Der Chipsatz ist eine Gruppe hochintegrierter Schaltkreise und die zentrale Komponente der Hauptplatine, über die sämtliche Datenströme zwischen Prozessor und Ein-/Ausgabegeräten laufen
Funktion
Zentrales Bauelement auf dem Mainboard
Bindeglied zwischen allen einzelnen Komponenten eines Computers
Unterstützung des Prozessors bei der Steuerung der Kommunikation der Einzelkomponenten
zusätzliche Integration von Geräten (Audio, WLAN etc.)
Erweiterte Funktionen (RAID, Virtualisierung)
Historie
Entwicklung
vor 1987 eigenständige Schnittstellen-Chips, die über einen Adress-, Daten- und Steuerbus mit dem Prozessor verbunden & von diesem direkt angesprochen wurden
1987 erster Chipsatz für den 80286 (NEAT-Chipsatz - New Enhanced AT)
1990er Jahre Einführung einer Zwei-Brücken-Architektur
1998 Einführung der Intel-Hub-Architektur (IHA)
Wichtige Chipsätze
Auflistung der ersten Chipsätze der jeweiligen Architektur und einem aktuellen Chipsatz.
Chipsatz
Codename/Bezeichnung
Architektur
Sockel
Erscheinungsjahr
NEAT
"New Enhanced AT"
/
PGA68
Q4 1987
Intel 420TX
Saturn
Brücken-Architektur
Socket 2, Socket 3
1992
Intel 810
Whitney
Intel-Hub-Architektur
370
Q1 1999
Intel P55
Ibex Peak
Platform Controller Hub
1156
Q3 2009
AMD X570
Valhalla
Platform Controller Hub
AM4
Q2 2019
Chipsatz
CPU-Unterstützung
FSB
RAM maximal
PCI
NEAT
286
4 bis 25 MHz
8 MB
-
Intel 420TX
486
bis 33 MHz
128 MB
PCI 1.0
Intel 810
Pentium II & III
66 / 100 MHz
512 MB
PCI 2.2
Intel P55
Core i3, i5, i7
-
-
PCIe 2.0
AMD X570
Ryzen
-
-
PCIe 4.0
Aufbau
Bridge-Architektur
klassische Chipsatzarchitektur - bestehend aus North- & South-Bridge
Beide Chips sind Router - sie leiten den Datenverkehr von einem Bus zum anderen.
North-Bridge
in unmittelbarer Nähe des Prozessors verbaut (im Norden der Platine)
über den Front Side Bus direkt an den Prozessor angebunden
breitbandig konzipiert & hoch getaktet (dadurch meist mit Kühlkörper versehen)
Synchronisation des Datentransfers & der Datensteuerung zwischen Prozessor & Arbeitsspeicher
stellt eine leistungsfähige Verbindung zur Grafikkarte her
Grafikkarte & RAM mussten sich die verfügbare Bandbreite nicht mehr mit anderen Komponenten teilen
enthielt bei älteren Mainboards auch den Speichercontroller
South-Bridge
als separater Chip in der Nähe der PCI-Steckplätze verbaut (im Süden der Platine)
regelt den Datentransfer & die Datensteuerung zwischen den Geräten (SATA-Controller, USB, Netzwerk, Soundchip etc.)
bezüglich der Leistungsfähigkeit geringere Anforderungen, als an die North-Bridge
Anbindung an die North-Bridge über PCI
Bus zwischen den Bridges
PCI: Ab den 1990er bis Anfang der 2000er Jahre wurden North- & South-Bridge über den PCI-Bus verbunden (33 MHz, 133 MB/s)
Hub Interface: proprietäre Schnittstelle, die von Intel 1998 mit dem ICH eingeführt wurde und die Datentransferrate gegenüber dem PCI-Bus verdoppelte (266 MB/s)
Direct Media Interface (DMI):
eine ebenfalls proprietäre Schnittstelle von Intel, die 2004 eingeführt wurde und das Hub-Interface ersetzte (1 GB/s)
DMI 2.0 folgte im Jahre 2011 und verdoppelte die Datentransferrate (2 GB/s)
DMI 3.0 wurde im Jahre 2015 eingeführt und verdoppelte die Geschwindigkeit abermals (3,93 GB/s)
Hub-Architektur
Einführung durch Intel (1999) - als Intel Hub Architecture (IHA) mit dem Intel 810
Verbindung der beiden Controller über einen Hochgeschwindigkeitsbus, dem Hub-Interface (an Stelle des PCI-Busses)
sternförmige Verbindung der einzelnen Komponenten (an Stelle der starren Nord-Süd-Achse)
unterschiedliche Hubs erfüllen verschiedene Aufgaben
Ausgliederung alter Verbindungen (Floppy, serielle & parallele Schnittstellen) in den Legacy-Port-Controller (LPC)
Memory-Controller-Hub (MCH)
Funktionen entsprechen denen der North-Bridge
kontrolliert den Datenfluß vom und zum Arbeitsspeicher
Erhöhung der Bandbreite durch mehrere Kanäle für die Kommunikation mit dem Speicher
auch als Graphics-Memory-Controller-Hub (GMCH) mit integriertem Grafikchip
I/O-Controller-Hub (ICH)
übernimmt die Funktionen der South-Bridge
Platform Controller Hub
Einführung im Jahre 2009 als Nachfolger der IHA
Durch Integration einiger Funktionen der North-Bridge in den Prozessor wird auf modernen Hauptplatinen nur noch ein Chip benötigt (I/O-Hub bzw. Platform-Controller-Hub (PCH))
direkte Anbindung von Grafikkarte & Arbeitsspeicher an den Prozessor
Integration verbleibender North-Bridge-Funktionen & der gesamten Funktionalität der South-Bridge in den PCH
Kommunikation mit dem Prozessor über performante[[3]] Punkt-zu-Punkt-Verbindung (Direkt Media Interface (DMI) oder PCIe 4.0)
