1、第6章 總線與芯片組目錄,總線 總線的概念、類(lèi)型和性能 PC機(jī)總線的發(fā)展和演變 PCI總線、PCI Express總線 芯片組 芯片組的概念 Intel公司早期芯片組 Intel的8系列、9系列芯片組 Intel的新編號(hào)芯片組 Nehalem的新型結(jié)構(gòu)芯片組 主機(jī)板 主機(jī)板的構(gòu)成 主機(jī)板標(biāo)準(zhǔn) 主機(jī)板認(rèn)識(shí),總線的定義是嚴(yán)格定義一組的信號(hào)線的集合，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)各部件之間的信息傳輸?shù)墓餐ǖ馈?總線特征公共性、標(biāo)準(zhǔn)性、可擴(kuò)展性。 總線連接通過(guò)總線可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接（主從連接）或多點(diǎn)連接。只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的通道概念上不是總線，但習(xí)慣上可能稱(chēng)作總線。 總線信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容地址傳輸?shù)拇鎯?chǔ)位置，

2、如存儲(chǔ)器地址、端口地址等控制傳輸對(duì)類(lèi)型，如存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)、端口讀/寫(xiě)等其他時(shí)鐘、復(fù)位、電源等,6.1 總線概念,CPU,存儲(chǔ)器,6.1 總線概念,總線操作例 CPU讀存儲(chǔ)器（CPU執(zhí)行到讀存儲(chǔ)器命令）過(guò)程： CPU送出控制信號(hào)，表示要讀存儲(chǔ)器； CPU送出地址信號(hào)，表示要讀的存儲(chǔ)器單元地址 被選中的部件（存儲(chǔ)器）將地址指定的單元數(shù)據(jù)送到總線。,總線 部件,控制信號(hào) 地址信號(hào) 數(shù)據(jù)信號(hào),總線 部件,6.1 總線概念,單總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī),6.1 總線類(lèi)型,總線的類(lèi)型 片總線（C-Bus，Chip Bus）：組件（或芯片）級(jí)的總線，也稱(chēng)為片間總線。用于連接在一個(gè)系統(tǒng)中的多個(gè)組件或芯片。一般是串行結(jié)構(gòu)，只

3、用幾條信號(hào)線。如：I2C（Inter Integrated Circuit ）：2線結(jié)構(gòu)SPI（Serial Peripheral Interface ）：4線結(jié)構(gòu) 內(nèi)總線（I-Bus，Internal Bus）：系統(tǒng)級(jí)總線，指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中處理器連接各個(gè)部件的高速總線。分為處理器總線和I/O總線。如：FSB（Front Side Bus）：NetBurst和Core構(gòu)架下的處理器總線；QPI（QuickPath Interconnect）：Nehalem構(gòu)架下的處理器總線； PCI、PCI Express：連接外部設(shè)備的I/O總線 外部總線（E-Bus，External Bus）：用于連接計(jì)算

4、機(jī)外部設(shè)備，同時(shí)符合總線特征的連接通道，如USB。,6.1 總線性能,總線性能 總線位寬 總線寬度指的是可以同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。如USB、SPI、I2C位寬是1，F(xiàn)SB是64位，PCI是32或64位。 總線時(shí)鐘頻率 總線的傳送時(shí)鐘頻率。總線的最高時(shí)鐘頻率可能隨著版本的提高而增加。 總線帶寬 每秒鐘傳送的字節(jié)數(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸率。 總線帶寬=總線的位寬 8總線的工作時(shí)鐘頻率（字節(jié)/秒） 或 =總線的位寬總線的工作時(shí)鐘頻率（位/秒）,6.1 總線PC機(jī)總線的發(fā)展和演變,8086/286時(shí)代ISA（Industry Standard Architecture）單總線結(jié)構(gòu)，16位。 386/486時(shí)代I

5、SA + 新的32位總線（主要有MAC、EIAS和VL-Bus）的雙總線結(jié)構(gòu)。 Pentium初期和中期FSB + PCI + ISA多總線模式。在Pentium 4期間，ISA總線逐步淘汰。 Pentium D/EE開(kāi)始FSB + PCI Express + PCI的多總線模式。速度更快的PCI Express的出現(xiàn)，成為PCI的更新?lián)Q代的總線標(biāo)準(zhǔn)。 Core i7開(kāi)始 QPI + PCI Express + PCI的多總線模式。,6.1 總線PCI總線,PCI（Peripheral Component Interconnect ）是PC機(jī)在Pentium時(shí)期使用的標(biāo)準(zhǔn)的I/O總線，用于連接

6、外部設(shè)備（這些設(shè)備可以是主機(jī)板上的集成部件，也可以是通過(guò)擴(kuò)展槽連接的擴(kuò)展卡）。 PCI-SIG（PCI Special Interest Group，PCI特別興趣小組）是制定PCI標(biāo)準(zhǔn)的官方機(jī)構(gòu)，初始版本（1.0）于1992年公布。生產(chǎn)PCI設(shè)備需要向PCI-SIG繳納費(fèi)用。 PCI的初始版本基本性能： 位寬32位，同時(shí)支持32位I/O； 總線時(shí)鐘33.33MHz，峰值帶寬為133MB/s； 32或64位地址尋址空間； 256字節(jié)配置空間； 5V信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。,6.1 總線PCI總線,PCI的發(fā)展和版本類(lèi)型,PCI-X是應(yīng)用于服務(wù)器的總線標(biāo)準(zhǔn),6.1 總線PCI總線,PCI總線的技術(shù)特點(diǎn) PCI

7、時(shí)鐘獨(dú)立于CPU外頻：使得CPU時(shí)鐘有較大的提高的空間，也使得PCI較前一代總線有較長(zhǎng)的生命周期。 數(shù)據(jù)/地址線多路復(fù)用技術(shù)：分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和地址，減少引腳數(shù)目，降低成本。 總線仲裁機(jī)制：使得多個(gè)主控設(shè)備可以共存，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接。CPU只是一個(gè)PCI主控設(shè)備，每一個(gè)PCI主控設(shè)備都可以通過(guò)總線仲裁機(jī)制取得總線的使用權(quán)。 線性突發(fā)傳送：在連續(xù)尋址的情況下可以一次尋址，多次數(shù)據(jù)傳送。 即插即用（Plug 筆記本中，多數(shù)為Intel CPU，所以Intel的筆記本芯片組也采用最多； 服務(wù)器/工作站方面，Intel CPU平臺(tái)占優(yōu)勢(shì)，Intel的服務(wù)器/工作站芯片組產(chǎn)品也占據(jù)優(yōu)勢(shì)。,6.2 芯片組In

8、tel官方網(wǎng)站芯片組主頁(yè), 主頁(yè)產(chǎn)品芯片組,6.2 芯片組檢測(cè),CPUZ檢測(cè)芯片組型號(hào)及相關(guān)參數(shù),主機(jī)板生產(chǎn)廠商,主機(jī)板型號(hào)版本,芯片組廠商和型號(hào),南橋芯片廠商和型號(hào),LPCIO芯片 廠商和型號(hào),LPCIO: Low Pin Count Input/Output,6.2 芯片組南北橋結(jié)構(gòu),南北橋結(jié)構(gòu) 用于P6構(gòu)架 北橋芯片： 用于連接CPU、RAM等高速部件 南橋芯片： 用于連接低速部件 特點(diǎn)： 處理器總線+PCI+ISA三總線結(jié)構(gòu)； PCI連接南、北橋芯片； 北橋芯片集成AGP接口。,6.2 芯片組Intel P6構(gòu)架Hub結(jié)構(gòu),P6構(gòu)架Hub結(jié)構(gòu)芯片組 北橋MCH，南橋ICH； MCH與I

9、CH的連接通道為IHA，一個(gè)速率為266MB/s的專(zhuān)用通道； PCI總線移至ICH； IHA：Intel Hub Architecture MCH：Memory Controller Hub ICH：I/O Controller Hub,6.2 芯片組Intel P6構(gòu)架Hub結(jié)構(gòu),P6構(gòu)架下的典型芯片組（北橋/MCH）,6.2 芯片組Netburst構(gòu)架8xx系列,Netburst構(gòu)架8xx系列芯片組 支持Pentium 4，處理器總線為FSB； 支持雙通道存儲(chǔ)器； 支持SATA、USB 2.0； 支持6通道音頻，AC97規(guī)范； 淘汰ISA總線，F(xiàn)SB+PCI雙總線結(jié)構(gòu)。,6.2 芯片組Ne

10、tburst構(gòu)架8xx系列,Netburst構(gòu)架、8xx系列芯片組概述,6.2 芯片組關(guān)于Intel ICH芯片型號(hào)和名稱(chēng),ICH型號(hào)和名稱(chēng),ICH2,ICH4,ICH5,ICH6,6.2 芯片組 Intel ICH,Intel的ICH芯片,ICH系列號(hào)：每一系列號(hào)代表一系列具體型號(hào)，如ICH6包括ICH6（基本型）、ICH6R（RAID型）、ICH6-M（用于筆記本）等。同系列不同的型號(hào) ICH芯片在功能上有一些剪裁。,IHADMI：ICH6及其之后的型號(hào)支持DMI，提供雙方向1GB/s的傳輸速率。DMI實(shí)際上使用的是PCI Express4的傳輸技術(shù)。,RAID(Redundant Arr

11、ay of Independent Disk，容錯(cuò)磁盤(pán)陣列)：使用多個(gè)磁盤(pán)構(gòu)成一個(gè)磁盤(pán)陣列?？梢蕴岣叽疟P(pán)系統(tǒng)可靠性，提高讀寫(xiě)速度。RAID有不同的多種模式，如RAID 0、RAID 1、RAID 5、以及Matrix RAID等。,eSATA(external SATA)：是SATA接口的外部擴(kuò)展規(guī)范（外接版的SATA）。是外置版的SATA，用于連接外部移動(dòng)硬盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或其它高速設(shè)備 。,ATA和SATA：ICH7開(kāi)始將SATA版本升級(jí)為2.0，具備雙向300MB/s的傳輸速率。 ICH8及以后ICH芯片開(kāi)始放棄對(duì)ATA接口的支持，只支持SATA。有一些ICH8之后的主機(jī)板上仍然有ATA接

12、口，是通過(guò)接口芯片實(shí)現(xiàn)的。,Wi-Fi(Wireless Fidelity,無(wú)線高保真)：是一種無(wú)線聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議，即IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。其中目前常用的IEEE802.11b位速率為11Mb/s、IEEE802.11g位速率為54Mb/s。,網(wǎng)絡(luò)接口：ICH6ICH8具備GbE（千兆以太網(wǎng)）接口。ICH9和ICH10在芯片內(nèi)集成GbE，這樣可以簡(jiǎn)化主機(jī)板網(wǎng)絡(luò)接口。,PCI Express：I/O總線方面，ICH6及其之后的型號(hào)支持PCI-E1，同時(shí)保留PCI 總線。近期最新的芯片組取消對(duì)PCI的支持。,AC97HD Audio：ICH6及其之后的型號(hào)支持HD Audio音頻。8通道

13、音頻（AC97標(biāo)準(zhǔn)為6通道音頻），以及更高的速率和量化精度。,USB：ICH9和ICH10支持雙EHCI（Enhanced Host Controller Interface ）主控制器，相當(dāng)于兩個(gè)USB控制器。之前的ICH支持1個(gè)USB主控制器，多個(gè)USB接口是通過(guò)USB集線器擴(kuò)展出來(lái)的。,6.2 芯片組Netburst/Core構(gòu)架9xx系列,Netburst/Core構(gòu)架，9xx系列芯片組 支持新一帶Netburst構(gòu)架，LGA775封裝Pentium 4/D/EE以及Core 2； 支持PCI Express； 連接通道DMI（實(shí)際上是PCI-E4），雙向1GB/s速率； 支持HD A

14、udio DMI：Direct Media Interface,6.2 芯片組Netburst/Core構(gòu)架9xx系列,Netburst/Core構(gòu)架9xx系列芯片組（桌面系列）,P4Pentium 4PDPentium DPDC=Pentium Dual Core CDCeleron DP4 EEPentium 4 Extreme Edition（至尊版） C2Q=Core 2 QuadC2D=Core 2 DuoC2E=Core 2 Extreme,GMA（Graphics Media Accelerator，圖形媒體加速器）：Intel的GPU標(biāo)準(zhǔn)，集成在芯片組內(nèi)，通過(guò)共享主存方式實(shí)現(xiàn)顯

15、示適配器功能（集成顯卡）。支持GMA的芯片組可以省去獨(dú)立顯示卡，以降低成本。但是由于共享主存儲(chǔ)器，對(duì)在一定程度上影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度。但隨著GMA版本的不斷提高，其性能也在不斷提高。在Core i3/i5/i7的部分型號(hào)中集成了更高性能的GMA HD（HD Graphics）,6.2 芯片組 Intel Core新編號(hào)芯片組,Core構(gòu)架新編號(hào)系列芯片組（桌面系列）,MCH編號(hào)： P主流、Q商用型、G集成顯卡，經(jīng)濟(jì)型、X頂級(jí),6.2 芯片組 Intel X48+ICH9芯片組,Intel的X48+ICH9芯片組構(gòu)成的系統(tǒng),PCI-E 16 顯示適配器,雙控制器USB2.012,PCI-E1 6,

16、GbE接口及LAN適配器,雙通道 DDR3存儲(chǔ)器通道,HD Audio 6通道音頻,6SATA 外存儲(chǔ)器接口,6.2 芯片組Nehalem構(gòu)架QPI總線結(jié)構(gòu),Nehalem構(gòu)架QPI總線結(jié)構(gòu) 支持QPI處理器總線的Core i7； RAM直接連接到CPU，支持3個(gè)RAM通道； CPU通道改為QPI，25.6GB/s的高速通道； 原MCH更名為IOH（I/O Hub） IOH：I/O Hub QPI：QuickPath Interconnect,X58 IOH芯片,PCI-E 2.0 16,Core i7 CPU,2GB/sec連接通道,ICH10 芯片,12USB 2.0,6SATA3.0,H

17、D Audio,6PCI-E 1.11,DMI,PCI總線,DDR3,25.6GB/sec連接通道,QPI,DDR3,DDR3,PCI-E 2.0 16,6.2 芯片組 Intel X58+ICH10系統(tǒng)構(gòu)成,Intel的X58+ICH10芯片組構(gòu)成的i7系統(tǒng),三通道 DDR3存儲(chǔ)器通道,QPI 處理器總線,6.2 芯片組Nehalem構(gòu)架DMI總線結(jié)構(gòu),Nehalem構(gòu)架DMI總線結(jié)構(gòu) 支持PCI-E+DMI+DDR3接口的Nehalem處理器，包括LGA1156封裝的Core i系列和LGA1155封裝的酷睿二代）； 雙片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為單片結(jié)構(gòu)處理器通過(guò)DMI直接連接PCH芯片； PCH：Pl

18、atform Controller Hub,PCI總線,6.2 芯片組Intel PCH芯片組,Intel PCH桌面系列全部型號(hào)（20102012.3）,Intel PCH芯片分為5、6、7三個(gè)系列：其中6和7系列支持Sandy Bridge微構(gòu)架的處理器（酷睿二代），其DMI通道為2.0版，帶寬4GB/s。只有X79支持LGA2011封裝的Core i7（二代至尊版）,PCI Express通道：傳輸對(duì)用于實(shí)現(xiàn)不同的PCI-E線，傳輸對(duì)可以分配到各個(gè)PCI-E總線，如一個(gè)PCI-E1需要1個(gè)傳輸對(duì)，PCI-E4需要4個(gè)傳輸對(duì)。PCI-E 2.0傳輸對(duì)雙向500MB/s，PCI-E 3.0傳

19、輸對(duì)雙向1GB/s。,SATA：支持RAID的0、1、5、10和Matrix RAID模式。SATA 2.0傳輸速率雙向300MB/s，SATA 3.0傳輸速率雙向600MB/s。,USB：支持雙USB控制器模式。Z77、Z75和H77支持USB 3.0。,FDI（Flexible Display Interface）：顯示傳輸通道，連接處理器內(nèi)部的GPU與PCH芯片中的顯示適配器組成集成顯示適配器。,6.2 芯片組 Intel Z68系統(tǒng)構(gòu)成,Intel的Z68單片芯片組構(gòu)成的Core i系統(tǒng),PCI-E 16 顯示適配器 (獨(dú)立顯卡),集成顯示適配器 (集成顯卡),5.2 芯片組 Inte

20、l X79系統(tǒng)構(gòu)成,Intel的X79單芯片構(gòu)成的Core i（Sandy Bridge，酷睿二代）系統(tǒng)，2011年Intel桌面系統(tǒng)頂級(jí)配置。,PCI-E 2.0 40路可靈活配置,酷睿二代i7處理器 LGA2011封裝,4通道DDR3存儲(chǔ)器通道,6.2 芯片組 Intel X58片組,Intel的X58+ICH10芯片組構(gòu)成的Core i7系統(tǒng) 微星X58A主機(jī)板,ICH10R 芯片,LGA1366 處理器座,三通道 DDR3存儲(chǔ)器插座,X58 芯片,6.2 芯片組 Intel X58片組,Intel的H57單芯片構(gòu)成的Core i系統(tǒng) 華碩P7H57D-V主機(jī)板,H57 芯片,LGA1156 處理器座,雙通道 DDR3存儲(chǔ)器插座,6.2 芯片組Intel芯片組總結(jié),6.3 主機(jī)板構(gòu)成,由PCB板構(gòu)成的電路模塊，集成了以下部件： 芯片組； CPU插座； 存儲(chǔ)器條插座；