硬件工程师培训教程（十一） 第三节 主板芯片组综述 一、主板与芯片组的关系芯片组是主板的灵魂，决定了主板的性能和价格。主板上的芯片组又称之为控制芯片组 （Chipset） ，与 主板的关系就好像 CPU 对于整机的关系一样， 提供了主板所需的完整核心逻辑。 正如人的大脑分左脑和右 脑，主板上的芯片组由北桥芯片和南桥芯片组成。其中北桥芯片负责管理 L2 Cache 、支持存的类型及最大 容量、是否支持 AGP 加速图形接口及 ECC 数据纠错等。对 USB 接口、 UDMA/33 EIDE 传和 ACPI（Advan ced Configuration and Power Interface，高级电源管理）的支持以及是否包括 KBC （键盘控制模块）和RTC（实时 时钟模块 ）则由南桥芯片决定。因此，芯片组的类型将直接影响主板甚至整 机的性能。二、主流芯片组一览在386和486时代，生产主板芯片组的厂商很多，其中包括 VIA、UMC（联华）、SiS和ALi等。Penti um处理器上市后，由于各芯片组制造厂商对其技术不熟悉，使得早期 586 级主板对 Pentium 处理器的支持 不 尽人意。在这种情况下， Intel 公司开始自己研发主板芯片组，使其能够更好地支持 Pentium 系列处 理器。 在 Intel 公司正式加入芯片组竞争的短短几年中， 很多专业芯片组厂商的市场份额大幅下降， 甚 至转行生产 其他产品， Intel 芯片组的市场份额也一度达到了近90%。1.Intel 芯片组（1）Intel 430TXIntel 430TX 是 Intel 于几年前推出的专门支持 Pentium MMX 级 CPU 的芯片组， 针对 MMX 技术进行了 优化。同时该芯片组还支持AMD K6和Cyrix M n CPU。Intel 430TX芯片组利用动态电源管理结构，长了便携式电脑的电池使用时间。 430TX 芯片组支持 APM（ 高级电 源管理），可使电脑在不工作时自动进入休 眠状态，从而达到节能的 目的。 430TX 芯片组能更好地支持 SDRAM ，对内存的读取时间也比此 前的 VX 芯 片组有所缩短。此外还支持 UDMA/33 和 USB 接口。（2）Intel 440BXIntel 440BX 芯片组可以算做一个奇迹，能够在竞争如此激烈、技术更新一日千里的IT 界特别是 芯片组领域存活这么长时间的，目前还只有 Intel 440BX 芯片组。 440BX 芯片组由北桥 82443BX 和南桥 82371E B（或2371AB）组成，支持双 CPU、100MHz外频、1024MB内存，并支持 ECC内存校验。440ZX芯片Int el 440BX芯片组 的北桥芯片82443BX组是BX芯片组的简化版，不支持双 CPU,只支持2 个 DIMM 插槽、 3 个 PCI 插槽和 1 个 ISA 插槽，最 多支持 512MB 内存，且不提供 ECC 校验功能。 同时，440ZX芯片组还细分出了 82443ZX和82443ZX-66两种版本，后者不支持100MHz前端总 线（FSB Front Side Bus）。时至今日，还有 许多主板厂商在改进 440BX主板，比如增加UDMA/ 100和RAID功能， 以满足新的需要。不过随着新 一代芯片组的推出， 440BX 终将成为人们的回忆。（3）Intel440GXIntel 440GX 芯片组是为了满足服务器领域的需求而开发的高档芯片组，从这个意义上讲， Intel 440GX 芯片组较之其他芯 片组而言具有更高的稳定性。在性能方面，作为 440BX 的超集， 440G X 除了具有440BX芯片组的全部特点外，主要增加了在100MHz总线频率下对Slot 2 接口的Xeon（至 强） 处理器的支持，最多允 许 4 颗 CPU 以 SMP（Symmetric Multi Processing ，对称多处理 ） 模式 工作。 440GX 芯片组也为南北桥结构，北桥芯片为82443GX，南桥芯片依然使用 82371EB 。 440GX 支持高达2GB的SDRAM单条 512MB）内存，允许使用 ECC有更完善的 AGP 2x 接口和USB接口， 并 具有 Modem 及网络遥控唤醒功能，符合 PC97 能源管理规范。(4) Intel 450NXIntel 450NX 芯片组是专门为企 业级服务器量身制造的芯片组。由于 大多数服务器系统对图形 显示没有太 高要求，所以 Intel 450NX 芯片组没 有提供对 AGP 的支持。 Intel 450NX 芯片组使 用了地址位序列改变 (ABP) 和高带宽的四路交错技术，支持 8GB 内存，可提供 4 个 32 位 PCI 接口 和两 个64 位PCI接口(或两个32 位PCI 、一 个64 位PCI接口)。处理器总线接口的地址宽度为 36 位、数据宽度为 64 位，工作频率 为 100MHz 。用特别的群集 控制器能同使用 8 个 Xeon 处理器。高性能的内 存管理系统包括 C2C 和 ABP(Address Bit Permut iong) ，它能提供充足的 带宽 (1GB/s) 。 450NX 由 4 部分组成 :82451NX 内存和 I/O 桥控制器、 82454NX PCI 增强桥、 82452NX RAS/CAS 发生器和 82453N X 多重路径数据访问 。 450NX 芯片组也具有企 业级服务器必需的可靠性 ，它可在 3 个主要的数 据传输接合点进行检查 :MIOC 和系统总线有 ECC 校验， 总线控制器也有奇偶校验 ;MIOC 和内存子系 统的ECC校验;MIOC 和PCI增强桥(即MIOC/PXB增强总线和 PCI总线之间)的奇偶校验。(5) Intel440EXIntel 440EX 芯片组是 Intel 当初为赛扬处理器特别开发的一款 芯片组， 支持 AGP 。 Intel 4 40EX芯片组采用了传统的南北桥芯片组结构，北桥芯片型号为 82443EX,南桥芯片仍使用82371AB ，外频只 支持 66MHz 。与 440BX 芯片组相比， Intel 440EX 芯片组除成本稍低 外，并无过人之处， 目前已被淘汰。(6) Inteli810 系列Intel i810芯片组是 Intel 公司 1999 年特别针对赛扬处理器设计 的面向低端市场的主流芯片组，包括 i810L 、 i810 、 i810-DC100 和 i810E 。 Intel i810 芯片组在 440EX 和 440ZX 的 基础上做了一些改进，同时不再 采用传统的南、北桥架构。该芯片组由 GMCH (Graphics & Memory ControllerHub，图形与内存控制中心)芯片InteI 82810 、ICH(lnput/Out- put ControllerHub,输入 /输出控制 中心)芯片Intel 82801 和FWH(Firmware Hub，固件中心，与BIOS 类似)芯片 Intel 82802 组成。i810 集成了 i752 图 形加速芯片，同 时针对 66MHz 与 100MHz 系统总线频率 、 PC100 SDRAM 使用的同步或异步 主内 存接口等作了适当优化。由于采用了 Hub-Link 架构， GMCH 芯片和 ICH 芯片间的带宽达到了 256MB/ s， IDE 设备、 USB 设备和 AC97 声卡直 接连在 ICH 芯片上，大大提高这些设备 和 CPU 交换数 据的速度。传统的 PCI总线也接到ICH芯片上，仍为 133MHz用来插一些功能卡，如网卡等。总之， i810 的性价比不错， 比较适合普通的商业及家庭用户。但最值得关注的是它所采用的全新架构。i810-DC100 支持100MHz前端总线频率(CPU 到GMCH和4MB 外置显 存，最大内存容量由 i81 0 的 256MB 增加到 512MB 。 i810E 则是在 i810-DC100 的基础上发展而来，支持 133MHz 前端总线频率，可支持的 PCI插槽数增加到6根。而从i810E 的基础上发展起来的i810E2 则支持P山和新赛杨处理器，由于采用了 ICH2 芯片，可以支持 UDMA/100 。i810 系列芯片组性能对比表(7) Inteli820i820 芯片组由82820(MCH)、82801AA(ICH)和82802AB(FWH组成。由此可见，它和 i810E 的最大不 同就在 MCH 芯片上。 82820 提供了 133MHz 内存总线频率，使内存和 CPU 工作在相同的频率下。 i820 支 持 oppermine 处理器、 AGP 4x 、 Ultra DMA/66 传输模式、 AC97 规范、两个 USB 接口、6 个 PCI 插槽，再配合Rambus DRAM其带宽由SDRAM的528MB/S 提升到1.2GB 1.6GB/S，系统性能大幅提升。 i820 芯片组支持标准的 PC133规范、AGP 4x 、UltraDMA/66,并采用同i810 相同的加速Hub架构， 但未集成图形显示芯片， 所以 GMCH 芯片就成了 MCH 芯片， MCH 到 ICH 间的带宽依然为 256MB/S 。 i 820 最大的特点是支持 Rambus DRAM（Direct RDRAM内存，其内存频率高达 300400MHz带宽可达1.6GB/S 。由于 Rambus DRAM 内存价格昂贵， Intel 为了加快 i820 进入市场的速度，在 i820 主板上增加了一 个新芯片，这就是MTH（内存转接桥）芯片，以支持在i820 主板上使用普通SDRAM。但由于SDRAM的带宽和RambusDRAM相差甚远，i820 的性能不能充分发挥，后来又发现MTH芯片有Bug,导致Intel 回收所有带MTH 芯片的 i820 主板。（8）i820E作为 820 芯片组的增强版本， i820E 重新确定了自己面向商业和 e- Home 市场的定位， 主要针对 于高端用户的需求。与其上一代相比，i820E 芯片组最大的改变就是把 ICH 升级为新的 82801BA 控制芯片 （ICH2） 。 i820E 支持 100/133MHz 外频双处理器，支持最高 2GB 的 PC600 、PC700 和 PC800 的DirectRDRAM内存带宽最高可达 1.6GB/S，比100MHz SDRAM的峰值速度快两倍。i820 还支持 STR（Suspend To RAM 内存唤醒）、UDMA/100、省电模式、AGP 4x 和 CNR 接口。 82801BA ICH2 采用 324 针 BGA（Ball Grid A rray ，球状矩阵排列 ） 封装，包括两个 USB 控制器、 6 声道、完全环绕声 AC97 音频、全面整 合的 LAN（Local Area Network ，局域网 ） 功能，此外还支持 1Mbps Home PNA 、 10/100Mbps LAN 和管理 10/100Mbps LAN ICH2 的输入信号INTRUDER可在系统文件被打开时自动执行，并激活SMI#或 TCO 中断 ，在没有操作或悬挂的情况下，能够发现软件故障或系统入侵，然后发出 AlertCLK 和 AlertData 信号，通知网络管理器进入戒备状态。（9）i815/i815Ei815 芯片组 （代号 Solano） 是 Intel 公司第一款全面支 持 PC133 SDRAM 的芯片组， 其 GMCH 芯 片为 8