75

§ 2. Чипсеты

Чипсет (ChipSet) – набор микросхем. Это одна или несколько микросхем

(таймеры, системы управления), специально разработанных для "обвязки"

микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, 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 – клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. По размеру микросхемы чипсета являются самыми большими после процессора, с количеством выводов от нескольких десятков до двух сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной микросхемы – OPTi495SLC, SiS471, UMC491, i82C437VX и т.п. Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы:

типы поддерживаемых процессоров,

структура/объем кэша,

возможные сочетания типов и объемов модулей памяти,

поддержка режимов энергосбережения,

возможность программной настройки параметров и т.п.

На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат – от простейших до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.п. Как правило, наборы системной логики строятся на базе двух базовых микросхем: «северного» (Northbridge) и

«южного мостов» (Southbridge).

Северный мост (Northbridge), MCH (Memory controller hub), системный контроллер – обеспечивает подключение центрально процессора к узлам,

использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер. Для подключения центрального процессора к системному

76

контроллеру могут использоваться шины: FSB (Front Side Bus), HT (Hyper-

Transport) для процессоров AMD, QPI (Quick Path Interconnect) для процессоров

Intel. Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа применѐнного системного контроллера обычно зависит максимальный объѐм ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти персонального компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор в

AMD K8 и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение. В качестве шины для подключения графического контроллера на современных системных платах используется PCI Express.

Южный мост (Southbridge), ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер – содержит контроллеры периферийных устройств (жѐсткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к

которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности.

Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако в последнее время стали выпускаться и одночиповые решения.

Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

Схематическое изображение традиционного чипсета (с двумя мостами)

приведено на рис. 4.11.

Схема чипсета на базе одной микросхемы (графический контроллер и контроллер памяти встроены в центральный процессор) приведена на примере чипсета Intel P67 (рис. 4.12).

Перечень функциональных возможностей чипсета P67:

поддержка всех новых процессоров на ядре Sandy Bridge при подключении к этим процессорам по шине DMI 2.0 (с пропускной способностью ≈ 4 ГБ/с);

77

Рис. 4.11. Схематическое изображение традиционного чипсета материнской платы

78

Рис. 4.12. Функциональная схема чипсета Intel P67

интерфейс FDI для получения полностью отрисованной картинки экрана от процессора и блок вывода этой картинки на устройство(-а)

отображения;

до 8 портов PCIEx1 (PCI-E 2.0);

2 порта Serial ATA III на 2 устройства SATA600 и 4 порта Serial ATA II на 4 устройства SATA300, с поддержкой режима AHCI и функций вроде NCQ, с возможностью индивидуального отключения, с

поддержкой eSATA и разветвителей портов;

возможность организации RAID-массива уровней 0, 1, 0+1 (10) и 5 с

функцией Matrix RAID (один набор дисков может использоваться сразу в нескольких режимах RAID – например, на двух дисках можно организовать RAID 0 и RAID 1, под каждый массив будет выделена своя часть диска);

14 устройств USB 2.0 (на двух хост-контроллерах EHCI) с

возможностью индивидуального отключения;

79

MAC-контроллер Gigabit Ethernet и специальный интерфейс

(LCI/GLCI) для подключения PHY-контроллера (i82579 для реализации Gigabit Ethernet, i82562 для реализации Fast Ethernet);

High Definition Audio (7.1);

обвязка для низкоскоростной и устаревшей периферии, прочее.