Графический чипсет что это

Обновлено: 07.07.2024

И кажется, что это самый правильный метод компоновки микросхем. Ведь так мы получаем самые маленькие задержки, всё занимает меньше места, меньше потребляет энергии и так далее. Но что хорошо для мобильника, не всегда хорошо для компьютера. Поэтому сегодня мы поговорим про серых кардиналов печатных плат — про чипсеты.

Что это такое? И сколько их нужно для счастья? Разберемся, как устроены процессоры для компьютеров. Отыщём куда с материнской платы пропали мосты? И выясним как быстрые SSD повлияли на процессоры.

Один чип не всегда хорошо

С мобильниками всё попроще и куда более предсказуемо. Поэтому мобильные платформы проще сами по себе. От них не требуется поддержка всего и вся, поэтому всё на один кристалл.

Яркий тому пример чип Apple M1, выросший из мобильной платформы. Это прекрасная, плотно интегрированная однокристальная система, но с рядом ограничений. Вся оперативка распаяна, а из разъемов есть только два USB4 и те работают не на полной скорости. Как понимаете такое решение не тянет на универсальность.

Поэтому в ПК и ноутбуках вместо того, чтобы запихивать всё на один кристалл куда разумнее распределить ключевые функции между несколькими чипами, которые будут работать совместно с центральным процессором.

Собственно, набор вот этих дополнительных чипов помощников и называется чипсетом.

Intel TigerLake H45

Для начала небольшое вступление. Поводом для ролка послужил выход новых процессоров Intel для ноутбуков Tiger Lake-H.

Это первые действительно мощные ноутбучные процессоры Intel на их лучшем на текущем момент техпроцессе 10 нм SuperFIN.

В общем, зверские процессоры, но помимо мощности у них есть еще одна особенность. Очень любопытная двухчиповая компоновка, о которой мы и хотим рассказать подробнее.

Откуда это взялось?

Северный и южный мост

Раньше среди компьютерных платформ самым распространённым было трехчиповое решение: центральный процессор и два моста.

Вы наверняка помните какие: северный мост и южный мост. И наверняка, вы помните ту боль, когда какой-то из этих мостов сгорал. Ведь в этом случае нужно было менять всю материнскую плату. Ведь северным и южным мостом назвали два контроллера, которые отвечали за работу всех компонентов материнской платы. Зачем они были нужны?

Северный мост подсоединяется напрямую к процессору и обычно содержал в себе контроллер памяти, имел прямой доступ к графической карте или даже имел на борту встроенный видеоадаптер.

А также к северному мосту был подключен южный мост. Южный мост был медленнее северного и к нему подводилась менее требовательная к скорости периферия: шины USB, PCI, SATA, все устройства ввода-вывода, Ethernet, аудио и прочее.

Вот этот второй кусок кремния который часто красуется рядом с центральным процессором и есть PCH. Хотя он может быть распаян и в другом месте где-то на материнской плате.

TigerLake H45

Но самое интересное во всём этом рассказе не то, что чипов было три, а стало два. А то какие функции эти чипы теперь выполняют. Ведь в последнее время требования к современным процессорам усложнились и сильно изменились. И во многом виной тому консоли нового поколения.

Вот посмотрите как устроены новые процессоры Intel для мощных ноутбуков Tiger Lake H.

К ЦП тут напрямую подходят целых 20 линий PCI-e 4.0, которые обеспечивают пропускную способность чуть больше чем в 39 Гигабайт/с. И это очень много. По скорости это равно 40 линиям PCI-e 3.0. И это гораздо больше новый AMD Ryzen 5000 серии, которые располагают только 16-ю линиями PCI-e 3.0. Но зачем нужна такая скорость?

“Чтобы раскрыть потенциал максимально производительных видеокарт. Топовые Nvidia RTX требуют PCI-E 4.0 для того чтобы пропускная способность интерфейса подключения не стала узким местом”

В первую очередь, для реализации двух очень важных технологий: Microsoft DirectStorage и Resizable Bar от Nvidia.

Технология DirectStorage позволяет значительно ускорить операции ввода вывода информации с быстрых SSD-дисков. Грубо говоря благодаря этой технологии появляется возможность напрямую подгружать данные с SSD-дисков в процессор, минуя оперативную память и используя SSD вместо ОЗУ.

Изначально технология была представлена как часть архитектуры Xbox Velocity для новых консолей. Она позволяет максимизировать производительность на протяжении всего конвейера от NVMe-диска до графического процессора и в первую очередь нужна для молниеносной загрузки игр и подгрузки игровых ассетов на лету.

Но в ближайшем будущем DirectStorage API станет частью Windows, что позволит прокачать не только игры на Windows, но и загрузку самой Windows, да и вообще любого софта, который будет поддерживать этот API.

DirectStorage тесно связана с другой технологией — Resizable Bar от Nvidia, которая позволяет процессору обращаться ко всему объёму видеопамяти обеспечивая более эффективный обмен данными между центральным процессором и видеокартой.

Иными словами эти технологии позволят крутить данные между SSD, центральным и графическим процессорами с максимальной эффективностью, превращая всю эту связку в единый организм.

Скорости тут действительно очень высокие. Но при желании в ноутбуке этот показатель можно увеличить в два раза, добавив второй SSD в свободный слот и объединить их в RAID 0. Новым консолям такие скорости даже и не снились.

Ну и самое неожиданное в новых Intel TigerLake: ко второму чипу PCH проведено еще 36 линий PCI-e 3.0, из них 12 выделено под USB и 24 свободных. Это позволяет реализовать вообще свободное подключение вообще любой переферии. Иными словами в ноутбуках с Tiger Lake-H можно хоть всё свободное место на корпусе утыкать разными портами. Можно одновременно воткнуть четыре Thunderbolt 4 порта, 10 USB 2.0 или 4 USB 3.0 и еще кучу всего.

К примеру, посмотрите, на разъёмы в этом ноуте. Тоже совсем не кисло.

Добавим сюда поддержку нового Wi-Fi 6E который работает в диапазоне 6 ГГц. В России пока стандарт не поддерживается. Но в целом Intel TigerLake позволяют создавать на своей базе ультимативные решения для профессионалов и энтузиастов с запасом на будущее. И такая гибкость безусловно стала возможна благодаря двухчиповой компановке.

Выводы

В целом, новые чипы Tiger Lake-H и в целом Intel 11-го поколения получились действительно очень интересными: мощные, с технологическим запасом на будущее. Также тут есть возможность реализовать потенциал в самых различных конфигурациях от чего наши гиковские сердца бесконечно радуются.

В системах, предназначенных для обработки высокопроизводительной графики, видеокарта может быть сложной, с большим чипсетом который комплектуется собственным вентилятором для перемещения горячего воздуха от видеокарты. Как внутренним, так и внешним видеокартам нужны функции чипсета графики. Внешняя видеокарта часто подключается через порт универсальной последовательной шины (USB) или bluetooth®, но может иметь тенденцию реагировать более медленно, чем встроенные видеокарты. Внешний графический чипсет обычно требует меньшего охлаждения, потому что он не помещаются внутри корпуса компьютера с другим оборудованием. Как для внутренних, так и для внешних видеокарт требуется драйвер, построенный на правильном графическом чипсете, чтобы запустить устройство.

Чем больше продвинутая графическая карта, тем больше для неё необходимо системных ресурсов, чтобы она могла функционировать. Для поддержания потребностей в ресурсах видеокарты от системы, многие графические карты, строят с собственной оперативной памятью (ОЗУ), чтобы дать графическим функциям компьютера скорость и повысить качество. Компьютерные системы с ограниченной модернизацией оперативной памяти, графический чипсет со встроенной оперативной памятью сможет открыть возможности для более высокого качества графики, даже в старом компьютере.

Некоторые базовые компьютерные настройки включают в себя чипсет графики как часть материнской платы. Материнская плата имеет основной чип обработки, который обрабатывает команды компьютера. Это вообще крупнейшая микросхема в компьютере, и содержит основной блок компьютерной обработки (процессор), который обрабатывает команды, которые идут через компьютерную материнскую плату. Системы с видеокартами, встроенными в материнскую плату часто также есть звуковые функции компьютера которые входят в состав материнской платы. Материнская плата с привязкой графической картой не может быть удалена, или заменена, но они могут быть отключены для установки новой видеокарты.

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.

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.

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).

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

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.

Как вы понимаете, при выборе материнской платы помимо сокета следует пристальное внимание уделить размещенному на ней чипсету, особенно если речь идет о современных мощных домашних или игровых компьютерах.

Архитектура материнской платы с двумя мостами

Основной характеристикой производительности чипсета в этой архитектуре является шина данных (System Bus), предназначенная для обмена информацией между различными составляющими компьютер частями. Все компоненты работают с чипсетом через шины, причем каждый со своей скоростью. Это наглядно видно на схеме чипсетов.

Производительность же всего ПК зависит именно от скорости той шины, которая связывает его с самим чипсетом. В терминологии чипсетов Интел эта шина обозначается как FSB (Front Side Bus).

На картинке ниже пропускная способность шины равна 8.5 гигабайт в секунду.

Связь же северного моста с оперативной памятью происходит с помощью встроенного в него двухканального контроллера через шину RAM Bus, имеющую 128 контактов (х128). При работе с памятью в одноканальном режиме задействуются только 64 дорожки, поэтому для максимальной производительности рекомендуется использовать 2 модуля памяти, подсоединенных на разные каналы.

Архитектура без северного моста

На примере ниже в чипсете отсутствует северный мост, так как его функцию на себя берет процессор со встроенным видео-ядром, однако от него также мы видим обозначение скорости шины данных.

В работе современных процессоров используется шина QPI (QuickPath Interconnect), а также графический контроллер PCI-e x16, который раньше был в северном мосту, а теперь встроен в процессор. В результате того, что они стали встроенными, характеристики основной шины данных не так важны, как это было в архитектуре предыдущего поколения с двумя мостами.

Эта же характеристика указывается и в описаниях процессоров. Причем, если у чипсета скорость работы шины 3.2 ГТ/с, а у процессора, например, 2 ГТ/с, то данная связка будет работать по меньшему значению.

Производители чипсетов

Основными игроками на рынке производителей чипсетов являются уже знакомые нам по процессорам фирмы Intel и AMD, а также NVidea, которая больше известна пользователям по своим видеокартам, и Asus.

Поскольку основными производителями являются на сегодняшний день первые два, давайте взглянем на современные и уже устаревшие модели.

Чипсеты Intel

Маркировка чипсета буквой перед цифрой означает мощность чипсета внутри одной линейки.

В последнее время для нового чипсета LGA 1155 были введены еще несколько новых серий:

Из схемы чипсета можно легко понять, какие встроенные и внешние функции он поддерживает. Для примера посмотрим на схему современного производительного чипсета Intel Z77.

Также чипсет готов к дальнейшей модернизации и разгону системы (Intel Extreme Tuning Support).

Это означает, что материнская плата, оснащенная P67, не сможет работать со встроенным графическим ядром процессора и к ней обязательно придется покупать дискретную (отдельную) видеокарту.

Чипсеты AMD

Самые слабые по производительности те модели, в названии которых только цифры.

Посмотрим пример описания материнской платы на сайте и определим, какой чипсет на ней размещен.

Какой лучший чипсет системной платы?

Все зависит от того, для каких целей вы собираете свой ПК. Если это офисный комп или домашний, на котором вы не планируете устанавливать игры, то целесообразно выбрать чипсет, который работает с процессорами со встроенным графическим ядром. Приобретя такую плату и, соответственно, процессор со встроенным видео, вы получите комплект, который вполне подойдет для работы с документами и даже просмотра видео в хорошем качестве.

Для самых мощных игровых компьютеров и в меньшей степени для тех, которые будут работать с требовательными к графике профессиональными программами выбирайте самые производительные модели, в полной степени поддерживающие работу с несколькими видеокартами.

Надеюсь, данная статья открыла немного для вас завесу над тайной чипсетов материнской платы и теперь вы сможете более правильно подобрать эти комплектующие для своего компьютера! Ну а для закрепления знаний посмотрите видеоурок, размещенный в начале статьи.

Читайте также: