主板北桥南桥介绍 Unknown 2009/10/08

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主板(Mainboard)的核心是主板芯片组(Mainboard Chipset),它决定了主板的规格、性能和大致功能。主板芯片组通常包含南桥芯片和北桥芯片,但有的主板芯片也包含一块或三块芯片。

北桥芯片(NorthBridge)连接着CPU/内存/AGP总线,主板支持什么CPU,支持AGP多少速的显卡,支持何种频率的内存,都是北桥芯片决定的。整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。因此,它基本决定了主板的规格、对硬件的支持、以及系统的性能,是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分,因此也称为主桥(HostBridge)。一般来说,芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的,例如英特尔845E芯片组的北桥芯片是82845E,875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。同北桥芯片的主板,性能差别微乎其微。差不多每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片,反过来说,意味着北桥芯片的数量非常多。

北桥芯片是主板上离CPU最近的芯片,这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切,为了提高通信性能而尽可能缩短传输距离。

北桥芯片往往有较高的工作频率,而且所处理的数据处理量也非常大,因此发热量也越来越大,所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热,有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。我们在主板上,可以在CPU插槽附近找到一个散热器,下面的就是北桥芯片。

已发布的AMDK8核心的CPU将内存控制器集成在了CPU内部,于是支持K8芯片组的北桥芯片变得简化多了,甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势,北桥芯片的功能会逐渐单一化,为了简化主板结构、提高主板的集成度,也许以后主流的芯片组很有可能变成南北桥合一的单芯片形式(事实上SIS老早就发布了不少单芯片芯片组)。


南桥芯片(South Bridge)也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Hub Architecture、以及SIS的Multi-Threaded)与北桥芯片相连。

南桥芯片主要决定主板的功能,主板上的各种接口(如串口、USB)、PCI总线(接驳电视卡、内猫、声卡等)、IDE(接硬盘、光驱)、以及主板上的其他芯片(如集成声卡、集成RAID卡、集成网卡等),都归南桥芯片控制。南桥芯片通常裸露在PCI插槽旁边,块头比较大。它负责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(RTC)、高级电源管理(ACIP)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Socket7的430TX和Slot1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片,但也能搭配ICH2南桥芯片。

南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE1394、甚至WI-FI无线网络等等。


南北桥间随时进行数据传递,需要一条通道,这条通道就是南北桥总线。南北桥总线越宽,数据传输越便捷。

最后放几张北桥和南桥的图,如下。紫色框内的是北桥,离CPU比较近,而且带有散热器。红色框内的是南桥。

northbridge-southbridge-1
从左向右:红色PCI三个,黄色PCI-E x16一个,黄色PCI-E x1一个,红色PCI-E x16一个,北桥,CPU。

northbridge-southbridge-2
从左向右:白色PCI四个,棕色AGP一个,北桥,CPU。

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