МИКРОСХЕМЫ СИСТЕМНОЙ ЛОГИКИ

Чипсет ( Chipset ) – основа системной платы, - это набор микросхем системной логики. Посредством чипсета происходит взаимодействие всех подсистем ПК. Чипсеты обладают высокой степенью интеграции, и представляют собой (чаще всего) две микросхемы (реже встречаются однокристальные решения), в которых реализованы интегрированные контроллеры, обеспечивающие работу и взаимодействие основных подсистем компьютера.

Практически у всех современных чипсетов, набор системной логики состоит двух микросхем северного и южного мостов. Название микросхем обусловлено их положением относительно шины PCI: северный - выше, южный - ниже.

Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами.

Он содержит: контроллер системной шины, посредством которого происходит взаимодействие с процессором; контроллер памяти, осуществляющий работу с системной памятью контроллер графической шины AGP (Accelerated Graphics Port), обеспечивающий взаимодействие с графической подсистемой (сегодня большинство чипсетов поддерживают интерфейсы 1х/2х/4х, скоро в перспективе 8-я скорость AGP); контроллер шины связи с южным мостом (PCI – шины в классическомпонимании).

Задача северного моста - с минимальными задержками организовать обслуживание запросов к системной памяти. Решения этой задачи основаны на реализации контроллера памяти, позволяющего одновременно обрабатывать большое количество запросов и данных, расставляя приоритеты и очерёдность доступа к основной памяти. Для более эффективного использования шины памяти применяется буферизация данных, обеспечивающая одновременную работу с памятью нескольких устройств в режиме разделения времени доступа.

Как уже упоминалось ранее, классическая реализация двух мостовой архитектуры подразумевает использование шины PCI в качестве канала связи между мостами. Но 32-битная PCI-шина, работающая на частоте 33МГц, имеет пиковую пропускную способность 133Мb/c, что недостаточно для обеспечения потребностей современных периферийных устройств. Поэтому большинство производителей для связи микросхем чипсета используют другие интерфейсы, что в свою очередь, позволило вывести контроллер PCI- шины из северного моста в южный. Пионером в этой области стала хаб-архитектура (Intel 800-серии чипсетов). Суть её сводится к переходу на соединение мостов по схеме “точка-точка”. При этом была использована специальная 8-битная шина, обеспечивающая полосу пропускания 266МЬ/с. Контроллер этой шины, использующий фирменные технологии, оптимизирует работу с запросами от периферийных устройств к основной памяти. Всё это делает работу хабов (северный и южный мосты) более независимыми и снимает ограничения, которые налагают использование PCI-шины в качестве связующего звена. Подобные технологии реализованы в чипсетах компании VIA (V-Link Hub-архитектура), и в двухпроцессорных решениях компании SiS (MnTIOL-шина).

Южный мост обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. Для южного моста стало стандартом наличие следующих контроллеров и устройств:

1. Двухканальный (Primary Secondary) IDE-контроллер, обеспечивающий работу с внутренними (то есть расположенными внутри корпуса ПК) накопителями, в частности с винчестерами и оптическими дисководами (CD-ROM, DVD-ROM, CD-R/RW и т.д.), оснащенными соответствующим интерфейсом.

2. USB-контроллер (один и более), обеспечивающий работу с устройствами, подключаемыми к универсальной последовательной шине (USB), USB должен заменить устаревшие внешние интерфейсы, такие как последовательный RS-232 (COM-порт) и параллельный IEEE-1284 (LPT-порт). Недостатки старых решений: невысокая пропускная способность, невозможность горячей замены и подключение по цепочке нескольких устройств к одному и тому же порту, а также малая длина интерфейсного кабеля.

3. Контроллер шины LPC (Low Pin Count Interface), который пришел на смену устаревшей ISA. Шина LPC имеет 4-битный интерфейс, соединённый с чипом ввода-вывода (Super I/O chip), который поддерживает работу внешних портов (последовательный COM и параллельный LPT, PS/2 и инфракрасного), а так же контроллер флоппи-дисковода.

Большинство современных чипсетов реализуют в своём южном мосте аудиоконтроллер АС’97 (Audio Codec). Спецификация АС’97 подразумевает разделение процессов обработки цифрового и аналогового, каждый из которых выполняется отдельной микросхемой, при этом определяется и интерфейс для их взаимодействия AC-Link. Таким образом в южном мосте осуществляется обработка звукового сигнала в цифровом виде – иными словами в нём реализована цифровая часть (Digital AC’97 Controller). Для реализации всех возможностей предоставляемых спецификацией AC’97, в микросхему южного моста интегрирован контроллер AMP. На поддерживаемых им AMP-картах (Audio/Modem Riser Card) располагаются аналоговые цепи аудиокодека AC’97 и/или модемного кодека MC’97 (Modem Codec).

Использование двухкристальных чипсетов позволяет использовать различные комбинации северных и южных мостов, при условии что они поддерживают один и тот же интерфейс. Это даёт возможность создавать наиболее производительные системы с минимальными затратами и в кратчайшее время, поскольку для внедрения последних спецификаций достаточно модернизировать лишь одну микросхему системной логики, а не чипсет в целом.