Northbridge (Computer) - Northbridge (computing)
Eine Northbridge oder Host-Bridge ist einer der beiden Chips in der Core-Logic- Chipsatz- Architektur auf einem PC- Motherboard , der andere ist die Southbridge . Anders als die Southbridge ist die Northbridge über den Front-Side-Bus (FSB) direkt mit der CPU verbunden und damit für Aufgaben zuständig, die höchste Performance erfordern. Die Northbridge, auch bekannt als Memory Controller Hub, wird normalerweise mit einer Southbridge gepaart. In Systemen, in denen sie enthalten sind, verwalten diese beiden Chips die Kommunikation zwischen der CPU und anderen Teilen des Motherboards und bilden den Kernlogik-Chipsatz des PC-Motherboards.
Auf älteren Intel-basierten PCs wurde die Northbridge auch als External Memory Controller Hub ( MCH ) oder Graphics and Memory Controller Hub ( GMCH ) bezeichnet, wenn sie mit integrierter Grafik ausgestattet war. Zunehmend wurden diese Funktionen in den CPU-Chip selbst integriert, angefangen bei Speicher- und Grafikcontrollern. Bei den 2011 eingeführten Intel Sandy Bridge- und AMD Accelerated Processing Unit- Prozessoren befinden sich alle Funktionen der Northbridge auf der CPU. Die entsprechende Southbridge wurde von Intel in Platform Controller Hub und von AMD in Fusion Controller Hub umbenannt . AMD FX-CPUs erforderten weiterhin externe Northbridge- und Southbridge-Chips.
Die Aufteilung der verschiedenen Funktionen in CPU-, Northbridge- und Southbridge-Chips lag an der Schwierigkeit, alle Komponenten auf einem einzigen Chip zu integrieren. In einigen Fällen wurden die Northbridge- und Southbridge-Funktionen auf einem Chip kombiniert , wenn die Konstruktionskomplexität und die Herstellungsprozesse dies erlaubten; Die Nvidia GeForce 320M im MacBook Air 2010 ist beispielsweise ein Northbridge/Southbridge/GPU-Kombichip.
Als die CPU-Geschwindigkeiten im Laufe der Zeit zunahmen, entstand schließlich ein Engpass zwischen dem Prozessor und dem Motherboard aufgrund von Einschränkungen, die durch die Datenübertragung zwischen der CPU und ihrem unterstützenden Chipsatz verursacht wurden. Dementsprechend wurde ab den CPUs der AMD Athlon 64- Serie eine neue Architektur verwendet, bei der die Speichercontrollerfunktion der Northbridge-Chips auf die CPU verlagert wurde. Moderne Intel-Core-Prozessoren haben die Northbridge auf dem CPU-Die integriert, wo sie als Uncore oder System Agent bekannt ist .
Überblick
Die Northbridge übernimmt normalerweise die Kommunikation zwischen der CPU , in einigen Fällen RAM , und PCI Express (oder AGP ) Grafikkarten und der Southbridge . Einige Northbridges enthalten auch integrierte Videocontroller, in Intel-Systemen auch als Graphics and Memory Controller Hub (GMCH) bekannt. Da unterschiedliche Prozessoren und RAM unterschiedliche Signalisierung erfordern, arbeitet eine bestimmte Northbridge typischerweise mit nur einer oder zwei Klassen von CPUs und im Allgemeinen nur mit einem RAM-Typ.
Es gibt einige Chipsätze, die zwei Arten von RAM unterstützen (im Allgemeinen sind diese verfügbar, wenn auf einen neuen Standard umgestellt wird). Beispielsweise funktioniert die Northbridge des Nvidia nForce2- Chipsatzes nur mit Sockel-A- Prozessoren in Kombination mit DDR-SDRAM ; der Intel i875-Chipsatz funktioniert nur mit Systemen, die Pentium 4- Prozessoren oder Celeron- Prozessoren verwenden, die eine Taktrate von mehr als 1,3 GHz haben und DDR-SDRAM verwenden, und der Intel i915G-Chipsatz funktioniert nur mit dem Intel Pentium 4 und dem Celeron, kann aber verwenden DDR- oder DDR2- Speicher.
Etymologie
Der Name leitet sich vom Zeichnen der Architektur in Form einer Karte ab. Die CPU wäre an der Spitze der Karte, vergleichbar mit genau Norden auf den meisten allgemeinen geografischen Karten. Die CPU wäre über eine schnelle Brücke (die Northbridge) mit dem Chipsatz verbunden, die sich wie gezeichnet nördlich von anderen Systemgeräten befindet. Die Northbridge wäre dann über eine langsame Bridge (die Southbridge) mit dem Rest des Chipsatzes verbunden, die sich wie gezeichnet südlich von anderen Systemgeräten befindet.
Übertakten
Die Northbridge spielt eine wichtige Rolle dabei, wie weit ein Computer übertaktet werden kann , da ihre Frequenz häufig als Basis für die CPU verwendet wird, um ihre eigene Betriebsfrequenz festzulegen. Dieser Chip wird normalerweise heißer, wenn die Prozessorgeschwindigkeit höher wird, und erfordert mehr Kühlung. Es gibt eine Grenze für die CPU-Übertaktung, da digitale Schaltungen durch physikalische Faktoren wie Anstiegs-, Abfall-, Verzögerungs- und Speicherzeiten der Transistoren , Stromverstärkungs-Bandbreitenprodukt, parasitäre Kapazität und Ausbreitungsverzögerung begrenzt sind , die (neben anderen Faktoren) zunimmt. Betriebstemperatur ; Folglich haben die meisten Übertaktungsanwendungen softwarebedingte Grenzen für den Multiplikator und die externe Takteinstellung. Darüber hinaus ist Wärme ein wichtiger limitierender Faktor, da höhere Spannungen benötigt werden, um Feldeffekttransistoren in CPUs richtig zu aktivieren, und diese höhere Spannung erzeugt größere Wärmemengen, was größere thermische Lösungen auf dem Chip erfordert.
Evolution
Der allgemeine Trend beim Prozessordesign geht dahin, mehr Funktionen auf weniger Komponenten zu integrieren, was die Gesamtkosten des Motherboards senkt und die Leistung verbessert. Der Speichercontroller , der die Kommunikation zwischen CPU und RAM übernimmt, wurde von AMD beginnend mit ihren AMD K8- Prozessoren und von Intel mit ihren Nehalem- Prozessoren auf den Prozessor- Die verlegt . Einer der Vorteile der Integration des Speichercontrollers auf dem CPU-Chip besteht darin, die Latenz von der CPU zum Speicher zu reduzieren.
Ein weiteres Beispiel für diese Art von Veränderung ist Nvidia ‚s nForce3 für AMD K8 - Systeme. Es vereint alle Features einer normalen Southbridge mit einem Accelerated Graphics Port (AGP) Port und verbindet sich direkt mit der CPU. Auf nForce4- Boards wurde er als Media Communications Processor (MCP) vermarktet.
AMD Accelerated Processing Unit- Prozessoren bieten die vollständige Integration von Northbridge-Funktionen auf dem CPU-Chip, zusammen mit Prozessorkernen, Speichercontroller, Hochgeschwindigkeits- PCI-Express- Schnittstelle (normalerweise für Grafikkarten) und integrierter Grafikverarbeitungseinheit (GPU). Dies war eine Weiterentwicklung des AMD K8 , da der Speichercontroller im AMD64 auf dem CPU-Die integriert war.
Die Northbridge wurde durch den 2011 von der Sandy Bridge Mikroarchitektur eingeführten Systemagenten ersetzt , der im Wesentlichen alle bisherigen Northbridge-Funktionen übernimmt. Die Sandy Bridge-Prozessoren von Intel bieten eine vollständige Integration der Northbridge-Funktionen auf dem CPU-Chip, zusammen mit Prozessorkernen, Speichercontroller, Hochgeschwindigkeits-PCI-Express-Schnittstelle und integrierter Grafikverarbeitungseinheit (GPU). Dies war eine Weiterentwicklung der Westmere-Architektur, die auch eine CPU und eine GPU im selben Paket enthielt .
Neuere AMD-Prozessoren ab Zen 2 haben einige I/O-Funktionen aus dem CPU-Die auf einen I/O-Die im selben MCM- Gehäuse wie die CPU verschoben . Dieser Chip wird normalerweise nicht als Teil der Northbridge angesehen, da er sich im selben Gehäuse wie die CPU befindet, aber einige der gleichen Funktionen erfüllt.