CHIPSET: RODZAJE, DZIAŁANIE I FUNKCJE

Chipset to pojedynczy moduł lub zestaw specjalizowanych układów scalonych, odpowiadających za realizację określonych zadań w urządzeniach elektronicznych zainstalowanych na płycie głównej komputera. Jako medium komunikacyjne umożliwia wymianę danych pomiędzy procesorem i pamięcią operacyjną oraz buforową, kartą graficzną, portami wejścia/wyjścia i innymi elementami. Jego właściwości decydują o możliwościach i wyposażeniu płyty głównej utworzonej w większości na jego bazie. Od niego zależy odpowiednia współpraca z kartami AGP, obsługa trybów UltraDMA oraz zgodność z takimi, a nie innymi rodzajami procesorów.
Chipset zwyczajowo, a często i fizycznie, podzielony jest na dwie części, zwane mostem północnym (north bridge) i południowym (south bridge). Część "północna" to kontroler systemowy łączący jednostkę centralną (CPU) z pamięcią operacyjną i buforową (cache), szyną AGP i PCI oraz częścią "południową". North brigde zapewnia również bezproblemową współpracę szyn działających z różnymi częstotliwościami (procesora, pamięci - 66-100 MHz, AGP - 66 MHz, PCI - 33 MHz). Dzięki niemu możliwa jest zatem współbieżna, potokowa wymiana informacji pomiędzy wspomnianymi komponentami. Część "południowa" pozwala z kolei na dołączenie do procesora portów wejścia/wyjścia: równoległego, szeregowego RS232C, szeregowej magistrali USB itp. Umożliwia również dopięcie do komputera urządzeń wejścia (mysz, klawiatura) oraz komunikację z kartami korzystającymi z magistrali ISA. Pośród wielu ważnych funkcji mostka "południowego" należy wspomnieć także o możliwościach, jakie pojawiły się stosunkowo niedawno - pomiaru istotnych parametrów systemu (napięcia zasilania, temperatury procesora, obrotów wentylatorów) oraz zapewnieniu zgodności z nową specyfikacją zarządzania energią - ACPI.

W skład chipsetu wchodzi najczęściej od jednego do czterech odrębnych układów (chipów) rozmieszczonych czasem w różnych częściach płyty. W zależności od rodzaju, chipsetu może on zawierać następujące elementy:

- kontroler pamięci operacyjnej (RAM), korekcji błędów, szybkości taktowania magistrali pamięci oraz dopuszczalnej ilości pamięci RAM;
- kontroler pamięci cache L2;
- kontroler procesora, w tym także obsługa cache pierwszego poziomu L1 (Każdy chipset jest przystosowany do pracy tylko z określonym typem (typami) procesorów, z tąd w procesie wytwarzania najpierw opracowywany jest procesor, a następnie konstruuje się dla niego odpowiedni chipset wykorzystujący jego możliwości takie jak np. częstotliwość taktowania);
- kontroler magistrali PCI, ISA - szerokość magistrali, częstotliwość taktowania;
- kontroler IDE/EIDE;
- kontroler przerwań IRQ;
- kontroler kanałów DMA;
- zegar czasu rzeczywistego RTC;
- kontroler klawiatury;
- kontroler myszy - port (PS/2);
- kontroler napędu dysków elastycznych (FDD);
- kontroler portu równoległego (złącze Centronics);
- kontroler portów szeregowych (RS232, USB);
- oszczędne zarządzanie energią (power management).

Do właściwości chipsetu należy również możliwość obsługi systemów składających się z więcej niż jednego procesora (architektura SMP Symmetric Multi-Processing). Rola chipsetu polega wówczas na takim zarządzaniu procesorami, aby jednocześnie wykorzystywały różne zadania i nie "wchodziły sobie wzajemnie w drogę". Rozwiązanie takie wykorzystywane jest głównie w serwerach sieciowych, od których wymagana jest wysoka efektywność i szybkość.

 

Jeśli chodzi o rodzaje chipsetów na dzisiejszym rynku w tej kategorii wybór jest bardzo duży. Dzisiejsza architektura czołowych producentów chipsetów odbiega od klasycznego układu North and South Bridge. Największe zmiany wprowadzono na poziomie komunikacji między układami chipsetu, gdzie równoległą magistralę PCI zastąpiono dedykowanymi interfejsami. Dzięki nowej koncepcji odciążono magistralę PCI, przeznaczając całe jej pasmo transmisyjne do współpracy z kartami rozszerzeniowymi, oraz

poprawiono szybkość komunikacji między układami chipsetu. Dzisiejsze chipsety obsługują różne wersje

magistrali PCI Express, magistralę USB, interfejsy SATA, eSATA, gigabitowe karty sieciowe LAN oraz WiFi, G/N, 32 bitową magistralę PCI, opcjonalnie także macierze dyskowe RAID oraz zintegrowane układy

graficzne i dźwiękowe.

Szybki rozwój techologii w dziedzinie chipsetów może zaobserwować na przykładzie firmy Intel.

Producent wydał sześć nowych chipsetów – Z170 i H110 z segmentu konsumenckiego, H170 zaliczający się do segmentu konsumenckiego i biznesowego, a także B150, Q150 i Q170 z segmentu typowo biznesowego. Sprawdzają się one w komputerach domowych czy tańszych zestawach do grania. Głównie zatem chodzi o wsparcie dla technologii (Small Business Advantage, a także SIPP, vPro i Active Management Technology i Standard Manageability). Wszystkie nowe chipsety oferują wsparcie dla technologii Rapid Storage Technology (modele Z170, H170 i Q170 także dla dysków PCIe i macierzy SATA RAID 0/1/5/10), Device Protection Technology with Boot Guard oraz nowości - Platform Trust Technology. Zabraknie natomiast wsparcia dla Smart Connect Technology i Rapid Start Technology, choć nie da się ukryć, że funkcje te nie były zbyt popularne w przypadku poprzednich platform. Nowe układy pozwolą też na obsługę trzech niezależnych wyjść wideo, a także bezprzewodowe przesyłanie obrazu dzięki funkcji Wireless Display. Wzorem poprzednich platform, tylko płyty z topowym chipsetem z segmentu konsumenckiego będą pozwalać na podkręcanie procesora. Na uwagę zasługują też zintegrowane kontrolery – w zależności od modelu będą one obsługiwać 10 - 14 portów USB (w tym 4 – 10 w wersji 3.0), a także 4 - 6 gniazd SATA 6 Gb/s. Rewolucja zapowiada się w zintegrowanym kontrolerze magistrali PCI-Express, bo ma on dysponować 8 – 20 liniami PCI-Express 3.0 (wyjątek stanowi tutaj model H110 z 8 liniami PCI-E 2.0 – bez zmian w stosunku do obecnej generacji). Możliwe będzie zatem podłączenie większej liczby złączy czy kart, nie zajmując przy tym kontrolera procesora.