详解各种主板上的芯片组

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当我们观察一块没有安装cpu的主板时会发现，在主板上有几块最大的芯片，这几块芯片就是主板最重要的元件。在业界一般将这几块芯片合起来称作芯片组，英文名称为chipse ts。最早做出芯片组的是美国的chips公司。 　　在586档次的主板中，如华硕p／i－p55t2p4，有两块芯片的尺寸较大，一块芯片上标有 fw82439hx，一块芯片上标有sb82371sb，于是我们称这块主板使用的是intel公司的82430hx 芯片组。如联想的55tx－a主板，有一块芯片上标有fw82439tx，一块芯片上标有fw82371ab ，于是我们称这块主板使用的是intel公司的82430tx芯片组。intel公司在686档次的芯片组中有82440fx、82440lx等。在cpu的竞争日益明朗化的今天，芯片组最能反映出电脑系统的技术水平。主机板的性能主要取决于它采用的芯片组。实际测试证明：采用相同芯片组的主板，性能方面基本上没有区别。 　　intel芯片组 　　intel 430tx芯片组 　　英特尔发表pentium mmx处理器后，各主板厂家和电脑爱好者都期待新一代的奔腾芯片组。英特尔发表支持pentimu mmx的芯片组就是430tx。430tx包括的功能较多，适适用于笔记本电脑和台式电脑上，取代了早期奔腾机主板所用的430vx、430hx芯片组，以及专门用于笔记本电脑上的430mx芯片组。下面谈谈430tx的一些主要功能。 　　1.功能概要 　　◇专门为mmx处理器设计 　　◇动态电源管理技术（dynamic power management architecture，dpma）为笔记本型电脑提供了阶段式的电源管理，而台式电脑亦可具有相同的功能，支持acpi（advanced con fiquration and power interface），让操作系统直接对能源进行管理 　　◇支持高速ide接口ultra dma／33 　　◇支持高速sdram和edo ram 　　◇提供concurrent pci：增强pci处理video以及mpeg软件重放能力 　　◇支持usb：在笔记本型电脑上首次使用，使其也具有连接usb周边设备的能力 　　2.专为mmx设计 　　430tx特别针对sdram进行了优化工作，读写周期从430vx的6－1－1－1提升到5－1－1－1。此外，430tx增加了对每列（bank）内存的容量支持，不论是72线的edo ram，或者168线的sdram，每条都最大支持至64mb。430tx最多支持256mb内存，由于430tx读写内存的速度进步了，发挥了sdram在高速时钟主板上的运算表现。 　　3.神奇的电源管理功能 　　430tx主要是为笔记本电脑设计，所以加入了很多先进的电源管理功能，包括分阶段式的暂停省电功能，软件控制开关机，以及多重开机功能。 　　所谓多重开机，就是不论是按电源开关、modem启动，都可以启动电脑立即进入操作系统。而电脑在接收到讯号后自动关机（例如规定时间关机，或者操作系统发出指令，如接收完传真等），并进入一个acpi备用状态。 　　除了笔记本电脑，台式电脑也会用上这些能源管理功能，只要配合支持的操作系统，如windows 95 osr2、windows 98，你甚至可以利用电话和笔记本电脑，遥控开启家中电脑存取文件。 　　4.高速硬盘接口 　　430tx支持由intel和quantum共同制订的ultra dma／33接口，ultra dma／33又称pio mode4，传送速度达每秒33mb，比现在pio mode 3的16.6mb快一倍，并可兼容现有的ide接口，430tx使用了新的pⅱx 4驱动程序，更加减少了ide接口对处理器的资源消耗，从而加快系统速度。 　　5.与其它芯片组的比较 　　英特尔固然是芯片组的龙头，不过仍然有不支持的地方，那就是75mhz的时钟频率，英特尔仍未表示其430tx支持75mhz以上的外频。固然我们发现有部分使用430tx的主板加有75mhz，甚至83mhz时钟速度设定，以支持cyrix 6x86 pr200＋，以及m2处理器。 　　那么，兼容芯片组形势又如何？via推出了其支持75mhz的apollo vp芯片组的改版apollo vpx。 　　apollo vpx是经改良优化的芯片组，全部支持83mhz和75mhz外频，而pci bus保持在33mhz，增加系统配搭显示卡等pci卡的稳定性，此外，vpx亦加入支持usb和ultra dma／33，加上原来具有的功能，包括对edo／sdram／brush edo ram的支持，最大记忆体支持容量达512 mb，以及支持apci能源管理，使apollo vpx功能比430tx还要强。基于贸易关系，apollo vp x特别针对cyrix m2和amd k6进行优化。 　　目前市场上采用430tx芯片组的主板有华硕的tx97系列、中凌的ac－5000和atc－5020(atx架构）等。 　　intel 440lx芯片组 　　目前大量的pentiumⅱ主板上都采用intel 82440lx agp芯片组，它支持单、双pentium ⅱ处理器。82440lx含有82430tx的所有功能，两芯片组的性能比较如下表。 　　82440lx和82430tx芯片组比较 　　芯片组特点　　　　　　82440lx芯片　　82430tx芯片 　　内存类型　　　　　　　sdram，edo　　 sdram，edo 　　最大内存　　　　　　　384mb　　　　　256mb 　　最大缓存　　　　　　　512kb　　　　　512kb 　　可读入缓存的最大内存　384mb　　　　　64mb 　　支持ecc　　　　　　　 是　　　　　　否 　　支持ultradma/33　　　是　　　　　　 是 　　支持usb　　　　　　　 是　　　　　　是 　　支持agp　　　　　　　 是　　　　　　是 　　总线频率　　　　　　　66mhz　　　　　66mhz 　　由440lxagp芯片组构成的系统结构框图如下： 　　 　　440bx芯片组 　　在1998年4月，intel公司发布了支持100mhz外频的pentium ⅱ 350／400mhz处理器。为了配合pentium ⅱ 350／400mhz cpu工作的芯片组，同时推出的440bx agpset，它是intel第一套既支持66mhz又支持100mhz外频的芯片组，可充分发挥pentium ⅱ 350／400mhz的性能，是使p6步入100mhz系统规格的重要产品。440bx拥有440lx芯片组的所有功能，包括支持agp和acpi能源管理，而且同时兼容100mhz和66mhz系统规格，除可使用最新的pentium ⅱ35 0／400mhz cpu之外，亦可使用原先发布的pentium ⅱ233至333mhz。440bx另一个改进的地方，就是最多可支持1gb的主内存，能够满足作为服务器应用的要求，并且具有笔记本电脑用的节电控制功能。笔记本电脑用的440bx是第一套将pentium ⅱ cpu引入笔记本电脑的芯片组。 　　1.440bx芯片组的特点 　　(1)更宽的管道、更大的流量 　　由于把系统总线的带宽进步到100mhz，并使用100mhz sdram内存，使440bx芯片组不仅可提供更宽的通道，而且还能提供更快的数据流量，因而进步了系统性能。 　　(2)使用qpa，进步了系统性能 　　intel的四端口加速器（quad port acceleration，qpa）进步了在pentium ⅱ、agp接口、100mhz sdram和pci总线之间的数据传输的带宽。440bx芯片组通过qpa在四个关键的地方进步了系统性能： 　　◇改良的总线仲裁(bus arbitration)结构； 　　◇更宽的系统级数据通道； 　　◇动态开放式页面存储器(dynamic open page memory)架构缩短了系统潜伏期； 　　◇硬件支持ecc存储器，进步了可靠性。 　　(3)使主板设计更具弹性 　　440bx芯片组给主板设计者在设计66mhz和100mhz系统时提供了更大的弹性，现在，一个基本的主板也可设计为支持所有的pentium ⅱ cpu（从233mhz到400mhz）。它可以在软件开发和兼容性测试方面节省工程资源。 　　(4)消除了桌面pc和笔记本电脑间的差距 　　440bx芯片组支持移动系统（笔记本电脑）用pentium ⅱ cpu处理器，它使移动系统可以从apm（advanced power management，高级能源管理）和wfm（wired for management，连线管理）中受益，在网络上使移动系统的功能同桌面系同一致。 　　(5)配合使用i740显示卡时，可以得到更佳的3d、多媒体和游戏平台(intel公司这样以为)。 　　2.440bx芯片组功能概述 　　440bx芯片组由82443bx主桥(host bridge)芯片和82371eb(pⅱx4e)i／o芯片组成。 　　(1)主芯片82443bx的功能如下： 　　◇支持单／双pentium ⅱ 处理器 　　◇64位总线接口(gtl＋based host bus interface)，最大总线工作频率为100mhz 　　◇64位主内存接口，为sdram优化。82443bx集成了内存控制器，支持的功能有： 　　内存类型：sdram或edo ram(笔记本电脑专用)； 　　内存容量：8mb到512mb(1gb with registered dimms)； 　　寻址类型：对称和非对称寻址。 　　◇支持ecc(error checking ＆correcting 错误检测与纠正) 　　◇32位主pci总线接口，集成pci仲裁器（arbiter） 　　◇133mhz数据传送能力的agp接口，agp规格1.0版本。支持同步agp接口，理论上可达到500mb／s的传输速率(使用133mhz agp设备时) 　　◇在所有接口之间都具有数据缓冲器，以适应高数据流量和并发操作的需要 　　◇支持深绿电源管理功能 　　(2)pⅱx4e是一个高度集成的多功能芯片，它具有下面的功能: 　　◇pci－isa桥接器，pci 2.1版本，支持3.3v和5v 33mhz pci设备 　　◇支持深绿电源管理功能 　　◇增强的dma控制器，中断控制器和计时器 　　◇集成ide控制器，支持ultra dma／33 　　◇usb控制器，支持两个usb端口 　　◇系统管理总线，支持dimm 　　◇支持外部i／o apic（advanced programmable interrupt controller，高级可编程中断控制器）部件 　　◇支持即插即用 　　用440bx芯片组成系统与用440lx组成系统的结构基本相同。 　　非intel芯片组 　　intel公司是1995年开始进入芯片组和主板市场的，当其一公布这一消息，就引起世界的芯片组和主板生产商的恐慌，特别是台湾的厂商，由于台湾是世界上最主要的主板生产地。自从intel公司向市场上推出intel 430lx芯片组到1997年年初推出其586档次的tx芯片组，仅仅经过了两年时间。其一下子就占到了芯片组近90％的市场份额。 　　在intel那夺目的光辉下面，其它的芯片组厂商真的沉寂了吗? 　　没有。目前在市场上仍然能见到一些非intel芯片组的主板在销售。这些主板采用的芯片组一般都比intel的同档次的芯片组研制得稍晚，所以其往往采用了比intel芯片组更为先进的技术，且这些厂商除了被intel牵着鼻子走之外，还自己研发了不少用以进步系统性能的新技术，这些正是这一类主板的卖点。 　　下面我们简略介绍一下586档次非intel芯片组的情况。 　　via（威盛） 　　威盛电子股份有限公司是一家台湾的电子企业，其生产的芯片组被很多主机板厂商所采用。如台湾大众电脑公司(fic)就采用了via的486芯片组生产其486级主机板。 　　在586级产品中，via拥有较为完整的产品线，从486级到686级，均有不俗的表现。 　　1.82c570m apollo master 　　这是via最早的586级产品，支持pentium、cyrix 6x86、amd k5等微处理器，芯片组的集成度还相当低，采用的是0.7微米的工艺，并且是pqfp的封装形式。目前以这款芯片组生产的主板在市面上已经没有了。 　　2.82c580vp apollo vp1／vpx 　　这是via的第二代586级芯片组产品。这是via比较成功的一款产品，有很多主板生产厂商采用了这一芯片组生产主板。比较有名的就是香港海洋公司生产的rhino 12采用的就是这一芯片组，其以较丰富的功能、稳定的性能和公道的价格在业界获得较高的声誉。这一芯片组的功能主要如下： 　　支持intel的pentium p54c、amd k5以及cyrix 6x86等处理器。支持多种内存，如fpm 、edo、burst edo、sdram、burst sram等，支持双cpu，支持uma（unified memory archit ecture）同一内存体系结构，支持usb接口。该芯片组主要由82c585vp、82c586、82c587vp 组成。都为pqfp封装。采用了0.6微米的工艺。 　　其中apollo vpx又早于apollo vp1，两者的差别为，vp1仅支持同步的75mhz总线频率，而vpx支持非同步的75mhz总线频率。 　　3. 82c580vpx apollo vpx／97 　　这是82c580vp的后续产品，相对82c580vp来说，其完全支持pc97规范，其支持的cpu种类更多，包括intel的p54c和p55c、cyrix的6x86、m2、amd的k5和k6。为了使其能更好地支持cyrix 6x86 pr200＋cpu（外部频率75mhz），其中加入了一个非同步的cpu总线。此芯片组同时也支持cyrix／ibm的linear burst模式。这一芯片组中的南桥控制芯片82c586b pci ／isa是via比较先进的一颗控制芯片，其支持acpi／onnow、ultra dma 33以及usb接口等。 　　4. vt82c590vp apollo vp2和apollo vp2／97 　　这里包含了两代产品，这里主要介绍apollo vp2／97芯片组。这一芯片组包含两颗芯片，是业界中较具有经济效益而且兼容于socket 7插座的芯片组。vp2／97是目前唯一将ecc内存纠错、pc97规范、sdram、最大512mb内存以及支持2mb的cache等领先技术整合在一起的芯片组。由于vp2／97技术的先进性，最近在取得授权的情况下，amd公司根据vp2／97的核心逻辑设计了amd－640芯片组。这一芯片组也是amd公司推荐的特别支持amd k6的微处理器。 　　vp2／97芯片组的功能包括：支持intel的p54c和p55c、cyrix的6x86和m2、amd的k5和k6处理器，支持ultra dma 33 eide、usb接口、rtc／cmos内置芯片组中，支持acpi电源管理规范。 　　5. apollo vp3 　　这是全球第一颗pentium级的支持最新agp的芯片组，而intel只有其支持pentium ⅱ的 82440lx芯片组才支持agp，所以这就满足了一些用户对于在pentium级的系统上使用agp。 　　vp3芯片组由两颗芯片组成，北桥是一颗vt82c597，为一456球的球形封装芯片，南桥是一颗vt82c586b，为一208脚的pqfp封装芯片。其主要规格如下：符合pc97规范，支持acpi能源管理，芯片内置ultra dma 33 eide接口、usb接口、键盘和ps／2鼠标控制器、rtc(实时时钟）／cmos。支持3.3v（支持5v容差）的dram、agp接口。 　　sis（矽统） 　　sis（矽统）的英文全称为“silicon integrated systems corporation”，也是生产芯片组的老牌厂商，在486的年代就有不少主机板厂商采用sis的芯片组。最有名的就是华硕生产的采用sis芯片组的主机板。 　　在586级的芯片组中，sis较为有名的有以下几款： 　　1.5511／5512／5513 　　这一芯片组是sis较早的仅支持pentium、cyrix 6x86和amd 5k86处理器的芯片组。其中5511为pci／isa和高速缓存的控制器，而5512则是pci本地数据缓冲器，5513是pci系统输入／输出芯片，此芯片组不支持mmx级的处理器，也不支持sdram等较新的主机板新技术。 　　台湾的dtk公司生产的pam－0036s主机板采用的就是sis的5511、5512、5513芯片组，主板上集成了sis6205的显示芯片。 　　2.5581／5582 　　这一芯片组是较后期的产品，其支持最高达75mhz的总线频率。支持fpm／edo／sdram各种内存，集成了acpi高级电源控制接口控制器，支持usb接口，将rtc（实时时钟）和键盘控制芯片也集成在了芯片组里，而intel的430tx芯片组也只是将rtc集成在了82371ab芯片里。sis是世界少数几家有能力采用bga（球形封装）的厂商，此芯片组采用了486球的bga封装，采用了0.35微米，3.3v的技术。另外此芯片组还采用了很多改善pci总线及高速缓存的技术，如pci总线的异步模式等，在此不逐一叙述。 　　3.5591 　　这一芯片组是继5581／5582以后的产品，同5581／5582比其最大的改善是：支持的最大内存增加到768mb；支持agp总线；支持ultra dma 33。5591一般同5595形成一组，5591芯片采用了533球的bga封装，0.35微米，3.3v技术，而5595采用的是pqfp（普通陶瓷封装），共有208脚，采用0.5微米，5v技术。 　　4.5597／5598 　　这款芯片组是sis比较有特色的一款芯片组，其除了支持一些较新的主机板技术，如75mhz的外部频率，fpm／edo／sdram内存，usb接口，acpi能源管理等，还在芯片组中集成了2d图形／图像加速器（即显示模块）。所以此款主机板主要供给对于显示要求不高的场合，也是一种低成本的选择。此芯片组采用的是480球bga封装，0.35微米，3.3v技术。 　　华硕sp97－v主机板采用的就是5598芯片组。 　　ali（扬智） 　　ali（扬智）的英文名称为“acer lab ………”，是台湾宏基的关系企业。其生产的586档次的芯片组被命名为aladdin（阿拉丁），目前推广的有aladdin ⅲ、aladdin ⅳ、alad din ⅳ＋。 　　1.aladdin ⅲ 　　aladdin ⅲ的芯片名称为m1521／m1523，支持intel的pentium系列、cyrix的6x86、amd k5等微处理器，支持sdram，支持内存ecc纠错，支持32位的dram。符合pci 2.1规范，支持usb接口，采用了bga的封装。 　　2.aladdin ⅳ 　　aladdin ⅳ的芯片名称为m1531／m1533，支持intel的pentium、pentium mmx系列、cyrix的m1及m2、amd的k5、k6微处理器。支持acpi电源管理接口，支持ultra dma 33传输，支持深绿色能源规范，支持热插拔，支持sdram及ecc内存纠错。采用了bga封装。 　　3.aladdin ⅳ＋ 　　aladdin ⅳ＋的芯片名称为m1531／m1543，北桥芯片仍然使用的是aladdin ⅳ的芯片，而南桥芯片则作了改进，在m1533的基础上增加了ultra i／o功能。采用bga封装。 　　opti 　　opti的芯片组在486时代的市场上经常能见到，但在586时代，其产品已经萎缩了。目前在市面上能够看到的是一块金鹰主板采用的是opti的芯片组。另外比较著名的就是海洋公司的rhino 8主板采用的是viper－m芯片组。 　　1.vendetta（82c750） 　　这是opti较新的一款芯片组产品，它主要是为奔腾级的高性能应用系统而设计的。其采用bga封装，为单芯片。支持intel的pentium、cyrix的6x86、amd的5k86处理器；支持sdram以及ecc内存纠错，同时也支持ultra dma ide以及ecc内存纠错，同时也支持ultra dma ide 以及usb接口。并且也支持uma结构。 　　2.viper xpress＋ 　　这也是opti较新的产品，支持pentium、6x86和k5微处理器，支持fpm／edo内存。它比较有特色的是具有深度缓冲（deep buffer）支持，可以大幅进步dram和pci子系统的动作性能。 　　amd 　　amd是世界上几家微处理器生产厂家之一，在intel公司的打压下，不断革新开发出更多的产品。由于via的vp3芯片组对于非intel的微处理器支持非常好，所以在via的授权下，amd开始生产一款称为amd－640的芯片组，这一款芯片组实在就是via的apollo vp2／97芯片组。amd在其基础上对其进行了优化，以更好地支持amd的k6微处理器。 　　固然这一款amd－640的芯片组同vp3相似，但我们还是有必要介绍一下其基本的功能。amd－640支持socket 7的微处理器，包括intel的pentium、pentium mmx；cyrix的6x86，对于amd自己生产的amd－k6微处理器，amd－640做了专门的优化。其支持sdram、ultra dma 33 eide接口，内置了ps／2键盘鼠标控制器和rtc，支持acpi能源管理、usb接口等。