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&&&&&& &&&主板上还剩啥？CPU整合GPU/北桥/南桥
主板上还剩啥？CPU整合GPU/北桥/南桥
日 00:13&出处：&【原创】 作者:孙敏杰 编辑:
主板芯片组：北桥和南桥功能概述
　　泡泡网主板频道2月6日&众所周知，主板上最重要、成本最高的两颗芯片，被称为北桥和南桥，其中北桥负责与处理器对接，主要功能包括：内存控制器、PCI-E控制器、、前/后端总线等，都是速度较快的模块；而南桥则负责外围周边功能，速度较慢，主要包括：磁盘控制器、网络端口、扩展卡槽、音频模块、I/O接口等等。
传统的南北桥芯片组功能示意图
　　 Intel与的新一代处理器，已经将传统北桥的大部分功能都整合在了CPU内部，Intel的Clarkdale与Sandybridge处理器则是完全整合北桥芯片，与其搭配的P55/H55/P67/H67等芯片组其实就是一颗南桥。
现在北桥已被整合在了CPU内部
　　 而现在，打算在未来的APU处理器当中，除了北桥外将南桥也完全整合进去，如此一来，与之搭配的主板上将不会再有芯片组，只是一块堆满接口和插槽的扩展输出板子而已。
Clarkdale：首次将北桥放在了CPU内部
　　 目前市场上热卖的Core i3 5XX和Core i5 6XX处理器就是基于Clarkdale核心的产品，它们首次整合北桥芯片（包括集成显卡），但整合的方式比较特别：
Clarkdale核心处理器封装示意图
　　 Clarkdale核心包括CPU和GPU两个部分，CPU部分使用了新一代32nm工艺制造，是双核心四线程设计；GPU部分就是传统意义上的北桥，为45nm工艺制造，内含双通道DDR3内存控制器、PCI-E控制器和集成显卡。
Clarkdale的北桥(GPU)和CPU部分示意图
　　 CPU部分和GPU部分是各自独立的，微观上通过QPI总线相连，宏观上被封装在了一起，接口是与Lynnfield相同的A1156。整体上来看Clarkdale不仅整合了内存控制器和PCI-E控制器，还整合了显示核心，看似更加先进。
　　 实际上，Clarkdale只是将原本放在主板上的北桥芯片，挪到了CPU的铁盖下面，本质上并没有整合任何东西（包括显卡和内存控制器）。但是与之搭配的H55芯片组，确实只剩下了一颗南桥。北桥的发热量远高于南桥，由于北桥位于处理器上面，因此用户再也不用担心主板的散热问题了。
Lynnfield：真正首次整合北桥
　　 目前市面上热卖的Core i7 8XX和Core i5 7XX处理器，就是基于Lynnfield核心的产品，这是真正意义上整合了北桥的处理器。
Lynnfield核心示意图
　　 Lynnfield相比Bloomfield（Core i7 9XX），在处理器内核部分几乎没有任何改动，同样是45nm工艺、原生四核心设计、支持超线程(仅限i7)、三级缓存容量也保持8MB，它也整合了内存控制器和QPI总线，但删去了一条内存通道，成为主流的双通道设计，QPI总线也删去了一条，仅保留一条。
Lynnfield与Bloomfield的L1/L2/L3完全相同
　　 事实上，对于大多数普通用户来说，三通道内存的带宽过剩，因此删去一条之后，性能并没有多少损失。另外Bloomfield内置的两条QPI总线是给多CPU互联之用，而在民用市场基本完全闲置，只有一条QPI总线用来连接北桥，因此删掉一条没有任何影响。
简化成双通道之后，Lynnfield的针脚数量和封装面积缩小不少
　　 Bloomfield已经整合了传统北桥最重要的功能——内存控制器，所以X58北桥当中就只剩下了PCI-E控制器。Lynnfield核心由于定位较低一些，考虑到大多数主流用户并不需要多显卡互联，因此Intel索性将北桥当中剩余的模块——PCI-E控制器简化之后（只有16条通道），全都整合在了CPU当中。
　　 正因为整合了PCI-E控制器的关系，Lynnfield的晶体管数以及核心面积都要比Bloomfield大，所以Core i7 8XX处理器的售价比相近频率的Core i7 9XX还要贵。好在P55主板要比X58便宜，而且双通道内存显然比三通道便宜，另外不支持超线程技术的i5 7XX售价还算厚道，因此很受欢迎。
★ 配套芯片组P55，接口类型LGA1156
　　 通过Intel官方Lynnfield核心示意图来看，处理器与芯片组之间居然没有使用QPI、而是通过DMI总线相连。要知道QPI总线带宽高达25GB/s，而DMI仅有2GB/s。
Intel官方的这张示意图让很多人产生误解
　　 事实上在Lynnfield核心内部，除了整合了内存控制器外，Intel连PCI-E控制器也整合了进去（因此上图显卡直接与CPU相连），这就相当于整颗北桥都被CPU吃掉了，连接CPU与北桥的QPI总线自然也不会幸免。如此一来，CPU将直接与“南桥”相连，他们之间的总线叫做DMI。
　　 也就是说，Lynnfield内部还是整合了QPI总线的，虽然只有一条，这一条QPI总线用以连接CPU核心部分与PCI-E控制器部分。Bloomfield核心的QPI总线频率可以随便超，而Lynnfield核心的QPI被锁定，其实没有任何关系，因为QPI的唯一用途就是连接北桥，内存走的是直连通道已经不经过QPI总线了，因此超频QPI不会有什么性能提升。
P55芯片组示意图
　　 P55是单芯片设计的芯片组，其本质上就是一颗南桥，功能和ICH10R没有太大区别，既不支持SATA3.0也不支持USB3.0，而且南桥中的PCI-E通道是落后的1.1版本。要知道Lynnfield核心内部整合的PCI-E 2.0通道只有16条，只能满足单显卡或者双显卡的需要，此时如果用户有需要使用高速的扩展设备（比如USB3.0扩展卡）的话，P55南桥提供的PCI-E 1.0接口就成为了最大瓶颈。
　　 为了缓解这一瓶颈，一线主板厂商不得不整合第三方PCI-E桥接芯片，将P55当中的多条PCI-E 1.0通道组合起来使用，这种方法让主板成本增加不少。
　　 Lynnfield核心不但整合了内存控制器、而且整合了QPI总线以及PCI-E总线，是真正意义上“消灭”了北桥芯片的处理器。但它定位中高端，因此并没有整合显卡。
SandyBridge：同时整合北桥和显卡
　　 Clarkdale核心虽然将CPU和GPU首次封装在了CPU基板上面，但本质上它并没有做到CPU和GPU的融合，竞争对手AMD认为Intel这种方式其实是“胶水”整合，他们自己的APU才是真正意义上的“融合”。
　　 Lynnfield虽然确实整合了北桥，但它在整合时并没有包括显卡。而Intel全新的Sandybridge处理器，则集众多先进技术与一身，在Lynnfield核心的基础上，加入了新一代核心显卡，架构方面也有所微调。这是第一款真正意义上整合了北桥+显卡的处理器。
　　 毫无疑问，SandyBridge相对于上代的Clarkdale来说，最大的改进就是将GPU部分真正融入了CPU核心内部，这样GPU部分也使用了先进的32nm工艺，并且可以充分利用CPU部分的大容量三级缓存以及低延迟的内存控制器，共享内存带宽，从而让集显部分获得可观的性能提升。
GPU处理单元和CPU核心被整合在了一颗芯片上面
　　 除了CPU和GPU真正无缝整合在一起之外，Intel还对CPU与GPU两大处理器核心分别做了优化与改进，获得更高的指令执行效率，此外整合内存控制器相比上代产品带宽将更高、延迟会更低，而且CPU的三级缓存也可以被GPU共享，因此整合显卡的性能获得了非常客观的提升。
　　 优化的核心、智能的频率控制、以及单一32nm工艺的核心，SandyBridge相比上代产品速度更快、功率更小，处理器效能被提升到新的境界！
Zacate APU：AMD的CPU+GPU方案消灭北桥
　　 AMD的Athlon 64是业界首次整合了内存控制器的处理器，但在此后很长一段时间内，AMD在整合方面并没有太多的作为，其配套芯片组产品一直都是北桥和南桥分离式设计，北桥内部只有PCI-E控制器和整合显卡。
　　 就在Intel发布SandyBridge的同时，AMD也正式发布了传闻已久的Fusion APU处理器，将CPU和GPU无缝融合在了一起。但首批发布的产品定位比较低端，CPU仅为双核、GPU的规格也比较低、而且还不支持PCI-E扩展外接显卡，整合程度远不如SandyBridge。
　　 这款微控智能ITX-AF2S1A主板采用Nano-ITX规格，集成了一颗AMD Zacate处理器，频率为1.6GHz，同时还集成了HD 6310 GPU，支持UVD 3.0解码技术、支持DirectX 11、1080i/p以及H.264、VC-1和MPEG-4等高清格式视频的播放等技术。
这颗APU被直接焊在了主板上面，包括了CPU、GPU和北桥的全部功能
这才是主板的芯片组，就是一颗南桥
　　 AMD APU定位于嵌入式平台、工控机、HTPC等对配置要求不高的领域，CPU和GPU的性能基本够用，南桥功能全面，无需额外的扩展插槽。因此并没有整合太多高速总线和功能模块。
Krishna APU：28nm工艺整合北桥+南桥
　　 AMD有很多款针对不同领域的APU产品，此前已经发布的APU定位较低，列都是双核CPU搭配入门GPU的配置。而到了今年中，AMD将会陆续发布定位中高端的APU，将会是四核CPU搭配中端GPU的配置，相信可以满足绝大多数用户的需要。
　　 AMD已经发布的APU家族名称为“Brazos”的E系列和C系列处理器，前者代号为“Zacate”，最高功耗为18W TDP，主要针对或入门台式机，后者代号为“Ontario”，最高功耗仅9W TDP ，则针对高画质上网本、HTPC或嵌入式平台市场。&　　 同时，AMD也会于上半年推出代号为Llano的A系列APU处理器，将会内建更多数目的核心，并内建更高规格的绘图核心，其中据AMD表示，A系列拥有 500GFLOP/s 或以上的平衡运算能力，预期年中将会正式发布并针对主流级市场。
　　 除此之外，AMD表示下半年将会分别针对高阶市场、主流级桌上型平台市场和行动计算机市场推出如“Dorado”、“Lynx”、“Scorpius”、“Danube”和“Sabine”等系列产品。 2012 年将会针对推出“Komodo”、“Trininty”、“Krishna”和“Wichita”等系列，除了核心数目进一步增加外，其中，更提及到“Krishna”将会把南桥芯片的功能整合到APU内，加上采用28nm制程，令该系列芯片面积进一步减少，同时有效缩小设计空间。
　　 这样的设计将非常适合嵌入式平台，AMD将首次把64bit、DX11显卡引入该领域，显示输出方面不但支持双头输出，而且还能提供一个LVDS接口直接连接到液晶面板，在保证超高集成度的同时提供了强大的功能，AMD的这一举动满足了嵌入式平台愈来愈高性能需求的用途，同时亦能有效降低放置空间要求。■
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作者：佚名
字体：[ ] 来源：互联网 时间：04-21 00:56:41
　北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔845E芯片组的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875
　北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔845E芯片组的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。　　北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存，而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。　　南桥芯片（South Bridge）是主板芯片组的重要组成部分，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。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（不同厂商各种芯片组有所不同，例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥芯片相连。//本文来自脚本之家www.jb51.net　　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，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片。所以现在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845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片，但也能搭配ICH2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、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。
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