计算机硬件解读:南桥芯片的作用和发展历史(2)

编辑:quers 2016-07-18 09:56:08 来源于:系统城 1. 扫描二维码随时看资讯 2. 请使用手机浏览器访问: http://wap.xtcheng.cc/xtjc/12375.html 手机查看

  3、其他芯片

  ①、SiS稳扎稳打

  作为传统的三大芯片组厂商,SiS的南桥系列依旧保持着业界领先地位。SiS 965的规格与VIA的VT8251十分接近,似乎唯一的区别就是不支持RAID5磁盘阵列模式。一直以来,SiS南桥芯片的磁盘性能备受称赞。从SiS 965南桥开始,其南桥芯片就拥有4个Serial ATA通道,可以使用RAID0、RAID1或者RIAD0+1模式,而且配备了2个并行ATA通道,扩展性能十分了得。更为令人心动的是,SiS 965到SiS 968都内建8个USB 2.0接口以及千兆网络和7.1声道音频功能。在南北桥连接技术方面,SiS一直有着很大的优势。Multi-Threaded I/O Link技术帮助SiS实在带宽为1GB/s的南北桥连接,在今年第三季度末发布的SiS 967南桥甚至会把Multi-Threaded I/O Link带宽提升到2GB/s,从而带来更为出色的磁盘性能。

  ②、nVIDIA开拓进取

  尽管nVIDIA并非是传统的芯片组厂商,但是凭借nForce系列的出色表现,其在芯片组业界的地位已经蒸蒸日上。然而令nVIDIA感到尴尬的是,经典nForce2拥有堪称完美的北桥芯片,但是南桥芯片的表现却令人不敢恭维。不仅仅是缺乏Serial ATA功能,更重要的是存在USB控制器兼容性问题。为了改变被动局面,nVIDIA选择亡羊补牢,在nForce2平台上推出多款加强版的MCP2南桥芯片,这也是其后期新南桥的基础。

  在众多芯片组中,nVIDIA nForce 500系列的表现脱颖而出,这也令其成为众多消费者追捧的对象。事实上,nForce 500并不存在严格意义上的南桥概念,但是负责传统南桥功能的部分却非常强大,这主要体现在网络功能方面。在四款nForce 500产品中,除了nForce 550表现得很一般,其它三款产品都支持双千兆网卡,而且FirstPacket技术表现出极高的使用。我们知道在一些延迟敏感的网络软件以及游戏中,网络资源有限的情况下很容易出现相关的延迟和冲突问题,而FirstPacket正是要有效解决这个问题。它通过优先权的设定实现对软件实际应用带宽的优化,在一些对带宽不敏感的软件可以选择更低的优先权,而让那些敏感的软件工作在更高的优先权,以达到合理正常工作。当我们同时运行网络游戏或是VoIP会话,并且开启MSN软件以及Windows XP远程更新时,用户能够明显体验到其好处。

  除此以外,nForce 500还具备TCP/IP加速技术,此时可以把一些原本由CPU处理的任务直接在芯片组中完成,这能够令大负荷网络传输时降低对CPU资源的占用。当然,nForce 500的这项技术在很多独立显卡中也能实现,不过这对于整合显卡而言自然是难能可贵的。即便是磁盘功能方面,nForce 500系列也有不小的优势,其中支持多达6个SATA硬盘组成RAID5是令其它南桥芯片难以企及的地方。

  二、南桥芯片特点

  1、双芯片设计

  高性能的磁盘系统除了需要高速硬盘、高级磁盘控制器以外,还需要出色的南北桥连接带宽。长期以来,南北桥连接带宽一直是很突出的问题。由于以往PCI总线的带宽大部分被IDE设备所占用,因此南北桥之间的通信速度得不到保障,一定程度上影响了系统性能的发挥,尤其是IDE传输任务繁重的场合,比如在一些入门级的服务器和工作站上。V-Link技术将南北桥通信从繁忙的PCI总线独立出来,这就有效地保证了芯片组内部信息传递的迅速和完整,对系统性能的提升有很大的帮助。

  在失去这些优势之后,单芯片自然就失去了根本的存在价值,而且其弊端也逐渐显现。首先便是单芯片的高发热量。由于集成度大幅度提高,单芯片的发热量往往非常厉害。以nVIDIA的nForce3和nForce4为例,nVIDIA要求主板厂商一定用使用高品质散热片,并强烈建议采用主动散热,这在客观上提高了成本且不利于稳定性。另外一个十分明显的特点是,单芯片的电气性能略有下降,使得产品的超频表现受到影响。与此同时,单芯片固有的低良品率劣势也影响着芯片组厂商。南北桥的芯片组架构得到越来越多的支持,其本身的出发点便是追求稳定性并提高良品率,同时也降低了成本。

  原本使用单芯片的目的是提高性能,因为此时南北桥芯片的功能彻底整合,基本不存在互相通讯的难题。除此以外,单芯片还缩小了主板的体积,使之更加容易地应用于特殊领域。然而随着南北桥连接技术的发展,单芯片越来越显得没有必要。Intel有中央加速结构、VIA有V-Link技术、SiS有渠妙技术,其连接带宽都达到足够使用的境地。更为重要的是,普通PC主板即便是南北桥架构也能实现迷你体积。

  2、集成网络

  网络功能无疑是未来南桥芯片发展的重点。现无线网络技术已经得到非常普及的应用,那么南桥芯片将其整合便是大势所趋。从ICH6开始,Intel就有意整合WiFi功能,而SiS和nVIDIA也曾有过类似的计划。当然,所谓南桥芯片集成WiFi功能仅仅是物理层,具体的无线信号发射模块还是需要外置方式来实现。但是可以肯定的是,一旦南桥芯片融合了WiFi功能,那将使得WiFi技术彻底得到普及应用。除了WiFi无线网络,无线USB(Wireless USB)也将是未来南桥芯片的发展焦点,只不过相关标准还未完全成型。

  无线网络是一方面,而有线网络技术也是南桥芯片的重点。在过去25年中,随着人们对于越来越高的联网速度的需求的不断增长,以太网也经历了很多变革,从半双工的共享媒体10Mbps局域网技术发展成为全双工的10/100/1000/1000Mbps LAN交换技术。Intel的ICH10南桥已经准备集成10Gbps网络功能,这将有助于改善现有的局域网连接速度。

  3、高品质音频

  声卡可以看作是声卡控制芯片和Codec芯片的整合,板载声卡也不例外。由于信号干扰的原因,声卡控制芯片不可能完全集成于南桥芯片,而是仅仅集成DSP芯片,具体的数模转换以及声音输出输入还得依靠Codec芯片。集成声卡的弊端在于Codec芯片普遍比较薄弱,而且即便是南桥芯片中集成较为强大的DSP音频功能,其占用的系统资源也还是不小。我们对于声卡的要求可以分为两点:音质和音效。集成声卡的音效部分则完全依赖于DSP的处理能力,而音质就与Codec芯片有着很大的关系。从一些技术指标来看,我们经常可以看到某某南桥的集成音频单元能够达到很高的水准,但是在缺少API的支持时,其作用也非常有限。

  但是,未来的南桥芯片技术渴望结束这种尴尬局面。随着制作工艺水平的提高,在南桥芯片中集成Codec芯片也不是没有可能。更加重要的是,现在芯片组厂商也开始注意提高声卡DSP的性能表现。现在的HD Audio仅仅是一个标准,在具体的音频处理方面还有待加强。而在nVIDIA的nForce2时代,我们已经体会了SoundStorm的为例。一旦发展顺利,今后nVIDIA也有计划推出SoundStorm2,而VIA更是计划彻底整合性能强大的Envy24。

  4、显卡工作总线

  在传统架构中,显卡总线完全由北桥芯片负责。但是,考虑到未来的多显示器架构,以及可能会逐渐独立的物理加速卡,南桥芯片提供显卡工作总线已经被逐渐看好。事实上,ULi已经在这一方面做出过成功的尝试。ULi M1695北桥所搭配的M1567南桥直接控制AGP总线,通过TGi技术与CPU连接。而现在,大量南桥芯片实际上已经拥有PCI Express通道,因此未来南桥芯片将极有可能在PCI Express 2.0时代拥有更多的PCI Express通道,从而为多显卡应用更为普及。小结:通过以上的回顾及展望,相信用户们都了解到了南桥的作用,尽管南桥与北桥的作用不能相提并论,关注度也远没有北桥那么大,但是了解南桥还是能从侧面掌握主板的发展动态。

  三、南桥芯片的作用

  南桥芯片负责I/O总线之间的通信,如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等,这些技术相对来说比较稳定,所以不同芯片组中南桥芯片可能是一样的,不一样的只是北桥芯片。所以主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB,而近两年的芯片组Intel945系列芯片组都采用ICH7或者ICH7R南桥芯片,但也能搭配ICH6南桥芯片。更有甚者,有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品。例如以前升技的KG7-RAID主板,北桥采用了AMD 760,南桥则是VIA 686B。

  南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能,例如网卡、RAID、IEEE1394、甚至WI-FI无线网络等等。南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组中除了北桥芯片以外最重要的组成部分,一般位于主板上离CPU插槽较远的下方,PCI插槽的附近,这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多,离处理器远一点有利于布线,而且更加容易实现信号线等长的布线原则。相对于北桥芯片来说,南桥芯片数据处理量并不算大,所以南桥芯片一般都不必采取主动散热,有时甚至连散热片都不需要。

  不过不同的南桥芯片在功能上会存在很大的差异,厂商会根据成本控制以及市场定位来选择搭配。事实上,南桥芯片的发展之路可谓十分崎岖。从Pentium时代的芯片组开始,南北桥设计架构的雏形初步建立,这也是主板功能大幅度集成化的开始阶段。然而随后的一场“一体化单芯片”潮流让南桥芯片几乎消失,不过最终证明融合南北桥的单芯片设计并非是控制成本的捷径,而且与强调南桥功能化的发展趋势格格不入。

  不同的南桥芯片可以搭配不同的北桥芯片,虽然其中存在一定的对应关系,但是只要连接总线相符并且针脚兼容,主板厂商完全可以随意选择。最明显的例子莫过于AMD-ATI芯片组,其北桥芯片既可以搭配自家的南桥芯片,也可以使用ULI或者VIA的南桥芯片。此外,很多典型芯片组也可以使用不同的南桥。譬如当年Intel 845E既可以搭配ICH2也可以搭配ICH4,即便是如今P965主板大量采用的ICH8南桥,也存在不同版本的区别,从而表现出明显的功能差异。

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