Что такое чипсет (chipset), северный и южный мост
Здравствуйте, уважаемые читатели блога overcomp.ru. Что-то я уже давно ничего не рассказывал про железо компьютера. Сегодня речь пойдет о чипсете. Чипсет (от англ. Chipset) представляет собой набор микросхем, который существует в любом компьютере, неважно ноутбук это или стационарный ПК, и с помощью которого осуществляется взаимодействие всех устройств, подключенных в данный момент к материнской плате. Чипсет, можно сказать, является центральным связующим узлом на материнской плате.
Чипсет, в свою очередь, состоит из двух главных компонентов — северного и южного мостов. В состав северного моста входит контроллер оперативной памяти, видеопроцессора, контроллеры шин DMI и FSB. Южный мост отвечает за порты «ввода-вывода» — то есть за работу всевозможных периферийных устройств (принтер, сканер, флеш-накопители, внешние жесткие диски и т.п.), а также за работу базовой системы «ввода-вывода» (BIOS).
Северный мост определяет вид процессора, который будет установлен в процессорный сокет на материнской плате, определяет его частоту, количество ядер и другие параметры. Не может быть такого, что в сокет будет установлена современная моедль процессора, а чипсет будет устаревшим и не сможет поддерживать этот процессор, обязательно должна быть четкая состыковка по этому параметру.
Кстати, слова «северный» и «южный» в наименованиях мостов находятся там не просто так, они несут важную функцию — обозначают расположение этих мостов относительно верхнего и нижнего края платы (сверху как бы север, снизу юг). На приведенном выше изображении можно заметить, что северный мост располагается аккурат межу процессорным сокетом, разъемами под оперативную память и видеокарту (синий разъем), а южный, в свою очередь — как можно ближе к портам для подключение внешних устройств.
Дело в том, что чем ближе расположены микросхемы чипсета к другим компонентам материнской платы, тем быстрее осуществляется взаимодействие между ними, грубо говоря скорость обмена данными возрастает с уменьшением расстояния. Получается, что мелочей здесь нет, все имеет смысл. Кроме того, такая компоновка позволяет создавать материнские платы самых маленьких размеров, в том числе для ноутбуков и нетбуков.
Возможно вы заметили, что на современных материнских платах может отсутствовать северный мост как таковой. Теперь все чаще можно встретить такую ситуацию, при которой северный мост конструктивно перемещается в центральный процессор, что значительно экономит место на системной плате, и столь же значительно усложняет конструкцию самой этой платы, что в конечном итоге не может не сказаться на ее стоимости, причем не в лучшую сторону.
Итак, как уже было сказано ранее, чипсет материнской платы состоит из двух частей, северного моста и южного моста. Между собой они обмениваются данными по шине DMI (Direct Media Interface), которая хорошо видна на схеме (2 рисунок от начала статьи). За соединение процессора с северным мостом отвечает шина FSB (Front-Side Bus), чем выше ее рабочая частота, тем быстрее будет работать компьютер.
Кстати, компания Intel разработала новую шину QPI, которая пришла на замену устаревшей FSB. Intel разработала ее в ответ на новую шину от компании AMD — HT (Hiper Transport). Пропускная способность шины QPI (25,6 Гбайт/с) возросла по сравнению с устаревшей FSB (8 Гбайт/с). Ранее, у AMD вместо шины HT была LDT (Like Data Transport).
Обратите внимание, на чипсет установлены радиаторы охлаждения, поскольку в процессе работы он может сильно нагреваться, а особенно под пиковой нагрузкой. Обычно, чем дороже материнская плата, тем больше внимания уделено всем элементам охлаждения (больше радиаторов, сами радиаторы большего размера и лучше металл, из которого они изготовлены).
Еще одним интересным моментом является то, что чипсет и процессор, под который рассчитана материнская плата, производит одна и та же фирма. Иначе говоря, если ваш процессор, к примеру, фирмы AMD, значит чипсет материнской платы сделала та же фирма. На самом деле фирм этих не две, как принято считать (Intel и AMD), а целых шесть, или даже больше. Оказывается ATI и Nvidia делают не только отличные видеокарты, но еще и чипсеты.
Есть еще два производителя, которых слава и всеобщее признание вообще обошли стороной, это фирмы SIS и VIA, на сколько мне известно, две эти фирмы занимаются только производством чипсетов и их чипсеты в продаже встречаются крайне редко. И да, есть еще два куда менее известных производителя чипсетов, честно говоря не помню как они называются, но они производят чипсеты в основном для серверных материнских плат.
Итак, предлагаю подвести итог всему вышесказанному:
- Чипсет влияет на все то, что от него зависит, а именно — тип оперативной памяти, тип процессора, версии портов USB, SATA и других портов, какой BIOS будет на материнской плате и др. Поэтому на вопрос «Какой самый главный компонент в системной плате?», можете смело отвечать — «Чипсет» и никто не сможет упрекнуть вас в неправильности ответа.
- Учтите, что чем дороже материнская плата, тем круче будет в ней чипсет. От чипсета зависит еще и то, какого уровня будут встроенные звуковая и сетевая карты. На более дорогих моделях плат звуковой чип проигрывает музыку значительно лучше («чище», басы глубже и насыщеннее), в сравнении с бюджетными моделями.
- Существует всего два типа чипсетов: в первом случае он представлен в виде южного и северного моста, во втором случае — на материнской плате можем наблюдать только южный мост, а северный спрятан в процессор (более современный вариант).
Если вы не знаете какой чипсет стоит на вашей материнской плате, а бумажной документации к ней под рукой нет, можно воспользоваться бесплатной программой «CPU-Z». В ней на вкладке «Mainboard» в графе «Chipset» будут отображены производитель и модель вашего чипсета. Кстати, если вам кажется, что ваш чипсет уже устарел и вы вдруг захотите его поменять, то при всем желании сделать у вас это не получится, потому как чипы эти «наглухо» впаяны в материнскую плату. Я надеюсь, что смог объяснить вам что такое чипсет. Спасибо.
Большим мозгам – большая память
Ближе всех к процессору всегда размещаются слоты модулей оперативной памяти DRAM. Они подключены непосредственно к процессору и только к нему. Количество слотов DIMM в основном зависит от процессора, так как контроллер памяти встроен в него.
В нашем примере процессор, который совместим с нашей материнской платой, имеет 2 контроллера памяти, каждый из которых оперирует 2-я модулями – следовательно, 4 слота DRAM поддерживает материнская плата. Вы можете видеть, что слоты памяти на ней окрашены таким образом, чтобы вы знали, какие из них управляются каким контроллером памяти (т.н. каналом памяти). Канал №1 управляет двумя черными слотами, а канал №2 – серыми.
Однако, в данном конкретном случае цветовая маркировка слотов на плате немного сбивает с толку (меня в том числе). Как выяснилось, каналу 1 на ней соответствует ближайшая к процессору пара разноокрашенных слотов, а каналу 2 – дальняя от процессора пара.
Подобная маркировка призвана стимулировать использование материнской платы в так называемом двухканальном режиме – при одновременном использовании обоих контроллеров общая производительность памяти повышается. Допустим, у вас есть два модуля памяти по 8 Гб каждый. Независимо от того, в какую пару слотов вы их вставите – серую или черную, – у вас всегда будет 16 Гб доступной памяти.
Если вы вставите оба модуля в оба черных (или оба серых) слота, процессор будет по сути иметь два пути для доступа к этой памяти. Но стоит только переставить модули в слоты разного цвета, и система будет вынуждена обращаться к памяти только с помощью одного контроллера. Учитывая, что он может управлять только одним каналом, нетрудно понять, что это не идёт на пользу производительности.
Наш пример материнской платы и ЦП использует чипы DDR3 SDRAM (Double Data Rate version 3, Synchronous Dynamic Random Access Memory – «синхронная динамическая память с произвольным доступом и с версией 3 двойной скорости передачи данных»), и каждый слот предназначен для одного SIMM или DIMM.
Вдоль нижнего края модуля памяти располагаются позолоченные контакты, обеспечивающие питание и обмен данными. У данного типа памяти этих контактов 240 (по 120 с каждой стороны).
Полезные дополнения и экстремальные изыски
Рынок материнских плат богат и разнообразен, производители стараются привлечь покупателя самыми разными способами. Мы коротко пройдём по основным дополнительным элементам материнских плат, которые часто упоминаются в рекламе.
- Дизайн — невзрачные зелёные и синие печатные платы остались далеко в прошлом, теперь к дизайну материнских плат подходят очень ответственно. В ход идут надписи, узоры, радиаторы необычной формы и встроенная подсветка — всё это никак не поможет отличить хорошую модельот плохой.
- Радиаторы — чипсет, подсистему питания и слоты М.2 часто оборудуют алюминиевыми радиаторами. Чем поверхность радиатора больше — тем лучше, и лишними они не бывают никогда. Для охлаждения чипсета Х570 устанавливают отдельные вентиляторы, но с ними стоит проявить осторожность, так как они могут оказать шумными.
- Светодиоды и экраны — многие материнские платы снабжены светодиодами для диагностики неполадок. Рядом с оперативкой зажглась красная лампочка — значит проблема где-то там. «Овеклокерские» модели иногда получают небольшие табло, на которые могут выводить точный код ошибки. Для систем без разгона в них нет особенной нужды.
- Кнопки и переключатели — атрибут дорогих плат, ориентированных на значительный разгон. На самой плате или на задней панели производители размещают кнопки и тумблеры для отката системы к заводским настройкам, обновления BIOS, восстановления безопасных настроек оперативной памяти и так далее, словом, всего, что может облегчить жизнь при экспериментах с оверклокингом.
- Защита — производители иногда усиливают слоты PCIe и DDR4 металлическими пластинами. Эти пластины влияют не только на эстетику и защищают от механических повреждений, но и в какой-то степени экранируют от электромагнитных наводок отсоседних компонентов.
- Бэкплейт — обратную сторону дорогих материнских плат иногда закрывают ппластиковой или металлической пластиной. Причин этому три: пластина дополнительно отводит тепло от мест крепления фаз питания, защищает хрупкие элементы от повреждений при сборке и монтаже и увеличиват общую жёсткость конструкции, чтобы снизить риск деформации текстолита и появления микротрещин при физическом воздействии. А ещё бэкплейт красиво смотрится на промо-фотографиях.
- OLED-экран — по последним веяниям флагманские материнские платы оснащаются небольшими OLED-экранами. На них выводятся данные о температуре и частоте процессора или просто красивые картинки на усмотрение пользователя.
Рейтинг чипсетов амд
Этот производитель предлагает два варианта наборов: конфигурацию с двумя традиционными комплектами мостов – южным и северным, и чипсеты, совмещающие в себе функции обеих мостов.
Более современные совмещённые конфигурации ориентированы на сокеты типа АМ4/TR4, сокеты предыдущих поколений совместимы со стандартными двойными чипсетами.
Для флагманских процессоров TR4 (Ryzen Theadripper) предназначен чипсет Х399, в котором большинство основных функций отсутствует по причине переезда в CPU, осталось только управление периферией. Благодаря такому решению удалось повысить производительность и улучшить охлаждение процессора. Чипсет поддерживает оверклокинг, поддерживает четырёхканальную ОП, подключение устройств по шине NVMe.
Чипсеты, ориентированные на ЦП АМ4, также разработаны в едином корпусе:
- Х470 можно назвать топовым набором микросхем, это отличное решение для геймеров и любителей разгона. Среди особенностей чипсета – поддержка двух видеоадаптеров, поддержка NVMe RAID, а также фирменной технологии StoreMI, позволяющей на аппаратном уровне объединять несколько накопителей в единый логический том и сбрасывать часто используемые файлы на более скоростной SSD-диск.
- В350 обладает меньшим функционалом, но, тем не менее, ориентирован на игровые ПК. Поддержка нескольких видеокарт и разгона здесь по-прежнему присутствует.
- А320 можно назвать массовым вариантом, используемым для «рабочих лошадок». Поддерживается только один графический акселератор, разогнать процессор тоже не получится, однако функционала набора достаточно для решения большинства повседневных задач.
А теперь рассмотрим, какой чипсет лучше для процессоров АМ3 :
Чипсеты для процессоров FM2 (Athlon, гибридная А-серия):
Чипсеты intel
Эта компания использует буквенную и цифровую комбинации применительно к своим чипсетам. Так, буквой Z обозначаются геймерские наборы, обладающие возможностью разгона, буквой Н обозначаются многофункциональные чипсеты среднего ценового уровня, буквой В – наборы для домашнего/офисного ПК, буквой Q – чипсеты для бизнес-ориентированных компьютеров. Кроме того, существует градация по функционалу (серии 1ХХ/2ХХ/3ХХ).
Начнём рейтинг с топовой трёхсотой серии:
- Z370/390 – чипсеты, которые можно назвать близнецами, разница между ними невелика. 370 набор появился на рынке раньше, поэтому в нём отсутствуют некоторые возможности, характерные для более поздних аналогов (например, здесь вы не увидите встроенную поддержку беспроводных сетей или USB1 второй генерации). Набор Z390 уже содержит USB1 и поддерживает Wireless-AC MAC.
- Серия с индексом Q, хотя и имеет поддержку работы нескольких видеокарт, в отличие от Z, не обладает возможностью разгона. Поскольку чипсет ориентирован на нишу бизнес-компьютеров, особого разнообразия в ассортименте серии вы не увидите.
- Чипсет Н370 по архитектуре во многом напоминает старшего собрата Z370, но это более бюджетный вариант. Здесь отсутствует поддержка оверклокинга, количество каналов PCI-E и USB меньше, нет поддержки беспроводных технологий. Но для среднестатистического компьютера материнка на основе Н370 – отличный выбор.
- В360 стоит на ступеньку ниже, но его функционал нельзя назвать бедным. Имеется поддержка USB1 Gen 2, двухканального контроллера оперативки, интегрированного в CPU графического ядра и скоростной шины 3.0.
- Если вы задумались, какой чипсет от Intel выбрать для бюджетного ПК, наиболее подходящий вариант – Н310. Здесь отсутствует поддержка скоростной шины PCI-E0, контроллер оперативной памяти имеет одноканальную архитектуру, версия DMI тоже не самая скоростная. Тем не менее, для нетребовательных пользователей это отличное решение.
https://www.youtube.com/watch?v=uv-aug400RA
А теперь – рейтинг чипсетов сотой/двухсотой серий:
- Х299 набор, стоящий особняком. Он предназначен для работы в паре с высокопроизводительными процессорами Skylake-X, а также Kaby Lake-X. Поддерживает материнки без встроенного графического ядра, допускает возможность разгона.
- Z170/270. Неплохой по соотношению стоимости к функционалу вариант для любителей разгона.
- Н170/270. Основное отличие от вышеназванного варианта – отсутствие возможности оверклокинга. В остальном – достойные чипсеты по приемлемой стоимости.
- В150/250 – чипсеты, которые можно назвать массовыми. Они отнюдь не бюджетные, но и звёзд в неба не хватают.
- Н110 – идеальное решение для бюджетной связки ЦП – МП. Если компьютер предназначен для офиса или домашнего использования, приобретать навороченную материнку не имеет смысла.
