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晶片組(Chip set)

Hightech   2018-02-16    A20180216001
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基礎
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❐ 晶片組的定義
晶片組(Chip set)是中央處理器(CPU)最重要的助手,負責協調CPU與主機板上所有週邊介面的通訊工作,早期是由工作頻率較高的「北橋晶片(North bridge)」與工作頻率較低的「南橋晶片(South bridge)」組成,如<圖一>所示,但是隨時間的演進,北橋晶片的功能慢慢被整合到CPU裡,因此只剩下南橋晶片還獨立在主機板上,以下我們根據Intel公司中央處理器(CPU)的世代來介紹晶片組的演進。

 

圖一 個人電腦主機板上的北橋晶片與南橋晶片外觀。
資料來源:www.ixbt.com

 

❐ Pentium系列處理器
➤記憶體控制集線器(MCH):北橋晶片(North bridge)又稱為「記憶體控制集線器(MCH:Memory Controller Hub)」,如<圖二>所示,在主機板上比較靠近CPU,工作頻率較高,資料傳輸率較快,負責聯絡中央處理器(CPU)與主記憶體(DDR)之間的資料傳送,並且支援高速的「加速繪圖埠(AGP:Accelerated Graphic Port)」,可以連接2D與3D繪圖加速器(顯示卡)、支援高速的PCI express介面,同時必須與南橋晶片(South bridge)進行溝通。
➤圖形記憶體控制集線器(GMCH):為了讓電腦螢幕可以顯示2D與3D影像因此必須外加圖形處理器(GPU)來加速運算,含有GPU的介面卡稱為「顯示卡(Graphic card)」,一般經由加速繪圖埠(AGP)或PCI express介面與北橋晶片連接,後來Intel公司將GPU整合到北橋晶片內,這種北橋晶片稱為「圖形記憶體控制集線器(GMCH:Graphic Memory Controller Hub)」。
➤輸出入控制集線器(ICH):南橋晶片(South bridge又稱為「輸出入控制集線器(ICH:I/O Controller Hub)」,如<圖二>所示,在主機板上比較遠離CPU,工作頻率較低,資料傳輸率較慢,負責溝通週邊介面:SATA、PATA、FDD、PCI、PCI express、USB、SPDIF、COM、PS/2、LPT、乙太網路等,其中SATA可以用來連接硬碟機、光碟機;FDD用來連接軟碟機;PCI可以連接網路卡、音效卡;USB可以連接鍵盤、滑鼠;LPT用來連接印表機等。

 

圖二 Pentium系列處理器的晶片組架構。

 

❐ Core i7系列處理器
➤輸出入集線器(IOH):為了加速處理器的運算工作,Intel也試著將DDR3記憶體控制器整合到中央處理器(CPU)內,使DDR3可以直接連接到CPU而不需要透過北橋晶片,如<圖三(a)>所示,所以原來的北橋晶片「記憶體控制集線器(MCH)」改名為「輸出入集線器(IOH:Input/Output Hub)」。
➤平台控制集線器(PCH):筆記型電腦體積較小,因此Intel同時將DDR3記憶體控制器與PCI express介面整合到CPU內,使DDR3與顯示卡可以連接到CPU而不需要透過北橋晶片,如<圖三(b)>所示,甚至將圖形處理器(GPU)整合到CPU內,這個時候已經沒有北橋晶片了,所以原來的南橋晶片改名為「平台控制集線器(PCH:Platform Controller Hub)」,這樣不僅省電,更能縮小產品體積。

 


圖三 Core i7系列處理器的晶片組架構。


❐ 晶片組與主機板廠商
由於晶片組是先在主機板上安裝好以後,才出廠販賣給使用者的,主機板廠商(例如:華碩、技嘉)必須先向晶片組廠商(例如:威盛、矽統)購買晶片組才能生產主機板,因此晶片組廠商(例如:威盛、矽統)是「供應商(Vendor)」,而主機板廠商(例如:華碩、技嘉)是「客戶(Customer)」。著名的晶片組廠商包括:英特爾(Intel)、超微半導體(AMD)、輝達(Nvidia)、威盛電子(VIA)、矽統科技(SiS)等公司;主機板廠商包括:華碩電腦、技嘉科技、微星科技、精英電腦等公司。

 

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