Noord-chipset versus zuid-chipset - verschillen tussen de twee

Noordelijke chipset versus zuidelijke chipset: hoe kunnen we ze identificeren? Het concept van chipset is in de loop der jaren behoorlijk belangrijk geworden, vooral als het gaat om gamingapparatuur. Fabrikanten lanceren hun nieuwe CPU's en komen vaak hand in hand met nieuwe chipsets en geheugencontrollers. Als je nog steeds niet weet waar we het over hebben, zullen we in dit artikel alle twijfels over deze concepten wegnemen, waarbij we ons verdiepen in het belangrijkste kenmerk van een moederbord: de chipset.

Wat is een chipset en wat is het belang ervan?

De term chipset verwijst naar een set chips of een geïntegreerd circuit dat een aantal functies kan uitvoeren. In computertermen hebben deze functies betrekking op het beheer van verschillende apparaten die op het moederbord zijn aangesloten en de onderlinge communicatie daartussen.

De chipset is altijd ontworpen op basis van de architectuur van de centrale processor, de CPU van de computer. Dit is waarom wanneer we het hebben over de chipset, we ook moeten praten over de CPU's die ermee compatibel zijn en de mogelijkheden die het ons biedt in termen van capaciteit en snelheid. Daarom is de chipset de communicatiecontrole en de chip of chips die verantwoordelijk zijn voor het regelen van het dataverkeer op het moederbord. We hebben het over CPU, RAM, harde schijven, PCIe-slots en uiteindelijk alle apparaten die op de computer kunnen worden aangesloten.

Momenteel vinden we twee chipsets op een bord, of beter gezegd, aan boord en processor, de noord- of noordbrug en de zuid- of zuidbrug. De reden om ze zo te noemen ligt in hun locatie op het bord, de eerste bovenaan het dichtst bij de CPU (noord) en de tweede onder (zuid). Dankzij de chipset kunnen we het moederbord beschouwen als de hoofdbus van het systeem. De as die in staat is om elementen van verschillende fabrikanten en van verschillende aard op een geïntegreerde manier en zonder onverenigbaarheid daartussen met elkaar te verbinden . Bijvoorbeeld een Asus-bord, met een Intel CPU en een Gigabyte grafische kaart.

Sinds het verschijnen van de eerste elektronische transistorgebaseerde processors, 4004, 8008, enz., Verscheen het concept chipset. Met de komst van personal computers werd het gebruik van extra chips op het moederbord om RAM, graphics, geluidssysteem, enz. Te beheren populair. De functie ervan was duidelijk, namelijk het verminderen van de werklast van de hoofdprocessor, en deze af te leiden in andere circuits die er op zijn beurt op aangesloten waren.

North bridge: functies en kenmerken

Intel G35 North Bridge

We zullen zien dat de noord-chipset versus de zuid-chipset definiëren wat ze zijn en hoe ze werken. We beginnen met het belangrijkste, namelijk de noordbrug.

De noord-chipset is het belangrijkste circuit na de CPU zelf. Voorheen bevond het zich op het moederbord en net eronder, met een chip die bijna altijd was uitgerust met een koellichaam. Tegenwoordig is de noordbrug rechtstreeks geïntegreerd in processors van zowel Intel als AMD, de toonaangevende fabrikanten van personal computers.

De functie van deze chipset is het besturen van alle datastromen die van of naar de CPU naar RAM gaan, de AGP-bus (voorheen) of PCIe (nu) van de grafische kaart, en ook die van de South-chipset zelf. Daarom wordt het ook MCH (geheugencontrollerhub) of GMCH (grafische MCH) genoemd, omdat veel noordelijke chipsets ook geïntegreerde grafische afbeeldingen hadden. Het is dus haar missie om de werking van de processorbus of FSB (front side bus) te controleren en de gegevens te verdelen tussen de bovengenoemde elementen. Momenteel zijn al deze elementen ingebed in een enkel silicium in de CPU, maar dit was niet altijd het geval.

Evolutie van de North Bridge

Interne architectuur van de noordbrug geïntegreerd in de AMD Ryzen 3000

Aanvankelijk hadden zowel AMD- als Intel-kaarten en zelfs andere fabrikanten zoals IBM deze chipsets fysiek op het bord geplaatst. Geconfronteerd met de noodzaak om geïntegreerde schakelingen te creëren die weinig ruimte in beslag zouden nemen en het aantal taken voor de processors zouden verminderen, was de enige manier om ze te scheiden en de CPU erop aan te sluiten via de FSB.

De complexiteit lag bijna op het niveau van de processors, dus ze genereerden ook warmte en hadden koellichamen nodig. Het was ook de enige manier om het systeem te overklokken. In plaats van de CPU-multiplier te verhogen, werd de FSB- multiplier verhoogd, wat tegenwoordig de BCLK of Bus Clock zou zijn. Hierdoor is de bus uiteindelijk van 400 MHz naar 800 MHz gegaan, waardoor ook de CPU-frequentie en RAM zijn gestegen.

De belangrijkste reden dat de belangrijkste CPU-fabrikanten deze chipset in hun CPU's begonnen te integreren, was vanwege de latentie die het introduceerde. Met processors die de 2 GHz-frequentie al overschreden, begon de latentie tussen RAM en RAM een probleem en een groot knelpunt te worden. Het was nadelig om deze functies op een aparte chip te houden.

Intel begon in 2011 met het gebruik van een in de CPU ingebouwde North-chipset vanaf de Sandy Bridge-architectuur en de wijziging van de naamgeving van zijn CPU's in Intel Core ix. Nehalem-CPU's zoals de Intel Core 2 Duo en Quad hadden nog steeds een aparte noordbrug.

En als we het over AMD hebben, begon de fabrikant deze oplossing al in 2003 met de eerste Athlon 64-processors te gebruiken met HyperTransport-technologie om de noord- en zuidbrug te verbinden. Een fabrikant die de x86-architectuur startte met 64 bits en die lang voor zijn rivalen een geheugencontroller aan zijn CPU zou toevoegen.

South bridge: functies en kenmerken

AMD X570

Het volgende element in de vergelijking van de noord-chipset versus de zuid-chipset zal de zuidbrug zijn of ook wel ICH (input Controller hub) genoemd in het geval van Intel en FCH (controller hub fusion) in het geval van AMD.

We zouden dan kunnen zeggen dat de zuidbrug de belangrijkste chip op een moederbord is sinds de noordbrug naar de CPU is verplaatst. Dit is het eerste verschil, aangezien het momenteel nog steeds op het is geïnstalleerd en praktisch sinds het begin in dezelfde positie is. Deze elektronische set zorgt voor de coördinatie van de verschillende invoer- en uitvoerapparaten die op de computer kunnen worden aangesloten.

We begrijpen door invoer-uitvoerapparaten alles wat als lage snelheid wordt beschouwd in vergelijking met de RAM-geheugenbus. We spreken bijvoorbeeld van USB-poorten, SATA-poorten, netwerk- of geluidskaart, de klok en zelfs het APM- en ACPI-energiebeheer dat ook door het BIOS wordt beheerd. Er zijn veel verbindingen met deze chip en de PCIe 3.0- of 4.0-bus voegt zich er ook bij, afhankelijk van de CPU-generatie.

De chipsets hebben op dit moment veel kracht gekregen, met snelheden die hoger zijn dan 1, 5 GHz, en hebben actieve koelsystemen nodig zoals in het geval van de nieuwe generatie AMD X570. De krachtigste zoals de bovengenoemde AMD en de Intel Z390 hebben tot 24 PCIe-banen waarin de verschillende verbindingen van snelle randapparatuur zoals M.2 SSD's en andere PCIe-slots in het uitbreidingsgebied van het bord kunnen worden verdeeld.

Deze chip is al sinds het begin in 1991 aanwezig met het concept van lokale busarchitectuur. Daarin was de PCI-bus weergegeven in het midden van het diagram, terwijl we naar boven de noordbrug hadden en naar beneden de zuidbrug, die de leiding had over de "langzamere" apparaten.

Huidige South Chipset en het belang ervan

De chipset beheert niet alleen de invoer- / uitvoerapparaten op het bord, maar speelt ook een zeer belangrijke rol in de compatibiliteit met de CPU. In de meeste gevallen verschijnen chipsets samen met nieuwe CPU's die op de markt worden gebracht, in verband met hun architectuur.

Dit is niet altijd het geval, aangezien zowel AMD als Intel chipsets hebben die compatibel zijn met verschillende generaties CPU's, hoewel afhankelijk van het geval bepaalde functies beschikbaar zullen zijn of niet. Zo ondersteunt de AMD X570-chipset PCIe 4.0 samen met de nieuwe AMD Ryzen 3000. Maar als we Ryzen 2000 op een bord plaatsen, dat ook compatibel is, wordt de bus PCIe 3.0. Hetzelfde zal gebeuren met de snelheid van de RAM en de fabrieks-JEDEC-profielen. Deze compatibiliteit hangt grotendeels af van het BIOS en zijn firmware, aangezien het uiteindelijk verantwoordelijk is voor het beheer van de basisparameters van de verschillende elementen op het bord.

Huidige Intel-chipsets

Chipset	MultiGPU	Bus	PCIe-rijstroken	Info
Voor 8e en 9e generatie Intel Core-processorsocket LGA 1151
B360	Nee	DMI 3.0 tot 7.9 GB / s	12x 3.0	Huidige middenklasse chipset. Biedt geen ondersteuning voor overklokken, maar ondersteunt tot 4x USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX en SLI	DMI 3.0 tot 7.9 GB / s	24x 3.0	Momenteel krachtigere Intel-chipset, gebruikt voor gamen en overklokken. Groot aantal PCIe-banen die +6 USB 3.1 Gen2 en +3 M.2 PCIe 3.0 ondersteunen
HM370	Nee (laptop-chipset)	DMI 3.0 tot 7.9 GB / s	16x 3.0	De chipset die momenteel het meest wordt gebruikt in gaming-notebooks. Er is de QM370-variant met 20 PCIe-banen, hoewel deze weinig wordt gebruikt.
Voor Intel Core X- en XE-processors in LGA 2066-socket
X299	CrossFireX en SLI	DMI 3.0 tot 7.9 GB / s	24x 3.0	De chipset die wordt gebruikt voor Intel's enthousiaste bereikprocessors

Huidige AMD-chipsets

Chipset	MultiGPU	Bus	Effectieve PCIe-rijstroken	Info
Voor 1e en 2e generatie AMD Ryzen- en Athlon-processors in AMD-socket
A320	Nee	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	Het is de meest elementaire chipset in het assortiment, gericht op instapapparatuur met de Athlon APU. Ondersteunt USB 3.1 Gen2 maar niet overklokken
B450	CrossFireX	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	De mid-range chipset voor AMD, die overklokken ondersteunt en ook de nieuwe Ryzen 3000
X470	CrossFireX en SLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	Het meest gebruikt voor gamingapparatuur tot de komst van de X570. De boards hebben een goede prijs en ondersteunen ook Ryzen 3000
Voor 2e generatie AMD Athlon en 2e en 3e generatie Ryzen-processors in AM4-socket
X570	CrossFireX en SLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	Alleen 1e generatie Ryzen zijn uitgesloten. Het is de krachtigste AMD-chipset die momenteel PCI 4.0 ondersteunt.
Voor AMD Threadripper-processors met TR4-socket
X399	CrossFireX en SLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	De enige chipset die beschikbaar is voor AMD Threadrippers. De weinige PCI-banen zijn verrassend omdat al het gewicht door de CPU wordt gedragen.

Samenvatting van verschillen noord-chipset versus zuid-chipset

Bij wijze van synthese gaan we alle functies van de twee chipsets opsplitsen om nog duidelijker te maken waar ze allemaal aan gewijd zijn.

AMD Ryzen 3000 - X570-architectuur

Huidige functies van de North-chipset

In de loop van de tijd zijn de functies van de noord-chipset versus de zuid-chipset op een nogal verrassende manier toegenomen. Terwijl de eerste versies geïntegreerd in CPU's alleen betrekking hadden op het besturen van de RAM-geheugenbus, hebben ze nu hun opties uitgebreid met de komst van de PCI-Express-bus. Laten we eens kijken wat ze allemaal zijn:

• Geheugencontroller en interne bus: dit zijn nog steeds de belangrijkste functies. Voor AMD hebben we de Infinity Fabric-bus en voor Intel hebben we de Ring- en Mesh-bus. Een 64-bits bus die tot 128 GB RAM kan adresseren in Dual Channel of Quad Channel (ketens van 128 of 256 bits tegelijk) met tot 5100 MHz in het geval van de nieuwe AMD Ryzen 3000. Communicatie tussen CPU en South Bridge: natuurlijk hebben we de communicatiebus tussen de CPU en de zuidbrug die we hebben gezien. In het geval van Intel wordt het DMI genoemd en het is in zijn versie 3.0 met overdrachtssnelheden van 7, 9 GB / s. Gebruik voor AMD 4 PCIe 4.0-banen in de nieuwe CPU's, die ook 7, 9 GB / s bereiken. Onderdeel van de PCIe-banen: de huidige processors, of liever de noordelijke bruggen, hebben de mogelijkheid om gegevens rechtstreeks vanaf de PCIe-slots te routeren. De capaciteit wordt gemeten in rijstroken en kan 8 tot 48 threadrippers hebben. Deze gaan rechtstreeks in PCIe x16-slots voor grafische kaarten en zelfs M.2 SSD's. High-speed opslagapparaten: in feite is dit een van de functies van de noordelijke chipset nu. Het behandelt een deel van de opslag volgens het ontwerp van de plaat en het assortiment. AMD sluit altijd een M.2 PCIe x4-slot aan op zijn CPU, terwijl Intel hetzelfde doet voor zijn Intel Optane- geheugens. USB 3.1 Gen2- poorten: we kunnen zelfs USB-poorten vinden die zijn aangesloten op de CPU, vooral Intel's Thunderbolt 3.0-interface. Geïntegreerde grafische kaart: Evenzo hebben veel huidige CPU's geïntegreerde grafische kaart of IGP, en de manier om ze naar het I / O-paneel van het bord te krijgen is via de interne controller met een HDMI- of DisplayPort-poort. Op deze manier hebben we de mogelijkheid om zonder problemen inhoud af te spelen in 4K 4096 × 2160 @ 60 FPS. Wi-Fi 6: Bovendien zullen de nieuwe CPU's draadloze netwerkfuncties rechtstreeks in hun nieuwe chips integreren, wat nog meer functionaliteit toevoegt met de nieuwe Wi-Fi-standaard die werkt met het IEEE 802.11ax- protocol .

Intel Core 8th Generation en Intel Z390-architectuur

Zuid-chipset huidige functies

Aan de kant van de zuidelijke brug hebben we momenteel al deze functies:

• Directe bus naar de CPU: Zoals we eerder hebben vermeld, worden de noord- en zuid-chipsets via een bus verbonden om de relevante gegevens naar de CPU te sturen. Zowel Intel als AMD werken vandaag met een snelheid van bijna 8 GB / s. Een deel van de PCIe-rijstroken: het andere deel van de PCI-rijstroken dat de CPU niet heeft, is de zuidbrug, in feite zullen ze tussen de 8 en 24 zijn, afhankelijk van de prestaties van de chipset. Daarin zijn M.2 PCIe x4-slots, uitbreidings-PCIe-slots en verschillende snelle poorten zoals U.2 of SATA Express aangesloten. USB-poorten: de meeste USB-poorten gaan rechtstreeks naar deze chipset, behalve in bepaalde gevallen zoals we eerder hebben vermeld. Momenteel hebben we het over USB 2.0-, 3.1 Gen1 (5 Gbps) en 3.1 Gen2 (10 Gbps) -poorten. Netwerk- en geluidskaart: twee andere essentiële uitbreidingscomponenten zijn de ethernet- en geluidnetwerkkaarten, die altijd op deze chipset zijn aangesloten. SATA-poorten en RAID-ondersteuning: Op dezelfde manier zal langzame opslag ook altijd verbonden zijn met de South Bridge. De capaciteit varieert van 4 tot 8 SATA-poorten. Het biedt ook de mogelijkheid om RAID 0, 1, 5 en 10 te creëren. ISA- of LPC-bus: deze bus is nog steeds geldig op de huidige moederborden. Hierop hebben we de parallelle en seriële poorten aangesloten , naast de PS / 2 muis en toetsenbord. SPI- en BIOS-bus: ook deze bus wordt onderhouden en biedt toegang tot de flashopslag van het BIOS. SMBus voor sensoren: temperatuur- en toerentalsensoren hebben ook een bus nodig om de gegevens te verzenden, en zij zullen ervoor zorgen. DMA-controller: deze bus biedt directe toegang tot RAM-geheugen voor ISA-apparaten. Energiebeheer ACPI en APM: Ten slotte beheert de chipset een deel van het energiebeheer, met name hoe de energiebesparende modus werkt om het systeem uit te schakelen of op te schorten.

Conclusie over noord-chipset versus zuid-chipset

Welnu, dit artikel bereikt dit punt waarin we in detail beschrijven waaruit de noordbrug en de zuidbrug bestaan. Bovendien hebben we de evolutie en alle functies van elk van hen op de huidige moederborden gezien.

Nu laten we u een paar hardware-artikelen achter om door te gaan met leren:

Als u vragen heeft of een correctie over de inhoud wilt maken, kunt u een opmerking achterlaten in het vak. We hopen dat je het nuttig vond.