2024年3月9日发(作者:范姜采蓝)
Intel芯片组命名规则
Intel芯片组往往分系列,例如845、865、915、945、975等,同系列各个型号用字母来区分,命名有一定规则,掌握这些规则,可以在一定程度上快速了解芯片组的定位和特点:
一、从845系列到915系列以前
PE是主流版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持AGP插槽。
E并非简化版本,而应该是进化版本,比较特殊的是,带E后缀的只有845E这一款,其相对于845D是增加了533MHz FSB支持,而相对于845G之类则是增加了对ECC内存的支持,所以845E常用于入门级服务器。
G是主流的集成显卡的芯片组,而且支持AGP插槽,其余参数与PE类似。
GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组,并不支持AGP插槽,其余参数GV则与G相同,GL则有所缩水。
GE相对于G则是集成显卡的进化版芯片组,同样支持AGP插槽。
P有两种情况,一种是增强版,例如875P;另一种则是简化版,例如865P
二、915系列及之后
P是主流版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持PCI-E X16插槽。
PL相对于P则是简化版本,在支持的FSB和内存上有所缩水,无集成显卡,但同样支持PCI-E X16。
G是主流的集成显卡芯片组,而且支持PCI-E X16插槽,其余参数与P类似。
GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组,并不支持PCI-E X16插槽,其余参数GV则与G相同,GL则有所缩水。
X和XE相对于P则是增强版本,无集成显卡,支持PCI-E X16插槽。
总的说来,Intel芯片组的命名方式没有什么严格的规则,但大致上就是上述情况。另外,Intel芯片组的命名方式可能发生变化,取消后缀,而采用前缀方式,例如P965和Q965等等。
三、965系列之后
从965系列芯片组开始,Intel改变了芯片组的命名方法,将代表芯片组功能的字母从后缀改为前缀,并且针对不同的用户群体进行了细分,例如P965、G965、Q965和Q963等等。
P是面向个人用户的主流芯片组版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持PCI-E X16插槽。
G是面向个人用户的主流的集成显卡芯片组,而且支持PCI-E X16插槽,其余参数与P类似。
Q则是面向商业用户的企业级台式机芯片组,具有与G类似的集成显卡,并且除了具有G的所有功能之外,还具有面向商业用户的特殊功能,例如Active Management
Technology(主动管理技术)等等。
另外,在功能前缀相同的情况下,以后面的数字来区分性能,数字低的就表示在所支持的内存或FSB方面有所简化。例如Q963与Q965相比,前者就仅仅只支持DDR2 667。
主板常用的一些术语简单的给大家解释一下。
主板:英文“mainboard”,它是电脑中最大的一块电路板,是电脑系统中的核心部件,它的上面布满了各种插槽(可连接声卡/显卡/MODEM/等)、接口(可连接鼠标/键盘等)、电子元件,它们都有自己的职责,并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标将产生举足轻重的影响。
CPU(Central Processing Unit:中央处理器):通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的心脏。它实际上是一个电子元件,它的内部由几百万个晶体管组成的,可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。其工作原理为:控制单元把输入的指令调动分配后,送到逻辑单元进行处理再形成数据,然后存储到储存器里,最后等着交给应用程序使用。
BIOS(Basic-Input-&-Output-System基本输入/输出系统):直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。它的全称应该是ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入输出系统。其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。
CMOS:CMOS是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片,用它来保护当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。现在的厂商们把CMOS程序做到了BIOS芯片中,当开机时就可按特定键进入CMOS设置程序对系统进行设置。所以又被人们叫做BIOS设置。
芯片组(Chipset):是构成主板电路的核心。一定意义上讲,它决定了主板的级别和档次。它就是“南桥”和“北桥”的统称,就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。
北桥:就是主板上离CPU最近的一块芯片,负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。
南桥:主板上的一块芯片,主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。
MCH(memory controller hub):内存控制器中心,负责连接CPU,AGP总线和内存。
ICH(I/O controller hub):输入/输出控制器中心,负责连接PCI总线,IDE设备,I/O设备等。
FWH(firmware controller):固件控制器,主要作用是存放BIOS。
I/O芯片:在486以上档次的主板,板上都有I/O控制电路。它负责提供串行、并行接口及软盘驱动器控制接口。
PCB:也就是主板线路板它由几层树脂材料粘合在一起的,内部采用铜箔走线。一般的PCB线路板分有四层,最上和最下的两层是信号层,中间两层是接地层和电源层,将接地和电源层放在中间,这样便可容易地对信号线做出修正。而好的主板的线路板可达到六层,这是由于信号线必须相距足够远的距离,以防止电磁干扰,六层板可能有三个或四个信号层、一个接地层、以及一个或两个电源层,以提供足够的电力供应。
AT板型: 也就是“竖”型板设计,即短边位于机箱后面板。它最初应用于IBM PC/AT机上。AT主板大小为13×12英寸。
Baby-AT板型: 随着电子元件和控制芯片组集成度的大幅提高,也相应的推出了尺寸相对较小的Baby AT主板结构。Baby AT大小为13.5×8.5英寸。
ATX(AT eXternal)板型:是Intel公司提出的新型主板结构。它的布局是“横”板设计,就象把Baby-AT板型放倒了过来,这样做增加了主板引出端口的空间,使主板可以集成更多的扩展功能。
Micro-ATX板型:是Intel公司在97年提出的主板结构,主要是通过减少PCI和ISA插槽的数量来缩小主板尺寸的。
AT电源:是由P8和P9两组接口组成,每个接口分别有六个针脚,支持+5.0V,+12V,-5V,-12V电压,它不支持+3.3V电压。
ATX电源:ATX电源是ATX主板配套的电源,为此对它增加了一些新作用;一是增加了在关机状态下能提供一组微电流(5V/100MA)供电。二是增加有3.3V低电压输出。
Slot 1:INTEL专为奔腾II而设计的一种CPU插座,它是一狭长的242针脚的插槽,提供更大的内部传输带宽和CPU性能。
Socker 370:INETL为赛扬系列而设计的CPU插座,成本降低。支持VRM8.1规格,核心电压2.0V左右。
Socker 370 II:INETL为Pentium III Coppermine和Celeron II设计的,支持VRM8.4规格,核心电压1.6V左右。
Slot A:AMD公司为K7系列CPU定做的,外形与Slot 1差不多。
Socket A:AMD专用CPU插座,462针脚。
Socker 423:INTEL专用在第一代奔腾IV处理器的插座。
Socket 478:Willamette内核奔腾IV专用的CPU插座。
SIMM(Single-In-line-Menory-Modules):一种内存插槽,72线结构。
DIMM(Dual-Inline-Menory-Modules):一种内存插槽。168线结构。
SDRAM(Synchronous Burst RAM):同步突发内存。是168线、3.3V电压、带宽64bit、速度可达6ns。是双存储体结构,也就是有两个储存阵列,一个被CPU读取数据的时候,另一个已经做好被读取数据的准备,两者相互自动切换,使得存取效率成倍提高。并且将RAM与CPU以相同时钟频率控制,使RAM与CPU外频同步,取消等待时间,所以其传输速率比EDO DRAM快了13%。SDRAM采用了多体(Bank)存储器结构和突发模式,能传输一整数据而不是一段数据。
DDR RAM(Double Data Rate):二倍数据速度。它的速度比SDRAM提高一倍,其核心建立在SDRAM的基础上,但在速度和容量上有了提高。对比SDRAM,它使用了更多、更先进的同步电路。而且采用了DLL(Delay Locked Loop:延时锁定回路)提供一个数据滤波信号(DataStrobe signal)。当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因此,它的速度是标准SDRAM的两倍。
RDRAM(Rambus DRAM):是美国RAMBUS公司在RAMBUSCHANNEL技术基础上研制的一种存储器。用于数据存储的字长为16位,传输率极速指标为600MHz。以管道存储结构支持交叉存取同时执行四条指令。
Direct RDRAM:是RDRAM的扩展,它使用了同样的RSL,但接口宽度达到16位,频率达到800MHz,效率更高。单个传输率可达到1.6GB/s,两个的传输率可达到3.2GB/s。
ECC(Error Checking and Correcting):就是检查出错误的地方并予以纠正。
PC133:因为Intel P III支持133MHz外频,需要有与其相适应的内存带宽,所以就出现了PC133,它的时钟频率达到133MHz,数据传输率为1.066GB/S。
CACHE:就是缓存,它分为一级缓存和二级缓存。它是为内存和CPU交换数据提供缓冲区的。只所以大部分主板上都有CACHE芯片或插槽,是因其与CPU之间的数据交换要比内存和CPU之间的数据交换快的多。
IDE(Integrated Device Electronics):一种磁盘驱动器的接口类型,也称为ATA接口。是由Compag和Conner共同开发并由Western Digital公司生产的控制器接口,现已作为一种接口标准被广泛的应用。它最多可连接两个IDE接口设备,允许最大硬盘容量528兆,控制线和数据线合用一根40芯的扁平电缆与硬盘接口卡连接。数据传输率为3.3Mbps-8.33Mbps。
EIDE(Enhanced IDE增强性IDE):是Pentium以上主板必备的标准接口。主板上通常可提供两个EIDE接口。在Pentium以上主板中,EDIE都集成在主板中。
RAID:一般称为磁盘阵列,其最主要的用途有二个,一个就是资料备份(Mirroring),或称资料保全,另一个用途就是加速存取(Stripping)。 一般常听到RAID 1就是指备份这个功能,而RAID 0就是加速功能,RAID 0+1就是两者兼具,用白话一点来说,指的就是备份与加速功能。
ULTRA DMA/66:是一种硬盘接口规范,它的突发数据传输率为66MB/S,而且它可以减少CPU工作负担,有利于提高整体系统效率。
ATA100接口:就是拥有100MB/秒的接口传输率,使用80针接口电缆,其中有40根地线,可以避免数据收发时的电磁干扰的一种接口标准。ATA 100完全向下兼容传统的IDE,包括PIO、ATA/33、ATA/66等。
PCI总线(Peripheral Component Interconnect:外部设备互连):属于局部总线是由PCI集团推出的总线结构。它具有133MB/S的数据传输率及很强的带负载能力,可支持10台外设,同时兼容ISA、EISA总线。
AGP插槽(Accelerated-Graphics-Port:加速图形端口):它是为提高视频带宽而设计的总线结构。它将显示卡与主板的芯片组直接相连,进行点对点传输。但是它并不是正规总线,因它只能和AGP显卡相连,故不具通用和扩展性。其工作的频率为66MHz,是PCI总线的一倍,并且可为视频设备提供528MB/S的数据传输率。所以实际上就是PCI的超集。
AGP 1X/2X/4X:AGP 1X的总线传输率为266MB/s,工作频率为66MHz,AGP 2X的总线传输率为532MB/s,工作频率为133MHz,电压为3.3V,AGP 4X的总线传输率为1.06GB/s,工作频率为266MHz,电压为1.5V。
AMR(Audio/Modem Riser声音/调制解调器插卡):是一套开放的工业标准,它定义的扩展卡可同时支持声音及Modem的功能。采用这样的设计,可有效降低成本,同时解决声音与Modem子系统目前在功能上的一些限制。
CNR(Commu-nicationNotwork Riser通讯网络插卡):是AMR的升级产品,从外观上看,它比AMR稍长一些,而且两着的针脚也不相同,所以两者不兼容。CNR能连接专用的CNR-Modem还能使用专用的家庭电话网络(Home PNA),具有PC 2000即插即用功能,比AMR增加了对10/100MB局域网功能的支持。
ACR(Advanced Communication Riser高级通讯插卡):是CNR的升级产品,它可以提供局域网,宽带网,无线网络和多声道音效处理功能,而且与AMR兼容。
SCSI(Small Computer System Interface):的意义是小型计算机系统接口,它是由美国国家标准协会(ANSI)公布的接口标准。SCSI最初的定义是通用并行的SCSI总线。SCSI总线自己并不直接和硬盘之类的设备通讯,而是通过控制器来和设备建立联系。一个独立的SCSI总线最多可以支持16个设备,通过SCSII D来进行控制。
USB(Universal Serial Bus通用串行总线):它不是一种新的总线标准,而是电脑系统接驳外围设备(如键盘、鼠标、打印机等)的输入/输出接口标准。是由IBM、INTEL、NEC等著名厂商联合制定的一种新型串行接口。它采用Daisy Chain方式进行连接。由两根数据线,一根5V电源线及一根地线组成。数据传输率为12MB/s。
FDD:比IDE插槽稍短一点,专门用来插软驱。
并口:就是平常所说的打印口,其实它并不是只能接打印机和鼠标,它还可以接MODEM,扫描仪等设备。
COM端口:一块主板一般带有两个COM串行端口。通常用于连接鼠标及通讯设备(如连接外置式MODEM进行数据通讯)等。
PS/2口:是一种鼠标/键盘接口,一般说的圆口鼠标就接在PS/2口上。
IRQ(INTERRUPTREQUEST):中断请求。外设用来向计算机发出中断请求信号。
ACPI电源接口:是Pentium以上主板特有的一种新功能。作用是在管理电脑内部各种部件时尽量做到节省能源。
AC„97规范:由于声卡越来越贵,CPU的处理能力越来越强大,所以Intel于1996年发布了AC97标准,它把声卡中成本最高的DSP(数字信号处理器)给去掉了,而通过特别编写驱动程序让CPU来负责信号处理,它工作时需要占用一部分CPU资源。
温度检测:CPU温度过高会导致系统工作不稳定甚至死机,所以对CPU的检测是很重要的,它会在CPU温度超出安全范围时发出警告检测。温度的探头有两种:一种集成在处理器之中,依靠BIOS的支持;另一种是外置的,在主板上面可以见到,通常是一颗热敏电阻。它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值,让温度检测电路探测到电阻的改变,从而改变温度示数。
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的
i820芯片组,它与RDRAM内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对RDRAM的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道DDR内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865、875系列,而AMD方面则是NVIDIA Nforce2系列。
双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(Quad
Data Rate,四次数据传输)技术,其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,总线带宽分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR
266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB是外频的2倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台,其FSB分别为266、333、400MHz,总线带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用单通道的DDR
266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求,所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。
NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术,SiS和VIA也纷纷响应,积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道DDR(128 bit的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。
普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为A、另一个为B。当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。
双通道DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的DIMM内存条,此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽,允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。
支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100
IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面则有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。
AMD的64位CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存双通道看CPU就可以。目前AMD的台式机CPU,只有939接口的才支持内存双通道,754接口的不支持内存双通道。除了AMD的64位CPU,其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组,支持双通道的芯片组上边有描述,也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道,不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。
内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用,此外有些主板还要在BIOS做一下设置,一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到。因此可以用一些软件查看,很多软件都可以检查,比如cpu-z,比较小巧。在“memory”这一项中有“channels”项目,如果这里显示“Dual”这样的字,就表示已经实现了双通道。两条256M的内存构成双通道效果会比一条512M的内存效果好,因为一条内存无法构成双通道。
CPU生产商为了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快,如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。
尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此,Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能,让CPU可以同时执行多重线程,就能够让CPU发挥更大效率,即所谓“超线程(Hyper-Threading,简称“HT”)”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高的CPU的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源,理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程,P4处理器需要多加入一个Logical CPU
Pointer(逻辑处理单元)。因此新一代的P4 HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而
其余部分如ALU(整数运算单元)、FPU(浮点运算单元)、L2 Cache(二级缓存)则保持不变,这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,每个CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。
英特尔P4 超线程有两个运行模式,Single Task Mode(单任务模式)及Multi Task
Mode(多任务模式),当程序不支持Multi-Processing(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑CPU的运行,把资源集中于单个逻辑CPU中,让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作,占用一定的资源,因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
需要注意的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux
kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如:
Intel芯片组:
845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的;845E芯片组自身是支持超线程技术的,但许多主板都需要升级BIOS才能支持;在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术。
VIA芯片组:
P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超线程技术的,在P4X400之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超线程技术。
SIS芯片组:
SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和早期SIS648是不支持支持超线程技术的;后期的SIS648、SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656则都支持超线程技术。
ULI芯片组:
M1683和M1685都支持超线程技术。
ATI芯片组:
ATI在Intel平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术,包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。
nVidia芯片组:
即将推出的nForce5系列芯片组都支持超线程技术。
CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。不同类型的CPU具有不同的CPU插槽,因此选择CPU,就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同,在插孔数、体积、形状都有变化,所以不能互相接插。
Socket AM2
Socket S1
Socket F
Socket 771
Socket 479
Socket 775
Socket 754
Socket 939
Socket 940
Socket 603
Socket 604
Socket 478
Socket A
Socket 423
Socket 370
SLOT 1
SLOT 2
SLOT A
Socket 7
南桥芯片(South Bridge)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(不同厂商各种芯片组有所不同,例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)与北桥芯片相连。
南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI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,这些技术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。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组Intel945系列芯片组都
采用ICH7或者ICH7R南桥芯片,但也能搭配ICH6南桥芯片。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。
南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。v
芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic,Core的中文意义是核心或中心,光从字面的意义就足以看出其重要性。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。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,如果芯片组不能与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。
主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中CPU的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的;而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如USB2.0/1.1,IEEE1394,串口,并口,笔记本的VGA输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示(集成显示芯片)、AC'97声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。
台式机芯片组要求有强大的性能,良好的兼容性,互换性和扩展性,对性价比要求也最高,并适度考虑用户在一定时间内的可升级性,扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组,均采用与台式机相同的芯片组,随着技术的发展,笔记本专用CPU的出现,就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗,良好的稳定性,但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高,部分产品甚至要求全年满负荷工作,在支持的内存容量方面也是三者中最高,能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量,而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高,所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口,而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。
到目前为止,能够生产芯片组的厂家有Intel(英特尔,美国)、VIA(威盛,中国台湾)、SiS(中国台湾)、ULI(中国台湾)、AMD(美国)、NVIDIA(美国)、ATI(加拿大)、ServerWorks(美国)、IBM(美国)、HP(美国)等为数不多的几家,其中以英特尔和NVIDIA以及VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有,其它的芯片组厂商VIA、SIS、ULI以及最新加入的ATI和NVIDIA几家加起来都只能占有比较小的市场份额,除NVIDIA之外的其它厂家主要是在中低端和整合领域,NVIDIA则只具有中、高端产品,缺乏低端产品,产品线都不完整。在AMD平台上,AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而VIA以前却占有AMD平台芯片组最大的市场份额,但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战,后者凭借其nForce2、nForce3以及现在的nForce4系列芯片组的强大性能,成为AMD平台最优秀的芯片组产品,进而从VIA手里夺得了许多市场份额,目前已经成为AMD平台上市场占用率最大的芯片组厂商,而SIS与
ULI依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面,英特尔平台具有绝对的优势,所以英特尔自家的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额,其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面,英特尔平台更是绝对的优势地位,英特尔自家的服务器/工作站芯片组产品占据着绝大多数的市场份额,但在基于英特尔架构的高端多路服务器领域方面,IBM和HP却具有绝对的优势,例如IBM的XA32以及HP的F8都是非常优秀的高端多路服务器芯片组产品,只不过都是只应用在本公司的服务器产品上而名声不是太大罢了;而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小,以前主要都是采用AMD自家的芯片组产品,现在也有部分开始采用NVIDIA的产品。值得注意的是,曾经在基于英特尔架构的服务器/工作站芯片组领域风光无限的ServerWorks在被Broadcom收购之后已经彻底退出了芯片组市场;而ULI也已经被NVIDIA收购,也极有可能退出芯片组市场。
芯片组的技术这几年来也是突飞猛进,从ISA、PCI、AGP到PCI-Express,从ATA到SATA,Ultra DMA技术,双通道内存技术,高速前端总线等等 ,每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。2004年,芯片组技术又会面临重大变革,最引人注目的就是PCI
Express总线技术,它将取代PCI和AGP,极大的提高设备带宽,从而带来一场电脑技术的革命。另一方面,芯片组技术也在向着高整合性方向发展,例如AMD Athlon 64 CPU内部已经整合了内存控制器,这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度,而且现在的芯片组产品已经整合了音频,网络,SATA,RAID等功能,大大降低了用户的成本。
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2024年3月9日发(作者:范姜采蓝)
Intel芯片组命名规则
Intel芯片组往往分系列,例如845、865、915、945、975等,同系列各个型号用字母来区分,命名有一定规则,掌握这些规则,可以在一定程度上快速了解芯片组的定位和特点:
一、从845系列到915系列以前
PE是主流版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持AGP插槽。
E并非简化版本,而应该是进化版本,比较特殊的是,带E后缀的只有845E这一款,其相对于845D是增加了533MHz FSB支持,而相对于845G之类则是增加了对ECC内存的支持,所以845E常用于入门级服务器。
G是主流的集成显卡的芯片组,而且支持AGP插槽,其余参数与PE类似。
GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组,并不支持AGP插槽,其余参数GV则与G相同,GL则有所缩水。
GE相对于G则是集成显卡的进化版芯片组,同样支持AGP插槽。
P有两种情况,一种是增强版,例如875P;另一种则是简化版,例如865P
二、915系列及之后
P是主流版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持PCI-E X16插槽。
PL相对于P则是简化版本,在支持的FSB和内存上有所缩水,无集成显卡,但同样支持PCI-E X16。
G是主流的集成显卡芯片组,而且支持PCI-E X16插槽,其余参数与P类似。
GV和GL则是集成显卡的简化版芯片组,并不支持PCI-E X16插槽,其余参数GV则与G相同,GL则有所缩水。
X和XE相对于P则是增强版本,无集成显卡,支持PCI-E X16插槽。
总的说来,Intel芯片组的命名方式没有什么严格的规则,但大致上就是上述情况。另外,Intel芯片组的命名方式可能发生变化,取消后缀,而采用前缀方式,例如P965和Q965等等。
三、965系列之后
从965系列芯片组开始,Intel改变了芯片组的命名方法,将代表芯片组功能的字母从后缀改为前缀,并且针对不同的用户群体进行了细分,例如P965、G965、Q965和Q963等等。
P是面向个人用户的主流芯片组版本,无集成显卡,支持当时主流的FSB和内存,支持PCI-E X16插槽。
G是面向个人用户的主流的集成显卡芯片组,而且支持PCI-E X16插槽,其余参数与P类似。
Q则是面向商业用户的企业级台式机芯片组,具有与G类似的集成显卡,并且除了具有G的所有功能之外,还具有面向商业用户的特殊功能,例如Active Management
Technology(主动管理技术)等等。
另外,在功能前缀相同的情况下,以后面的数字来区分性能,数字低的就表示在所支持的内存或FSB方面有所简化。例如Q963与Q965相比,前者就仅仅只支持DDR2 667。
主板常用的一些术语简单的给大家解释一下。
主板:英文“mainboard”,它是电脑中最大的一块电路板,是电脑系统中的核心部件,它的上面布满了各种插槽(可连接声卡/显卡/MODEM/等)、接口(可连接鼠标/键盘等)、电子元件,它们都有自己的职责,并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标将产生举足轻重的影响。
CPU(Central Processing Unit:中央处理器):通常也称为微处理器。它被人们称为电脑的心脏。它实际上是一个电子元件,它的内部由几百万个晶体管组成的,可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。其工作原理为:控制单元把输入的指令调动分配后,送到逻辑单元进行处理再形成数据,然后存储到储存器里,最后等着交给应用程序使用。
BIOS(Basic-Input-&-Output-System基本输入/输出系统):直译过来后中文名称就是“基本输入输出系统”。它的全称应该是ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入输出系统。其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。
CMOS:CMOS是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片,用它来保护当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。现在的厂商们把CMOS程序做到了BIOS芯片中,当开机时就可按特定键进入CMOS设置程序对系统进行设置。所以又被人们叫做BIOS设置。
芯片组(Chipset):是构成主板电路的核心。一定意义上讲,它决定了主板的级别和档次。它就是“南桥”和“北桥”的统称,就是把以前复杂的电路和元件最大限度地集成在几颗芯片内的芯片组。
北桥:就是主板上离CPU最近的一块芯片,负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输。
南桥:主板上的一块芯片,主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。
MCH(memory controller hub):内存控制器中心,负责连接CPU,AGP总线和内存。
ICH(I/O controller hub):输入/输出控制器中心,负责连接PCI总线,IDE设备,I/O设备等。
FWH(firmware controller):固件控制器,主要作用是存放BIOS。
I/O芯片:在486以上档次的主板,板上都有I/O控制电路。它负责提供串行、并行接口及软盘驱动器控制接口。
PCB:也就是主板线路板它由几层树脂材料粘合在一起的,内部采用铜箔走线。一般的PCB线路板分有四层,最上和最下的两层是信号层,中间两层是接地层和电源层,将接地和电源层放在中间,这样便可容易地对信号线做出修正。而好的主板的线路板可达到六层,这是由于信号线必须相距足够远的距离,以防止电磁干扰,六层板可能有三个或四个信号层、一个接地层、以及一个或两个电源层,以提供足够的电力供应。
AT板型: 也就是“竖”型板设计,即短边位于机箱后面板。它最初应用于IBM PC/AT机上。AT主板大小为13×12英寸。
Baby-AT板型: 随着电子元件和控制芯片组集成度的大幅提高,也相应的推出了尺寸相对较小的Baby AT主板结构。Baby AT大小为13.5×8.5英寸。
ATX(AT eXternal)板型:是Intel公司提出的新型主板结构。它的布局是“横”板设计,就象把Baby-AT板型放倒了过来,这样做增加了主板引出端口的空间,使主板可以集成更多的扩展功能。
Micro-ATX板型:是Intel公司在97年提出的主板结构,主要是通过减少PCI和ISA插槽的数量来缩小主板尺寸的。
AT电源:是由P8和P9两组接口组成,每个接口分别有六个针脚,支持+5.0V,+12V,-5V,-12V电压,它不支持+3.3V电压。
ATX电源:ATX电源是ATX主板配套的电源,为此对它增加了一些新作用;一是增加了在关机状态下能提供一组微电流(5V/100MA)供电。二是增加有3.3V低电压输出。
Slot 1:INTEL专为奔腾II而设计的一种CPU插座,它是一狭长的242针脚的插槽,提供更大的内部传输带宽和CPU性能。
Socker 370:INETL为赛扬系列而设计的CPU插座,成本降低。支持VRM8.1规格,核心电压2.0V左右。
Socker 370 II:INETL为Pentium III Coppermine和Celeron II设计的,支持VRM8.4规格,核心电压1.6V左右。
Slot A:AMD公司为K7系列CPU定做的,外形与Slot 1差不多。
Socket A:AMD专用CPU插座,462针脚。
Socker 423:INTEL专用在第一代奔腾IV处理器的插座。
Socket 478:Willamette内核奔腾IV专用的CPU插座。
SIMM(Single-In-line-Menory-Modules):一种内存插槽,72线结构。
DIMM(Dual-Inline-Menory-Modules):一种内存插槽。168线结构。
SDRAM(Synchronous Burst RAM):同步突发内存。是168线、3.3V电压、带宽64bit、速度可达6ns。是双存储体结构,也就是有两个储存阵列,一个被CPU读取数据的时候,另一个已经做好被读取数据的准备,两者相互自动切换,使得存取效率成倍提高。并且将RAM与CPU以相同时钟频率控制,使RAM与CPU外频同步,取消等待时间,所以其传输速率比EDO DRAM快了13%。SDRAM采用了多体(Bank)存储器结构和突发模式,能传输一整数据而不是一段数据。
DDR RAM(Double Data Rate):二倍数据速度。它的速度比SDRAM提高一倍,其核心建立在SDRAM的基础上,但在速度和容量上有了提高。对比SDRAM,它使用了更多、更先进的同步电路。而且采用了DLL(Delay Locked Loop:延时锁定回路)提供一个数据滤波信号(DataStrobe signal)。当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次。DDR本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因此,它的速度是标准SDRAM的两倍。
RDRAM(Rambus DRAM):是美国RAMBUS公司在RAMBUSCHANNEL技术基础上研制的一种存储器。用于数据存储的字长为16位,传输率极速指标为600MHz。以管道存储结构支持交叉存取同时执行四条指令。
Direct RDRAM:是RDRAM的扩展,它使用了同样的RSL,但接口宽度达到16位,频率达到800MHz,效率更高。单个传输率可达到1.6GB/s,两个的传输率可达到3.2GB/s。
ECC(Error Checking and Correcting):就是检查出错误的地方并予以纠正。
PC133:因为Intel P III支持133MHz外频,需要有与其相适应的内存带宽,所以就出现了PC133,它的时钟频率达到133MHz,数据传输率为1.066GB/S。
CACHE:就是缓存,它分为一级缓存和二级缓存。它是为内存和CPU交换数据提供缓冲区的。只所以大部分主板上都有CACHE芯片或插槽,是因其与CPU之间的数据交换要比内存和CPU之间的数据交换快的多。
IDE(Integrated Device Electronics):一种磁盘驱动器的接口类型,也称为ATA接口。是由Compag和Conner共同开发并由Western Digital公司生产的控制器接口,现已作为一种接口标准被广泛的应用。它最多可连接两个IDE接口设备,允许最大硬盘容量528兆,控制线和数据线合用一根40芯的扁平电缆与硬盘接口卡连接。数据传输率为3.3Mbps-8.33Mbps。
EIDE(Enhanced IDE增强性IDE):是Pentium以上主板必备的标准接口。主板上通常可提供两个EIDE接口。在Pentium以上主板中,EDIE都集成在主板中。
RAID:一般称为磁盘阵列,其最主要的用途有二个,一个就是资料备份(Mirroring),或称资料保全,另一个用途就是加速存取(Stripping)。 一般常听到RAID 1就是指备份这个功能,而RAID 0就是加速功能,RAID 0+1就是两者兼具,用白话一点来说,指的就是备份与加速功能。
ULTRA DMA/66:是一种硬盘接口规范,它的突发数据传输率为66MB/S,而且它可以减少CPU工作负担,有利于提高整体系统效率。
ATA100接口:就是拥有100MB/秒的接口传输率,使用80针接口电缆,其中有40根地线,可以避免数据收发时的电磁干扰的一种接口标准。ATA 100完全向下兼容传统的IDE,包括PIO、ATA/33、ATA/66等。
PCI总线(Peripheral Component Interconnect:外部设备互连):属于局部总线是由PCI集团推出的总线结构。它具有133MB/S的数据传输率及很强的带负载能力,可支持10台外设,同时兼容ISA、EISA总线。
AGP插槽(Accelerated-Graphics-Port:加速图形端口):它是为提高视频带宽而设计的总线结构。它将显示卡与主板的芯片组直接相连,进行点对点传输。但是它并不是正规总线,因它只能和AGP显卡相连,故不具通用和扩展性。其工作的频率为66MHz,是PCI总线的一倍,并且可为视频设备提供528MB/S的数据传输率。所以实际上就是PCI的超集。
AGP 1X/2X/4X:AGP 1X的总线传输率为266MB/s,工作频率为66MHz,AGP 2X的总线传输率为532MB/s,工作频率为133MHz,电压为3.3V,AGP 4X的总线传输率为1.06GB/s,工作频率为266MHz,电压为1.5V。
AMR(Audio/Modem Riser声音/调制解调器插卡):是一套开放的工业标准,它定义的扩展卡可同时支持声音及Modem的功能。采用这样的设计,可有效降低成本,同时解决声音与Modem子系统目前在功能上的一些限制。
CNR(Commu-nicationNotwork Riser通讯网络插卡):是AMR的升级产品,从外观上看,它比AMR稍长一些,而且两着的针脚也不相同,所以两者不兼容。CNR能连接专用的CNR-Modem还能使用专用的家庭电话网络(Home PNA),具有PC 2000即插即用功能,比AMR增加了对10/100MB局域网功能的支持。
ACR(Advanced Communication Riser高级通讯插卡):是CNR的升级产品,它可以提供局域网,宽带网,无线网络和多声道音效处理功能,而且与AMR兼容。
SCSI(Small Computer System Interface):的意义是小型计算机系统接口,它是由美国国家标准协会(ANSI)公布的接口标准。SCSI最初的定义是通用并行的SCSI总线。SCSI总线自己并不直接和硬盘之类的设备通讯,而是通过控制器来和设备建立联系。一个独立的SCSI总线最多可以支持16个设备,通过SCSII D来进行控制。
USB(Universal Serial Bus通用串行总线):它不是一种新的总线标准,而是电脑系统接驳外围设备(如键盘、鼠标、打印机等)的输入/输出接口标准。是由IBM、INTEL、NEC等著名厂商联合制定的一种新型串行接口。它采用Daisy Chain方式进行连接。由两根数据线,一根5V电源线及一根地线组成。数据传输率为12MB/s。
FDD:比IDE插槽稍短一点,专门用来插软驱。
并口:就是平常所说的打印口,其实它并不是只能接打印机和鼠标,它还可以接MODEM,扫描仪等设备。
COM端口:一块主板一般带有两个COM串行端口。通常用于连接鼠标及通讯设备(如连接外置式MODEM进行数据通讯)等。
PS/2口:是一种鼠标/键盘接口,一般说的圆口鼠标就接在PS/2口上。
IRQ(INTERRUPTREQUEST):中断请求。外设用来向计算机发出中断请求信号。
ACPI电源接口:是Pentium以上主板特有的一种新功能。作用是在管理电脑内部各种部件时尽量做到节省能源。
AC„97规范:由于声卡越来越贵,CPU的处理能力越来越强大,所以Intel于1996年发布了AC97标准,它把声卡中成本最高的DSP(数字信号处理器)给去掉了,而通过特别编写驱动程序让CPU来负责信号处理,它工作时需要占用一部分CPU资源。
温度检测:CPU温度过高会导致系统工作不稳定甚至死机,所以对CPU的检测是很重要的,它会在CPU温度超出安全范围时发出警告检测。温度的探头有两种:一种集成在处理器之中,依靠BIOS的支持;另一种是外置的,在主板上面可以见到,通常是一颗热敏电阻。它们都是通过温度的改变来改变自身的电阻值,让温度检测电路探测到电阻的改变,从而改变温度示数。
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术,它依赖于芯片组的内存控制器发生作用,在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。它并不是什么新技术,早就被应用于服务器和工作站系统中了,只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。在几年前,英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的
i820芯片组,它与RDRAM内存构成了一对黄金搭档,所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点,但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况,最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对RDRAM的支持,所以目前主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道DDR内存技术,主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865、875系列,而AMD方面则是NVIDIA Nforce2系列。
双通道内存技术是解决CPU总线带宽与内存带宽的矛盾的低价、高性能的方案。现在CPU的FSB(前端总线频率)越来越高,英特尔 Pentium 4比AMD Athlon XP对内存带宽具有高得多的需求。英特尔 Pentium 4处理器与北桥芯片的数据传输采用QDR(Quad
Data Rate,四次数据传输)技术,其FSB是外频的4倍。英特尔 Pentium 4的FSB分别是400、533、800MHz,总线带宽分别是3.2GB/sec,4.2GB/sec和6.4GB/sec,而DDR
266/DDR 333/DDR 400所能提供的内存带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec。在单通道内存模式下,DDR内存无法提供CPU所需要的数据带宽从而成为系统的性能瓶颈。而在双通道内存模式下,双通道DDR 266、DDR 333、DDR 400所能提供的内存带宽分别是4.2GB/sec,5.4GB/sec和6.4GB/sec,在这里可以看到,双通道DDR 400内存刚好可以满足800MHz FSB Pentium 4处理器的带宽需求。而对AMD Athlon XP平台而言,其处理器与北桥芯片的数据传输技术采用DDR(Double Data Rate,双倍数据传输)技术,FSB是外频的2倍,其对内存带宽的需求远远低于英特尔 Pentium 4平台,其FSB分别为266、333、400MHz,总线带宽分别是2.1GB/sec,2.7GB/sec和3.2GB/sec,使用单通道的DDR
266、DDR 333、DDR 400就能满足其带宽需求,所以在AMD K7平台上使用双通道DDR内存技术,可说是收效不多,性能提高并不如英特尔平台那样明显,对性能影响最明显的还是采用集成显示芯片的整合型主板。
NVIDIA推出的nForce芯片组是第一个把DDR内存接口扩展为128-bit的芯片组,随后英特尔在它的E7500服务器主板芯片组上也使用了这种双通道DDR内存技术,SiS和VIA也纷纷响应,积极研发这项可使DDR内存带宽成倍增长的技术。但是,由于种种原因,要实现这种双通道DDR(128 bit的并行内存接口)传输对于众多芯片组厂商来说绝非易事。DDR SDRAM内存和RDRAM内存完全不同,后者有着高延时的特性并且为串行传输方式,这些特性决定了设计一款支持双通道RDRAM内存芯片组的难度和成本都不算太高。但DDR SDRAM内存却有着自身局限性,它本身是低延时特性的,采用的是并行传输模式,还有最重要的一点:当DDR SDRAM工作频率高于400MHz时,其信号波形往往会出现失真问题,这些都为设计一款支持双通道DDR内存系统的芯片组带来不小的难度,芯片组的制造成本也会相应地提高,这些因素都制约着这项内存控制技术的发展。
普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器,而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器,在双通道模式下具有128bit的内存位宽,从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽,但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器,理论上来说,两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器,一个为A、另一个为B。当控制器B准备进行下一次存取内存的时候,控制器A就在读/写主内存,反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。
双通道DDR的两个内存控制器在功能上是完全一样的,并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的DIMM内存条,此时双通道DDR简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽,允许不同密度/等待时间特性的DIMM内存条可以可靠地共同运作。
支持双通道DDR内存技术的台式机芯片组,英特尔平台方面有英特尔的865P、865G、865GV、865PE、875P以及之后的915、925系列;VIA的PT880,ATI的Radeon 9100
IGP系列,SIS的SIIS 655,SIS 655FX和SIS 655TX;AMD平台方面则有VIA的KT880,NVIDIA的nForce2 Ultra 400,nForce2 IGP,nForce2 SPP及其以后的芯片。
AMD的64位CPU,由于集成了内存控制器,因此是否支持内存双通道看CPU就可以。目前AMD的台式机CPU,只有939接口的才支持内存双通道,754接口的不支持内存双通道。除了AMD的64位CPU,其他计算机是否可以支持内存双通道主要取决于主板芯片组,支持双通道的芯片组上边有描述,也可以查看主板芯片组资料。此外有些芯片组在理论上支持不同容量的内存条实现双通道,不过实际还是建议尽量使用参数一致的两条内存条。
内存双通道一般要求按主板上内存插槽的颜色成对使用,此外有些主板还要在BIOS做一下设置,一般主板说明书会有说明。当系统已经实现双通道后,有些主板在开机自检时会有提示,可以仔细看看。由于自检速度比较快,所以可能看不到。因此可以用一些软件查看,很多软件都可以检查,比如cpu-z,比较小巧。在“memory”这一项中有“channels”项目,如果这里显示“Dual”这样的字,就表示已经实现了双通道。两条256M的内存构成双通道效果会比一条512M的内存效果好,因为一条内存无法构成双通道。
CPU生产商为了提高CPU的性能,通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快,如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能,往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。
尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的CPU性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,CPU的执行单元都没有被充分使用。如果CPU不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。另外就是目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多种指令同时执行)支持。这些都造成了目前CPU的性能没有得到全部的发挥。因此,Intel则采用另一个思路去提高CPU的性能,让CPU可以同时执行多重线程,就能够让CPU发挥更大效率,即所谓“超线程(Hyper-Threading,简称“HT”)”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了CPU的闲置时间,提高的CPU的运行效率。
采用超线程及时可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。
超线程技术是在一颗CPU同时执行多个程序而共同分享一颗CPU内的资源,理论上要像两颗CPU一样在同一时间执行两个线程,P4处理器需要多加入一个Logical CPU
Pointer(逻辑处理单元)。因此新一代的P4 HT的die的面积比以往的P4增大了5%。而
其余部分如ALU(整数运算单元)、FPU(浮点运算单元)、L2 Cache(二级缓存)则保持不变,这些部分是被分享的。
虽然采用超线程技术能同时执行两个线程,但它并不象两个真正的CPU那样,每个CPU都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。
英特尔P4 超线程有两个运行模式,Single Task Mode(单任务模式)及Multi Task
Mode(多任务模式),当程序不支持Multi-Processing(多处理器作业)时,系统会停止其中一个逻辑CPU的运行,把资源集中于单个逻辑CPU中,让单线程程序不会因其中一个逻辑CPU闲置而减低性能,但由于被停止运行的逻辑CPU还是会等待工作,占用一定的资源,因此Hyper-Threading CPU运行Single Task Mode程序模式时,有可能达不到不带超线程功能的CPU性能,但性能差距不会太大。也就是说,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。
需要注意的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux
kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。目前支持超线程技术的芯片组包括如:
Intel芯片组:
845、845D和845GL是不支持支持超线程技术的;845E芯片组自身是支持超线程技术的,但许多主板都需要升级BIOS才能支持;在845E之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如845PE/GE/GV以及所有的865/875系列以及915/925系列芯片组都支持超线程技术。
VIA芯片组:
P4X266、P4X266A、P4M266、P4X266E和P4X333是不支持支持超线程技术的,在P4X400之后推出的所有芯片组都支持支持超线程技术,例如P4X400、P4X533、PT800、PT880、PM800和PM880都支持超线程技术。
SIS芯片组:
SIS645、SIS645DX、SIS650、SIS651和早期SIS648是不支持支持超线程技术的;后期的SIS648、SIS655、SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649和SIS656则都支持超线程技术。
ULI芯片组:
M1683和M1685都支持超线程技术。
ATI芯片组:
ATI在Intel平台所推出的所有芯片组都支持超线程技术,包括Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330。
nVidia芯片组:
即将推出的nForce5系列芯片组都支持超线程技术。
CPU需要通过某个接口与主板连接的才能进行工作。CPU经过这么多年的发展,采用的接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式等。而目前CPU的接口都是针脚式接口,对应到主板上就有相应的插槽类型。不同类型的CPU具有不同的CPU插槽,因此选择CPU,就必须选择带有与之对应插槽类型的主板。主板CPU插槽类型不同,在插孔数、体积、形状都有变化,所以不能互相接插。
Socket AM2
Socket S1
Socket F
Socket 771
Socket 479
Socket 775
Socket 754
Socket 939
Socket 940
Socket 603
Socket 604
Socket 478
Socket A
Socket 423
Socket 370
SLOT 1
SLOT 2
SLOT A
Socket 7
南桥芯片(South Bridge)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(不同厂商各种芯片组有所不同,例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)与北桥芯片相连。
南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI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,这些技术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。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组Intel945系列芯片组都
采用ICH7或者ICH7R南桥芯片,但也能搭配ICH6南桥芯片。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。
南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。v
芯片组(Chipset)是主板的核心组成部分,如果说中央处理器(CPU)是整个电脑系统的心脏,那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic,Core的中文意义是核心或中心,光从字面的意义就足以看出其重要性。对于主板而言,芯片组几乎决定了这块主板的功能,进而影响到整个电脑系统性能的发挥,芯片组是主板的灵魂。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,如果芯片组不能与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。
主板芯片组几乎决定着主板的全部功能,其中CPU的类型、主板的系统总线频率,内存类型、容量和性能,显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的;而扩展槽的种类与数量、扩展接口的类型和数量(如USB2.0/1.1,IEEE1394,串口,并口,笔记本的VGA输出接口)等,是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了3D加速显示(集成显示芯片)、AC'97声音解码等功能,还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。
台式机芯片组要求有强大的性能,良好的兼容性,互换性和扩展性,对性价比要求也最高,并适度考虑用户在一定时间内的可升级性,扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组,均采用与台式机相同的芯片组,随着技术的发展,笔记本专用CPU的出现,就有了与之配套的笔记本专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗,良好的稳定性,但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高,部分产品甚至要求全年满负荷工作,在支持的内存容量方面也是三者中最高,能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量,而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高,所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口,而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。
到目前为止,能够生产芯片组的厂家有Intel(英特尔,美国)、VIA(威盛,中国台湾)、SiS(中国台湾)、ULI(中国台湾)、AMD(美国)、NVIDIA(美国)、ATI(加拿大)、ServerWorks(美国)、IBM(美国)、HP(美国)等为数不多的几家,其中以英特尔和NVIDIA以及VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上,英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额,而且产品线齐全,高、中、低端以及整合型产品都有,其它的芯片组厂商VIA、SIS、ULI以及最新加入的ATI和NVIDIA几家加起来都只能占有比较小的市场份额,除NVIDIA之外的其它厂家主要是在中低端和整合领域,NVIDIA则只具有中、高端产品,缺乏低端产品,产品线都不完整。在AMD平台上,AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色,产品少,市场份额也很小,而VIA以前却占有AMD平台芯片组最大的市场份额,但现在却受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战,后者凭借其nForce2、nForce3以及现在的nForce4系列芯片组的强大性能,成为AMD平台最优秀的芯片组产品,进而从VIA手里夺得了许多市场份额,目前已经成为AMD平台上市场占用率最大的芯片组厂商,而SIS与
ULI依旧是扮演配角,主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面,英特尔平台具有绝对的优势,所以英特尔自家的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额,其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面,英特尔平台更是绝对的优势地位,英特尔自家的服务器/工作站芯片组产品占据着绝大多数的市场份额,但在基于英特尔架构的高端多路服务器领域方面,IBM和HP却具有绝对的优势,例如IBM的XA32以及HP的F8都是非常优秀的高端多路服务器芯片组产品,只不过都是只应用在本公司的服务器产品上而名声不是太大罢了;而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小,以前主要都是采用AMD自家的芯片组产品,现在也有部分开始采用NVIDIA的产品。值得注意的是,曾经在基于英特尔架构的服务器/工作站芯片组领域风光无限的ServerWorks在被Broadcom收购之后已经彻底退出了芯片组市场;而ULI也已经被NVIDIA收购,也极有可能退出芯片组市场。
芯片组的技术这几年来也是突飞猛进,从ISA、PCI、AGP到PCI-Express,从ATA到SATA,Ultra DMA技术,双通道内存技术,高速前端总线等等 ,每一次新技术的进步都带来电脑性能的提高。2004年,芯片组技术又会面临重大变革,最引人注目的就是PCI
Express总线技术,它将取代PCI和AGP,极大的提高设备带宽,从而带来一场电脑技术的革命。另一方面,芯片组技术也在向着高整合性方向发展,例如AMD Athlon 64 CPU内部已经整合了内存控制器,这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度,而且现在的芯片组产品已经整合了音频,网络,SATA,RAID等功能,大大降低了用户的成本。
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