Северный мост (вычисления) - Northbridge (computing)

Типичная компоновка северного / южного моста
Типичная компоновка северного / южного моста

А Северный мост или же главный мост один из двух чипов в основной логике чипсет архитектура на ПК материнская плата, другой - южный мост. В отличие от южного моста, северный мост подключается напрямую к процессору через фронтальный автобус (ФСБ) и, таким образом, отвечает за задачи, требующие максимальной производительности. Северный мост, также известный как концентратор контроллера памяти, обычно соединен с южным мостом.[1] В системах, в которые они включены, эти две микросхемы управляют связью между ЦПУ и другие части материнской платы, и составляют основную логику чипсет материнской платы ПК.[2]

На старых ПК на базе Intel северный мост также назывался внешним. концентратор контроллера памяти (MCH) или же концентратор контроллера графики и памяти (GMCH) при наличии встроенной графики. Все чаще эти функции стали интегрироваться в сам чип ЦП,[3] начиная с памяти и графических контроллеров. За Intel Sandy Bridge и Ускоренный процессор AMD В процессорах, выпущенных в 2011 году, все функции северного моста выполняются центральным процессором.[4] Соответствующий южный мост был переименован Intel в Концентратор контроллера платформы и AMD как Концентратор Fusion Controller. Для процессоров AMD FX по-прежнему требовались внешние чипы северного и южного мостов.

Разделение различных функций на микросхемы ЦП, северного и южного мостов было связано с трудностью интеграции всех компонентов на одном кристалле.[5] В некоторых случаях функции северного и южного мостов были объединены в одну умереть когда это позволяют сложность конструкции и производственные процессы; например, Nvidia GeForce 320 млн в MacBook Air 2010 года - комбинированный чип северный мост / южный мост / графический процессор.[6]

Поскольку скорость ЦП со временем увеличивалась, горлышко бутылки в конце концов возник между процессором и материнская плата, из-за ограничений, вызванных передачей данных между ЦП и поддерживаемым им набором микросхем.[7] Соответственно, начиная с AMD Athlon 64 В процессорах серии использовалась новая архитектура, в которой функции контроллера памяти микросхем северного моста были перенесены на ЦП. Современные процессоры Intel Core имеют северный мост, встроенный в кристалл ЦП, где он известен как uncore или системный агент.

Обзор

Северный мост обычно обеспечивает связь между ЦПУ, в некоторых случаях баран, и PCI Express (или же AGP ) видеокарты, а южный мост.[8][9] Некоторые северные мосты также содержат встроенные видеоконтроллеры, также известные как Контроллер-концентратор графики и памяти (GMCH) в системах Intel. Поскольку разные процессоры и ОЗУ требуют разной сигнализации, данный северный мост обычно работает только с одним или двумя классами ЦП и, как правило, только с одним типом ОЗУ.

Есть несколько наборов микросхем, которые поддерживают два типа ОЗУ (обычно они доступны при переходе на новый стандарт). Например, северный мост от Nvidia nForce2 чипсет будет работать только с Розетка А процессоры в сочетании с DDR SDRAM; в Intel Чипсет i875 будет работать только с системами, использующими Pentium 4 процессоры или Celeron процессоры с тактовой частотой выше 1,3 ГГц и использующие DDR SDRAM, а также набор микросхем Intel i915G работает только с Intel Pentium 4 и Celeron, но может использовать DDR или DDR2 объем памяти.

Этимология

Название происходит от изображения архитектуры в виде карты. ЦП будет в верхней части карты, сравнимой с севером на большинстве географических карт общего назначения. ЦП будет подключен к чипсет через быстрый мост (северный мост), расположенный к северу от других системных устройств, как показано на рисунке. Затем северный мост будет подключен к остальной части набора микросхем через медленный мост (южный мост), расположенный к югу от других системных устройств, как показано.

Intel i815EP северный мост

Разгон

Северный мост играет важную роль в том, насколько далеко может быть компьютер. разогнанный, поскольку его частота обычно используется как базовая для ЦП, чтобы установить свою собственную рабочую частоту. Этот чип обычно нагревается по мере увеличения скорости процессора, что требует большего охлаждения. Существует ограничение на разгон процессора, так как цифровые схемы ограничены физическими факторами, такими как время подъема, спада, задержки и хранения транзисторы, текущее произведение коэффициента усиления на полосу пропускания, паразитная емкость, и Задержка распространения, который увеличивается (среди прочих факторов) Рабочая Температура; следовательно, большинство приложений для разгона имеют программные ограничения на множитель и установка внешних часов. Кроме того, основным ограничивающим фактором является тепло, поскольку для правильной активации требуются более высокие напряжения. полевые транзисторы внутри ЦП, и это более высокое напряжение производит большее количество тепла, что требует более высоких температурных решений на кристалле.

Эволюция

Часть материнской платы ноутбука IBM T42.

Общая тенденция в дизайне процессоров заключается в интеграции большего количества функций в меньшее количество компонентов, что снижает общую стоимость материнской платы и повышает производительность. В контроллер памяти, который управляет обменом данными между ЦП и ОЗУ, был перенесен на процессор умереть AMD, начиная с их AMD K8 процессоров и Intel с их Nehalem процессоры. Одним из преимуществ наличия контроллера памяти, встроенного в кристалл ЦП, является уменьшение задержки от ЦП к памяти.

Другой пример такого рода изменений: Nvidia с nForce3 за AMD K8 системы. Он сочетает в себе все функции обычного южный мост с Порт ускоренной графики (AGP) порт и подключается непосредственно к процессору. На nForce4 плат он был продан как процессор связи с медиа (MCP).

Ускоренный процессор AMD процессоры имеют полную интеграцию функций северного моста в микросхему ЦП, а также ядра процессора, контроллер памяти, высокую скорость PCI Express интерфейс (обычно для видеокарты) и встроенный графический процессор (GPU). Это была эволюция AMD K8, поскольку в AMD64 контроллер памяти был встроен в кристалл ЦП.

Северный мост был заменен системным агентом, представленным Песчаный Мост микроархитектура в 2011 году, который, по сути, выполняет все предыдущие функции северного моста.[10] Процессоры Intel Sandy Bridge обеспечивают полную интеграцию функций северного моста в микросхему ЦП, а также ядра процессора, контроллер памяти, высокоскоростной интерфейс PCI Express и интегрированный графический процессор (GPU). Это была дальнейшая эволюция архитектуры Westmere, которая также включала CPU и GPU. в той же упаковке.[11]

Последние процессоры AMD, начиная с Дзен 2 переместили некоторые функции ввода-вывода с кристалла ЦП на кристалл ввода-вывода на том же MCM пакет как ЦП. Этот кристалл обычно не считается частью северного моста, поскольку он находится в том же корпусе, что и ЦП, но выполняет некоторые из тех же функций. [12].

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Южный мост». TechTarget. Получено 4 января, 2016.
  2. ^ "Определение: северный мост". Журнал ПК. Получено 26 сентября, 2015.
  3. ^ «Надежные ноутбуки x86? Есть способ, - говорит специалист по безопасности системного уровня». Реестр. Получено 4 января, 2016.
  4. ^ «Обзор Intel i7 2600K (Sandy Bridge)». Overclockers.com. 2011-01-03. Получено 2015-05-07.
  5. ^ «Чипсет: северный и южный мост». Rigacci.org. 2006-01-27. Получено 2015-05-07.
  6. ^ Macbook Air: знак грядущего - Digital Gravitas
  7. ^ Кент, Аллен (1999). Энциклопедия информатики и технологий. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк [u.a.]: Деккер. п. 500. ISBN  9780824722937. Получено 26 сентября, 2015.
  8. ^ Джонс, Джордж (2004-10-22). "Материнские платы и наборы микросхем Core-Logic: подробности | Что делают северный и южный мосты". InformIT.com. Получено 2015-05-07.
  9. ^ Джордж Джонс - Руководство покупателя Maximum PC 2005 - Prentice Hall PTR - ISBN  0-7686-6312-1
  10. ^ «Кольцевая шина и системный агент - раскрыта архитектура Intel Sandy Bridge». Anandtech.com. Получено 2015-05-07.
  11. ^ «Intel Core i5 2500K и Core i7 2600K (Sandy Bridge) - Введение». Legionhardware.com. Архивировано из оригинал на 2016-06-05. Получено 2015-05-07.
  12. ^ «Чиплеты - это будущее, но они не заменят закон Мура».