南桥芯片与北桥芯片

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什么是芯片组 芯片组（英语：Chipset）是一组共同工作的集成电路“芯片”，并作为一个产品销售。它负责将计算机的微处理器和计算机的其他部分相连接，是决定主板级别的重要部件。以往，芯片组由多颗芯片组成，慢慢的简化为两颗芯片（北桥芯片和南桥芯片），现在则只有一颗南桥芯片。 在计算机领域，“芯片组”术语通常是特指计算机主板上的南桥/北桥芯片。当讨论基于x86处理器的个人电脑时，芯片组一词通常指两个主要的主板芯片组：北桥和南桥。 早年的主板芯片组制造商包括NVIDIA、VIA、SiS、ALi、ATI，但是自2008年以后，x86 PC/服务器芯片组制造商只剩下Intel、AMD。 从2009年的LGA 1156 Intel Core i3/i5/i7处理器开始，Intel平台也取消了北桥，将北桥的内置显示核心、存储器控制器、高速PCIe控制器都内置于CPU中，主板上仅剩PCH南桥。 下图为只有南桥的LGA 1155（Socket H2）主板 科普时间 LGA 1156 LGA是CPU插座类型，有1156个针脚。LGA 1156 是英特尔公司于2009年推出的处理器插座，搭配Nehalem架构Intel Core i3、i5及i7，读取速度比LGA 775高。LGA 1156和LGA 1366都是用来取代LGA 775。同时搭载该插座的主机板只剩下南桥晶片。 南桥芯片与北桥芯片 芯片组由南桥和北桥芯片两部分组成，它在很大程度上决定了电路板（PCB）的功能和性能。南桥主要负责低速的I/O，例如SATA、USB和LAN；北桥 负责较高速的PCI-E和RAM的读取。 南桥芯片 南桥（英语：Southbridge）是基于个人电脑主板芯片组架构中的其中一枚芯片。南桥芯片是指离CPU比较远的位于大多数PCI插槽附近的那个小的芯片，主要是用来负责主板的输入和输出功能。南桥设计用来处理低速信号，通过北桥与中央处理器联系。各芯片组厂商的南桥名称都有所不同，例如英特尔称之为I/O路径控制器（ICH，IO Controller Hub）或平台路径控制器（PCH）。 南桥包含大多数周边设备接口、多媒体控制器和通信接口功能。例如PCI/低速PCIe（如PCIe x1）控制器、ATA/SATA控制器、USB控制器、网络控制器、音效控制器。 科普时间 ICH and PCH 英特尔在第一代Core i7中把存储器控制器集成到了CPU，北桥的功能只剩下连接高速设备（如显卡）,此时Intel的南桥称为 IOH（IO Controller Hub）。从LGA 1156、LGA 2011开始，Intel处理器集成了北桥（存储器控制器、高速PCI Express控制器和Intel HD Graphics），主板上只剩下南桥，Intel将其称为平台路径控制器（PCH）。 科普时间 NVMe FLASH闪存设备的接口规范。 NVM Express（NVMe），或称非易失性内存主机控制器接口规范（英语：Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification，缩写：NVMHCIS），是一个逻辑设备接口规范，即总线传输协议规范，用于访问通过PCI Express（PCIe）总线附加的非易失性存储器介质（例如采用闪存的固态硬盘驱动器SSD），虽然理论上不一定要求PCIe总线协议（SSD也可以接SATA串口）。 NVM代表非易失性存储器（non-volatile memory）的首字母缩略字，这是固态硬盘（SSD）的常见的闪存形式。此规范主要是为基于闪存的存储设备提供一个低延时、内部并发化的规范，也为现代CPU、电脑平台及相关应用提供原生存储并发化的支持，令主机硬件和软件可以充分利用固态存储设备的并行化存储能力。相比此前机械硬盘驱动器（HDD）时代的AHCI，NVMe/NVMHCI降低了I/O操作等待时间、提升同一时间内的操作数、更大容量的操作队列等。 依托于PCIe总线，NVMe设备可适用于各种支持PCIe总线的物理插槽上，包括标准尺寸的PCIe扩展卡（一般是4个PCIe通道） 南桥名称的由来 这个名称的由来，是由于绘制架构图时所派生出来的称呼，第一次被提到这名词时是在1991年采用PCI Local Bus架构时。在Intel，PCI规格的创始者视PCI总线为整个PC平台架构的正中央。北桥芯片将PCI总线主干延伸至北边，以支持CPU、存储器或缓存（Cache）、以及其他攸关性能的功能。反之，南桥芯片将PCI总线主干延伸至南边，并桥接起比较非攸关性能的I/O功能，例如磁盘接口等、音效等。CPU位于架构图的正北方，它透过较高速的北桥芯片链接北边的系统设备，而北桥则透过较慢速的南桥芯片连接南边的其他系统设备。虽然现今PC平台架构已将PCI总线主干取代，换上更快的I/O主干，但“桥”的传统名称仍然延续使用。 北桥芯片 北桥（英语：Northbridge）是基于Intel处理器的个人电脑主板芯片组两枚芯片中的一枚，北桥用来处理高速信号，例如中央处理器、存储器、显卡（PCI Express接口或AGP接口），还有与南桥之间的通信。 北桥芯片位置刚好跟南桥芯片位置相反，它是靠近CPU部分，被散热片覆盖的大的那块芯片，主要功能是负责控制、连接和处理CPU与内存、与南桥通信。北桥芯片是主板的关键芯片，负责管理二级高速缓存，内存的类型和最大容量都由它决定，所以一般主板命名都是用北桥芯片的型号。 有一些北桥会集成内置显示核心（如Intel GMA），也支持AGP或PCI Express接口。集成显示核心的北桥若侦测到已安装的PCIe/AGP显卡，会停止其GPU功能，但有些北桥可以允许同时使用集成式显卡和安装外加显卡，作为多显示输出。 知识延伸 内存控制器 / 存储器控制器 内存控制器（英语：Memory Controller）是一个用于管理与规划从内存到CPU间传输速度的总线电路控制器，它可以是一个单独的芯片，或集成到有关的大型芯片里；如CPU或北桥内置的内存控制器。 双通道内存 双通道内存控制器（Dual Channel），动态随机存取存储器（DRAM）分别连接两个不同的总线（Bus），让两个内存控制器并行访问它们，这总线理论带宽提高一倍。 双通道 双通道（英语：Dual-channel）是一种能够让电脑性能增加的技术，此种技术将多个存储器由串联方式改良为并联方式，以得到更大的带宽。 使用单通道技术时，主板上多条存储器是以串联方式运作，也就是仅是当作一条存储器运作，只是容量会相加。存储器总线宽度为64-bit，无论安装几条存储器，总线宽度都固定为64-bit。 双通道便是利用并联方式运作，当连接两条存储器时，总线宽度将会达到128-bit，也就是开双通道后，存储器带宽可以增至两倍，性能也会增加。 理论上，双通道能将存储器的性能提升两倍；对系统整体性能来说，打开双通道带来的性能提升约为2至3%，最好的情况是提升约5%。在实际使用上，若非长时间的极大数据运算或透过测试软件获取测试信息，对于用户的操作上并没有太大的差异。 如果是纯粹的CPU运算，使用双通道的性能增长不大。但对于高端游戏玩家或是绘图需求较大的用户而言，双通道技术不吝为一大帮助，因为这类软件需要很大的存储器带宽。所以在使用双通道时，双倍的存储器带宽可使芯片组/CPU内置的绘图核心的性能增长至两倍。 条件及安装 打开双通道模式必须要主板的北桥芯片支持，而且最好使用两条规格（容量、时脉、延迟、颗粒、品牌、周期）相同的存储器。NVIDIA的nForce 2支持使用两条不同规格之存储器运作，规定比较不严苛，但是未能肯定稳定度是否足够，当前某些芯片组支持使用两条不同容量的内存条组成非对称性双通道，性能亦有提升，稳定性也经过测试。 存储器安装的方式也是关键，并非有支持双通道的主板上安装两条存储器就能运作，还需要正确的安装；像是nForce 2的设计有四条存储器插槽，依序为1、2、3、4，而必须要安装1、3或是2、4才能使用双通道，若仅安装1、2就会打开单通道模式。各款芯片组设置方式不一，各家主板也可能不同，因此必须要参考使用说明书以正确方式安装。如果安装成功并正常运作，引导时BIOS便会显示“Dual Channel Mode Enable”或类似消息，表示正确激活双通道。 平台路径控制器PCH 近年的处理器频率不断上升，但前端总线（FSB，即处理器连接北桥的通道）带宽一直没有改变而遇到了瓶颈。PCH的设计即是设计来解决这个问题。 它重新分配各项I/O功能，把内存控制器、核芯显卡、高速PCI-E控制器整合进处理器，PCH负责原来南桥的一些功能。 Intel CPU可以直接存取RAM和高速PCIe（如显卡），以及经过DMI连接PCH。 PCH则连接其他I/O设备，例如：音效、SATA、USB、NVMe和LAN。其中，SATA用来连接硬盘和光驱。 8700K的16条是直通CPU的，给图形卡使用。主板PCH芯片提供24条扩展给USB、SATA、网卡、声卡等，由DMI 3.0连通到CPU，不过带宽只有PCI-E 4x。 PCH是什么：在PCH出现之前，主板通常有两块主要的芯片组——南桥和北桥。南桥主要负责低速的I/O，例如SATA和LAN；北桥负责较高速的PCI-E和RAM的读取。现在，处理器的速度不断上升，但FSB的带宽则不变，即处理器与北桥的连接。PCH的设计就是用来解决此瓶颈问题。 以上是基于X86架构，基于ARM架构的如下：   飞腾2500+ ，CPU出来的为PCIEX16lane，通过桥片出来 64lane。64lane共享FT2500和PCIE桥片的16Lane带宽

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