Chipsatz
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
- Bestimmt folgende Leistungsmerkmale:
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)
Links
Intern
Extern
TODO