工控機從20世紀中葉發展到現在,功能越來越強大,結構越來越簡單,這不能不歸功于工控主板上重要的部件―芯片組。芯片組(Chipset)是構成主板的內核,它由2-4片集成電路組成。芯片組性能的優劣,決定了主板性能的好壞與級別的高低。
1、芯片組的作用
芯片組的作用是在BIOS和操作系統的控制下按規定的技術標準和規范通過主板為微工控機系統中的CPU、內存、顯卡等部件建立可靠、正確的安裝、運行環境,為各種IDE接口存儲設備以及其他外部設備提供方便、可靠的連接接口。一塊主板能不能支持最新型的工控機CPU和內存以及新型的高速率存儲設備主要取決于芯片組的技術性能。
(1)支持各種類型的工控機CPU
根據工控機CPU的發展情況,芯片組應該能支持FSB(前端總線)頻率為400 MHz、533 MHz和800 MHz的CPU,同時,也因工控機CPU的接口標準而相應分成支持Socket 478架構、Socket 462架構、SocketT架構、Socket 940架構、Socket 754架構等各種類型。
(2)支持不同類型和標準的內存
根據工控主板設計需要,芯片組必須能支持工控機運行時所需要的內存類型和工作頻率,其中內存按類型可分為SDRAM、DDR SDRAM、DD班I和RDRAM等,按內存工作頻率可分為DDR1600、DDR2133、DDR2666等各種標準,按內存工作方式可分單通道和雙通道標準。
(3)支持相應的高速圖形接口
按照目前主流3D顯卡的要求,應該能夠支持AGPSX的AGP總線或PCI Express總線標準,以便為更快速的顯卡提供高速的數據傳輸帶寬。
(4)支持新型的存儲設備
支持Ultra DMA66/100/133或Series ATA接口的硬盤和其他光、磁存儲等設備。
(5)支持各種新型的I/O設備接口
支持串行總線(USB 2.0/3.0)、IEEE 1394、紅外傳輸(IR)以及傳統的軟驅、串行端口(Serial Port)和并行端口(Parallel Port)。
(6)支持其他特殊功能
根據芯片組的類型和型號支持微機系統的ACPI能源管理、DMI系統硬件監控、CPU和內存時鐘異步運行、支持AMR和AC97標準等各種功能。
2、芯片組的結構特點
目前芯片組的結構類型基本上可分為“南、北橋型”和“中心控制型”兩種。其中南、北橋型就是以威盛公司KT系列為代表的二片型芯片組;中心控制型則是以Intel公司865、875系列為代表,以MCH、ICH取代北橋、南橋的芯片組。
(1)南、北橋芯片組
南、北橋芯片組一般由兩塊芯片組成。北橋芯片決定了所支持的CPU類型和主頻、內存的類型和最大容量、并對ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等提供支持,通常在主板上靠近工控機CPU插槽的位置。南橋芯片主要用來與I/O設備及ISA設備相連,并負責管理中斷及DMA通道,讓設備工作得更順暢,其提供對KBC(鍵盤控制器)、RTC(實時時鐘控制器)、USB(通用串行總線)、Ultra DMA/66(100)EIDE數據傳輸方式和ACPI(高級能源管理)等的支持。兩片芯片之間的信息同樣由PCI總線溝通,此時的芯片組就像橋梁或紐帶一樣將微機系統中各個獨立的器件和設備連接起來形成整體。
(2)中心控制型芯片組
Intel從i815時代開始放棄傳統的南、北橋架構而推出中心控制型芯片組,這種架構的芯片組與南、北橋芯片組之間的最大差別是中心控制芯片組中的ICH和MCH集成電路之間的連接(信息通道)改用數據帶寬為266Mb/s的新型專用高速總線,芯片組之間采用這種專用高速總線數據通信顯然在理論上比采用PCI總線(帶寬為133 Mb/s)進行連接的傳統南、北橋芯片組的運行速率要快得多。而且連接在ICH上的各種設備或器件與工控機CPU處理交換數據時可以不經PCI總線而直接通過內部專用高速總線進行,這就是其定義為“中心控制型”芯片組的緣由。
但是在中心控制型芯片組中,ICH模塊和MCH模塊在分工上與傳統南、北橋型區別不大,而且在實際運用中的速率也不像理論上的那么高,MCH相當于傳統意義上的北橋,ICH相當于傳統意義上的南橋。為了方便理解,我們一般通常還是把MCH叫做北橋,ICH叫做南橋。
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