Системная организация компьютеров на базе современных чипсетов
Системная организация на базе чипсетов компании Intel
Поскольку основными производителями процессоров для персональных компьютеров – самого массового сегмента рынка, являются фирмы Intel и AMD, то существуют семейства чипсетов под эти процессоры. В последнее время корпорации Intel удалось организовать практически полную монополию разработанных ею чипсетов для собственных процессоров. Бывшим лидерам рынка чипсетов, таким как VIA Technologies, SIS, NVIDIA, пришлось переориентироваться на разработку системной логики для других процессоров, например, AMD, VIA.
После перехода от микроархитектуры Net Burst к архитектуре Intel Core семейство чипсетов от Intel претерпело существенные изменения. Место на новых материнских платах заняла серия под кодовым именем Broadwater, которая в 2006 г. состояла из четырёх моделей: Intel Q965, Q963, G965 и Р965. Эти чипсеты полностью поддерживали процессоры Core 2 Duo и работали на частоте системной шины FSB 1066 МГц. Высокопроизводительный чипсет предыдущего поколения 975Х (кодовое имя Glenwood) также использовался для двухъядерных процессоров и сменился в конце 2007 г. с выходом чипсета Х38. Еще более ранний чипсет 945GC используется в компьютерах с процессором Intel Atom.
Появившееся позже семейство чипсетов Bearlake (Intel X38, P35, G35, G33, Q35, Q33) пришло на смену предыдущего поколения микросхем и предназначалось для высокопроизводительных систем с процессорами, произведёнными по 45-нм техпроцессу. В них реализована поддержка «старых» 65-нм процессов, а также четырехъядерных микропроцессоров Core 2 Quard. Процессоры Pentium 4, Pentium D, Celeron D не поддерживаются этими чипсетами. В дополнение к поддержке памяти DDR2-800 это семейство логики позволяет работать с более технологичным типом памяти DDR3-1066, 1333, который отличается пониженным энергопотреблением и лучшим быстродействием.
Семейство чипсетов (Intel Х58, Р55, Н55, Н57) предназначено для системной организации компьютеров на базе процессоров с микроархитектурой Nehalem.
Чипсет Intel Х58 имеет вполне привычную архитектуру (см. рис. 5.3) и состоит из двух мостов, соединённых шиной DMI с пропускной способностью 2 Гбайт/сек (Gb/s). На место северного моста MCH (Memory Controller Hub) пришел новый чип с непривычным, но более логичным названием IOH (Input/Output Hub), ведь южные мосты уже давно называют ICH (Input/Output Controller Hub). В случае с Х58 место южного моста заслуженно занимает ICH10R. Связь с процессором поддерживается за счёт интерфейса QPI с пропускной способностью 25,6 Gb/s. Северный мост IOH целиком отдан под контроллер шины PCI Express 2.0 (36 линий). Трехканальный контроллер памяти удалён из чипсета в процессор и DDR3 (DDR2 не поддерживается), соединяется напрямую с процессорной шиной со скоростью 8,5 Gb/s. Этим во многом объясняется переход от сокета LGA775 к новому LGA1366 (процессоры Intel Core i7 на ядре Bloomfield).
С выходом пятой серии чипсетов произошла «небольшая революция». Появилась возможность создания массивов видеокарт, как того, так и другого производителя, на одной материнской плате (технологии SLI, Cross Fire). Для этого необходима либо дополнительно установленная микросхема nForce 200, либо специальная функция в BIOS материнской платы.
Рис. 5.3. Схема чипсета Intel Х58
Южный мост ICH10R поддерживает подключение до 6 устройств PCI Express x1, до 12 портов USB 2.0, а также отвечает за взаимодействие с контроллерами накопителей и встроенными аудио- и сетевыми адаптерами.
Чипсет Intel Р55 Express связывают с наиболее радикальными изменениями фирменной компьютерной платформы, сделанными с начала 90-х годов – момента вывода на рынок шины PCI. Новый чипсет, поддерживающий разъем LGA1156, состоит всего из одной микросхемы (см. рис.5.4) – южного моста, который связан с процессором посредством шины DMI с пиковой пропускной способностью 2Gb/s. Сокет LGA1156 используется для процессоров Intel Core i7/i5 на ядрах Lynnfield и Clarkdale. Интегрированный в процессор контроллер памяти стал двухканальным, а контроллер PCI Express 2.0 перенесен в процессор, что позволило удешевить чипсет, поскольку дорогостоящий интерфейс QPI для связи процессора и северного моста чипсета более не требуется, как, собственно, и сам северный мост.
Южный мост чипсета поддерживает до 8 слотов PCI Express 2.0 x1 и позволяет использовать одновременно две графические платы, обеспечивает работу 6 портов SATA с поддержкой RAID-массивов (уровней 0, 1, 5, 10) и фирменной технологии Intel Matrix Storage, имеет встроенный аудио-кодак High Definition Audio, до 14 портов USB 2.0 и сетевой контроллер.
Чипсеты Intel H55 и H57 Express названы «интегрированными» потому, что графический процессор встроен в центральный процессор, аналогично тому, как контроллер памяти (в Bloomfield) и контроллер PCI Express для графики (в Lynnfield) были интегрированы ранее. Эти чипсеты с урезанной функциональностью очень близки между собой и Н57 из этой пары безусловно старший, а Н55 – младший чипсет в семействе. Однако если сравнить их возможности с Р55, выяснится, что максимально похож на него именно Н57, имея всего 2 отличия, как раз и обусловленных реализацией видеосистемы.
Отличия Н57 от Р55 оказались минимальны (см. рис. 5.5). Сохранилась архитектура (одна микросхема без разделения на северный и южный мосты – это как раз южный мост) осталась без изменений вся традиционная «периферийная» функциональность. Первое отличие состоит в реализации у Н57 специализированного интерфейса FDI, по которому процессор пересылает сформированную картинку экрана (будь то десктоп Windows с окнами приложений, полноэкранная демонстрация фильма или 3D-игры), а задача чипсета – предварительно сконфигурировав устройства отображения, обеспечить своевременный вывод этой картинки на (нужный) экран (Intel HD Graphics поддерживает до двух мониторов).
Рис.5.4. Схема чипсета Intel Р55 Express
Здесь Intel применяет тот же подход, который сегметировал (разделял) чипсеты прежней архитектуры: топовый чипсет (Intel X58) реализует 2 полноскоростных интерфейса для внешней графики, решение среднего уровня (Intel P55) реализует один, но разбиваемый на два с половинной скоростью, а младшие и интегрированные продукты линейки (Н57, Н55) – один полноскоростной, без возможности задействовать пару видеокарт. Вполне очевидно, что чипсет данной архитектуры никак не может повлиять на поддержку или отсутствие поддержки двух графических интерфейсов. Просто при стартовом конфигурировании системы материнская плата на Н57 или Н55 «не обнаруживает» вариантов организовать работу пары портов PCI Express 2.0, а плате на Р55 в аналогичной ситуации это удаётся сделать. Технологии SLI и Cross Fire, позволяющие объединять вычислительные ресурсы двух видеокарт, доступны в системах на базе Р55, но не в системах на базе Н55/Н57.
Рис.5.5. Схема чипсета Intel H57 Express