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电脑南桥是什么

字号+ 作者:admin 来源: 2020-08-16 08:15 我要评论( )

电脑南桥是指电脑主板的南桥芯片,是基于个人计算机主板芯片组架构中的其中一枚芯片。南桥设计用来处理低速信号,通过北桥与中央处理器联系。部分的芯片组架构中,......

电脑南桥是指电脑主板的南桥芯片,是基于个人计算机主板芯片组架构中的其中一枚芯片。南桥设计用来处理低速信号,通过北桥与中央处理器联系。部分的芯片组架构中,会将南桥的功能与北桥集成在一起,而部分的南桥功能则删除。

各芯片组厂商的南桥名称都有所不同,例如英特尔称之为输出/输入控制器中心(Input/Output Controller Hub,ICH),NVIDIA 的称为 MCP,ATI 的称为 IXP/SB,AMD 也开始纳入 Fusion APU,并给予 FCH 这个标记,或称 Fusion 控制器中心,代表其南桥芯片。但在部分的芯片组架构中,会将南桥的功能与北桥集成在一起;或者将部分功能移到北桥,而部分的南桥功能则删除,将被删除的接口功能使用额外独立的芯片组提供功能。这样使得整个芯片组架构中只会有单一芯片,而不会另外的有南桥芯片。

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。

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。

双芯片设计

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。

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。

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。

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。

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