教你如何解读主板芯片组的作用

前言：
　　个人计算机(Personal Computer，简称PC)从20世纪中叶发展到现在，功能越来越强大，结构越来越简单，这不能不归功于个人计算机主板上重要的部件——芯片组(Chipset)。

　　芯片组号称是主板的灵魂和核心，芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，芯片组若不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。芯片组作为主板的核心组成部分，按照在所采用的芯片组数量不同，可分为单芯片芯片组、标准的南北桥芯片组和多芯片芯片组(主要用于高档服务器/工作站，在这里我们将不作介绍。)

　　一、传统的南、北桥芯片搭配方案

　　采用双芯片设计的芯片组组通常分为北桥芯片和南桥芯片，那么南桥和北桥芯片主要区别是什么?

　　1、 北桥芯片(North Bridge)

　　北桥芯片是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥(Host Bridge)。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔 845E芯片组的北桥芯片是82845E，975X芯片组的北桥芯片是82975X等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型(SDRAM，DDR SDRAM以及DDR2等等)和最大容量、AGP插槽、PCI-E x16、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。

　　目前，市面上的CPU种类颇多，一块主板究竟能够支持什么类型的CPU，主要是由主板上的北桥芯片决定的，这也是主板一般都按照北桥芯片来区分型号的原因。另外就是对内存的支持-----北桥芯片的一大主要功能是控制内存，而内存标准变化也是比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。如果你发现当你的i945GC主板使用DDR2-800的内存，却只显示DDR2-677，而P965、P35则不存在这要的问题。其实就是这样的原因，Intel的i945GC北桥芯片最高只能支持到DDR2-667的内存。

　　北桥芯片另一个功能就是对AGP/PCI-E x16显卡的支持，在Intel平台中，i915以下版本的芯片组支持AGP接口，比如865系列、875系列、845系列芯片组支持AGP 4X/8X接口;而自915系列芯片组开始，英特尔就已经放弃了对AGP的支持，而支持最新的PCI-E x16图形接口。因此，你使用何种接口类型的显卡，也需要有相对应的芯片组来支持。

　　在主板上，北桥芯片在位置设计上一般是尽量CPU最近，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。

　南桥芯片主要是控制一些接口，比如硬盘IDE、SATA接口、USB接口等等，当然PCI、PCI-E总线也是由南桥控制的，由于这些设备的速度都比较慢，所以Intel将它们分离出来让南桥芯片控制，这样北桥高速部分就不会受到低速设备的影响，可以全速运行。

　　南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI、PCI-E总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。在芯片组中，为了更好地发挥效能，北桥和南桥之间是有个对应关系的，比方说Intel的P965芯片组，北桥芯片为LE82P965，而南桥则是82801H，简称为ICH8。不过，由于南桥芯片的技术、功能一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片，比如965除了可以与ICH8系列南桥芯片搭配外，还可以与ICH7系列南桥芯片组搭配使用。更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品，例如此前ATI的芯片组往往采用ATI的北桥+ULI的南桥相搭配。未来南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如RAID、IEEE 1394、WI-FI无线网络、虚拟管理技术等等。

　　注：英特尔的ICH9南桥芯片

　　南桥芯片是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式与北桥芯片相连。

　　此前，南、北桥之间采用的PCI总线，越来越成为系统数据交换的瓶颈。为了PCI总线的数据延迟，很多厂商采用了新的思路，开发出了新的高速连接方式。如AMD芯片组的HyperTransport芯片连接技术，英特尔芯片组的Hub Architecture及DMI(Direct Media Interface)、VIA芯片组的V-Link芯片连接技术，SIS芯片组使用的MUTIOL芯片连接技术等。这些技术只是在一定程度上缓解了PCI总线的压力，并没有革命性的突破。在寻求一种统一的标准的过程中，各厂商们推出了第三代I/O总线技术(3rd Generation I/O，3GIO)，即PCI Express，将会极大缓解了南北桥之间的通信对总线的压力。

　　Intel目前主流的南桥有ICH6、ICH7，它们之间的性能也有所差别，比如说是否支持S-ATA硬盘规格上。VIA的南桥主要有VT8235、VT8237及最新的VT8251等，这里就不展开介绍了，具体的区别也可以参看其他芯片组介绍的文章。当然这些芯片的好坏并不是由主板生产厂家所决定的，但是主板生产商采取什么样的芯片生产却是直接决定了主板的性能、功能。同时即便使用同类芯片组，不同品牌主板的性能、稳定性仍有所区别，比如名牌主板凭着其出色的做工，还是成为不少人的首选。

　　南北桥组合方案是一种历史悠久而且仍然很流行的主板芯片组结构。当然，目前南北桥芯片的定义越来越模糊了，加入了USB、IEEE1394、SCSI等数据传输界面，甚至ULI的南桥芯片组还融入AGP总线。但是有一点是可以记住的，北桥芯片一般集成度更高且包含更多的技术含量，因为它是构成我们常提到的“最小系统”的核心主轴，而南桥芯片相对灵活和次要。一般来说，一款CPU就可以决定一款北桥芯片，所以北桥芯片通常情况下不能随便嫁接，而南桥芯片组与CPU的关系很小，它可以与各种不同的北桥芯片组搭配使用。

二、二合为一的单芯片组方案

　　目前市场上除了采用南北桥搭配的芯片组外，还有单芯片组方案，比如为NVIDIA立下汗马功劳的nForce3、nForce4、nForce5三大系列单芯片组产品。

　　注：采用单芯片设计的nForce570-SLI!

　　NVIDIA在芯片组产品之所以这样设计是由于Althon64内部整合了复杂内存控制器。如此一来，只要更换新的CPU就可以了支持新的内存模块，同时简化的北桥设计方案降低了主板厂商的开发难度，让南北桥实现整合成为可能，这样可以加快芯片组的开发进度，同时也降低了成本。于是nVidia在其nForce4、nForce5等芯片组中，去掉了南桥，而在北桥中则加入了以往由南桥芯片所控制的千兆网络、串口硬盘控制等功能。这也就是所谓的单芯片芯片组结构。这是近来芯片组发展的另一大趋势，北桥芯片的功能会逐渐单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度，从而变成南北桥合一的单芯片形式

　　其实在芯片组的发展历史中Intel第一个开始提出单芯片概念，但是随后人们发现所谓的ICH就是南桥芯片，只不过Intel在当时意识到要提高南北桥连接带宽而推出中央加速架构。真正推行单芯片技术的还是SiS----SiS在设计支持K7的SiS730、745芯片时，就将南桥和北桥整合到了一起，之间采用了Multi-threaded I/O Link技术，带宽1.2GB/s。与此同时，ALI也推出过不少单芯片的芯片组。

　　然而随着南北桥连接技术的发展，单芯片方案所带来的低延迟优势已经越来越不是很明显。得没有必要。Intel有DMI加速结构、VIA有V-Link技术、SiS有渠妙技术，其连接带宽都达到足够使用的境地。在失去这些优势之后，单芯片自然就失去了根本的存在价值，而且其弊端也逐渐显现。首先便是单芯片的高发热量。由于集成度大幅度提高，良品率低，单芯片的发热量往往非常厉害。以nVIDIA的nForce4和nForce5为例，nVIDIA要求主板厂商一定用使用高品质散热片，并强烈建议采用主动散热，这在客观上提高了成本且不利于稳定性。另外一个十分明显的特点是，单芯片的电气性能略有下降，使得产品的超频表现受到影响。与此同时，单芯片固有的低良品率劣势也影响着芯片组厂商。当初，SiS就是因为发现单芯片复杂性高、很难提高良品率，甚至没有给性能提升带来任何好处，因此果断地放弃了这一发展方向。

　　结语：

　　从目前的趋势来看，双芯片技术应当依然是大势所趋，而单芯片技术因为没能体现出性能优势反而成为一种累赘。尽管如今K8芯片组中的北桥芯片省去了内存控制器，但是集成更多的PCI Express通道依旧是很大的负担，即便是顶级的nForce590-SLI 芯片组仍采南桥北桥的双芯片设计。再比如nVIDIA虽然在英特尔平台引入了采用单芯片设计的整合芯片组，但也仅仅针对低端型号，甚至规格都进行了相当的简化，而针对Intel平台的高端芯片组级采用传统的南桥北桥芯片搭配设计。

　　虽然目前市场上的芯片组型号众多，但到目前为止能够生产芯片组的厂家主要就是Intel、VIA、SiS、NVIDIA、AMD几家，其中目前以Intel、NVDIA、AMD几家的芯片组最为常见。其中Intel目前主要有P35、965、945GC系列，而NVIDIA则有nForce5、MCP68、MCP73系列，产品已经涉及AMD、Intel两大平台;AMD则有690G、570X两款产品，至于这些芯片组的具体技术特性，大家可以参考相关资料。