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主板芯片组的基础知识
作者：网络整理 文章来源：网络 点击数：31 更新时间：2008-6-16 不夸张的说，芯片组确实是一块主板的灵魂。它的作用不仅在于负责着主板上各种总线之间的数据和指令传输，而且还承担着硬件资源的分配与协调。目前，世界上有多家厂商能够生产PC机主板芯片组，主要的有Intel、台湾的VIA（威盛）、ALI（扬智）和SIS（矽统），以及显卡厂商ATI和nVIDIA。稍早前，AMD也出过芯片组，后来为与Intel在CPU上竞争，便放开了芯片组，只在需要时生产。 按照在主板上的排列位置的不同，一般的主板芯片组通常分为南桥芯片和北桥芯片。
北桥芯片是提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、PCI-E/AGP/PCI/ISA插槽、ECC纠错等支持，有的整合了显示芯片。
南桥芯片则是提供对RTC（实时时钟控制器）、键盘鼠标控制器、USB(通用串行总线)、SATA、IDE数据传输方式和ACPI(高级能源管理)等的支持，并集成音效、网络适配器及早前的Modem芯片。
其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥。例如VIA先前推出的P4X400芯片组，采用VT8377北桥芯片，支持Intel Pentium 4/Celeron处理器和400/533MHz的前端总线，支持AGP 4X/8X，支持最大3GB的DDR266/DDR333/DDR400 SDRAM内存。南桥芯片是VT8235，支持133MB/s的PCI总线，支持ATA 33/66/100/133标准，支持6个USB 2.0端口，支持ACPI，集成了6通道的AC’97音效，集成10/100M Ethernet MAC以太网芯片。
如何区分南北桥？很简单，就是北桥一般比较靠近CPU，而南桥则一般在AGP和PCI等扩展槽附近。当前的主板北桥芯片，特别是集成了显卡的北桥芯片，其工作时产生的热量很大，因此许多厂商都为它们加装了散热片，更有甚者还给主板芯片加上了散热风扇，以确保其稳定，如图1所示，I925芯片组主板。
自Intel的I810/I815系列芯片组推出以来，Intel系统的芯片不再以南北桥来划分，而是由ICH/GMCH/FWH等芯片组成。相当于南桥芯片的ICH从ICH4、ICH5，一直到ICH6。相当于北桥芯片功能的I810开始，从I815、I820、I840、I850、I845、I860、I848、I865、I875一直发展到I925，而每一系列又根据性能划分为各个版本，如I845又划分为I845D、I845P/PE、I845G/GE/GL/GV等。如图2所示，为I925芯片组关系图。
Intel在芯片组方面，老对手勉强算的上的，就是VIA（威盛电子），它们共同的特点就是产品以价格低廉取胜。VIA（威盛电子）是台湾一家老 资格的芯片组生产厂商。现在最新的芯片组是VIA PT890。支持AMD的Socket A、Slot A主板也有Apollo Pro和Apollo Pro Plus K系统两组，最新的芯片组K8T890，支持SOCKET 939 AMD Athlon 64处理器。无论P系列还是K系列，整合版本的M系列都集成了图形芯片，如PM890集成了UniChrome 2 GFX图形芯片。
后起之秀nVIDIA，凭借nForce/nForce2芯片组的优异性能，从支持K7芯片组开始，成为AMD平台中的佼佼者，风头甚至压过威盛。最新的nForce4芯片组细分为四个不同的型号：nForce4图3、nForce4 Ultra图4、nForce4 SLI图5及nForce4 Pro。
与nVIDIA仅仅局限于AMD平台相比，ATI在AMD和Intel两大平台之间同步发展。除了支持AMD的芯片组，ATI已推出支持Intel的RADEON IGP340M/320M 和RS300等多款芯片组，去年还推出了RS350和RS400芯片组。
相比VIA以前Intel平台受英特尔的打压，SIS在AMD和Intel两大平台之间一直顺利发展，但亮点不多，除了低价，就是单芯片有名。
随着各主板芯片组厂商在整合技术上的引入和SiS公司在集成南北桥功能的单芯片技术上的成功，许多主板的芯片组已经开始用一块单芯片来“担当”了。如台湾ALi公司制造的支持K8的单主板芯片M1689，nVIDIA的nForc4，也采用采了单芯片设计。
该文章转自[临沂电脑网] 原文链接：http://www./Article/yjzq/200806/19293.html
服务器 : 主板芯片组 对于服务器而言，主板成为它高性能的载体，那对于服务器主板而言，很多人把芯片组称为主板的灵魂，是最恰当不过了的。如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。芯片组要求有良好的兼容性，互换性和扩展性，对稳定性和综合性能要求也是最高。
Intel平台： 从1998年开始，Intel公司就已经将服务器芯片组的老大地位拱手让给了一家名不见经传的小公司—ServerWorks。ServerWorks从制造工作站芯片组开始，逐渐切入高端芯片组市场，在1999年以ServerSet Ⅲ系列芯片组全面占领133MHz外频的服务器市场，Intel虽以440GX＋和440NX应对，无奈100MHz外频的硬伤实在无法阻挡ServerSet III凌厉的进攻，加上夭折的i860芯片组，Intel黯然退出了服务器芯片组市场。而到了Xeon时代，Intel才慢慢崛起，在推出NetBrust架构的Xeon产品时，Intel终于凭借E7500全线回到服务器市场。面对Intel E7500咄咄逼人的气势，ServerWorks公司在一个月后以全新的Grand Champion系列芯片组应对。它一方面用GC-LE芯片组阻截E7500；另一方面抛出GC-SL、GC-WS，抢占服务器和工作站的低端市场；至于4路以上的高端服务器芯片组，目前仍然只有GC-HE一枝独秀，ServerWorks在高端市场的地位无可动摇。 在高端市场中，Intel对Itanium一直不舍不弃，Itanium的标准芯片组开始只有Intel 460GX，Intel 870芯片组将把Itanium的标准化平台从Intel 460GX的4路提升到8路，从部分支持InfiniBand技术到全面支持InfiniBand技术。其实支持Itanium 2的芯片组从低到高，种类繁多。其中就HP在2002年推出的zx1芯片组，支持4路Itanium 2；2003年2月HP正式宣布了代号为Pinnacles的芯片组，正式名称为sx1000，它支持多达64路Itanium 2或HP PA-8800处理器；还有IBM EXA芯片组以及Unisys CMP架构都支持IA64处理器；Hitachi也有代号为ColdFusion-2（简称CF-2）的芯片组，采用节点互联方式 ；Bull和NEC也有自己的Itanium 2芯片组。 无论如何，在服务器还是台式机的Intel平台上，Intel自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高中低端以及整合型产品都有，其它的厂家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域 。就像VIA，支持P4的芯片组是很齐全的。作为服务器主板的稳定安全而言，市场一直都定位在Intel自家的主板，但对于大多数人来说，这类芯片组的入门级服务器主板的高性价比又何尝不是个选择呢？
AMD平台： 在AMD平台上， 芯片却出现了独居一格的局面。首先，AMD自身只有一个AMD8000系列芯片组，扮演一个开路先锋的角色。反而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却收到后起之秀nVidia的强劲挑战，后者凭借其nForce2芯片组的强大性能，成为AMD平台最优秀的芯片组产品， 进而再推出nForce3、nForce4系列产品从VIA手里夺得了许多市场份额，而SIS与ALi依旧是扮演配角，主要也是在中低端和整合领域。ServerWorks觊觎Opteron的魅力，原本一直效忠Intel的，如今也进来插上一脚。第一款推出的芯片组产品将支持4路64位Opteron系统，将来也还会同时推出支持双路和8路AMD Opteron平台，同别的服务器平台一样，芯片组也支持HyperTransport技术。 随着芯片组在服务器构架中的枢纽作用显现，芯片组技术包含服务器核心逻辑正在成为服务器的核心技术。部分上游技术厂商和注重自有技术的系统级厂商都在研发自己的芯片组产品，使得IA服务器差异化增强，呈现百花齐放的局面。到目前为止，能够生产芯片组的厂家有Intel（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ALi（中国台湾）、AMD（美国）、nVidia（美国）、ATI（加拿大）、Server Works（美国）等几家，还有其它的OEM厂家，IBM 、HP等。 回顾南北桥结构，服务器的芯片组结构和台式机差不多，都是I/O系统的数据全部通过南北桥之间单一通道进出内存子系统，而服务器芯片组只不过是在PCI总线上多支持了一些分段，代表产品有ServerWorks ServerSetⅢ HE和Intel 460GX等。之后随着PCI-X总线的出现，南北桥面临着必须解决的瓶颈效应，于是服务器的芯片组系统结构转向了以内存控制器为核心的准交换结构，以PCI-X为主的I/O系统直接连接到了内存控制器，全部的处理器也是以单一总线的方式连接在内存控制器，代表产品有ServerWorks GC-HE和Intel E8870等。然而从长远发展看，处理器的速度不断提升，多处理器共享FSB总线的带宽会成为系统性能发挥的瓶颈。便出现了全部处理器以点对点的方式独立连接到具有交换功能的内存控制起上，这种结构多在4路以上的服务器架构所需。HP F8芯片组就是典型代表。最后随着AMD推出了Opteron处理器，集成了I/O和内存控制器，这种革新推翻了之前所有的核心逻辑，转向以处理器为核心的互联结构，像AMD-8000系列芯片组就实现以处理器为核心的互联结构满足了8路的服务器平台。现在除了Intel之外，几乎所有的芯片制造商都纷纷争先恐后布的发布了自家的支持K8架构的PCI-E芯片组 ，如VIA、SIS、nVidia等。其中nVidia nForce3 以后系列芯片组的单一芯片组架构是与其它芯片最大的不同之处，理论上这将有利于减少延迟，南、北桥之间的传输频宽无法比芯片内部传输快。当然目前来看还只是理论值，不能够确定。单一芯片组技术SISI735也普遍采用过，但最后他们放弃了这种架构设计。因为他们发觉整合某些新的特性需要重新设计芯片组，比如高速大容量存储和USB 2.0技术，最后会使他们新芯片组产品面世的时间大大延迟。而利用北桥/南桥芯片架构，只需要用支持最新技术的南桥设计取代旧的南桥即可。这也是很多芯片组不敢恭维的原因。在高端服务器架构中，服务器芯片组又面临着处理器直线攀升的困窘。于是高端IA服务器核心逻辑走向了以交换为核心、多层次的交换结构与总线结构相结合的复杂体系结构，并在复杂的高端服务器上引入大型机的交叉互联架构。主要有两种架构，一是SMP节点互联，是以4路SMP处理器和相应内存为一个独立节点，以NUMA（非一致性内存访问）技术和节点控制技术为基础，采用高速总线连接多个单元，从而使系统多达16路以上处理器。代表性产品有IBM的EXA（代号Summit）芯片组和Hitachi ColdFusion-2芯片组等。另一种是基于交叉通道的蜂窝处理结构（CMP），它完全采用大型机的技术，已经无法用芯片组的概念来包容其核心逻辑了。
芯片组的构成及功能
目前主板中所使用的芯片组根据其电路结构特点可分为传统的南、北桥和中心加速型两类。 整合型主板中使用的芯片组仍然以Intel公司的i810－DC100和i815系列为主。这两种芯片组能支持标准133MHz外频、AGP 4x以及ATA 66（仅i815E支持ATA100 IDE接口），并且GMCH芯片中整合了AGP i752显卡，由于采用这两种芯片组所生产的主板性价比较高，因此颇受一般家庭和商业用户的欢迎。但也正是由于其中整合了AGP i752显卡，在运行3D游戏和3D图形处理等软件时显示成了瓶颈，因此在用于专业图形处理等方面时需另行安装性能较好的显卡，所以采用整合型芯片组生产的主板不受广大电脑爱好者和图形处理较多的用户青睐。表6.8是Intel芯片组的编号结构:
表6.8 Intel芯片组的编号结构
最新Pentium PC的主板总线结构框图及芯片组的功能在下篇第七章详细介绍。在此仅把近期新型的pentium 4芯片组的参数对比列与表6.9中。
表6.9 pentium 4芯片组规格参数对比表
刀片增长放缓 机架与刀片之争再现作者：网界网 祁金华【CNW.com.cn 专稿】刀片服务器是服务器市场增长最快的部分，但是Gartner在最近的一份报告中指出未来的5年内，由于缺乏标准以及其他的因素，刀片服务器市场的增长将会放缓。Gartner认为，到2012年为止，尽管刀片服务器仍然会维持19%左右的年复合增长率，刀片服务器仍然不会占据服务器市场的统治地位。 机架与刀片之争继续 换言之，机架服务器以及变形的机架服务器甚至塔式服务器将继续作为服务器市场的主流，至少在数量上占据绝对的优势。 毕竟，机架服务器有着很好的标准，而且随着Intel SSI模块化服务器规范以及相关短规格主板的发布，机架服务器的密度已经能够得到了很大提升，而其成本与扩展性与刀片服务器相比，将会有着一定的优势。 比如说服务器厂商超微一直以来主推的1U机架中安装两块主板构成的双子星双路超密度服务器，就以其超高密度、性价比更高为卖点，而IBM公司近期发布的以SSI规范为基础的新的机架式服务器iDataPlex也以高密度、性价比高、散热效果好为卖点。 HP公司的“刀片一切”的设想还需要相当长的路要走，而IBM已经通过推出iDataPlex，也试图取代刀片服务器在互联网公司、高性能计算领域继续拓展。从IBM公司的角度来看，互联网公司和高性能计算领域并不需要非常严格的冗余和高可靠性，而是对性能和可扩展性有着很大的期望值，因此其新型的iDataPlex就瞄准了这一个市场。
采用SSI规范构建的iDataPlex计算节点 当然，HP公司也通过其超高密度的刀片服务器ProLiant BL2x220c G5，进一步提升了刀片服务器的计算密度，该服务器通过在普通的HP 刀片中放置了两个独立的服务器主板，从而实现了每个刀片支持4颗CPU，使得每个HP Blade System c7000能够支持32个服务器节点。只不过，跟目前市场刀片服务器市场一样，该计算刀片仍然属于厂商的私有技术。 正如Gartner所述的那样，刀片服务器的相关缺点就包括该技术是各厂商私有的技术，也缺乏交互性的标准，这些将会使得用户有被单一厂商锁定的危险。 “我们并不是建议企业远离刀片服务器，毕竟刀片服务器能够解决数据中心的相关问题。我们只是说在企业更大规模部署刀片之前，需要刀片技术实现更多的变革。”Gartner分析师Andrew Butler说。 在Gartner看来，这些期待中的变化包括能使得两台刀片服务器在逻辑上配置为单台服务器，或者I/O连接能够采用超过10Gb速度的技术，以便能够有足够的带宽支持每个刀片和运行于其上的虚拟机。而相关的变革，在机架服务器领域也已经在进行，比如朝着更高密度、更好的管理性能等。
SSI规范改变机架服务器 在Intel公司发布SSI模块化服务器规范的时候，记者曾经认为该规范将促进刀片服务器市场的变革，甚至有可能会影响目前刀片服务器市场领先厂商HP和IBM的技术路线。毕竟Intel所带领的众多中小服务器厂商构成的军团，也具有一定的战斗力，就像当年的包括以太网、令牌网在内的各种技术路线之争一样，最终开放、标准的技术都会获得市场和用户的青睐。 在IBM近期发布的这款主打web 2.0公司和高性能计算的iDataPlex服务器中，就采用了Intel的SSI规范。作为一款刀片化概念的产品，iDataPlex里面包含了2U的计算模块和3U的存储模块。2U的计算模块里面包括了2片计算模块，其主板采用了SSI的规范，由IBM根据SSI规范进行设计，其输入输出的接口符合了SSI的规范。 IBM和HP并没有加入到SSI的规范组织中来，但是intel参加了IBM的刀片联盟组织blade.org。应该说，IBM对自己的刀片标准以及其未来发展，有着自己的认识和行动。但是为何在此次发布的、将来会大力向互联网企业和高性能计算领域推广的iDataPlex中，采用过了SSI规范呢？ IBM公司大中华区系统暨科技事业处资深技术顾问张智隆向记者解释说，之所以采用这个规范，是因为降低成本的考虑，毕竟使用IBM自行设计的刀片服务器规范搭建iDataPlex成本会比较高。而且该规范的主板也是能够找到的最小的主板，能够满足IBM的iDataPlex机架设计的需要。他还表示，现在的这个服务器，里面能够使用任何符合SSI规范的厂商的主板。
两个采用SSI规范构建的iDataPlex计算节点，共用一个电源和风扇，比机架式服务器更省电 这样的一个举措，在记者看来，应该是IBM向SSI规范示好的标志，也表明了业界对SSI规范的一个认可。当然，记者也期待着HP和Sun、Dell都能够采用SSI规范进行相关服务器的开发，这样或许能实现此前某业内专家所说的那个愿景，刀片服务器与机架式服务器能够“最终实现融合”，至少在规范上是如此。 就像Gartner在发布此次对刀片服务器市场的预测时所说的那样，如果刀片服务器能够在标准、互操作性、管理能力和灵活性扩展等方面作出更多的变化，那么它将如愿以偿地成为服务器市场上当之无愧的统治者。
SSD在服务器领域的应用现状与趋势作者：尽管固态硬盘还面临着价格高昂和容量有限的尴尬，但其更高性能、更低功耗等优点让服务器厂商青睐有加。2008年，这一趋势更加明显。 SSD（Solid State Disk）固态硬盘一般指使用NAND闪存组成的通用存储系统，由控制单元和存储单元(FLASH芯片)两部分组成，存储单元负责存储数据，控制单元负责读取、写入数据。与传统硬盘最大区别在于它没有机械结构，具有功耗低、噪音低、防震动、稳定性高、可低温运作等优势。 其实，SSD固态硬盘已经有20多年的历史了，全球首款固态硬盘诞生于1989年，不过由于价格因素，早期固态硬盘仅仅应用于特殊行业，诸如医疗以及军工等领域。近年来，固态硬盘取得了飞速发展，随着生产成本的降低，在日常消费领域已经呈现出开始普及的态势，许多厂商最新推出的笔记本电脑中已开始配备固态硬盘。 并且，固态硬盘也开始向网络存储和企业级服务器领域渗透。不仅仅有STEC、Sandisc、美光、希捷等磁盘厂商已经或即将推出针对企业级市场的固态磁盘产品，而且包括英特尔、IBM、HP、SUN、EMC等在内的系统厂商也开始将固态硬盘引入各自的服务器或存储产品线中。根据IDC的预测，SSD市场规模将从2006年的3.73亿美元成长到2011年的54亿美元，而全球已经约有40家制造商正争夺这一市场。 固态硬盘技术的优劣势分析 固态存储技术一般可以分为二种，一种是基于闪存的SSD：以NAND FLASH作为存储介质，可以应用在计算机、移动设备、游戏机等硬件上，加速启动、性能，同时降低功耗。可采用SATA、SCSI、FC接口，常见的产品通常采用SATA接口较多。在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括3.5", 2.5", 1.8"多种类型。它能广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域，是目前最为主流的固态硬盘。 另外一种是基于DDRRAM的SSD，采用DDRRAM作为存储介质、仿效传统磁盘驱动器的设计、可被各种操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机/服务器或存储网络的存储设备，目前应用范围较窄。 尽管固态硬盘还面临着价格高昂和容量有限的尴尬，但其更高性能、更低功耗等优点让部分服务器存储厂商青睐有加。我们知道，随着处理器和内存性能的大幅提高，传统存储I/O的瓶颈问题也越来越突出。尽管硬盘在接口方面将PATA变成了SATA，将SCSI变成了SAS，在容量上也有很大突破，但仍未能改变硬盘采用磁记录的方式，存储系统的瓶颈越来越明显。另外，在能源吃紧、电耗成本日益攀升的今天，低功耗特性也为固态硬盘在服务器领域提供了很好的用武之地。 同样，在构建存储系统时，客户面临日益突出的关键问题之一也是存储与主机之间和存储系统内部的I/O瓶颈问题。其产生原因就在于：传统的基于磁介质硬盘的存储设备性能的改善远逊于主机/服务器性能的提升。由于传统磁介质磁盘受限于磁盘转速，因此I/O吞吐能力瓶颈不可能有根本性的改观。 固态磁盘技术为服务器和存储提供了一个看起来很不错的解决方案。下表列出了固态磁盘技术的优劣势特性：
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