMOS-памяти.
На системных платах располагаются также перемычки («джамперы») и DIP-переключатели, используемые для конфигурирования различных компонентов: переключатели используемого напряжения (5 В, 3,5 В и т. д.), переключатели внутренней частоты МП и др. «Джампер» представляет собой съемную перемычку, устанавливаемую на штырьковые контакты СП; DIP-переключатели -- это миниатюрные выключатели в DIP-корпусе. В современных компонентах пытаются сократить количество механических переключений, перекладывая их на автоматические программно-управляемые электронные схемы. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к категории РпР-уст-ройств (PnP -- Plug & Play, «включай и работай»).
4. Чипсеты 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.
Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:
1. Intel/NVidia
2. ATI/AMD
3. Via
4. SiS
Рис. 1 Функциональная схема чипсета i915
Современные системные платы кроме основного набора системных микросхем имеют другие микросхемы, реализующие много функциональных и даже интеллектуальных технологий. Например, в 2003 году фирма ASUS представила на рынке серию системных плат AI (Artificial Intelligence -- «искусственный разум»), имеющих наряду с прилагаемым к ним программным обеспечением фирменных функций весьма удобный пользовательский интерфейс.
Системные платы ASUS P4P800 и ASUS P4C800 поддерживают такие, например, интеллектуальные технологии:
1. AI Net -- диагностика состояния локальных компьютерных сетей (с помощью специальной прилагаемой утилиты Virtual Cable Nester) и поддержание высокой (1 Гбит/с) пропускной способности сети с помощью встроенного контроллера;
2. AI BIOS -- обнаружение сбоев в программах BIOS: при обновлении программ и при атаках вирусов функция CrashFree BIOS обнаруживает сбои и выполняет ввод нового программного кода с системной дискеты;
3. AI Overclocking -- подстройка частоты микропроцессора -- автоматический разгон процессора (увеличение его частоты на 33 %) в допустимых случаях с одновременной подстройкой напряжения питания модулей оперативной памяти и видеоадаптера; выполняется также регулировка скорости вращения процессорного вентилятора;
4. AI Audio -- обнаружение подключения аудиоустройств и др.;
5. Функции автоматической диагностики каналов связи локальных компьютерных сетей, имеют технологии восстановления программ BIOS, функции управления стереозвуком.
5. Выбор материнской платы
Для рабочей и оптимальной сборки компьютера при выборе материнской плате стоит обратить внимание на чипсет материнской платы, по его характеристикам вы сможете правильно сориентироваться при приобретении нужных вам комплектующих.
При выборе системной платы следует учитывать следующее:
1. микропроцессор, который должен быть установлен на плате;
2. типоразмер системной платы (должен быть согласован с возможностями системного блока);
3. тактовую частоту, на которой работает системная плата;
4. набор основных и вспомогательных микросхем (чипсет), обеспечивающих эффективную работу ПК;
5. основную, локальные и периферийные шины, с которыми плата может работать, и количество слотов для них;
6. наличие или возможность установки кэш-памяти;
7. наличие разъемов для подсоединения микросхем (разъем для процессора Over Drive, слоты для микросхем памяти и т. д.).
Заключение
Таким образом, мы рассмотрели неотъемлемую часть современного компьютера - чипсет системной платы. Мы выяснили его основные задачи и архитектурные особенности, рассмотрели историю развития чипсетов, а также пояснили, на что нужно обращать внимание при сборке ПК. Данный материал будет полезен для общего ознакомления для студентов высших и средних специальных учебных заведений по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС».
Список литературы
4. Кузнецов В.В. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС». - Уфа: РИО РУНМЦ МО РБ, 2009. -216 С.
Читайте также: