什么是南桥芯片
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什么是南桥芯片
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。
南桥芯片的作用
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。
南桥芯片的发展方向
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。 南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组中除了北桥芯片以外最重要的组成部分,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,而且更加容易实现信号线等长的布线原则。相对于北桥芯片来说,南桥芯片数据处理量并不算大,所以南桥芯片一般都不必采取主动散热,有时甚至连散热片都不需要。
南桥芯片的特点
双芯片设计
高性能的磁盘系统除了需要高速硬盘、高级磁盘控制器以外,还需要出色的南北桥连接带宽。长期以来,南北桥连接带宽一直是很突出的问题。由于以往PCI总线的带宽大部分被IDE设备所占用,因此南北桥之间的通信速度得不到保障,一定程度上影响了系统性能的发挥,尤其是IDE传输任务繁重的场合,比如在一些入门级的服务器和工作站上。V-Link技术将南北桥通信从繁忙的PCI总线独立出来,这就有效地保证了芯片组内部信息传递的迅速和完整,对系统性能的提升有很大的帮助。
在失去这些优势之后,单芯片自然就失去了根本的存在价值,而且其弊端也逐渐显现。首先便是单芯片的高发热量。由于集成度大幅度提高,单芯片的发热量往往非常厉害。以nVIDIA的nForce3和nForce4为例,nVIDIA要求主板厂商一定用使用高品质散热片,并强烈建议采用主动散热,这在客观上提高了成本且不利于稳定性。另外一个十分明显的特点是,单芯片的电气性能略有下降,使得产品的超频表现受到影响。与此同时,单芯片固有的低良品率劣势也影响着芯片组厂商。南北桥的芯片组架构得到越来越多的支持,其本身的出发点便是追求稳定性并提高良品率,同时也降低了成本。[1]
原本使用单芯片的目的是提高性能,因为此时南北桥芯片的功能彻底整合,基本不存在互相通讯的难题。除此以外,单芯片还缩小了主板的体积,使之更加容易地应用于特殊领域。然而随着南北桥连接技术的发展,单芯片越来越显得没有必要。Intel有中央加速结构、VIA有V-Link技术、SiS有渠妙技术,其连接带宽都达到足够使用的境地。更为重要的是,普通PC主板即便是南北桥架构也能实现迷你体积。
集成网络
网络功能无疑是未来南桥芯片发展的重点。现无线网络技术已经得到非常普及的应用,那么南桥芯片将其整合便是大势所趋。从ICH6开始,Intel就有意整合WiFi功能,而SiS和nVIDIA也曾有过类似的计划。当然,所谓南桥芯片集成WiFi功能仅仅是物理层,具体的无线信号发射模块还是需要外置方式来实现。但是可以肯定的是,一旦南桥芯片融合了WiFi功能,那将使得WiFi技术彻底得到普及应用。除了WiFi无线网络,无线USB(Wireless USB)也将是未来南桥芯片的发展焦点,只不过相关标准还未完全成型。
无线网络是一方面,而有线网络技术也是南桥芯片的重点。在过去25年中,随着人们对于越来越高的联网速度的需求的不断增长,以太网也经历了很多变革,从半双工的共享媒体10Mbps局域网技术发展成为全双工的10/100/1000/1000Mbps LAN交换技术。Intel的ICH10南桥已经准备集成10Gbps网络功能,这将有助于改善现有的局域网连接速度。[1]
高品质音频
声卡可以看作是声卡控制芯片和Codec芯片的整合,板载声卡也不例外。由于信号干扰的原因,声卡控制芯片不可能完全集成于南桥芯片,而是仅仅集成DSP芯片,具体的数模转换以及声音输出输入还得依靠Codec芯片。集成声卡的弊端在于Codec芯片普遍比较薄弱,而且即便是南桥芯片中集成较为强大的DSP音频功能,其占用的系统资源也还是不小。我们对于声卡的要求可以分为两点:音质和音效。集成声卡的音效部分则完全依赖于DSP的处理能力,而音质就与Codec芯片有着很大的关系。从一些技术指标来看,我们经常可以看到某某南桥的集成音频单元能够达到很高的水准,但是在缺少API的支持时,其作用也非常有限。
但是,未来的南桥芯片技术渴望结束这种尴尬局面。随着制作工艺水平的提高,在南桥芯片中集成Codec芯片也不是没有可能。更加重要的是,现在芯片组厂商也开始注意提高声卡DSP的性能表现。现在的HD Audio仅仅是一个标准,在具体的音频处理方面还有待加强。而在nVIDIA的nForce2时代,我们已经体会了SoundStorm的为例。一旦发展顺利,今后nVIDIA也有计划推出SoundStorm2,而VIA更是计划彻底整合性能强大的Envy24
南桥芯片与北桥芯片的关系
不同的南桥芯片可以搭配不同的北桥芯片,虽然其中存在一定的对应关系,但是只要连接总线相符并且针脚兼容,主板厂商完全可以随意选择。最明显的例子莫过于AMD-ATI芯片组,其北桥芯片既可以搭配自家的南桥芯片,也可以使用ULI或者VIA的南桥芯片。此外,很多典型芯片组也可以使用不同的南桥。