Nghiên cứu tìm hiểu về các loại chipset trên bảng mạch chính trong máy tính (mainboard)

Công nghệ nào sẽ hiệu quả cho công việc của bạn đây?Để chọn đợc bo mạch chủ BMC xử lý nhanh, hoạt động ổn định thì yếu tố quan tâm hàng đầu của bạn phải là chipset - đây là trung tâm đầu

Trờng đại học công nghiệp hà nội

2 Sái Hoàng Quân

3 Đinh Xuân Phong

4 Phạm Văn Phong

5 Phạm Tuấn Phong Nội dung báo cáo:

 Nghiên cứu tìm hiểu về các loại chipset trên bảng mạch chính (mainboad) trên máy tính.

Hà nội ,ngày11tháng5năm 2012

Bè côc:

1\> lêi nãi ®Çu

2\>Kh¸i niÖm chung vÒ chipset

2.1kh¸i niÖm chipset

6.1 Chipset cña Intel

6.2 Chipset cña AMD

6.3 Chipset cña SIS

6.4 Chipset cña VIA

6.5 Chipset cña Nvidia

6.6 Chipset cña ATI

Lêi nãi ®Çu

Chipset cã t¸c dông g× trªn bo m¹ch chñ?

Nếu tự mình muốn lắp lấy chiếc máy tính bạn sẽ bối rối với vô số chipset hiện có trên thị trờng Intel, VIA, SiS không ngừng đua tranh về công nghệ chipset! Công nghệ nào sẽ hiệu quả cho công việc của bạn đây?

Để chọn đợc bo mạch chủ (BMC) xử lý nhanh, hoạt động ổn định thì yếu tố quan tâm hàng đầu của bạn phải là chipset - đây là trung tâm đầu não quản lý mọi hoạt

động của BMC, từ việc giao tiếp CPU, bộ nhớ, đồ họa đến các thiết bị ngoại vi (chuột, bàn phím, âm thanh, mạng, modem, printer ) Theo kinh nghiệm thực tiễn, các BMC dùng cùng chipset có tốc độ và sự ổn định không khác biệt nhiều Vì vậy bạn cần chọn chipset đủ mạnh, đáp ứng đợc nhu cầu, ổn định

Qua hình minh họa bạn sẽ hình dung

ra hoạt động của chipset Nói một

cách dễ hiểu, nó giống nh ngã t và

bùng binh trong hệ thống giao thông,

nếu quản lý không tốt thì rất dễ kẹt

xe, tranh chấp tuyến đờng, khi đó hệ

thống sẽ chạy chậm hoặc thậm chí

treo luôn mà bạn không biết tại sao

Thông thờng, chipset gồm 2 thành

phần: chipset cầu bắc (North Bridge

Chipset) và chipset cầu nam (South

Bridge Chipset) Nhiệm vụ của hai

chipset này đợc quy định rõ ràng và

hiếm khi thay đổi Năm 1997, giao

tiếp AGP đợc giới thiệu và chipset

cầu bắc có thêm nhiệm vụ kết nối với

card đồ họa Chipset cầu bắc sẽ quản lý việc giao tiếp dữ liệu với CPU, RAM và card đồ họa, vì vậy nó rất quan trọng, khả năng xử lý của BMC phụ thuộc chipset này rất nhiều Chipset cầu nam quản lý các thiết bị ngoại vi, thông tin từ ngoài vào chipset cầu nam đợc đa lên cầu bắc để xử lý và trả kết quả về Tuy nhiên cũng có một số ngoại lệ nh chipset Intel 875P lại đa giao tiếp mạng gigabit lên chip cầu bắc

để tránh nghẽn đờng truyền từ chip cầu nam lên cầu bắc Tại sao Intel lại làm nh

đạt băng thông 266MB/giây Trong trờng hợp xấu nhất thì những thành phần sau

có thể giao tiếp cùng lúc: IDE RAID 0: 100 MB/giây; LAN 1

Gb/giây=125MB/giây; USB 2.0: 60 MB/giây; card PCI: 21 MB/giây; Serial ATA:

150 MB/giây Nh vậy, theo lý thuyết thì băng thông lớn nhất sẽ là 456MB/giây (card âm thanh và các thành phần khác cha đợc tính vào) Hub Link với băng thông 266MB/giây cũng có trờng hợp bị quá tải Do đó, Intel đã tổ chức lại và đa giao tiếp mạng từ chipset cầu nam sang chipset cầu bắc, bởi vì thành phần này có thể góp phần làm nghẽn băng thông giao tiếp giữa 2 chipset (VIA và SiS có công nghệ riêng làm cho băng thông giao tiếp giữa chipset cầu nam và bắc đạt 1GB/giây nên hai hãng này đã không đa mạng gigabit cho chipset cầu bắc quản lý)

Một trờng hợp khác là chipset nForce3 150 Trong khi các hãng thờng dùng 2 chipset thì nVidia lại tích hợp cả cầu bắc và cầu nam thành nForce3 150, khi đó sẽ không còn quãng đờng di chuyển từ cầu nam lên cầu bắc và ngợc lại, do đó sẽ giảm thời gian xử lý

Trên thị trờng có rất nhiều chipset đợc sử dụng cho BMC, mỗi loại đáp ứng một yêu cầu riêng, chipset dùng với CPU Intel có Intel 845, 845E, 845G, 845PE, 848P, 865P, 865PE, 865G, 875P; SiS 645, 648, 650, 655; VIA P4X333, P4X400, PT800, PT880 Chipset dùng CPU AMD có VIA KT333, KT400, KT600, K8T800; SiS 746FX, SiS 755; nVidia nForce2, NVidia nForce3 150 và còn nhiều loại khác

Do số lợng chipset nhiều và một số có tính năng gần giống nhau, nên để dễ dàng, bạn nên chọn CPU trớc, sau đó sẽ tìm chipset phù hợp CPU đã chọn

Thông thờng việc chọn chipset chủ yếu dựa vào tỉ lệ hiệu năng/giá tốt nhất, đồng thời chipset cũng phải đủ sức đáp ứng các nhu cầu phát sinh trong tơng lai nh cho phép nâng cấp CPU, bộ nhớ, ổ cứng và mở rộng các giao tiếp ngoại vi Không giống CPU, giá BMC dùng các chipset mới không biến động nhiều sau một thời gian, vì vậy nếu đợc thì bạn nên trang bị chipset mạnh cho BMC để dễ nâng cấp và thuận tiện trong việc giao tiếp với các thiết bị mới

Bởi vậy bài thuyết trình này nhằm giới thiệu chung khái quát về chipset và một số hãng sản xuất chipset lớn trên thế giới

1\>Khái niệm chung

1.1 Khái niệm

Chipset là một nhóm các mạch tích hợp (các “chip”)đợc thiết kế để làm việc cùng nhau và đi cùng nhau nh một sản phẩm đơn.Trong máy tính ,từ chipset thờng dùng để nói đến các chip đặc biệt trên bo mạch chủ hoặc trên các card mở rộng

Khi nói đến các máy tính cá nhân (PC) dựa trên hệ thống Intel Pentium,từ

“chipset”thờng dùng để nói đến hai chip bo mạch chính :chip cầu bắc và chíp cầu nam.nhà sản xuất chip thờng không phụ thuộc vào nhà sản xuất bo mạch

Trong các máy tính gia đình ,các máy trò chơi từ thập niên 1980 và thập niên 1990,tù chipset đợc dùng để chỉ các chip âm thanh và hình ảnh

Các hệ thống máy tính đơcj sản xuất trớc thập niên 1980 thờng dùng chung một loại chipset,mặc dù các máy này có nhiều đặc tính khác nhau.ví dụ.chipset NCR 53C9x,một chipset giá thấp sử dụng giao diện SCSI cho các thiết bị lu trữ,có thể thấy trong các máy Nnix (nh MíP Magnum )các thiết bị nhúng hay các máy tính cá nhân

Chip cầu bắc(north birdge),hay còn gọi là Memory Controller Hub

(MCH),là một trong hai chip trong một chipset trên một bo mạch chủ của PC,chip còn lại là chip cầu nam.Thông thờng thì chipset luôn đợc tách thành chip cầu bắc

và chip cầu nam mặc dù đôi khi hai chip này đợc kết hợp làm một

(chip cầu bắc VIA KT600(đã bỏ bộ phận tản nhiệt)

2.2 Tổng quan

Chip cầu bắc đảm nhiệm việc liên lạc giữa các thiết bị CPU,RAM AGP hoặc PCI Express,và chip cầu nam.Một vài loại còn chứa chơng trình điều khiển video tích hợp,hay còn gọi là Grapphics and Memory controller Hub (GMCH).Vì các bộ xử lý và RAM khác nhau yêu cầu các tín hiệu khác nhau ,một chip cầu bắc chỉ làm việc với một hoặc hai loại CPU và nói chung chỉ làm việc với một loại RAM.Có một vài loại chipset hỗ trợ hai loại RAM(những loại này thờng đợc sử dụng khi có sự thay đổi về chuẩn) ví dụ chip cầu bắc của chipset NIVIDA nForce2 chỉ làm việc với bộ xử lý Duron,và Athlon XP với DDR SDRAM,chipset Intel i875 chỉ làm việc với hệ thống sử dụng bộ xử lý Pentium 4 hoặc Celeron có tốc độ lớn hơn 1.3 GHz và sử dụng DDR SDRAM,chipset Intel i915 chỉ làm việc với Intel Pentium 4 và Intel Celeron ,nhng có thể sử dụng bộ nhớ DDR hoặc DDR2

đã hỗ trợ địa chỉ bộ nhớ lớn hơn 32 bit, thờng là 36 bit, do đó có thể định vị 64 GB

bộ nhớ Tuy nhiên các bo mạch chủ chỉ hỗ trợ một lợng RAM ít hơn vì các nhân tố khác (nh giới hạn của hệ điều hành và giá thành của RAM)

Mỗi chip cầu bắc chỉ làm việc với một hoặc hai loại chip cầu nam Do vậy nó đặt

ra những hạn chế kỹ thuật đối với chip cầu nam và ảnh hởng đến một số đặc tính của hệ thống

Chip cầu bắc đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định một máy tính có thể

đ-ợc kích xung đến mức nào

2.4 Sự phát triển gần đây

Bộ điều khiển nhớ điều khiển việc giao tiếp giữa CPU và RAM đợc đa vào trong các bộ vi xử lý AMD64, Các nhà thiết kế máy tính khác nh Intel, IBM đã cân nhắc sự thay đổi này cho các dòng sản phẩm của họ Một ví dụ cho sự thay đổi này

là chipset đơn NVIDIA's nForce cho hệ thống AMD64 Nó kết hợp tất cả các đặc tính một Cầu Bắc thông thờng (computing) với một cổng tăng tốc đồ họa

(Accelerated Graphics Port_AGP) và nối trực tiếp tới CPU Trên các bo mạch nForce4 chúng đợc xem nh MCP (Media Communications Processor - Bộ xử lý giao tiếp đa phơng tiện)

Trong tơng lai, một giải pháp cho System-on-chip|SOC/Single Chip sẽ luôn phổ thông hơn do đòi hỏi giảm thiểu các thành phần khi lắp ráp Tuy nhiên các chíp lớn

có thể làm giảm tính đa dụng của giải pháp và làm tăng tính phức tạp cũng nh số ợng chân Điều dự đoán này tại thời điểm hiện tại không quan trong lắm vì gần đay

l-co rất nhiều loại bus tốc độ cao (PCIe, SATA) có thể lập trình nguyên bản hoặc cao hơn.Điều này giống nh đem việc thực hiện chuẩn kết nối thông qua một bus chuẩn (có thể là PCIe), loại bus có thể đợc kết hợp, thành một bộ điều khiển siêu vào-ra (Super I/O)

3\> Chip cầu nam

3.1 khái niệm

Chip cầu nam(sourth birdge), hay còn gọi là I/O Controller Hub (ICH), là

một chip đảm nhiệm những việc có tốc độ chậm của bo mạch chủ trong chipset Khác vớichip cầu bắc, chip cầu nam không đợc kết nối trực tiếp với CPU Đúng hơn là chip cầu bắc kết nối chip cầu nam với CPU

và chip cầu nam đơn giản là bus PCI, vì thế mà nó tạo nên một hiệu ứng cổ chai (bottleneck), phần lớn các chipset hiện thời sử dụng các giao tiếp chung (thờng là thiết kế độc quyền) có hiệu năng cao hơn.

3.3 Tên gọi

Tên gọi "chip cầu nam" bắt nguồn từ việc vẽ một kiến trúc trên sơ đồ Trong

đó CPU phải ở trên sơ đồ tại phía bắc CPU nối với chipset qua một cầu nối có tốc

độ cao (cầu bắc) ở phía bắc của các thiết bị khác đã vẽ Cầu bắc sau đó đợc nối với

phần còn lại của chipset qua một cầu nối có tốc độ nhanh hơn(cầu nam )

4\>Một số h ng sản xuất chipset hiện nayã

Các nhà sản xuất chipset cho máy tính lớn là : Intel, SiS, VIA,AMD , nVIDIA,

4.1 Intel

Intel là công ti sản xuất chipset lớn nhất thế giới, cũng là nhà sản xuất bộ Xử lý trung tâm(CPU) lớn nhất, các sản phẩm gần đây nh 845, 848, 865, 875, 915, 925,

945, 955, 965, 975, P35, Q35, G33, G31, X38, Mỗi loại đều chia làm các dòng P,

G nVIDIA, ATI, J, D tùy tính năng

4.2 AMD

AMD là nhà sản xuất linh kiện tích hợp bán dẫn có trụ sở tại

Sunnyvale,California,Hoa Kỳ.AMD là nhà sản xuất bộ vi xử lý (CPU)x86 lớn thứ hai trên thế giới sau Intel và là một trong những nhà sản xuất bộ nhớ flash hàng đầu trên thế giới,ngoài ra AMD còn sản xuất chipset và một số linh kiện điện tử khác.AMD nổi tiếng với dòng sản phẩm Athlon cho thị trờng cao cấp và Duron cho thị trờng cấp thấp giá rẻ.

4.3 SIS

SiS là công ti của Đài Loan chuyên sản xuất các bộ xử lý cho máy tính và các

thiết bị điện tử khác SiS trớc kia khá mạnh trong thị phần sản xuất Chipset nhng giờ đã thu hẹp thị phần Giờ tập trung vào các chipset cho hệ thống của AMD và các CPU cho các thiết bị cầm tay và điện tử khác

4.4 VIA

VIA Một nhà sản xuất chip bán dẫn hàng đầu của Đài Loan Mạnh trong các

dòng chipset cho PC và CPU xử lý cho các thiết bị điện tử nhỏ

4.5 nVIDIA

nVIDIA là công ti lớn nhất thế giới về sản xuất bộ xử lý đồ họa GeForce

(GPU) Những năm gần đây công ti còn sản xuất các chipset rất tuyệt một phần hỗ trợ cho công nghệ của card đồ họa của hãng với tên là nForce nh nForce, 4, 570i, 780i, 790i,

4.6 ATI

ATI tuơng tự nh nVidia ATI cũng ko kém cạnh nVidia là bao trong lĩnh vực sản xuất bộ xử lý đồ họa với nhãn hiệu Radeon Gần đây ATI cũng mạnh lên trong lĩnh vực sản xuất chipset với thơng hiệu Radeo Express ATI đã bị AMD mua lại và trở thành công ti con của AMD

5\> Các loại chipset

5.1 chipset của Intel

5.1.1 Chipset Intel 4 series

Chipset Intel 4 series: Tăng cờng khả

năng xử lý đồ hoạ nâng cao

Họ chipset Intel 4 series, gồm các chipset Intel

Express G45, G43, P45 và P43, đợc kỳ vọng là sẽ

biến những hệ thống máy tính thành một trung tâm giải trí và truyền thông liên lạc cao cấp.

Chipset Intel G45 Express mới, với hệ thống tăng tốc đồ họa Intel X4500HD cải tiến, mang lại những cấp độ mới về hiệu năng và chất lợng hình ảnh, bao gồm một

số những tính năng "lần đầu tiên xuất hiện" trên các nền tảng thiết bị của Intel:

Chipset Intel P45 Express, một thế hệ tiếp theo của chipset Intel P35 Express phổ biến, đợc thiết kế để mang lại những tính năng hiệu suất hoạt động cho các nền tảng phổ thông Chipset mới này bổ sung khả năng hỗ trợ PCI Express 2.0 thế hệ mới với cấu hình đồ họa kép mới cùng khả năng tinh chỉnh hiệu suất hoạt động vợt qua các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của nó

Dới đây là những chi tiết về các chipset mới:

5.1.1.1 Chipset Intel G45 Express:

Mang lại những tiến bộ về video, đồ họa, khả năng xử lý nhạy bén cùng khả năng mở rộng Chipset G45 Express hỗ trợ trải nghiệm Blu-ray

đầy đủ, ngay cả khi có các tác vụ nền đang chạy,

và có thể đợc thiết kế vào trong một kích thớc hệ thống nhỏ gọn để phát triển mô hình máy tính rạp hát tại gia

5.1.1.2 Chipset Intel G43 Express:

Chipset Intel G43 Express mang lại những tính năng đồ họa ấn tợng cho nhu cầu điện toán hàng ngày Công nghệ Intel Clear Video bảo đảm khả năng trải nghiệm các nội dung HD mợt mà và sắc nét Tăng cờng động cơ đồ họa 3-D với khả năng hỗ trợ toàn diện Microsoft Windows Vista Premium Tích hợp với các giao diện hiển thị số nh HDMI, DVI, DisplayPort và HDCP với khả năng hiển thị

độc lập kép

5.1.1.3 Chipset Intel P45 Express:

Chipset Intel P45 Express, hỗ trợ các bộ vi xử

lý 2 nhân và 4 nhân mới nhất trên công nghệ 45nm của Intel, mở rộng những giới hạn về khả năng sáng tạo với những khả năng đợc thiết kế để mang lại hiệu suất hoạt động chất lợng cao, đáp ứng những nhu cầu

về những nền tảng điện toán nhanh nhất

5.1.1.4 CHIPSET 925X EXPRESS

Chipset 925X là sản phẩm 'chủ lực' của Intel,

hỗ trợ cả hai loại BXL là Pentium 4 Prescott và

Extreme Edition có xung hệ thống 200MHz (FSB

800MHz) Có thể bạn sẽ thắc mắc sự khác nhau

giữa 925X và 915 là gì? Đó chính là 925X có điều

khiển bộ nhớ hiệu quả và nhanh hơn so với 915,

t-ơng tự nh 875P so với 865 trớc kia Công nghệ này

gọi là Enhanced Memory Pipelining: tối u dữ liệu,

lệnh thực thi cho bộ nhớ kênh đôi; thêm vào đó là

thuật toán lu dữ liệu động để tối u thời gian truy cập Tuy nhiên sự cải thiện tốc độ của 925X so với 915 không thể đạt mức cải thiện của 875P so với 865PE mặc dù công nghệ của 925X về lý thuyết rất hứa hẹn

5.1.1.5 CHIPSET 915G EXPRESS

Chipset 915G, đợc tích hợp chip đồ họa Graphics Media Accelerator 900 (GMA 900), là ngời 'kế vị' của Extreme Graphics II (EG II) trong chipset 865G Intel đa ra GMA 900 nhằm thay thế các loại card đồ họa cấp thấp; đây đợc coi là

sự nâng cấp công nghệ cho dòng EG II xây dựng trên DirectX 7 Tuy nhiên GMA

900 không hỗ trợ hoàn toàn DirectX 9 từ phần cứng, chỉ có tính năng đổ bóng

điểm (pixel shade) là nhanh hơn, trong khi đổ bóng đỉnh (vertex shader) hoạt động chủ yếu dựa vào BXL

Chipset 915G làm việc giống nh ngời tiền nhiệm 865G, cũng có dung lợng phụ thuộc vào bộ nhớ hệ thống Trong BIOS, dung lợng bộ nhớ chia sẻ tối đa là 32MB

và khi cần thì dung lợng bộ nhớ tạm thời có thể tăng thêm 96MB nhờ vào công nghệ chia sẽ bộ nhớ động 3.0 (Dynamic Video Memory Technology - DVMT) Giống nh các giải pháp đồ họa tích hợp khác, việc truy cập bộ nhớ hệ thống để xử

lý hình ảnh 3D sẽ không hiệu quả, do đó đây chỉ là giải pháp tiết kiệm để xử lý những ứng dụng không nặng về đồ họa Một lợi ích khác của đồ họa tích hợp là ít tốn điện năng so với card đồ họa rời và cũng không cần đến những quạt tản nhiệt 'khổng lồ'

5.1.1.6 CHIPSET 915P EXPRESS

Chipset 915P cũng tơng tự nh 915G nhng không có chip đồ họa tích hợp mà chỉ có khe cắm PCI Express x16 dành cho card đồ họa rời

5.1 2 Chipset Intel 3 Series

Theo Intel Việt Nam, ngày 5/6/2007 Intel đã công bố về họ chipset Intel

3 Series (dòng 3) mới cùng một số kế hoạch công nghệ khác xoay quanh các

bộ vi xử lý Intel Core 2 Duo và Intel Core 2 Quad dành cho ngời sử dụng máy tính tại gia đình và doanh nghiệp.Các sản phẩm này mang lại một loạt những

tính năng đột phá cho các máy tính, nh hiệu suất hoạt động của máy tính cao hơn, video có độ phân giải cao hơn cùng các công nghệ lu trữ dữ liệu tốt hơn giúp bảo

vệ tốt hơn những dữ liệu có giá trị Các chipset này còn đợc thiết kế để sử dụng với các bộ vi xử lý “họ Penryn” 45 nanomet (nm) của Intel Hơn 100 thiết kế bảng mạch chủ đang đợc phát triển và dự kiến họ chipset mới này sẽ đạt mức tăng trởng nhanh nhất trong lịch sử của Intel

5.1.3 Chipset Intel Xeon

Hãng sản xuất chip lớn nhất thế giới Intel

đã cho ra đời bộ vi xử lý Xeon có phần mở rộng

64 bit Với mã hiệu Nocona, chip đầu tiên đợc

thiết kế cho thị trờng máy trạm

Loại chip n y, có tốc độ lên tới 3,6 GHz, có khảà

năng xử lý dữ liệu tốt hơn chip 32 bit nhng phần

mềm phải đợc tối u hóa để đạt đợc lợi ích tối đa

mà phần mở rộng 64 bit bổ sung Chip Xeon

mới cũng tăng cờng một số chức năng nh bộ

nhớ DDR2, PCI Express, một bus trớc 800 MHz cùng công nghệ Extended

Memory 64 Đợc chế tạo theo quy trình 90 nm, bộ vi xử lý này cũng sẽ tận dụng công nghệ siêu phân luồng của Intel

Intel cũng giới thiệu chipset mới E7525 đợc tối u hóa cho máy trạm Với mã hiệu Tumwater, E7525 sẽ tăng khả năng truyền dẫn của kênh truyền hệ thống lên 50%

so với các chipset thế hệ trớc