Назначение и структура чипсета в персональном компьютере

Обновлено: 06.07.2024

Чипсет ( chIPset ) - это набор БИС (обычно 1-3 микросхемы), функционально эквивалентный микросхемам, входящим в стандартную конфигурацию микропроцессорной системы .

Как правило, чипсет интегрирует в себе функции следующих устройств:

контроллера оперативной памяти;
контроллеров кэш-памяти 2-го и/или 3-го уровня;
контроллеров ПДП ;
контроллеров приоритетных прерываний ;
контроллера клавиатуры;
контроллера мыши PS /2 ;
контроллера инфракрасного порта;
таймера реального времени;
моста шины PCI ;
моста шины ISA и др.

Обычно в составе чипсета выделяют:

северный мост (North Bridge) - системный контроллер, в который входит контроллер системной шины, шин AGP и PCI , ОЗУ и кэш-памяти (для наборов под обычный Pentium);
южный мост (SOUTh Bridge) - периферийный контроллер, включающий контроллеры EIDE, клавиатуры, моста PCI -to- PCI , последовательных/параллельных портов, шины USB и других подобных устройств.

Выбор чипсета во многом определяет конфигурацию МПС и ее производительность . Если МП можно заменить, а емкость ОЗУ увеличить, то замена чипсета однозначно связана с заменой системной платы, а ограничения чипсета также однозначно ограничивают возможности замены других элементов МПС: МП, ОЗУ , внешних устройств.

Чипсет накладывает ограничения на следующие функциональные характеристики системы в целом: тип памяти, тип кэш-памяти второго и/или третьего уровня, тип МП, максимальная частота системной шины, тип шины PCI (32- или 64-разрядная); поддержка многопроцессорной конфигурации и некоторые другие характеристики.

Практика показывает, что разница в производительности системных плат разных фирм, построенных с применением одного и того же чипсета, составляет от силы несколько процентов, между тем как тот же параметр для различных чипсетов может отличаться на порядок.

Рассмотрим использование чипсета на примере организации микропроцессорной системы на базе МП Pentium III на ядре Katmai (рис. 8.7).

Рис. 8.7. Структура микропроцессорной системы с использованием чипсета

Частота шины PCI составляет 33 МГц и при частоте системной шины и 66, и 100 МГц (используется деление частоты на 2 и 3 соответственно). AGP ( Accelerated GraphiCS Port ) - 32-разрядная шина ( тактовая частота всегда 66 МГц), используемая для подключения графического адаптера и позволяющая ускорить обмен данными между графическим адаптером и основной памятью. В режиме AGP 2х эффективная частота в 133

МГц обеспечивается использованием обоих фронтов импульсов частоты 66 МГц. Шина ISA работает на частоте 8 МГц. За ее функционирование отвечает мост PCI / ISA , являющийся обычным PCI -устройством (просто встроенным в чипсет).

Системная шина может работать на разной частоте, но все эти варианты совместимы по разводке и электрически, что создает почву для "разгона".

Таким образом, при смене частоты системной шины, например, с 66 на 100 МГц замене подлежат лишь три устройства: процессор , чипсет и память . Никакие другие устройства не заметят подмены шины - ни AGPвидеоадаптеры, ни любой из PCI -контроллеров, ни старые ISA -карты. В этом и заключается принципиальное отличие шины 100 МГц от шины 66

МГц, разогнанной до 75/83 МГц. В первом случае новый чипсет обеспечивает работу PCI на частоте 33 (100/3) МГц, во втором старый чипсет и не подозревает о "разгоне" и продолжает делить частоту системной шины на 2, а в итоге частота PCI -шины равна 37,5 или 41,5 МГц, что может привести к неправильной работе некоторых PCI -устройств.

Краткие итоги. В лекции рассмотрены вопросы организации микропроцессорных систем, взаимодействия входящих в нее устройств. Подробно изложен режим прямого доступа в память и используемый, представлена структура контроллера ПДП . Описаны функции чипсета в микропроцессорной системе.

Чипсет - это набор микросхем, которые выполняют совместную работу заданных функций и являются связующим звеном между различными частями и комплектующими компьютера. Он соединяет центральный процесор, память, слоты PCI-e, устройства ввода-вывода, устройства хранения данных, разъемы USB и т.п. по средством многоуровневой системы шин связи, как через себя, так и через иные контроллеры.

Для чего это нужно?

Как говорилось выше это связующее звено. Но почему нельзя обойтись без него, сэкономить немного места на материнской плате и радоваться, не меняя мат. плату, ежегодно, под новые процессоры и другие комплектующие?

Просто большинство ЦП не умеют взаимодействовать со многими устройствами напрямую, для этого и нужен чипсет. В свою очередь чипсет определяет функциональность, тип процессора, который можно поставить в паре с ним, объем памяти и ее частоты, количество и скорость дополнительного оборудования в дополнительных слотах PCI-e, количество и разрядность некоторых шин и т.п.

Отсюда вытекает, что чипсет одна из важнейших составляющих ПК, основа, которая относительно влияет на быстродействие и стабильность работы оборудования.

Какие бывают?

На сегодняшний день актуальные чипсеты (от бюджета, до топа) :

H310
B360
H370
Q370
Z370
Н410 (минимум функционала, для офиса и игровых систем с одной видеокартой)
B460 (очень похож на B360, но имеет больше линий PCI-e)
H470 (основное преимущество - интегрированный модуль WI-FI)
Q470 (отличия от топовой Z490, в отсутствии возможности разгона)
W480 (позиционируется как чипсет для рабочих станций)
Z490

Линейка "Z" отличается возможностью разгона не только ЦП, но и других комплектующих, а так же умеет управлять процессорными линиями PCI-e

A320
B350
X370
B450
X470
X570 (поддержка PCI-e 4.0)

Линейка "X" считается самой функциональной. Разгон возможен на всех чипсетах, исключение только линейка "А".

Чипсет, в свою очередь, состоит из двух главных компонентов - северного и южного мостов. В состав северного моста входит контроллер оперативной памяти, видеопроцессора, контроллеры шин DMI и FSB. Южный мост отвечает за порты "ввода-вывода" - то есть за работу всевозможных периферийных устройств (принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т.п.), а также за работу базовой системы "ввода-вывода" (BIOS).

Северный мост определяет вид процессора, который будет установлен в процессорный сокет на материнской плате, определяет его частоту, количество ядер и другие параметры. Не может быть такого, что в сокет будет установлена современная моедль процессора, а чипсет будет устаревшим и не сможет поддерживать этот процессор, обязательно должна быть четкая состыковка по этому параметру.

Кстати, слова "северный" и "южный" в наименованиях мостов находятся там не просто так, они несут важную функцию - обозначают расположение этих мостов относительно верхнего и нижнего края платы (сверху как бы север, снизу юг). На приведенном выше изображении можно заметить, что северный мост располагается аккурат межу процессорным сокетом, разъемами под оперативную память и видеокарту (синий разъем), а южный, в свою очередь - как можно ближе к портам для подключение внешних устройств.

Дело в том, что чем ближе расположены микросхемы чипсета к другим компонентам материнской платы, тем быстрее осуществляется взаимодействие между ними, грубо говоря скорость обмена данными возрастает с уменьшением расстояния. Получается, что мелочей здесь нет, все имеет смысл. Кроме того, такая компоновка позволяет создавать материнские платы самых маленьких размеров, в том числе для ноутбуков и нетбуков.

Возможно вы заметили, что на современных материнских платах может отсутствовать северный мост как таковой. Теперь все чаще можно встретить такую ситуацию, при которой северный мост конструктивно перемещается в центральный процессор, что значительно экономит место на системной плате, и столь же значительно усложняет конструкцию самой этой платы, что в конечном итоге не может не сказаться на ее стоимости, причем не в лучшую сторону.

Итак, как уже было сказано ранее, чипсет материнской платы состоит из двух частей, северного моста и южного моста. Между собой они обмениваются данными по шине DMI (Direct Media Interface), которая хорошо видна на схеме (2 рисунок от начала статьи). За соединение процессора с северным мостом отвечает шина FSB (Front-Side Bus), чем выше ее рабочая частота, тем быстрее будет работать компьютер.

Кстати, компания Intel разработала новую шину QPI, которая пришла на замену устаревшей FSB. Intel разработала ее в ответ на новую шину от компании AMD - HT (Hiper Transport). Пропускная способность шины QPI (25,6 Гбайт/с) возросла по сравнению с устаревшей FSB (8 Гбайт/с). Ранее, у AMD вместо шины HT была LDT (Like Data Transport).

Обратите внимание, на чипсет установлены радиаторы охлаждения, поскольку в процессе работы он может сильно нагреваться, а особенно под пиковой нагрузкой. Обычно, чем дороже материнская плата, тем больше внимания уделено всем элементам охлаждения (больше радиаторов, сами радиаторы большего размера и лучше металл, из которого они изготовлены).

Еще одним интересным моментом является то, что чипсет и процессор, под который рассчитана материнская плата, производит одна и та же фирма. Иначе говоря, если ваш процессор, к примеру, фирмы AMD, значит чипсет материнской платы сделала та же фирма. На самом деле фирм этих не две, как принято считать (Intel и AMD), а целых шесть, или даже больше. Оказывается ATI и Nvidia делают не только отличные видеокарты, но еще и чипсеты.

Есть еще два производителя, которых слава и всеобщее признание вообще обошли стороной, это фирмы SIS и VIA, на сколько мне известно, две эти фирмы занимаются только производством чипсетов и их чипсеты в продаже встречаются крайне редко. И да, есть еще два куда менее известных производителя чипсетов, честно говоря не помню как они называются, но они производят чипсеты в основном для серверных материнских плат.

Итак, предлагаю подвести итог всему вышесказанному:

Чипсет влияет на все то, что от него зависит, а именно - тип оперативной памяти, тип процессора, версии портов USB, SATA и других портов, какой BIOS будет на материнской плате и др. Поэтому на вопрос "Какой самый главный компонент в системной плате?", можете смело отвечать - "Чипсет" и никто не сможет упрекнуть вас в неправильности ответа.
Учтите, что чем дороже материнская плата, тем круче будет в ней чипсет. От чипсета зависит еще и то, какого уровня будут встроенные звуковая и сетевая карты. На более дорогих моделях плат звуковой чип проигрывает музыку значительно лучше ("чище", басы глубже и насыщеннее), в сравнении с бюджетными моделями.
Существует всего два типа чипсетов: в первом случае он представлен в виде южного и северного моста, во втором случае - на материнской плате можем наблюдать только южный мост, а северный спрятан в процессор (более современный вариант).

Если вы не знаете какой чипсет стоит на вашей материнской плате, а бумажной документации к ней под рукой нет, можно воспользоваться бесплатной программой "CPU-Z". В ней на вкладке "Mainboard" в графе "Chipset" будут отображены производитель и модель вашего чипсета. Кстати, если вам кажется, что ваш чипсет уже устарел и вы вдруг захотите его поменять, то при всем желании сделать у вас это не получится, потому как чипы эти "наглухо" впаяны в материнскую плату. Я надеюсь, что смог объяснить вам что такое чипсет. Спасибо.

Материнская плата – мозг и сердце компьютера, которые связывают воедино все ключевые элементы системы. Делается это при помощи чипсета, который регулирует все входящие и исходящие сигналы, распределяя их по необходимым маршрутам. Что такое чипсет и как его найти в материнской плате, мы разберемся ниже.

Что такое чипсет в материнке

Чипсет – набор микросхем, собранных воедино для взаимодействия процессора компьютера с остальными модулями. Без него такое взаимодействие невозможно, так как процессор не в состоянии передавать команды другим элементам напрямую. Таким образом, чипсет выполняет роль регулировщика. Он указывает направление, но не влияет на работу. Выбирая материнскую плату, для своего компьютера, обращайте внимание не только на сокет, но и на чипсет.

Функции чипсета

Основная функция – контроль и перераспределение сигналов. В зависимости от модели блока микросхем, определяются следующие характеристики:

Количество слотов под карты памяти;
Количество процессоров, которое возможно установить на материнскую плату (МП);
Возможное для подключения число графических элементов;
Определяет возможность усовершенствования системы, путем повышения рабочей частоты процессора;
Современные модели поддерживают работу таких технологических новшеств как: совместная работа нескольких графических устройств обработки данных (видеокарт), технология сдвоенной работы элементов памяти, использование твердотельных накопителей, создавая буфер обмена для жестких дисков;
Поддержка работы с устаревшими модификациями контроллеров, или с их специализированными моделями;

Подводя итоги вышесказанному, делаем вывод, что чипсет позволяет работать системе:

Быстро;
Без сбоев;
Оставляет возможность разгона компонентов МП и всего ПК в целом;

Устройство

Итак, в общих чертах мы разобрались что такое материнская плата и для чего ей нужен чипсет. Но, как он устроен до сих пор остается неясно. Давайте исправим эту оплошность. Заводя разговор о устройстве чипсета, в первую очередь определитесь о какой модели идет речь – старой или новой. Это имеет принципиальное значение.

Старые модели построены на взаимодействии двух отдельных блоков микросхем. Они назывались Северный и Южный мост. Название отражает их расположение на МП, относительно других элементов. Северный мост выполняет функции:

Обеспечения взаимодействия процессора с графическим устройством;
Обеспечение взаимодействия элементов оперативной памяти и процессора;

В свою очередь, Южный мост позволяет:

Передавать сигналы от центрального процессора к накопительным дискам персонального компьютера;
Координировать работу звуковой карты;
Управлять оптическими приводами;
Работа с прочими периферийными устройствами через контроллеры: USB, PCI, SATA и IDE;

Обратите внимание! Работа с различными элементами у каждого моста реализуется посредством системных шин, с различной пропускной способностью.

Новые модели построены по другой архитектуре, в которой Северный мост интегрируется в процессор и в качестве самостоятельного элемента остается только Южный мост. Такая технология позволяет увеличить скорость обработки и передачи информации, увеличивая быстродействие. Кроме того, использование технологии интегрированного моста дает возможность:

Уменьшить затраты на производство МП;
Освободить место, занимаемое Северным мостом, для других компонентов;
Элементы охлаждения процессора помогают поддерживать рабочую температуру чипсета в комфортном диапазоне, что сказывается на работе и долговечности;
За счет интеграции моста в процессор, снижается общее потребление энергии;

Где находится

Расположение чипсета нетрудно определить по названию его мостов. Северный мост располагается в верхней части МП, в непосредственной близости от процессора. Выглядит он как большая микросхема, оснащенная системой охлаждения в виде радиатора, или радиатора и кулера. Это необходимо по причине постоянных перегревов. Новые модели МП могут не иметь обособленного Северного моста, так как он интегрирован в процессор.

Южный мост располагается в нижней части материнской платы, и его микросхема также оснащена системой охлаждения. Нагрузка на южный мост не такая существенная, поэтому в большинстве моделей в качестве охлаждения выступает один радиатор. Некоторые производители и вовсе не оснащают микросхему персональными элементами охлаждения.

Температура

Из-за повышенных нагрузок на чипсет, особенно на его Северный мост, микросхемы постоянно перегреваются. Для поддержания рабочей температуры чипсета, а также предотвращения перегрева, на чипсет устанавливается система охлаждения. При интенсивной работе на ПК, пользователю рекомендуется время от времени проверять температуру ключевых узлов, для предотвращения форс-мажорных ситуаций.

Нормальная температура

Нормальной температурой считается диапазон в 55 – 70о. Индивидуальные показатели у каждой материнской платы разные и все зависит от производителя. При необходимости узнать рабочую температуру, обратитесь за помощью к официальному производителю. Интересующая вас информация находиться на его сайте, в разделе описания устройства. В крайнем случае обращайтесь в службу технической поддержки.

Пользователи, которые задаются вопросом как узнать температуру чипсета, могут выяснить это следующими способами:

При помощи специальных утилит, показывающих текущую температуру процессора и других элементов;
Используя устройства, измеряющие температуру поверхности, с которыми они соприкасаются;

В качестве программ подойдут:

Они считывают данные, поступающие на термодатчик устройства и отображают их на экране. Минус такого метода заключается в том, что программы работают не со всеми датчиками.

Алгоритм ручной проверки:

Берем устройство, считывающее температуру поверхности;
Прикладываем детектор устройства к нижней части радиаторной решетки, расположенной на чипсете;
К полученному результату прибавляем 5о;
Отправляемся на сайт производителя и сверяем наши показатели с допустимыми;
Если температура выше положенной, поменяйте термопасту, которая находится между радиатором и устройством;

Важно! Действия совершаются после обесточивания системы. Не лезьте щупом к микросхемам, если ПК подключен к розетке.

После замены термопасты, проведите повторные замеры. Если температура не снизилась – устанавливайте на радиатор дополнительное охлаждение в виде кулера.

Охлаждение

Охлаждение реализуется двумя устройствами:

Радиаторной решеткой, которая фиксируется на поверхности микросхемы при помощи термопасты;
Кулером, установленным поверх радиатора;

Северный мост комплектуются обоими устройствами, а Южный только радиатором.

Как узнать чипсет материнской платы на ноутбуке

Определение классификации чипсета материнской платы на ноутбуке производится следующим образом:

Читайте также: