Чипсет

В компьютерной системе набор микросхем — это набор электронных компонентов на одной или нескольких интегральных схемах , которые управляют потоком данных между процессором , памятью и периферийными устройствами . Чипсет обычно находится на материнской плате компьютеров. Чипсеты обычно предназначены для работы с определенным семейством микропроцессоров . Поскольку он контролирует связь между процессором и внешними устройствами, набор микросхем играет решающую роль в определении производительности системы . Иногда термин «набор микросхем» используется для описания системы на кристалле (SoC), используемой в мобильном телефоне. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Компьютеры

В вычислительной технике термин микросхем» обычно относится к набору специализированных микросхем на компьютера « набор материнской плате или плате расширения . В персональных компьютерах первым набором микросхем для IBM PC AT 1984 года был набор микросхем NEAT, разработанный компанией Chips and Technologies для процессора Intel 80286 .

В домашних компьютерах , игровых консолях и аркадном оборудовании 1980-х и 1990-х годов термин «чипсет» использовался для обозначения специальных аудио- и графических чипов. Примеры включают оригинальный набор микросхем Amiga и набор микросхем Sega System 16 .

В персональных компьютерах на базе x86 термин «набор микросхем» часто относится к определенной паре микросхем на материнской плате: северному мосту и южному мосту . Северный мост соединяет ЦП с очень высокоскоростными устройствами, особенно с оперативной памятью и графическими контроллерами , а южный мост подключается к низкоскоростным периферийным шинам (таким как PCI или ISA ). Во многих современных чипсетах южный мост содержит некоторые встроенные периферийные устройства , такие как Ethernet , USB и аудиоустройства .

Материнские платы и их чипсеты часто производятся разными производителями. По состоянию на 2021 год ^[update]Производителями чипсетов для материнских плат x86 являются AMD , Intel , VIA Technologies и Zhaoxin .

В 1990-е годы крупным разработчиком и производителем чипсетов была компания VLSI Technology из Темпе, штат Аризона. Некоторые из их инноваций включали интеграцию логики моста PCI, графического ускорителя GraphiCore 2D и прямую поддержку синхронной DRAM, предшественницы памяти DDR SDRAM .

В Apple Macintosh SE , Macintosh II и более поздних сериях Quadras использовались наборы микросхем VLSI Technology , хотя они были ASIC, разработанными Apple. После перехода на PowerPC Apple использовала различных поставщиков ASIC для своих наборов микросхем, таких как технология VLSI, Texas Instruments , LSI Logic или Lucent Technologies (позже известная как Agere Systems ). Когда Apple перешла на Intel, они использовали традиционные чипсеты для ПК.

В 1980-х годах компания Chips and Technologies стала пионером в производстве наборов микросхем для ПК-совместимых компьютеров. Компьютерные системы, выпущенные с тех пор, часто используют широко используемые наборы микросхем, даже в самых разных компьютерных областях. Например, NCR 53C9x , недорогой набор микросхем, реализующий интерфейс SCSI для устройств хранения данных, можно найти в машинах Unix , таких как MIPS Magnum , встроенных устройствах и персональных компьютерах.

Переход к интеграции процессоров в ПК

Традиционно в компьютерах x86 основное соединение процессора с остальной частью машины осуществлялось через северный мост набора микросхем материнской платы. Северный мост напрямую отвечал за связь с высокоскоростными устройствами (обычными примерами являются системная память и основные шины расширения, такие как карты PCIe, AGP и PCI) и, наоборот, за любую системную связь с процессором. Это соединение между процессором и северным мостом обычно называют внешней шиной (FSB). Запросы к ресурсам, не контролируемым напрямую северным мостом, передавались на южный мост, при этом северный мост выступал в качестве посредника между процессором и южным мостом. Южный мост обрабатывал «все остальное», как правило, низкоскоростные периферийные устройства и функции платы (самые крупные из них - подключение жесткого диска и хранилища), такие как USB, параллельная и последовательная связь. В 1990-х и начале 2000-х интерфейсом между северным и южным мостами была шина PCI. ^{[ 3 ]}

До 2003 года любое взаимодействие между процессором и основной памятью или устройством расширения, таким как видеокарта (ы) — будь то AGP , PCI или встроенная в материнскую плату — напрямую контролировалось микросхемой северного моста от имени процессора. Это привело к тому, что производительность процессора сильно зависела от системного набора микросхем, особенно от производительности памяти северного моста и способности передавать эту информацию обратно в процессор. Однако в 2003 году компания AMD представила Athlon 64 . серию процессоров ^{[ 4 ]} изменил это. Athlon 64 ознаменовал появление интегрированного контроллера памяти, встроенного в сам процессор, что позволило процессору напрямую обращаться к памяти и управлять ею, устраняя для этого необходимость в традиционном северном мосту. Intel последовала этому примеру в 2008 году, выпустив процессоры серии Core i и платформу X58 .

В новых процессорах интеграция еще больше усилилась, в первую очередь за счет включения основного контроллера PCIe системы и встроенной графики непосредственно в сам ЦП. Поскольку меньше функций остается необработанными процессором, производители наборов микросхем сконцентрировали оставшиеся функции северного и южного мостов в одном чипе. Версия Intel — это « Platform Controller Hub » (PCH), а версия AMD называлась Fusion Controller Hub (FCH). PCH по-прежнему называется набором микросхем. ^{[ 5 ]} Это расширенный южный мост для остальных периферийных устройств, поскольку традиционные функции северного моста, такие как контроллер памяти, интерфейс шины расширения (PCIe) и даже встроенный видеоконтроллер, интегрированы в сам кристалл ЦП (хотя чипсет часто содержит вторичные соединения PCIe). ). Однако Platform Controller Hub также был интегрирован в комплект процессора в качестве второго кристалла для мобильных вариантов процессоров Skylake . ^{[ 6 ]}

Производство FCH компании AMD было прекращено с момента выпуска процессоров серии Carrizo, поскольку он был интегрирован в тот же кристалл, что и остальная часть процессора. ^{[ 7 ]} Однако с момента выпуска архитектуры Zen все еще существует компонент, называемый набором микросхем, который обрабатывает только относительно низкоскоростной ввод-вывод, такой как порты USB и SATA, и подключается к процессору через соединение PCIe. В этих системах все соединения PCIe направляются непосредственно к процессору. ^{[ 8 ]} Интерфейс UMI, ранее использовавшийся AMD для связи с FCH, заменен соединением PCIe. Технически процессор может работать и без чипсета; он продолжает присутствовать только для взаимодействия с низкоскоростным вводом-выводом. ^{[ 9 ]} Вместо этого серверные процессоры AMD используют автономную систему проектирования микросхем , которая не требует набора микросхем. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}

В настоящее время используются интерфейсы межсоединения между северным и южным мостами: DMI ( Intel ) и UMI ( AMD ). Их также можно использовать для подключения процессора к набору микросхем.

См. также

Примечания

^ «Обзор Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3: я наконец-то не чувствую необходимости обновляться» . 20 января 2024 г.
^ «Qualcomm анонсирует Snapdragon 8s Gen 3: более дешевый чип для телефонов премиум-класса» .
^ Шмид, Патрик (16 июля 2002 г.). «Основы набора микросхем: значение и функции» . Аппаратное обеспечение Тома . Покупка . Проверено 14 июня 2018 г.
^ Уоссон, Скотт (23 сентября 2003 г.). «Процессор AMD Athlon 64» . Технический отчет . Проверено 5 декабря 2022 г.
^ «Сообщается, что материнские платы MSI Z790 вышли из строя из-за взломанного чипсета PCH — производственная ошибка могла затронуть несколько сотен устройств (обновлено)» . 2 апреля 2024 г.
^ Шимпи, Ананд Лал (9 июня 2013 г.). «Обзор ультрабука Haswell: протестирован Core i7-4500U» . АнандТех . Проверено 5 декабря 2022 г.
^ «AMD на ISSCC 2015: детали Carrizo и экскаватора» .
^ «Обзор AMD Zen 4 Ryzen 9 7950X и Ryzen 5 7600X: возвращение к высокому классу» .
^ «Обзор AMD Zen и Ryzen 7: глубокое знакомство с процессорами 1800X, 1700X и 1700» .
^ https://www.amd.com/system/files/documents/4th-gen-epyc-processor-architecture-white-paper.pdf . ^{[ только URL-адрес PDF ]}
^ Кеннеди, Патрик (08 апреля 2019 г.). «Обзор Supermicro M11SDV-4C-LN4F платформы mITX AMD EPYC 3151» . Сервис TheHome . Проверено 18 августа 2024 г.
^ Катресс, Андрей Фрумусану, Доктор Ян. «Обзор AMD EPYC 3-го поколения в Милане: соотношение пиковой производительности и производительности на ядро» . www.anandtech.com . Проверено 18 августа 2024 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1] «Обзор Qualcomm Snapdragon 8 Gen 3: я наконец-то не чувствую необходимости обновляться» . 20 января 2024 г.

[2] «Qualcomm анонсирует Snapdragon 8s Gen 3: более дешевый чип для телефонов премиум-класса» .

[3] Шмид, Патрик (16 июля 2002 г.). «Основы набора микросхем: значение и функции» . Аппаратное обеспечение Тома . Покупка . Проверено 14 июня 2018 г.

[release-4] Уоссон, Скотт (23 сентября 2003 г.). «Процессор AMD Athlon 64» . Технический отчет . Проверено 5 декабря 2022 г.

[5] «Сообщается, что материнские платы MSI Z790 вышли из строя из-за взломанного чипсета PCH — производственная ошибка могла затронуть несколько сотен устройств (обновлено)» . 2 апреля 2024 г.

[6] Шимпи, Ананд Лал (9 июня 2013 г.). «Обзор ультрабука Haswell: протестирован Core i7-4500U» . АнандТех . Проверено 5 декабря 2022 г.

[7] «AMD на ISSCC 2015: детали Carrizo и экскаватора» .

[8] «Обзор AMD Zen 4 Ryzen 9 7950X и Ryzen 5 7600X: возвращение к высокому классу» .

[9] «Обзор AMD Zen и Ryzen 7: глубокое знакомство с процессорами 1800X, 1700X и 1700» .

[10] ttps://www.amd.com/system/files/documents/4th-gen-epyc-processor-architecture-white-paper.pdf . ^{[ только URL-адрес PDF ]}

[11] Кеннеди, Патрик (08 апреля 2019 г.). «Обзор Supermicro M11SDV-4C-LN4F платформы mITX AMD EPYC 3151» . Сервис TheHome . Проверено 18 августа 2024 г.

[12] Катресс, Андрей Фрумусану, Доктор Ян. «Обзор AMD EPYC 3-го поколения в Милане: соотношение пиковой производительности и производительности на ядро» . www.anandtech.com . Проверено 18 августа 2024 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]