BTL Kiến trúc máy tính ĐHCNHN Đề tài 19 Các loại chipset trên bảng mạch chính mainboard bản update mới nhất 2016

bài tập lớn kiến trúc máy tính trường đại học Công nghiệp hà nỘiđề tài 19: tìm hiểu về các chipset chính tên bảng mạch chính mainboardbài tập lớn có cập nhật những loại chipset mới nhất hiện nay. đúng yêu cầu của giáo viên hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NỘI DUNG BÁO CÁO :

 Nghiên cứu tìm hiểu về các loại chipset trên bảng mạch chính

(mainboard) trên máy tính.

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2016

MỤC LỤC

Lời nói đầu 3

1 Khái niệm chung 5

2 Chip Cầu Bắc 6

3 Chip Cầu Nam 8

4 Một số hãng chipset 10

5 Các loại chipset 11

5.1 Chipset của Intel 11

5.1.1 Chipset intel 4 series 11

5.1.2 Chipset intel xeon 12

5.1.3 Các dòng chipset mới của Intel 13

5.2 Chipset của AMD 14

5.2.1 Chipset AMD-M690T 14

5.2.2 Chipset AMD-PHENOM 14

5.2.3 Chipset AMD 790GX 15

5.2.4 Chipset AMD- quad-core Phenom 9600+ Black Edition 16

5.2.5 AMD A-Series Chipset 17

5.3 Chipset của VIA 17

5.3.1 Chipset VIA-NANO 17

5.3.2 Chipset VIA-VN800 18

5.4 Chipset của SIS 19

5.4.1 Chipset SIS M671MX 19

5.4.2 Chipset SIS 655 FX 19

5.4.3 Chipset SIS 655 TX 20

 LỜI NÓI ĐẦU 

Chipset có tác dụng gì trên bo mạch chủ?

Nếu muốn tự mình lắp đặt một chiếc máy tính, bạn sẽ ngay lập tức cảmthấy bối rối với những chipset hiện có trên thị trường INTEL, VIA, SIS, khôngngừng tranh đua về công nghệ Vậy đâu sẽ là chipset phù hợp với nhu cầu củabạn?

Để chọn được bo mạch chủ (BMC) xứ lý nhanh, hoạt động ổn định thìmối quan tâm hang đầu phải là chipset – đây là trung tâm đầu não quản lý mọihoạt động của BMC , từ việc giao tiếp CPU, bộ nhớ, đồ họa, cho đến các thiết bịngoại vi (chuột, bàn phím, âm thanh, mạng, moderm, printer ) Theo kinhnghiệm thực tiễn, các BMC dùng cùng

chipset có tốc độ và sự ổn định không khác

biệt nhiều Vì vậy bạn cần phải chọn được

chipset đủ mạnh để đáp ứng được nhu cầu,

hoạt động ổn định

Qua minh họa bạn sẽ hình dung ra

hoạt động của chipset Nói một cách dễ

hiểu, nó giống như ngã tư và vòng xuyến

trong hệ thống đường giao thông, nếu quản lý không tốt sẽ dẫn đến tắc đường,khi đó hệ thống sẽ chạy chậm thậm chí là treo luôn Thông thường, chipset gồm

2 phần : Chipset cầu bắc (North Bridge chipset) và chipset cầu nam (SouthBridge Chipset) Nhiệm vụ của hai chip set này được quy định rõ ràng và hiếmkhi thay đổi Năm 1997 giao tiếp AGP được giới thiệu và chipset cầu bắc cóthêm 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 lýcủa BMC phụ thuộc vào chipset này rất nhiều Chipset cầu nam quản lý các thiết

bị ngoại vi, thông tin từ ngoài chipset cầu nam được đưa lên cầu bắc xử lý và trảkết quả về Tuy nhiên cũng có một số ngoại lệ như chipset INTEL 875P lại đểgiao tiếp mạng gigabit lên chip cầu bắc để tránh nghẽn đường truyền từ chip cầunam qua kỹ thuật Hub Link của Intel đạt băng thông 266MB/s Trong trường hợpxấu nhất thì các thành phần sau có thể giao tiếp cùng lúc: IDE RAID 0:100MB/s; LAN 1GB/s= 125MB/s; USB 2.0: 60MB/s; card PCI: 21MB/s; SearialATA: 150 MB/s Như vậy theo lý thuyết băng thông lớn nhất sẽ là: 465 MB/s(card âm thanh và các thành phần khác chưa được tính vào) Hub Link với băngthông 266 MB/s cũng có trường hợp bị quá tải Do đó Intel đã tổ chức lại và đổigiao tiếp mạng từ chipset cầu nam sang chipset cầu bắc, bởi vì thành phần này cóthể làm nghẽn băng thông giữa hai chipset (VIA vad SIS có công nghệ riêng làmcho băng thông giao tiếp giữa chipset cầu nam và cầu bắc đạt 1GB/s nên hai hãngnày đã không để mạng gigabit cho chipset cầu bắc quản lý)

Một trường hợp khác là chipset nForce3 510 Trong các hãng thườngdùng 2 chipset thì nVidia lại tích hợp cả hai bán cầu bắc và nam lại thànhnForce3 510 Khi đó sẽ không còn quãng đường di chuyển từ cầu nam sang cầubắc và ngược lại Do đó sẽ giảm thời gian xử lý

Trên thị trường có rất nhiều loại chipset được sử dụng cho BMC, mỗi loạiđáp 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 lượng chipset còn nhiều và một số tính năng gầngiống nhau, nên để dễ dàng, bạn nên chọn CPU trước, sau đó sẽ chọn chipset choCPU phù hợp.

Thông thường việc chọn chipset dựa vào tỷ lệ hiệu năng giá tốt nhất, đồngthời chipset cũng phải đáp ứng đủ các nhu cầu phát sinh trong tương lai như chophép nâng cấp CPU, bộ nhớ, ổ cứng và mở rộng các giao tiếp ngoại vi Khônggiống CPU, giá BMC dùng các chipset mới không biến động sau một thời giandài, vì vậy nếu được thì bạn nên trang bị chipset mạnh cho BMC để dễ dàng nângcấp và thuận tiện giao tiếp với các thiết bị mới

Vì vậy bài thuyết trình này giới thiệu khái quát về chipset và một số hãngsản xuất chipset phổ biến trên thế giới

1 KHÁI NIỆM CHUNG:

1.1 Khái niệm:

Chipset là một nhóm các mạch tích hợp (các chip) được thiết kế để làmviệc cùng nhau trong một sản phẩm đơn.Trong máy tính, các chipset thườngđược nói đến là các chipset thường được dùng trên bo mạch chủ hoặc trên cáccard mở rộng

Khi nói đến các máy tính cá nhân (PC) dựa trên các hệ thống IntelPentium từ chipset thường được dùng để nói đến hai chipset bo mạch chính: Chipcầu bắc và Chip cầu nam Nhà sản xuất chip không phụ thuộc vào nhà sản suất

bo mạch

Trong các máy tính gia đình, các máy trò chơi thập niên 1980 và thập niên

1990, từ chipset thường được dùng để các chip âm thanh và hình ảnh

Các hệ thống chip sản xuất trước năm 1980 thường dùng chung một loạichipset mặc dù các máy này có cùng đặc tính khác nhau VD: chipset NCR53C9x, một chipset giá thấp sử dụng giao diện SCSI cho các thiết bị lưu trữ, cóthể thấy trong các máy Nnix ( như NIP Magnum) các thiết bị nhúng hay các thiết

chip cầu bắc và chip cầu nam mặc dù đôi khi hai chip này được 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 chương trình điều khiển video tích hợp, hay còn gọi là Graphics and Memory controller Hub

(GMCH).Vì các bộ xử lý và RAM khác nhau yêu cầu các tín hiệu khác nhau, mộtchip 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 thường được 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, nhưng có thể sử dụng bộ nhớ DDR hoặc DDR2

2.3 Tầm quan trọng

Chip cầu bắc trên một bo mạch chủ là nhân tố quan trọng quyết định số lượng, tốc độ và loại CPU cũng như dung lượng,tốc độ và loại RAM tối đa phụ thuộc bộ xử

lý và thiết kế của bo mạch chủ.Các máy Pentium thường có giới hạn bộ nhớ là

128MB, trong khi các máy dùng Pentium 4 có giới hạn là 4G Kể từ Pentium pro đã hỗtrợ địa chỉ bộ nhớ lớn hơn 32 bit, thường là 36 bit, do đó có thể định vị 64 GB bộ nhớ Tuy nhiên các bo mạch chủ chỉ hỗ trợ một lượng RAM ít hơn vì các nhân tố khác (nhưgiới 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 hưởng đến một số đặc tính của hệthống

Chip cầu bắc đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định một máy tính có thể được 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 được đưa vào trong các bộ vi xử lý AMD64, Các nhà thiết kế máy tính khác như 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 thường (computing) với một cổng tăng tốc đồ họa (Accelerated Graphics Port_AGP) và nối trực tiếp tới CPU Trên các bo mạch nForce4 chúng được xem như MCP (Media Communications Processor - Bộ xử lý giao tiếp đa phương tiện)

Trong tương 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 như số lượng chân Điều dự đoán này tại thời điểm hiện tại không quan trọng lắm vì gần đây có rất nhiều loại bus tốc độ cao (PCIe, SATA) có thể lập trình nguyên bản hoặc cao

hơn.Điều này giống như đem việc thực hiện chuẩn kết nối thông qua một bus chuẩn

(có thể là PCIe), loại bus có thể được 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 Bridge), hay còn gọi là I/O Controller Hub (ICH), là một chip đảm nhiệm những việc có tốc độ chậm của bộ mạch chủ trong chipset

Khác với chip cầu bắc, chip cầu nam không được kết nối trực tiếp với CPU Đúng hơn là chip cầu bắc kết nối chip cầu nam với CPU

Chip cầu nam VIA 686A (thường sử dụng trên những bộ mạch chủ AMD Athlon thế hệ đầu tiên.)

3.2 Tổng quan

Bởi vì chip cầu nam được đặt xa CPU hơn, nó được giao trách nhiệm liên lạc với các thiết bị có tốc độ chậm hơn trên một máy vi tính điển hình Một chíp cầu nam điển hình thường làm việc vói một vài chip cầu bắc khác, mỗi cặp chíp cầu bắc và nam phải có thiết kế phù hợp thì mới có thể làm việc với nhau; chưa có chuẩn công nghiệp rộng rãi cho các thiết kế thành phần logic cơ bản của chipset để chúng có thể hoạt động được với nhau Theo truyền thống, giao tiếp chung giữa chip cầu bắc và chíp 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 (thường 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 cầunối có tốc độ cao (cầu bắc) ở phía bắc của các thiết bị khác đã vẽ Cầu bắc sau

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

4 MỘT SỐ HÃNG SẢN XUẤT CHIPSET HIỆN NAY

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

4.3 SIS

SIS là công ty của Đài Loan chuyên sản xuất các bộ xử lý cho máy tính và các thiết

bị điện tử khác SIS trước kia khá mạnh trong thị phần sản xuất chipset nhưng 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 là 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 ty lớn nhất thế giới về sản xuất bộ xử lý đồ họa GeForce (GPU) Những năm gần đây công ty còn sản xuất các chipset rất tuyệt một phần hỗ trợ cho công nghệ của card đồ họa của hãng với tên là nForce như 4, 570i, 780i, 790i,

4.6 ATI

ATI tương tự như nVidia Nó cũng không 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 thương hiệu Radeo Express ATI đã bị AMD mua lại và trở thànhcông ty con của AMD

5 CÁC LOẠI CHIPSET

5.1 CHIPSET CỦA INTEL

5.1.1 CHIPSET INTEL 4 SERIES

Chipset Intel 4 series tăng cường khả năng xử lý đồ họa nâng cao

Họ chipset Intel 4 series bao gồm các chipset

Intel Express G45, G43, P45, và P43 được kỳ vọng

là sẽ biến những hệ thống máy tính trở thành trung

tâm giải trí truyền thông liên lạc cao cấp

Chipset Intel G45 Express với hệ thống tăng

tốc đồ họa X4500HD cải tiến, mang lại những cấp

độ mới về hiệu năng cũng như chất lượng hình ảnh, bao gồm một số tính năng lầnđầu tiên xuất hiện trên các nền tảng thiết bị của Intel

Chipset Intel P45 Express, một thế hệ tiếp theo của chipset Intel P35Express phổ biến, được thiết kế để mang lại những tính năng và hiệu suất làm

việc cho các nền tảng phổ thông Chipset này bổ sung khả năng hỗ trợ PCIExpress 2.0 thế hệ mới với cấu hình đồ họa kép mới cùng khả năng chỉnh hiệusuất hoạt động vượt qua các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của nó.

5.1.2 CHIPSET INTEL XEON

Hãng sản xuất chip lớn nhất thế giới intel đã cho ra

đời bộ vi xử lí xeon có phần mở rộng 64 bit Với mã

hiệu Nocona, chip đầu tiên được thiết kế cho thị

trường máy trạm

Loại chíp này, có tốc độ lên tới 3.6 GHz, có khả năng

xử lý dữ liệu tốt hơn chip 32 bit nhưng phần mền phải

được tối ưu hóa để đạt được lợi ích tối đa mà phần mở rộng 64 bit bổ xung Chip Xeonmới cũng tăng cường một số chức năng như bộ nhớ DDR2, PCI Express, một bus trước 800 MHz cùng công nghệ Extended Memory 64 Được chế tạo theo quy trình 90nm, bộ vi xử lý này cũng sẽ tận dụng công nghệ siêu phân luồng của intel

Intel cũng giới thiệu chipset mới E7525 được tối ưu 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 trước

Nhiều nhà sản xuất mainboard và máy tính đã cam kết cung cấp máy trạm dùng chip xeon mới, trong đó có Dell,HP, Fujitsu, NEC và Optimus

Nocana ra mắt gần một năm sau khi AMD công bố bộ vi xử lý 32/64 bit Opteron được

sử dụng trong máy tính của những nhà sản xuất máy chủ hàng đầu Hewlett- Packad, IBM và Sun Microsystems

Tuy nhiên nhà sản xuất chipset AMD nhận xét, vẫn còn “một số lợi thế rõ rệt trên nền AMD 64 mà cấu trúc của intel không có”

5.1.3 CÁC DÒNG CHIPSET MƠI CỦA INTEL

Đây là các chi tiết về một số dòng chipset mới hiện nay:

a Chipset intel Z170

Chipset Z170 được sản xuất dành riêng cho

dòng vi xử lý Intel Core thế hệ thứ 6 (tên mã

Skylake) với hai thành viên đầu tiên là Intel Core

i7-6700K và Core i5-6600K chipset Intel Z170 hỗ

trợ chuẩn bộ nhớ DDR4 với xung nhịp lên đến

3.000 MHz cùng mức dung lượng bộ nhớ RAM hỗ

trợ lên đến 64GB Ưu điểm của chuẩn bộ nhớ

DDR4 là có mật độ lưu trữ cao hơn gấp đôi nhưng

lại ít tốn điện hơn so với DDR3.ss

Chipset Intel Z170 còn có tốc độ kết nối

giữa CPU và chipset trở nên nhanh hơn khi sử dụng giao thức DMI (direct media link) dùng để liên lạc giữa cầu bắc và cầu nam của chipset trên bo mạch chủ được nâng cấp lên bản 3.0

chipset Intel Z170 còn có thể tích hợp thêm giao tiếp M.2 PCIe Gen 3.0 dànhcho dòng ổ cứng SSD M.2 giúp Tốc độ trao đổi dữ liệu của giao tiếp M.2 PCIe Gen3.0 cũng nhanh hơn rất nhiều lần khi băng thông nâng lên đến mức 32 Gb/s (được biếtbăng thông của giao tiếp M.2 PCIe Gen 2.0 chỉ dừng lại ở mức 10 Gb/s)

Chipset Intel Z170 còn hỗ trợ những công nghệ hot của Intel như công nghệ hỗtrợ ép xung Intel Extreme Tuning Ultility, công nghệ Intel Rapid Storage và IntelSmart Response dành cho các giải pháp lưu trữ SSD làm cache Ngoài ra, công nghệIntel Smart Sound mang tới âm thanh sống động và trung thực hơn cho chip âm thanhtích hợp Intel High Definition Audio (Intel HD audio)

b Chipset intel series 9

Chipset series 9 (Z97 & H97) Được phát triển

để hỗ trợ Cp u Haswell, series chipset này tương

thích với tất cả các dòng CPU sử dụng socket 1150

chipset series 9 hỗ trợ 6 cổng SATA 3 6 Gbps (dành

cho thiết bị lưu trữ như SSD, HDD), 14 cổng USB

(trong đó có 6 cổng USB 3.0 tốc độ cao), PCI

Express 3.0 16x dành cho VGA (thông qua CPU, có

thể được cấu hình lại với chipset Z97), PCI Express

2.0 8x,… Bên cạnh đó, vẫn giữ truyền thống của

mình, chipset Z97 sẽ hỗ trợ ép xung CPU dòng k (mở

khóa hệ số nhân) Chipset H97 mặc dù không cho

phép người dùng thay đổi hệ số nhân nhưng vẫn sẽ hỗ trợ nền tảng Small BusinessAdvantage, hướng tới việc quản lý dành cho các doanh nhân và doanh nghiệp Cả 2