Наборы микросхем системной логики

🕛 05.10.2009, 11:05

Современные системные платы невозможно представить без микросхем системной логики. Набор микросхем подобен системной плате. Другими словами, две любые платы с одинаковым набором микросхем функционально идентичны.

Набор микросхем системной логики включает в себя интерфейс шины процессора (которая называется также Front-Side Bus - FSB), контроллеры памяти, контроллеры шины, контроллеры ввода-вывода и т.п. Все схемы системной платы также содержатся в наборе микросхем. Если сравнивать процессор компьютера с двигателем автомобиля, то аналогом набора микросхем является, скорее всего, шасси. Оно представляет собой металлический каркас, служащий для установки двигателя и выполняющий роль промежуточного звена между двигателем и внешним миром. Набор микросхем - это рама, подвеска, рулевой механизм, колеса и шины, коробка передач, карданный вал, дифференциал и тормоза. Шасси автомобиля представляет собой механизм, преобразующий энергию двигателя в поступательное движение транспортного средства. Набор микросхем, в свою очередь, является соединением процессора с различными компонентами компьютера. Процессор не может взаимодействовать с памятью, платами адаптера и различными устройствами без помощи наборов микросхем. Если воспользоваться медицинской терминологией и сравнить процессор с головным мозгом, то набор микросхем системной логики по праву займет место позвоночника и центральной нервной системы.
Набор микросхем управляет интерфейсом или соединениями процессора с различными компонентами компьютера. Поэтому он определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора, рабочую частоту шины, скорость, тип и объем памяти. В сущности, набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы, даже, наверное, более важных, чем процессор. Мне приходилось видеть системы с мощными процессорами, которые проигрывали в быстродействии системам, содержащим процессоры меньшей частоты, но более функциональные наборы микросхем. Во время соревнований опытный гонщик часто побеждает не за счет высокой скорости, а за счет умелого маневрирования. При компоновке системы я бы начинал в первую очередь с набора микросхем системной логики, так как именно от его выбора зависит эффективность процессора, модулей памяти, устройств ввода-вывода, а также разнообразные возможности расширения.

Эволюция микросхем

Чтобы заставить компьютер работать, на первые системные платы IBM PC пришлось установить много микросхем. Кроме процессора, на системную плату было установлено множество других компонентов: генератор тактовой частоты, контроллер шины, системный таймер, контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти, память CMOS, часы и контроллер клавиатуры. Наконец, чтобы обеспечить работу установленных компонентов, понадобился еще ряд микросхем, а также процессор, математический сопроцессор (модуль для выполнения операций над числами с плавающей запятой) и память. перечислены все первичные компоненты, использовавшиеся в оригинальных системных платах PC/XT и AT.

IBM перешла к набору из девяти микросхем, куда были добавлены дополнительные прерывания, микросхемы контроллера DMA и энергонезависимая микросхема CMOS RAM/Real-time Clock (часы реального времени). Компоненты микросхем системной платы в основном были изготовлены компанией Intel или другими производителями по ее лицензии, за исключением микросхемы CMOS/Clock, которую выпустила компания Motorola. Для создания аналога или копии одной из систем IBM требовались все указанные компоненты, а также более сотни дискретных логических микросхем, соединяющих конструкцию в одно целое. Основными недостатками подобной конструкции стали высокая себестоимость системной платы и отсутствие свободного места для интегрирования других функциональных компонентов.
В 1986 году компания Chips and Technologies представила качественно новый компонент, названный 82C206, который и стал основной частью первого набора микросхем системной логики системной платы PC. Эта единственная микросхема выполняла все основные функции микросхем системной платы в компьютерах, совместимых с AT, а именно: функции генератора тактовой частоты (микросхема 82284), контроллера шины (микросхема 82288), системного таймера (микросхема 8254), двух контроллеров прерываний (микросхема 8259), двух контроллеров прямого доступа к памяти (микросхема 8237) и даже микросхемы CMOS-памяти и часов (микросхема MC146818). Кроме процессора, все основные компоненты системной платы PC были заменены одной микросхемой. Четыре дополнительные микросхемы использовались в качестве буферов и контроллеров памяти, расширяя возможности компонента 82C206. На системной плате было всего пять микросхем. Этому набору микросхем системной логики компания Chips and Technologies присвоила название CS8220. Это был коренной переворот в производстве системных плат для PC. Не только значительно снизилась стоимость системной платы и упростилась ее конструкция, но и появилась возможность реализации функций, для которых прежде устанавливались платы расширения. Позже четыре микросхемы, установленные дополнительно к 82C206, были заменены новым набором, состоявшим только из трех микросхем; этот набор назывался New Enhanced AT (NEAT) CS8221. А еще через некоторое время появился набор микросхем системной логики 82C836 Single Chip AT (SCAT), который состоял всего из одной микросхемы.
Идею набора микросхем системной логики поддержали и другие изготовители микросхем. Компании Acer, Erso, Opti, Suntac, UMC, VLSI и другие стремились захватить свою долю рынка. К сожалению, у многих из них положение на рынке наборов микросхем системной логики было неустойчивым: цены быстро менялись, и многие компании потерпели неудачу. Например, в 1993 году VLSI доминировала на рынке наборов микросхем системной логики, а в следующем году чуть не стала банкротом. В 1994 году на рынке появился новый изготовитель наборов микросхем системной логики - Intel. Через год эта компания уже полностью контролировала рынок. Большинство системных плат в настоящее время имеют набор микросхем системной логики, разработанный Intel.
Спустя некоторое время, Intel начала конкурентную борьбу с другими разработчиками наборов микросхем, причиной чего явилась зависимость Intel от памяти RDRAM. В 1996 году Intel подписала контракт с компанией Rambus, объявив о всесторонней поддержке памяти RDRAM при создании наборов микросхем для настольных компьютеров вплоть до 2001 года. Я подозреваю, что Intel пришлось не раз об этом пожалеть. Память RDRAM, не имеющая каких-либо невероятных преимуществ по сравнению с SDRAM, отличается от нее гораздо более высокой себестоимостью. По сути, быстродействие памяти этого типа ниже, чем SDRAM с удвоенной скоростью передачи данных (DDR), которая завоевывает все большую популярность. Как результат, Intel разработала набор микросхем, поддерживающий DDR SDRAM (кодовое имя Brookdale), выпущенный в начале 2002 года.
Несколько производителей все же нашли свою нишу на рынке, занявшись изготовлением наборов микросхем для процессоров компании AMD, таких, как AMD K6, Athlon и Duron. К этим компаниям относятся ALi (Acer Laboratories, Inc.), VIA Technologies и SiS (Silicon integrated Systems).

Наборы микросхем системной логики компании Intel
В настоящее время Intel занимает доминирующее положение на рынке наборов микросхем системной логики. Необходимо заметить, что это стало возможно в значительной мере благодаря компании Compaq, с помощью которой Intel вышла на первое место в производстве микросхем.
Все началось с того, что в 1989 году Compaq разработала шину EISA, которая, как предполагалось, должна была стать стандартом рынка. Но компания отказалась предоставить сторонним разработчикам набор микросхем системной логики для этой шины (т.е. набор специальных микросхем, необходимых для функционирования шины EISA на системной плате).
В Intel было принято решение о поставке наборов микросхем системной логики сборщикам компьютеров на основе системных плат EISA. Шина EISA, как известно, потерпела неудачу, сумев лишь на короткое время занять свободную нишу серверного рынка. Однако Intel, в свою очередь, за это время успела приобрести бесценный опыт в производстве наборов микросхем. С появлением процессоров 286 и 386 оказалось, что создание наборов микросхем, соответствующих новым конструкциям процессоров, занимает у компаний-производителей слишком много времени и приводит к задержке выпуска системных плат, поддерживающих эти процессоры. Например, между появлением процессора 286 и выпуском первой системной платы, созданной на его основе, прошло более двух лет, а для создания первых системных плат на основе процессора 386 потребовалось чуть более года. Количество продаваемых процессоров Intel было ограничено отсутствием Intel-совместимых системных плат от других производителей. Поэтому в Intel решили вести параллельную разработку процессоров и наборов логических микросхем, используемых в системных платах. Это привело к качественному скачку в производстве системных плат и обеспечило производителей готовыми наборами микросхем системной логики.
Столь важное решение вскоре получило практическое подтверждение. В апреле 1989 года одновременно с процессором 486 компания Intel выпустила набор микросхем серии 420. Это позволило производителям практически сразу же начать производство системных плат, и первые платы серии 486 появились всего через несколько месяцев. Нельзя сказать, что подобная практика обрадовала других производителей: ведь в лице Intel они получили достойного конкурента.
Начиная с 1989 года Intel стала создавать процессоры и наборы микросхем системной логики, что составляет примерно 90% компонентов типичной системной платы. Что может служить лучшей гарантией совместимости аппаратных компонентов, чем системная плата и процессор Pentium, изготовленные в одно время одним производителем и предназначенные друг для друга? В 1993 году Intel одновременно с первым процессором Pentium представила набор микросхем системной логики 430LX, а также полностью законченную системную плату. Это вызвало огорчения не только производителей наборов микросхем, но и компаний, занимающихся сборкой системных плат. Мало того, что Intel была основным поставщиком компонентов, необходимых для формирования системных плат (процессоры и наборы микросхем системной логики), она занялась также производством и продажей готовых системных плат. К 1994 году Intel не только доминировала на рынке процессоров и наборов микросхем, но, по сути, монополизировала рынок системных плат.
В наши дни, наряду с разработкой процессоров, Intel продолжает заниматься созданием наборов микросхем системной логики и системных плат, т.е. представление и выпуск нового продукта происходят практически одновременно. Подобный подход позволяет избавиться от свойственных началу компьютерной эры задержек, возникающих между созданием новых процессоров и появлением системных плат, в которых они могут быть использованы. С точки зрения потребителя, это означает возможность незамедлительного использования новой системы. Начиная с 1993 года, т.е. с момента появления оригинального процессора Pentium, пользователи получили возможность приобретать готовые системы в день выпуска нового процессора.
На семинарах я часто спрашиваю, у кого из студентов есть компьютер Intel. Ответ на этот вопрос известен заранее. Корпорация Intel не занимается продажей или поставкой компьюте-Наборы микросхем системной
ров под собственным именем, поэтому систем “торговой марки Intel” не существует. Но в том случае, если компьютер содержит системную плату Intel, его можно уверенно называть компьютером Intel, по крайней мере по отношению к некоторым компонентам. Имеет ли значение, в каком корпусе и под каким именем компания Dell, Gateway или Micron установила системную плату Intel?
Если снять крышку корпуса, то обнаружится, что большинство систем основных производителей практически одинаковы, так как состоят из одних и тех же компонентов. В последнее время производители все чаще и чаще предлагают системы, созданные на базе процессоров Athlon и Duron компании AMD в качестве альтернативы системам Intel. Но, несмотря на это, нет такого производителя, который смог бы занять лидирующее положение на рынке системных плат AMD, используя методы Intel.
Во многих недорогих системах, продаваемых в розницу и созданных на основе формфак-тора microATX, используются системные платы других производителей, что позволяет удерживать цены на постоянном уровне. Несмотря на то что многие компании производят Intel-совместимые системные платы, используемые для модернизации систем или локальных компьютерных сборок, Intel все еще занимает доминирующее положение среди основных поставщиков OEM на рынке систем средней и высшей ценовой категории.
Номера моделей наборов микросхем системной логики Intel

По номеру на большей микросхеме системной платы можно идентифицировать набор микросхем системной логики. Например, в системах на базе процессоров Pentium II/III широко используется набор микросхем системной логики 440BX, который состоит из двух компонентов: северного моста 82443BX и южного моста 82371EX. Набор микросхем 845 поддерживает процессор Pentium 4 и состоит из двух основных частей: 82845 Memory Controller Hub (MCH) и 82801BA I/O Controller Hub (ICH2). Прочитав логотип компании (Intel или какой-либо другой), а также номера компонентов и комбинации символов микросхем системной платы, можно легко идентифицировать набор микросхем, используемый в конкретной системе.
При создании наборов микросхем Intel использует два различных типа архитектуры: северный/южный мост и более современную hub-архитектуру, которая применяется во всех последних наборах микросхем системной логики серий 800 и 900.
Совет
Во многих современных системных платах микросхема северного моста/GMCH/MCH скрыта под радиатором; кроме того, в некоторых случаях радиатор установлен и на микросхеме южного мос-та/ICH. Для определения набора микросхем, используемого в подобных системных платах, можно обратить внимание на сведения, отображаемые при загрузке системы, или воспользоваться специальной диагностической программой, например SiSoftware Sandra (загрузить ее можно с Web-сайта http://www.sisoftware.co.uk/).

Архитектура графической системы Intel Extreme Graphics

Наборы микросхем семейства 845 (серия 845G) включают в себя новую графическую систему Intel Extreme Graphics, обеспечивающую улучшенное быстродействие в трехмерных приложениях и поддерживающую представленные далее технологии, необходимые для улучшения качества и повышения скорости визуализации трехмерных объектов.
- Ядро быстрой визуализации пикселей/текселей. Конвейерная обработка и многоуровневое кэширование операций с двух- и трехмерными объектами, 8-кратное сжатие данных для оптимизации пропускной способности памяти.
- Зональная визуализация. Уменьшение нагрузки на канал памяти путем разбивки кадрового буфера на треугольные области, сортировки треугольников на отдельные зоны и последовательной передачи каждой зоны памяти видеосистемы.
- Технология динамической видеопамяти. Совместное использование оперативной памяти видеосистемой, приложениями и операционной системой. Зависит от объема памяти, используемого запущенными программами.
- Интеллектуальное управление памятью. Улучшенная адресация памяти и повышение ее производительности, а также контроль экранного буфера.
Архитектура Extreme Graphics (EG) повышает эффективность процедур визуализации по сравнению с более ранними интегрированными видеосистемами Intel (в частности, видеосистемы в наборах микросхем 810/815 вообще не поддерживали функции обработки трехмерных приложений). Тем не менее быстродействие EG по-прежнему уступает видеоадаптерам среднего уровня компаний NVIDIA и ATI. Архитектуре EG не хватает поддержки технологии T &L (Transform & Lighting), используемой большинством современных игровых программ, поэтому быстродействие EG сравнимо с видеоадаптером низшего уровня NVIDIA GeForce 2 MX200.
В дальнейшем Intel добавила дополнительные функции, представив Extreme Graphics Architecture 2. Затем было усовершенствовано графическое ядро, для чего была добавлена поддержка некоторых функций по обработке трехмерной графики, необходимых для обеспечения совместимости с DirectX 9; в результате было представлено графическое ядро Graphics Media Accelerator 900. При всех своих преимуществах это ядро не поддерживает вертексных шейдеров. Это графическое ядро является компонентом семейства наборов микросхем 915.
Самой современной на момент написания книги версией интегрированного ядра является Intel Graphics Media Accelerator 950 - ускоренная версия Graphics Media Accelerator , входящая в состав семейства наборов 945 от компании Intel. Ядро GMA работает с частотой 400 МГц, что несколько больше по сравнению с 333 МГц у GMA ; при этом поддерживаются плоские широкоформатные панели 16:9, компенсация движения при воспроизведении DVD, воспроизведение HDTV (720p и 1080i), цифровое телевидение; кроме того, реализована программная поддержка вершинных шейдеров DirectX .0 версии 3.0 и T&L.
Наборы микросхем системной логики для процессоров AMD
Выпустив на рынок процессоры семейства Athlon, компания AMD пошла на рискованный шаг: для них не существовало наборов микросхем системной логики, а кроме того, они были несовместимы с существующими разъемами Intel для процессоров Pentium II/III и Celeron. Вместо “подгонки” к существующим стандартам Intel компания AMD разработала собственный набор микросхем и на его базе системные платы для процессоров Athlon/Duron.
Этот набор микросхем получил название AMD (кодовое название Irongate) и поддерживает процессоры Socket/Slot . Он состоит из микросхем 751 System Controller (северный мост) и 756 Peripheral Bus Controller (южный мост). Не так давно AMD представила набор микросхем AMD-760 для процессоров Athlon/Duron, который является первым основным набором микросхем системной логики, поддерживающим память DDR SDRAM. Он состоит из двух микросхем: AMD-761 System Bus Controller (северный мост) и AMD-766 Peripheral Bus Controller (южный мост). Хотя компания AMD в контексте получения рыночной прибыли больше не полагается на продажи собственных наборов микросхем, ее пример вдохновил такие компании, как VIA Technologies, NVIDIA и SIS, разрабатывать наборы микросхем специально для процессоров AMD, устанавливаемых в гнезда Slot , позднее в Socket A, Socket , Socket и Socket . В результате производители системных плат представили на рынке множество моделей своей продукции, благодаря чему процессоры Athlon заняли достойную нишу на рынке и стали реальным конкурентом для процессоров Intel.

Архитектура северный/южный мост

Большинство ранних версий наборов микросхем Intel (и практически все наборы микросхем других производителей) созданы на основе многоуровневой архитектуры и содержат следующие компоненты: северный мост, южный мост, а также микросхему Super I/O.
- Северный мост. Представляет собой соединение быстродействующей шины процессора (400/266/200/133/100/66 МГц) с более медленными шинами AGP (533/266/133/ 66 МГц) и PCI (33 МГц). Обозначение микросхемы северного моста зачастую дает название всему набору микросхем; например, в наборе микросхем 440BX номер микросхемы северного моста - 82443BX.
- Южный мост. Является мостом между шиной PCI (66/33 МГц) и более медленной шиной ISA (8 МГц).
- Super I/O. Отдельная микросхема, подсоединенная к шине ISA, которая фактически не является частью набора микросхем и зачастую поставляется сторонним производителем, например National Semiconductor или Standard Microsystems Corp. (SMSC). Микросхема Super I/O содержит обычно используемые периферийные элементы, объединенные в одну микросхему.
Расположение всех микросхем и компонентов типичной системной платы AMD Socket A, использующей архитектуру северный/южный мост, показано
Северный мост иногда называют контроллером PAC (PCI/AGP Controller). В сущности, он является основным компонентом системной платы и единственной, за исключением процессора, схемой, работающей на полной частоте системной платы (шины процессора). В современных наборах микросхем используется однокристальная микросхема северного моста; в более ранних версиях находилось до трех отдельных микросхем, составляющих полную схему северного моста.
Южный мост обладает более низким быстродействием и всегда находится на отдельной микросхеме. Одна и та же микросхема южного моста может использоваться в различных наборах микросхем системной логики. (Разные типы схем северного моста, как правило, разрабатываются с учетом того, чтобы мог использоваться один и тот же компонент южного моста.) Благодаря модульной конструкции набора микросхем системной логики стало возможным снизить стоимость и расширить поле деятельности для изготовителей системных плат. Южный мост подключается к шине PCI (33 МГц) и содержит интерфейс шины ISA (8 МГц). Кроме того, обычно она содержит две схемы, реализующие интерфейс контроллера жесткого диска IDE и интерфейс USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина), а также схемы, реализующие функции памяти CMOS и часов. Южный мост содержит также все компоненты, необходимые для шины ISA, включая контроллер прямого доступа к памяти и контроллер прерываний.
Микросхема Super I/O, которая является третьим компонентом системной платы, соединена с шиной ISA (8 МГц) и содержит все стандартные периферийные устройства, встроенные в системную плату. Например, большинство микросхем Super I/O поддерживают параллельный порт, два последовательных порта, контроллер гибких дисков, интерфейс клавиатура/мышь. К числу дополнительных компонентов могут быть отнесены CMOS RAM/Clock, контроллеры IDE, а также интерфейс игрового порта. Системы, содержащие порты IEEE-1394 и SCSI, используют для портов этого типа отдельные микросхемы.

Микросхема AC '97 Audio
Codec (для встроенной
звуковой платы)
Разъем AGP Pro
Порт MIDI/джойстик
Параллельный порт
Порт USB
Разъем
Modem In
Разъем
Video/Audio In
Разъем
Audio/Modem
Riser (AMR)
Разъемы PCI
Разъемы
кабельного
соединителя
USB (для
фронтально
расположенного
порта USB)
J |- Порты
клавиатуры и мыши PS/2
Гнездо Socket A (Socket 462) для процессора AMD Athlon/Duron
Набор микросхем VIA Apollo KT-133
20-контактный разъем блока питания ATX
Разъемы DIMM
Flash BIOS и гнездо
для второй микросхемы
Flash BIOS
Батарея Разъемы IDE
Разъем дисковода
Расположение компонентов типичной системной платы Socket A (AMD Athlon/Duron)
В новых системных платах с микросхемами северного и южного мостов представлена микросхема Super-South Bridge (суперъюжный мост), которая включает в себя функциональные возможности сразу двух микросхем - собственно южный мост и Super I/O.

Hub-архитектура

В новой серии 800 набора микросхем используется hub-архитектура, в которой северный мост получил название Memory Controller Hub (MCH), а южный мост - I/O Controller Hub (ICH). В результате соединения компонентов посредством шины PCI образуется стандартная архитектура северный/южный мост. В hub-архитектуре соединение компонентов выполняется с помощью выделенного hub-интерфейса, скорость которого вдвое выше скорости шины PCI. Hub-архитектура обладает определенными преимуществами по сравнению с традиционной архитектурой северный/южный мост.
- Увеличенная пропускная способность. Hub-интерфейс представляет собой 8-разрядный интерфейс 4X (четырехтактный) с тактовой частотой 66 МГц (4 х 66 МГц х 1 байт = 266 Мбайт/с), имеющий удвоенную по отношению к PCI пропускную способность (33 МГц х 32 байт = 133 Мбайт/с).
- Уменьшенная загрузка PCI. Hub-интерфейс не зависит от PCI и не участвует в перераспределении или захвате полосы пропускания шины PCI при выполнении трафика набора микросхем или Super I/O. Это повышает эффективность остальных устройств, подсоединенных к шине PCI, при выполнении групповых операций.
- Уменьшение монтажной схемы. Несмотря на удвоенную по сравнению с PCI пропускную способность, hub-интерфейс имеет ширину, равную 8 разрядам, и требует для соединения с системной платой всего лишь 15 сигналов. Шине PCI, например, для выполнения подобной операции требуется не менее 64 сигналов, что приводит к повышению генерации электромагнитных помех, ухудшению сигнала, появлению “шума” и в конечном итоге к увеличению себестоимости плат.
Конструкция hub-интерфейса предусматривает увеличение пропускной способности устройств PCI, что связано с отсутствием южного моста, передающего поток данных от микросхемы Super I/O и загружающего тем самым шину PCI. Таким образом, hub-архитектура позволяет увеличить пропускную способность устройств, непосредственно соединенных с I/O Controller Hub (южным мостом), к которым относятся новые быстродействующие интерфейсы ATA-100 и USB 2.0.
Конструкция hub-интерфейса, ширина которого равна 8 бит, довольно экономична. Ширина интерфейса может показаться недостаточной, но такая конструкция полностью себя оправдывает. При ширине интерфейса 8 бит достаточно только 15 сигналов, в то время как 32-разрядный интерфейс шины PCI, используемый в традиционной архитектуре северный/южный мост, требует 64 сигнала. Меньшее число выводов говорит о более упрощенной схеме маршрутизации платы, снижении количества помех и повышении устойчивости сигнала. Это сокращает число выводов используемых микросхем, уменьшает их размеры и себестоимость.
Несмотря на то что одновременно может быть передано только 8 бит информации, hub-интерфейс позволяет выполнить четыре передачи за один такт, чем и достигается рабочая частота 66 МГц. В результате фактическая пропускная способность равняется 266 Мбайт/с (4×66 Мгц×1 байт). Это вдвое больше полосы пропускания шины PCI, имеющей ширину 32 бит, но выполняющей только одну передачу с частотой 33 МГц при общей пропускной способности 133 Мбайт/с. Благодаря уменьшению ширины и увеличению скорости конструкции hub-интерфейс позволяет достичь высокой эффективности при снижении себестоимости и повышении устойчивости сигнала.
Компонент MCH осуществляет соединение быстродействующей шины процессора (400/133/100/66 МГц) и hub-интерфейса (66 МГц) с шиной AGP (533/266/133/66 МГц); компонент ICH, в свою очередь, связывает hub-интерфейс (66 МГц) с портами ATA (IDE) (66/l00 МГц) и шиной PCI (33 МГц).
Кроме того, в ICH содержится новая шина Low-Pin-Count (LPC), представляющая собой 4-разрядную версию шины PCI, которая была разработана в первую очередь для поддержки микросхем системной платы ROM BIOS и Super I/O. Вместе с четырьмя сигналами функций данных, адресов и команд для функционирования шины требуется девять дополнительных сигналов, что составит в общей сложности 13 сигналов. Это позволяет значительно уменьшить количество линий, соединяющих ROM BIOS с микросхемами Super I/O. Для сравнения: в ранних версиях наборов микросхем в качестве интерфейса между северным и южным мостом использовалась шина ISA, количество сигналов которой равно 96. Максимальная пропускная способность шины LPC достигает 6,67 Мбайт/с, что примерно соответствует параметрам ISA и чего вполне достаточно для поддержки таких устройств, как ROM BIOS и микросхемы Super I/O.
Семейство наборов микросхем 9xx базируется на обновленной hub-архитектуре, которая предполагает использование нового интерфейса DMI (direct media interface). Интерфейс DMI характеризуется скоростью передачи данных 1 Гбайт/с, что в четыре раза превышает аналогичный показатель hub-архитектуры AHA (advanced hub architecture), которая использовалась в наборах микросхем Intel 8xx, а также обновленного интерфейса HI 1.5, используемого в наборах микросхем 865/875.
На рис. 4.31 представлена типичная системная плата производства Intel, основанная на шинной архитектуре, - Intel D925XBC, которая поддерживает процессоры Intel Pentium 4 и Intel Pentium Extreme Edition. В отличие от более дешевых моделей на основе hub-архитекту-ры, набор микросхем 925XE, на котором базируется плата Intel D925XECV2, не содержит встроенного графического ядра.

Высокоскоростные соединения между микросхемами северного и южного мостов
Компания Intel не единственная, кто стремится заменить медленное соединение по шине PCI между микросхемами северного и южного мостов более производительной альтернативой, не основанной на шине PCI. Далее описываются подобные архитектуры, созданные несколькими компаниями.
- VIA. Архитектура V-Link обеспечивает взаимодействие микросхем северного и южного мостов со скоростью, равной или превышающей быстродействие hub-архитектуры Intel. В интерфейсе V-Link применяется 8-разрядная шина данных, внедренная в двух версиях этой архитектуры - V-Link 4x и V-Link 8x. Интерфейс V-Link 4x передает данные с частотой 266 МГц (4x66 МГц), в два раза превышающей частоту шины PCI и соответствующей частоте hub-архитектуры Intel. В свою очередь, интерфейс V-Link 8x передает данные с частотой 533 Мбайт/с (4x133 МГц), которая в два раза превышает
аналогичные показатели hub-архитектуры HI 1.5, а также соответствует аналогичным характеристикам новой hub-архитектуры DMI компании Intel. В наборах микросхем семейства VT82xx интерфейс V-Link поддерживается всеми микросхемами южного моста. Впервые технология V-Link была использована в наборах микросхем семейства VIA 266 для процессоров Pentium III/4 и Athlon. Новые наборы микросхем от компании VIA также используют шину V-Link.
- SiS. Архитектура MuTIOL обеспечивает производительность, сопоставимую с V-Link 4x. В наборах микросхем, поддерживающих MuTIOL, применяются отдельные шины адреса, DMA, входящих/исходящих данных для каждой микросхемы ввода-вывода. Интерфейс MuTIOL кэширует множественные передачи входящих/исходящих данных по двунаправленной 16-разрядной шине данных, а также управляет этими потоками данных. Микросхемы южного моста в наборах микросхем SiS961/962 поддерживают интерфейс MuTIOL со скоростью передачи данных 533 Мбайт/с (4x133 МГц), в то время как модели семейства SiS963/SiS964/SiS965/SiS966 используют новый интерфейс MuTIOL 1G, обеспечивающий передачу данных со скоростью более 1 Гбайт/с. Микросхемы северного моста, также поддерживающие технологию MuTIOL, описываются более подробно в разделе, посвященном наборам микросхем SiS для процессоров Pentium и Athlon.
- ATI. В некоторых наборах микросхем серии IGP используется высокоскоростная шина A-Link. Этот интерфейс поддерживает передачу данных со скоростью 266 Мбайт/с, обладая производительностью, сравнимой с hub-архитектурой Intel, первым поколением V-Link и MuTIOL. Улучшенная версия данной шины называется A-Link II и используется в наборах микросхем ATI для процессоров Pentium и Athlon .
- NVIDIA. В наборах микросхем nForce, nForce2, nForce3 и nForce4 внедрена шина Hy perTransport, изначально разработанная компанией AMD.
Технические характеристики наборов микросхем от разных производителей.