北芯片组与南芯片组-两者之间的差异

北部芯片组与南部芯片组 ：我们如何识别它们？多年来，芯片组的概念已变得非常重要，尤其是在游戏设备方面。制造商会推出他们的新CPU，并经常与新芯片组和内存控制器并驾齐驱。如果您仍然不知道我们在说什么，在本文中，我们将消除对这些概念的所有疑问，并深入研究主板的主要特性： 芯片组 。

什么是芯片组及其重要性

术语芯片组是指能够执行多种功能的一组芯片或集成电路 。用计算机术语来说，这些功能与管理连接到主板的不同设备以及它们之间的相互通信有关。

芯片组始终基于中央处理器（ 计算机的CPU）的体系结构进行设计。这就是为什么每当我们谈论芯片组时，我们也应该谈论与其兼容的CPU及其在容量和速度方面为我们提供的可能性。因此，芯片组是通信控制，而一个或多个芯片则负责控制母板上的数据流量。我们谈论的是CPU，RAM，硬盘驱动器，PCIe插槽以及最终可以连接到计算机的所有设备。

目前， 我们在一块板上或者在一块板和处理器上找到了两个芯片组 ，即北桥或北桥，以及南桥或南桥 。之所以这样称呼它们，是因为它们在板上的位置，第一个位于最靠近CPU的顶部（北），第二个位于下方（南部）。多亏了芯片组，我们可以将主板视为系统的主要总线。能够以集成方式互连来自不同制造商和不同性质的元素的轴，并且彼此之间不存在兼容性。 例如，华硕主板，配备英特尔CPU和技嘉图形卡。

由于出现了第一个基于电子晶体管的处理器 4004、8008等，因此出现了芯片组的概念。随着个人计算机的出现，使用主板上的附加芯片来管理RAM，图形，声音系统等变得很普遍。它的功能很明确，即减少主处理器的工作量，并将其派生到其他与之相连的电路中。

北桥：功能和特性

英特尔G35北桥

我们将看到北芯片组与南芯片组定义它们是什么以及每个芯片组如何工作。我们将从最重要的那座北桥开始 。

北芯片组是继CPU本身之后最重要的电路。 以前，它使用几乎总是配备有散热器的芯片位于主板上和主板下方。如今，北桥已直接集成到领先的个人计算机制造商英特尔和AMD的处理器中 。

该芯片组的功能是控制从CPU到RAM的所有数据流，图形卡的AGP总线（之前）或PCIe（现在）以及南方芯片组本身的数据流。这就是为什么它也被称为MCH （内存控制器中枢）或GMCH （图形MCH）的原因，因为许多北部芯片组也具有集成的图形。因此，其任务是控制处理器总线或FSB（前端总线）的操作，并在上述元素之间进行数据分配。当前，所有这些元素都嵌入在 CPU内部的单个硅片中 ，但情况并非总是如此。

北桥的演变

北桥的内部架构已集成到AMD Ryzen 3000中

最初，AMD和Intel板乃至IBM等其他制造商都将这些芯片组实际放置在板上。面对创建占用很少空间并减少处理器任务数量的集成电路的需求，唯一的方法是分离它们，并通过FSB将CPU连接到它 。

它的复杂性几乎达到了处理器的水平，因此它们也产生热量并需要散热器 。同样，这也是超频系统的唯一方法。除了提高CPU乘法器外， 没有做的是提高FSB乘法器，今天是BCLK或总线时钟 。因此，总线最终从400 MHz上升到800 MHz，从而导致CPU频率和RAM也随之上升。

主要CPU制造商开始将此芯片组集成到其CPU 中的主要原因是由于其引入的延迟 。随着处理器的频率已经超过2 GHz，RAM和RAM之间的延迟开始成为一个问题和主要瓶颈 。然后将这些功能保存在单独的芯片上成为不利条件。

英特尔从2011年开始使用Sandy Bridge架构内置于CPU的北芯片组，并将其CPU命名更改为Intel Core ix。像Intel Core 2 Duo和Quad这样的Nehalem CPU仍然有一个独立的北桥。

而且，如果我们谈论AMD ，制造商早在2003年就开始使用第一款采用HyperTransport技术的Athlon 64处理器来连接其南北桥的解决方案。一个制造商以64位开始使用x86架构，并将在其竞争对手之前很久就向其CPU添加内存控制器。

南桥：功能和特点

AMD X570

北芯片组与南芯片组比较中的下一个元素将是南桥，如果是Intel，则称为ICH （输入控制器中枢），如果是AMD，则称为FCH （控制器中枢融合）。

那么我们可以说南桥是自北桥移至CPU以来主板上最重要的芯片 。这是它的第一个区别，因为目前它仍然安装在其上，并且自诞生之日起实际上就处于同一位置。该电子设备负责协调可以连接到计算机的不同输入和输出设备 。

通过输入输出设备，我们可以了解与RAM存储器总线相比被认为是低速的所有事物。例如，我们说的是USB端口，SATA端口，网络或声卡，时钟，甚至还有同样由BIOS 管理的APM和ACPI电源管理 。该芯片有许多连接，并且PCIe 3.0或4.0总线也可以加入该芯片，具体取决于CPU的生成。

目前，这些芯片组已经获得了强大的性能， 速度超过1.5 GHz ，并且需要像新一代AMD X570一样的主动冷却系统。最强大的硬件（如上述的AMD和Intel Z390） 具有多达24个PCIe通道，可在其中分配高速外围设备（如M.2 SSD）和位于板扩展区域中的其他PCIe插槽的不同连接。

该芯片自1991年开始就以本地总线体系结构的概念出现。在其中，PCI总线显示在图的中心，而向上则是北桥，向下是南桥，负责“慢速”设备。

当前的南芯片组及其重要性

芯片组不仅管理板上的输入/输出设备，而且在与CPU的兼容性方面也起着非常重要的作用 。实际上，在大多数情况下，芯片组会与投放市场的新CPU一同出现，并与其架构相关联。

情况并非总是如此，因为AMD和Intel都拥有与不同代CPU兼容的芯片组，尽管取决于情况，某些功能是否可用。例如，AMD X570芯片组与新的AMD Ryzen 3000一起支持PCIe 4.0。但是，如果我们将Ryzen 2000放在一块也兼容的板上，则该总线将成为PCIe 3.0。 RAM的速度及其出厂的JEDEC配置文件也会发生同样的情况。 这种兼容性在很大程度上取决于BIOS及其固件，因为它最终负责管理板上不同元件的基本参数。

当前的英特尔芯片组

芯片组	多GPU	公车	PCIe通道	资讯
适用于第8和第9代Intel Core处理器插槽LGA 1151
B360	没有啦	DMI 3.0至7.9 GB /秒	12倍3.0	当前的中端芯片组。不支持超频，但最多支持4x USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX和SLI	DMI 3.0至7.9 GB /秒	24倍3.0	当前功能更强大的英特尔芯片组，用于游戏和超频。大量PCIe通道支持+6 USB 3.1 Gen2和+3 M.2 PCIe 3.0
HM370	否（笔记本电脑芯片组）	DMI 3.0至7.9 GB /秒	16倍3.0	当前在游戏笔记本电脑中最常用的芯片组。 QM370带有20个PCIe通道，尽管很少使用。
适用于LGA 2066插槽中的Intel Core X和XE处理器
X299	CrossFireX和SLI	DMI 3.0至7.9 GB /秒	24倍3.0	用于英特尔热情范围处理器的芯片组

当前的AMD芯片组

芯片组	多GPU	公车	有效的PCIe通道	资讯
适用于AMD插槽中的第一代和第二代AMD Ryzen和Athlon处理器
A320	没有啦	PCIe 3.0	4个PCI 3.0	它是该系列中最基本的芯片组，适用于Athlon APU的入门级设备。支持USB 3.1 Gen2，但不超频
B450	穿越火线	PCIe 3.0	6个PCI 3.0	适用于AMD的中端芯片组，支持超频以及新的Ryzen 3000
X470	CrossFireX和SLI	PCIe 3.0	8个PCI 3.0	X570到货之前，最常用于游戏设备。它的板价格合理，还支持Ryzen 3000
适用于AM4插槽中的第二代AMD Athlon以及第二代和第三代Ryzen处理器
X570	CrossFireX和SLI	PCIe 4.0 x4	16个PCI 4.0	仅排除第一代Ryzen。它是当前支持PCI 4.0的功能最强大的AMD芯片组。
对于带有TR4插槽的AMD Threadripper处理器
X399	CrossFireX和SLI	PCIe 3.0 x4	4个PCI 3.0	适用于AMD Threadrippers的唯一芯片组。它的几个PCI通道令人惊讶，因为所有的重量都由CPU承担。

北芯片组与南芯片组的差异摘要

通过综合的方式， 我们将分解两个芯片组的所有功能，以使每个芯片组的功能更加清晰。

AMD Ryzen 3000-X570架构

北芯片组电流功能

随着时间的流逝，北芯片组与南芯片组的功能以令人惊讶的方式增加。虽然集成在CPU中的第一个版本仅涉及控制RAM存储器总线，但是随着PCI-Express总线的出现，它们已经扩展了其选择范围。让我们看看它们是什么：

内存控制器和内部总线：这些仍然是主要功能。对于AMD，我们拥有Infinity Fabric总线 ，对于英特尔，我们拥有Ring and Mesh总线 。对于新的AMD Ryzen 3000，64位总线能够在双通道或四通道中同时寻址高达128 GB的RAM（同时具有128或256位链），并具有高达5100 MHz的寻址能力。CPU与南桥之间的通信 ：当然，我们已经看到了CPU与南桥之间的通信总线。 在Intel的情况下，它称为DMI ，在其3.0版中，传输速度为7.9 GB / s。 对于AMD，在其新CPU中使用4条PCIe 4.0通道 ，也达到7.9 GB / s。 部分PCIe通道：当前的处理器，或更确切地说是北桥，能够直接从PCIe插槽路由数据。容量是按通道计算的， 可以具有8到48个Threadrippers 。它们直接进入用于图形卡甚至M.2 SSD的 PCIe x16插槽。高速存储设备 ：实际上，这是北芯片组的功能之一。它根据板的设计及其范围来处理部分存储 。 AMD始终将M.2 PCIe x4插槽连接到其CPU，而Intel对其Intel Optane内存也是如此。 USB 3.1 Gen2端口：我们甚至可以找到连接到CPU的USB端口，尤其是英特尔的Thunderbolt 3.0接口 。 集成显卡 ：类似地，当前许多CPU都具有集成显卡或IGP，将它们带到主板I / O面板的方法是通过带有HDMI或DisplayPort端口的内部控制器。这样，我们就可以在4 F 4096×2160 @ 60 FPS的条件下播放内容而不会出现问题。 Wi-Fi 6 ：此外，新CPU将无线网络功能直接集成到其新芯片中，并通过与IEEE 802.11ax协议兼容的新Wi-Fi标准增加了更多功能。

英特尔酷睿第八代和英特尔Z390架构

南芯片组当前功能

在南桥部分，我们目前将具有所有这些功能：

直接总线到CPU ：如前所述，南北芯片组将通过总线连接，以将相关数据发送到CPU。今天，英特尔和AMD的运行速度都接近8GB / s 。 PCIe通道的一部分：CPU不具有的PCI通道的另一部分是南桥，实际上， 取决于芯片组的性能 ，它们将在8到24之间 。它们中连接了M.2 PCIe x4插槽，扩展PCIe插槽和不同的高速端口，例如U.2或SATA Express。 USB端口 ：除前面提到的某些情况外，大多数USB端口将直接连接到此芯片组。目前，我们正在谈论USB 2.0、3.1 Gen1（5 Gbps）和3.1 Gen2（10 Gbps）端口。网络和声卡 ： 以太网和声音网卡是另外两个必不可少的扩展组件，它们始终连接到此芯片组。 SATA端口和RAID支持 ：同样，慢速存储也将始终连接到南桥。 容量范围从4到8个SATA端口 。此外，它还具有创建RAID 0、1、5和10的功能 。 ISA或LPC总线 ：此总线在当前主板上仍然有效。除了PS / 2鼠标和键盘外，我们还连接了并行和串行端口 。 SPI和BIOS总线 ：类似地，将维护此总线，以提供对BIOS闪存的访问。 传感器的SMBus ：温度和RPM传感器还需要总线来发送数据，这将由它负责。 DMA控制器 ：此总线可直接访问ISA设备的RAM内存。 ACPI和APM电源管理 ：最后，芯片组管理电源管理的一部分，特别是节电模式如何关闭或挂起系统。