2.3. Чипсет

Как уже упоминалось выше, чипсет является связующим звеном между всеми компонентами системной платы. Центральную роль в архитектуре играет, конечно же, процессор. К его локальной шине (Host Bus) адреса и данных подключаются модули (микросхемы) вторичного кэша. Основная динамическая память имеет собственную мультиплексированную шину адреса и шину данных, обычно изолированную от локальной шины процессора. На этом «этаже» архитектуры чипсет решает следующие задачи:

• Обслуживание управляющих и конфигурационных сигналов процессора.

• Мультиплексирование адреса и формирование управляющих сигналов динамической памяти, связь шины данных памяти с локальной шиной. Сложности и хитрости, направленные на повышение производительности.

• Формирование управляющих сигналов вторичного кэша, сравнение его тегов текущим адресом обращения на локальной шине.

• Обеспечение когерентности (согласованности) данных в обоих уровнях кэш-памяти и основной памяти при обращении как со стороны процессора (процессоров), так и от контроллеров шины PCI.

• Связь мультиплексированной шины адреса и данных шины PCI с локальной шиной процессора и шиной динамической памяти.

• Формирование управляющих сигналов шины PCI, арбитраж контроллеров шины.

• Типы и частоты поддерживаемых процессоров.

• Политику записи, возможности применения различных микросхем и ско­ростные характеристики вторичного кэша, возможный размер кэша и кэшируемой области основной памяти.

• Типы, объемы и максимальное количество модулей динамической памяти, возможность чередования банков, скоростные характеристики обмена.

• Поддерживаемые частоты шины PCI, возможное количество контролле­ров шины, способы буферизации.

Следующий этаж архитектуры — устройства, подключенные к шине PCI. Эта шина является центральной в современных системных платах, и все интерфейсные адаптеры, а также системные средства ввода/вывода в конечном счете общаются с ядром системы (процессором и памятью) через шину PCI. Кроме плат расширения, устанавливаемых в слоты шины PCI, ее абонентом является и мост PIIX — практически неотъемлемая часть современных плат.

Современный чипсет представляет собой многофункциональное устройство, на которое возлагаются следующие функции:

• Организация моста между шинами PCI и (E)ISA с согласованием частот синхронизации этих шин.

• Реализация высокопроизводительного, обычно двухканального интерфей­са АТА (IDE), подключенного к шине PCI.

• Реализация стандартных системных средств ввода/вывода — двух контроллеров прерываний, двух контроллеров прямого доступа к памяти, трехканального системного счетчика-таймера, канала управления динамиком, логики немаскируемого прерывания.

• Коммутация линий запросов прерывания шин PCI и ISA, а также встроенной периферии на линии запросов контроллеров прерываний, управление их чувствительностью (по перепаду или уровню), обслуживание прерывания от сопроцессора.

• Коммутация каналов прямого доступа к памяти.

• Поддержка режимов энергосбережения — обработка SMM, программирование событий управления потреблением, управление частотой процессора, переключение режимов.

• Реализация моста с внутренней шиной Х-Bus, используемой для подключения микросхем контроллера клавиатуры, BIOS, CMOS RTC, контроллеров гибких дисков и интерфейсных портов.

• Реализация контроллера USB.

Контроллеры гибких дисков, интерфейсных портов, клавиатуры, CMOS RTC могут входить собственно в чипсет, а могут быть реализованы и на отдельных «инородных» микросхемах. От них зависят следующие параметры системной платы:

• Типы поддерживаемых дисководов (2,88 Мбайт поддерживают теперь почти все контроллеры, так что очередь за распространением соответству­ющих дисководов и дискет).

• Режимы параллельного порта (стандартный, двунаправленный, ЕСР, ЕРР).

• Режимы последовательных портов (хорошим тоном считается совместимость с 16550А и поддержка FIFO и DMA).

В табл. 1 приводятся некоторые характеристики чипсетов фирмы Intel для процессоров с шиной Pentium. Хотя они в значительной степени и определяют свойства системных плат, выполненных на их основе, у разработчика плат всег­да остаются возможности упростить плату и «испортить вещь». Так что сис­темные платы, выполненные на одном и том же чипсете, могут иметь разные характеристики производительности и диапазона поддерживаемых устанавли­ваемых компонентов (процессоров, DRAM и кэша). И, конечно же, существен­ную роль в реализации всех полезных свойств чипсета играют BIOS и применяемые версии системных драйверов.

Таблица 1. Основные характеристики чипсетов для процессоров класса Pentium

	Intel 430FX (Triton)	Intel 430HX (Triton-2)	Intel 430VX (Triton-3)	Intel 430ТХ
Два процессора	Нет	Да	Нет	Нет
Кэш:
Макс. Размер, Кбайт	512	512	512	512
Кэшируемая DRAM, Мбайт	64	64/512	64	64
DRAM:
количество линий RAS	4	8	4	6
Цикл чтения на 66 МГц
FPM	7-3-3-3	5-3-3-3	6-3-3-3	5-3-3-3
EDO	7-2-2-2	5-2-2-2	6-2-2-2	5-2-2-2
BEDO	Нет	Нет	Нет	Нет
SDRAM	Нет	Нет	7-1-1-1	5-1-1-1
Макс. размер, Мбайт	128	512	128	256
Parity	Нет	Да	Нет	Нет
ЕСС	Нет	Да	Нет	Нет
Поддержка АТА-33	Нет	Нет	Нет	Да
Поддержка AGP	Нет	Нет	Нет	Нет
Контроллер USB	Нет	Да	Да	Да
Версия PCI	2.0	2.1	2.1	2.1

Чипсеты ориентируются на разные применения системных плат, и функции, необходимые для сервера, могут оказаться излишествами для офисного компь­ютера, а за излишества всегда приходится платить. Поэтому нельзя чипсеты выстроить по порядку от худшего к лучшему, они позиционируются в много­мерном пространстве противоречивых требований.

В таблицах 2 и 3 приведены характеристики чипсетов для процессоров класса Pentuim II/III И Pentium IV.

Таблица 2. Чипсеты для процессоров Pentium II/III

	Intel i815EP	VIA Apollo Pro133	SiS 630
Северный мост	82815EP	VT8633	SiS630
Южный мост	82801BA	VT8233
Частоты FSB, MHz	66/100/133	66/100/133	66/100/133
Частоты памяти, MHz	100/133	66/100/133	66/100/133
Асинхронность	Частично^*	SDRAM=FSB±33^**	SDRAM=FSB±33^**
Поддержка SMP	-	+	нет данных
Поддерживаемые типы памяти	SDRAM	SDRAM, VCM SDRAM, DDR SDRAM	SDRAM
Поддержка ECC-памяти	-	+	нет данных
Максимальный объем ОЗУ	512 MB	4 GB	1,5 GB
Режимы AGP	1X/2X/4X	1X/2X/4X	1X/2X/4X
AGP FastWrites	-	+	+
Поддержка ISA	-	-	-
Ultra ATA	33/66/100	33/66/100	33/66/100
Кол-во портов USB	4	6	6
AC'97/MC'97	+	+	+
Системный мониторинг	-	+	-

Таблица 3. Чипсеты для процессоров Pentuim IV

Плата	SiS 645 reference	VIA P4XB-RA	ASUS P4T-E	Intel D845BG	ABIT BL7-RAID
Чипсет	SiS 645 (северный мост – SIS 645, южный мост – SIS 961)	P4X266A (северный мост – P4X266A, южный мост – VT8233)	i850 (KC82850 (MCH) + FW82801BA (ICH2) + 82802AB (FWH))	i845 (RG82845ES (MCH) + FW82801BA (ICH2) + 82802AB (FWH))	i845 (RG82845 (MCH) + FW82801BA (ICH2) + 82802AB (FWH))
Поддержка процессоров	Intel Pentium 4, Socket 478
Память	3 слота DDR SDRAM DIMM	3 слота DDR SDRAM DIMM	4 слота RDRAM RIMM	2 слота DDR SDRAM DIMM	3 слота SDR SDRAM DIMM
Разъем AGP	c поддержкой режима 4x	c поддержкой режима 4x и защелкой	AGP Pro c поддержкой режима 4x	c поддержкой режима 4x и защелкой	c поддержкой режима 4x и защелкой
Слоты PCI	6	5	5	6	6
Слоты расширения AMR/ACR/CNR	ACR	CNR	CNR	-	CNR
Порты ввода/вывода	Один порт для FDD, два последовательных и один параллельный порты, порты для PS/2 мыши и клавиатуры
USB	2 x USB порта на материнской плате, 2 разъем для 2 портов USB каждый на заднюю или переднюю панель компьютера	2 x USB порта на материнской плате, 2 разъема для 2 портов USB каждый на заднюю или переднюю панель компьютера	2 x USB порта на материнской плате, 2 разъема для 2 портов USB каждый на заднюю или переднюю панель компьютера	4 x USB порта на материнской плате, 2 разъема для 2 портов USB каждый на заднюю или переднюю панель компьютера	3 x USB порта на материнской плате, 1 разъем для 1 порта USB на заднюю или переднюю панель компьютера
Интегрированный в чипсет ATA100 IDE-контроллер	2 канала ATA100 Bus Master IDE (с поддержкой до 4 ATAPI-устройств)
Внешний IDE-контроллер	-	Promise PDC20265R	-	-	HighPoint HPT370A
Встроенный сетевой контроллер	-	-	-	10 BaseT/100 BaseTX	-
Звук	AC'97 Audio, codec Avance Logic ALC201	PCI Audio, C-Media CMI8738/PCI-6ch-LX	AC'97 Audio, codec Avance Logic ALC201	AC'97 Audio, codec Analog Devices AD1885	AC'97 Audio, codec Avance Logic ALC200
BIOS	2-х мегабитный Flash EEPROM, Phoenix BIOS, поддержка PnP, APM 1.2, DMI 2.1, ACPI 1.0, STR	2-х мегабитный Flash EEPROM, Award BIOS, поддержка PnP, APM 1.2, DMI 2.1, ACPI 1.0, STR	2-х мегабитный Flash EEPROM, Award Medallion BIOS, поддержка PnP, APM 1.2, DMI 2.1, ACPI 1.0, STR	2-х мегабитный Flash EEPROM, Phoenix BIOS, поддержка PnP, APM 1.2, DMI 2.1, ACPI 1.0, STR	2-х мегабитный Flash EEPROM, Award BIOS, поддержка PnP, APM 1.2, DMI 2.1, ACPI 1.0, STR
Форм-фактор, размеры	питание стандарта ATX 2.03, 34.5x29 см	ATX, 30.5x22.5 см	ATX, 30.5x24 см	ATX, 30.5x22.5 см	ATX, 30.5x24 см