Nord-Chipsatz gegen Süd-Chipsatz - Unterschiede zwischen den beiden

Nördlicher Chipsatz vs. südlicher Chipsatz: Wie können wir sie identifizieren? Das Konzept des Chipsatzes ist im Laufe der Jahre sehr wichtig geworden, insbesondere bei Spielgeräten. Hersteller bringen ihre neuen CPUs auf den Markt und gehen häufig mit neuen Chipsätzen und Speichercontrollern einher. Wenn Sie immer noch nicht wissen, wovon wir sprechen, werden wir in diesem Artikel alle Zweifel an diesen Konzepten klären und uns mit dem Hauptmerkmal eines Motherboards befassen: dem Chipsatz.

Was ist ein Chipsatz und welche Bedeutung hat er?

Der Begriff Chipsatz bezieht sich auf einen Satz von Chips oder eine integrierte Schaltung, die eine Reihe von Funktionen ausführen kann. In Bezug auf den Computer beziehen sich diese Funktionen auf die Verwaltung verschiedener an das Motherboard angeschlossener Geräte und die Kommunikation zwischen ihnen.

Der Chipsatz wurde immer basierend auf der Architektur des Zentralprozessors, der CPU des Computers, entworfen. Deshalb sollten wir, wenn wir über den Chipsatz sprechen, auch über die damit kompatiblen CPUs und die Möglichkeiten sprechen, die er uns in Bezug auf Kapazität und Geschwindigkeit bietet. Daher ist der Chipsatz die Kommunikationssteuerung und der Chip oder die Chips, die für die Steuerung des Datenverkehrs auf der Hauptplatine verantwortlich sind. Wir sprechen über CPU, RAM, Festplatten, PCIe-Steckplätze und letztendlich alle Geräte, die an den Computer angeschlossen werden können.

Gegenwärtig finden wir zwei Chipsätze auf einer Platine oder besser gesagt auf Bord und Prozessor, die Nord- oder Nordbrücke und die Süd- oder Südbrücke. Der Grund, sie so zu nennen, liegt in ihrer Position auf der Platine, die erste oben, die der CPU am nächsten liegt (Norden) und die zweite unten (Süden). Dank des Chipsatzes können wir das Motherboard als Hauptbus des Systems betrachten. Die Achse, die in der Lage ist, Elemente verschiedener Hersteller und unterschiedlicher Art auf integrierte Weise und ohne Inkompatibilitäten zwischen ihnen miteinander zu verbinden. Zum Beispiel ein Asus-Board mit einer Intel-CPU und einer Gigabyte-Grafikkarte.

Seit dem Erscheinen der ersten auf elektronischen Transistoren basierenden Prozessoren 4004, 8008 usw. erschien das Konzept des Chipsatzes. Mit dem Aufkommen von PCs wurde die Verwendung zusätzlicher Chips auf dem Motherboard zur Verwaltung von RAM, Grafik, Soundsystem usw. populär. Seine Funktion war klar, die Arbeitslast des Hauptprozessors zu reduzieren und ihn in anderen Schaltkreisen abzuleiten, die wiederum mit ihm verbunden waren.

Nordbrücke: Funktionen und Merkmale

Intel G35 North Bridge

Wir werden sehen, wie der Nord-Chipsatz gegen den Süd-Chipsatz definiert, was sie sind und wie sie funktionieren. Wir werden mit dem wichtigsten beginnen, nämlich der Nordbrücke.

Der Nord-Chipsatz ist nach der CPU selbst die wichtigste Schaltung. Zuvor befand es sich auf dem Motherboard und direkt darunter, wobei ein Chip verwendet wurde, der fast immer mit einem Kühlkörper ausgestattet war. Heute ist die North Bridge direkt in Prozessoren von Intel und AMD, den führenden Herstellern von PCs, integriert.

Die Funktion dieses Chipsatzes besteht darin , den gesamten Datenfluss zu oder von der CPU zum RAM, den AGP-Bus (vorher) oder PCIe (jetzt) ​​von der Grafikkarte und auch den des Süd-Chipsatzes selbst zu steuern. Aus diesem Grund wird es auch als MCH (Memory Controller Hub) oder GMCH (Grafik-MCH) bezeichnet, da in vielen nördlichen Chipsätzen auch Grafiken integriert waren. Seine Aufgabe ist es daher , den Betrieb des Prozessorbusses oder FSB (Front Side Bus) zu steuern und die Datenverteilung zwischen den oben genannten Elementen vorzunehmen. Derzeit sind alle diese Elemente in einem einzigen Silizium in der CPU eingebettet, was jedoch nicht immer der Fall war.

Entwicklung der Nordbrücke

Interne Architektur der in den AMD Ryzen 3000 integrierten Nordbrücke

Anfänglich hatten sowohl AMD- als auch Intel-Karten und sogar andere Hersteller wie IBM diese Chipsätze physisch auf der Karte angeordnet. Angesichts der Notwendigkeit, integrierte Schaltkreise zu erstellen, die wenig Platz beanspruchen und die Anzahl der Aufgaben für die Prozessoren verringern, bestand die einzige Möglichkeit darin, sie zu trennen und die CPU über den FSB mit ihr zu verbinden.

Die Komplexität lag fast auf dem Niveau der Prozessoren, sodass sie auch Wärme erzeugten und Kühlkörper benötigten. Es war auch die einzige Möglichkeit, das System zu übertakten. Anstatt den CPU-Multiplikator zu erhöhen, wurde der FSB- Multiplikator erhöht, der heute der BCLK- oder Bus- Takt sein würde. Dank dessen stieg der Bus letztendlich von 400 MHz auf 800 MHz, wodurch auch die CPU-Frequenz und der RAM anstiegen.

Der Hauptgrund, warum die wichtigsten CPU-Hersteller damit begannen, diesen Chipsatz in ihre CPUs zu integrieren, war die dadurch eingeführte Latenz. Bei Prozessoren, die bereits eine Frequenz von mehr als 2 GHz überschreiten, wurde die Latenz zwischen RAM und RAM zu einem Problem und einem großen Engpass. Das Halten dieser Funktionen auf einem separaten Chip begann dann ein Nachteil zu sein.

Intel begann 2011 mit der Verwendung eines in die CPU integrierten Nord-Chipsatzes aus der Sandy Bridge-Architektur und der Änderung der Benennung seiner CPUs in Intel Core ix. Nehalem-CPUs wie Intel Core 2 Duo und Quad hatten noch eine separate Nordbrücke von ihnen.

Und wenn wir über AMD sprechen, hat der Hersteller bereits 2003 damit begonnen, diese Lösung von den ersten Athlon 64-Prozessoren mit HyperTransport-Technologie zu verwenden, um seine Nord- und Südbrücke zu verbinden. Ein Hersteller, der die x86-Architektur mit 64 Bit startete und der CPU lange vor seinen Konkurrenten einen Speichercontroller hinzufügte.

Südbrücke: Funktionen und Merkmale

AMD X570

Das nächste Element beim Vergleich des Nord-Chipsatzes mit dem Süd-Chipsatz ist die Südbrücke oder bei Intel auch ICH (Input Controller Hub) und bei AMD FCH (Controller Hub Fusion).

Wir könnten dann sagen, dass die Südbrücke der wichtigste Chip auf einem Motherboard ist, seit die Nordbrücke in die CPU verlagert wurde. Dies ist der erste Unterschied, da es derzeit noch installiert ist und sich seit seiner Einführung praktisch an derselben Position befindet. Dieses elektronische Gerät koordiniert die verschiedenen Ein- und Ausgabegeräte, die an den Computer angeschlossen werden können.

Wir verstehen unter Eingabe-Ausgabe-Geräten alles, was im Vergleich zum RAM-Speicherbus als niedrige Geschwindigkeit angesehen wird. Wir sprechen zum Beispiel von USB-Anschlüssen, SATA-Anschlüssen, Netzwerk- oder Soundkarten, der Uhr und sogar der APM- und ACPI-Energieverwaltung, die ebenfalls vom BIOS verwaltet wird. Es gibt viele Verbindungen zu diesem Chip, und je nach CPU-Generation wird auch der PCIe 3.0- oder 4.0-Bus angeschlossen.

Die Chipsätze haben derzeit mit Geschwindigkeiten von mehr als 1, 5 GHz eine große Leistung erlangt und benötigen aktive Kühlsysteme wie im Fall der neuen Generation AMD X570. Die leistungsstärksten Modelle wie das oben genannte AMD und das Intel Z390 verfügen über bis zu 24 PCIe-Lanes, in denen die verschiedenen Verbindungen von Hochgeschwindigkeits-Peripheriegeräten wie M.2-SSDs und anderen PCIe-Steckplätzen im Erweiterungsbereich der Platine verteilt werden können.

Dieser Chip ist seit Anfang 1991 mit dem Konzept der lokalen Busarchitektur präsent. Darin war der PCI-Bus in der Mitte des Diagramms dargestellt, während wir nach oben die Nordbrücke und nach unten die Südbrücke hatten, die für die "langsameren" Geräte verantwortlich waren.

Aktueller Süd-Chipsatz und seine Bedeutung

Der Chipsatz verwaltet nicht nur die Ein- / Ausgabegeräte auf der Karte, sondern spielt auch eine sehr wichtige Rolle für die Kompatibilität mit der CPU. Tatsächlich erscheinen in den meisten Fällen Chipsätze zusammen mit neuen CPUs, die auf den Markt gebracht wurden und mit ihrer Architektur in Verbindung stehen.

Dies ist nicht immer der Fall, da sowohl AMD als auch Intel über Chipsätze verfügen, die mit verschiedenen CPU-Generationen kompatibel sind, obwohl je nach Fall bestimmte Funktionen verfügbar sind oder nicht. Zum Beispiel unterstützt der AMD X570-Chipsatz PCIe 4.0 zusammen mit dem neuen AMD Ryzen 3000. Wenn wir Ryzen 2000 jedoch auf eine Karte setzen, die auch kompatibel ist, wird der Bus zu PCIe 3.0. Gleiches gilt für die Geschwindigkeit des RAM und seiner werkseitigen JEDEC-Profile. Diese Kompatibilität hängt weitgehend vom BIOS und seiner Firmware ab, da es letztendlich für die Verwaltung der grundlegenden Parameter der verschiedenen Elemente auf der Karte verantwortlich ist.

Aktuelle Intel-Chipsätze

Chipsatz	MultiGPU	Bus	PCIe-Spuren	Info
Für Intel Core Prozessoren der 8. und 9. Generation Sockel LGA 1151
B360	Nein	DMI 3.0 bis 7.9 GB / s	12x 3, 0	Aktueller Mittelklasse-Chipsatz. Unterstützt kein Übertakten, unterstützt jedoch bis zu 4x USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX und SLI	DMI 3.0 bis 7.9 GB / s	24x 3.0	Derzeit leistungsstärkerer Intel-Chipsatz, der zum Spielen und Übertakten verwendet wird. Große Anzahl von PCIe-Lanes, die +6 USB 3.1 Gen2 und +3 M.2 PCIe 3.0 unterstützen
HM370	Nein (Laptop-Chipsatz)	DMI 3.0 bis 7.9 GB / s	16x 3, 0	Der derzeit am häufigsten im Gaming-Notebook verwendete Chipsatz. Es gibt die QM370-Variante mit 20 PCIe-Lanes, obwohl sie wenig genutzt wird.
Für Intel Core X- und XE-Prozessoren im LGA 2066-Sockel
X299	CrossFireX und SLI	DMI 3.0 bis 7.9 GB / s	24x 3.0	Der Chipsatz für Intels begeisterte Range-Prozessoren

Aktuelle AMD-Chipsätze

Chipsatz	MultiGPU	Bus	Effektive PCIe-Lanes	Info
Für AMD Ryzen- und Athlon-Prozessoren der 1. und 2. Generation im AMD-Sockel
A320	Nein	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	Es ist der grundlegendste Chipsatz im Sortiment, der auf die Grundausstattung der Athlon APU ausgerichtet ist. Unterstützt USB 3.1 Gen2, aber kein Übertakten
B450	CrossFireX	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	Der Mittelklasse-Chipsatz für AMD, der das Übertakten unterstützt, sowie der neue Ryzen 3000
X470	CrossFireX und SLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	Die am häufigsten für Spielgeräte verwendete bis zur Ankunft des X570. Seine Boards sind zu einem guten Preis und unterstützen auch Ryzen 3000
Für AMD Athlon der 2. Generation und Ryzen-Prozessoren der 2. und 3. Generation im AM4-Sockel
X570	CrossFireX und SLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	Nur Ryzen der 1. Generation sind ausgeschlossen. Es ist der leistungsstärkste AMD-Chipsatz, der derzeit PCI 4.0 unterstützt.
Für AMD Threadripper Prozessoren mit TR4 Sockel
X399	CrossFireX und SLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	Der einzige verfügbare Chipsatz für AMD Threadripper. Die wenigen PCI-Lanes sind überraschend, da das gesamte Gewicht von der CPU getragen wird.

Zusammenfassung der Unterschiede zwischen Nord-Chipsatz und Süd-Chipsatz

Zur Synthese werden wir alle Funktionen der beiden Chipsätze aufschlüsseln, um noch deutlicher zu machen, wofür sie sich jeweils eignen.

AMD Ryzen 3000 - X570 Architektur

Stromfunktionen des Nord-Chipsatzes

Im Laufe der Zeit haben die Funktionen des Nord-Chipsatzes gegenüber dem Süd-Chipsatz auf ziemlich überraschende Weise zugenommen. Während sich die ersten in CPUs integrierten Versionen nur mit der Steuerung des RAM-Speicherbusses befassten, haben sie ihre Optionen jetzt mit der Einführung des PCI-Express-Busses erweitert. Mal sehen, was sie alle sind:

• Speichercontroller und interner Bus: Dies sind immer noch die Hauptfunktionen. Für AMD haben wir den Infinity Fabric-Bus und für Intel den Ring and Mesh-Bus. Ein 64-Bit-Bus, der im Fall des neuen AMD Ryzen 3000 bis zu 128 GB RAM im Dual Channel oder Quad Channel (Ketten mit 128 oder 256 Bit gleichzeitig) mit bis zu 5100 MHz adressieren kann. Kommunikation zwischen CPU und South Bridge: Natürlich haben wir den Kommunikationsbus zwischen der CPU und der Südbrücke, den wir gesehen haben. Im Fall von Intel heißt es DMI und es ist in seiner Version 3.0 mit Übertragungsgeschwindigkeiten von 7, 9 GB / s. Verwenden Sie für AMD 4 PCIe 4.0-Lanes in den neuen CPUs, die ebenfalls 7, 9 GB / s erreichen. Teil der PCIe-Lanes: Die aktuellen Prozessoren bzw. Nordbrücken können Daten direkt von den PCIe-Steckplätzen weiterleiten. Die Kapazität wird in Fahrspuren gemessen und kann 8 bis 48 Threadripper haben. Diese werden direkt in PCIe x16-Steckplätze für Grafikkarten und sogar M.2-SSDs eingesetzt. Hochgeschwindigkeitsspeichergeräte: Tatsächlich ist dies eine der Funktionen des Nord-Chipsatzes. Es behandelt einen Teil der Lagerung entsprechend dem Design der Platte und ihrer Reichweite. AMD verbindet immer einen M.2 PCIe x4-Steckplatz mit seiner CPU, während Intel dasselbe für seine Intel Optane- Speicher tut. USB 3.1 Gen2- Anschlüsse: Wir können sogar USB-Anschlüsse finden, die an die CPU angeschlossen sind, insbesondere die Thunderbolt 3.0-Schnittstelle von Intel. Integrierte Grafik: In ähnlicher Weise verfügen viele aktuelle CPUs über integrierte Grafik oder IGP. Der Weg zum E / A-Bedienfeld der Karte erfolgt über den internen Controller mit einem HDMI- oder DisplayPort-Anschluss. Auf diese Weise können wir Inhalte problemlos in 4K 4096 × 2160 @ 60 FPS abspielen. Wi-Fi 6: Darüber hinaus werden die neuen CPUs drahtlose Netzwerkfunktionen direkt in ihre neuen Chips integrieren und mit dem neuen Wi-Fi-Standard, der mit dem IEEE 802.11ax- Protokoll arbeitet, noch mehr Funktionen hinzufügen.

Intel Core 8th Generation und Intel Z390 Architektur

South Chipsatz Stromfunktionen

Seitens der Südbrücke werden wir derzeit alle diese Funktionen haben:

• Direkter Bus zur CPU: Wie bereits erwähnt, werden die Nord- und Süd-Chipsätze über einen Bus verbunden, um die relevanten Daten an die CPU zu senden. Sowohl Intel als auch AMD arbeiten heute mit einer Geschwindigkeit von fast 8 GB / s. Teil der PCIe-Lanes: Der andere Teil der PCIe-Lanes, über den die CPU nicht verfügt, befindet sich in der South Bridge. Je nach Leistung des Chipsatzes liegen sie zwischen 8 und 24. In ihnen sind M.2 PCIe x4-Steckplätze, Erweiterungs-PCIe-Steckplätze und verschiedene Hochgeschwindigkeitsports wie U.2 oder SATA Express verbunden. USB-Anschlüsse: Die meisten USB-Anschlüsse werden direkt an diesen Chipsatz angeschlossen, außer in bestimmten Fällen, wie bereits erwähnt. Derzeit sprechen wir über USB 2.0-, 3.1 Gen1- (5 Gbit / s) und 3.1 Gen2- (10 Gbit / s) Ports. Netzwerk- und Soundkarte: Zwei weitere wichtige Erweiterungskomponenten sind die Ethernet- und Soundnetzwerkkarten, die immer mit diesem Chipsatz verbunden sind. SATA-Ports und RAID-Unterstützung: Ebenso wird langsamer Speicher immer mit der South Bridge verbunden. Die Kapazität reicht von 4 bis 8 SATA-Ports. Es bietet auch die Möglichkeit , RAID 0, 1, 5 und 10 zu erstellen. ISA- oder LPC-Bus: Dieser Bus ist auf aktuellen Motherboards weiterhin gültig. Daran haben wir neben der PS / 2-Maus und -Tastatur auch die parallelen und seriellen Schnittstellen angeschlossen. SPI- und BIOS-Bus: In ähnlicher Weise wird dieser Bus beibehalten und bietet Zugriff auf den Flash-Speicher des BIOS. SMBus für Sensoren: Temperatur- und Drehzahlsensoren benötigen zum Senden der Daten auch einen Bus, der dafür zuständig ist. DMA-Controller: Dieser Bus bietet ISA-Geräten direkten Zugriff auf den RAM-Speicher. ACPI- und APM-Energieverwaltung: Schließlich verwaltet der Chipsatz einen Teil der Energieverwaltung, insbesondere die Funktionsweise des Energiesparmodus zum Ausschalten oder Anhalten des Systems.

Schlussfolgerung über Nord-Chipsatz gegen Süd-Chipsatz

Nun, dieser Artikel erreicht diesen Punkt, an dem wir detailliert beschreiben, woraus die Nordbrücke und die Südbrücke bestehen. Darüber hinaus haben wir seine Entwicklung und alle Funktionen von jedem von ihnen auf aktuellen Motherboards gesehen.

Jetzt hinterlassen wir Ihnen einige Hardware-Artikel, um weiter zu lernen:

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