笔记本主板常用芯片的与功能.ppt

课程简介,本课程介绍当前主流笔记本电脑的芯片组及辅助功能芯片的作用及其参数。主芯片组包括Intel GMCH（MCH）ICH系列芯片组；VIA系列NB用芯片组；SIS系列NB用芯片组。辅助芯片包括：时钟产生器芯片、电源管理器芯片、BIOS芯片、Super I/O芯片、KBD（H8）、音频编解码器芯片。,1. 芯片组在M/B中的作用。-2 2. 辅助芯片在M/B中的作用。-2 3. INTEL/VIA/SIS系列移动芯片组-2 4. GMCH(MCH)/北桥的主要功能-6 5. GMCH(MCH)/北桥的重要信号-6 6. ICH/南桥的主要功能-6 7. ICH的重要信号-6 8. BIOS芯片的主要功能-1 9. BIOS芯片的重要信号-1,目录,10.Super I/O的主要功能-4 11.Super I/O的重要信号-4 12.KBD（H8）的主要功能-6 13.KBD（H8）的重要信号-6 14.时钟产生器芯片的主要功能-2 15.时钟产生器芯片的重要信号-2 16.桥接器芯片的主要功能-2 17.桥接器芯片的重要信号-2,目录（续）,第一章： 芯片组在M/B中的作用。,芯片组简介：,芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic，Core的中文意义是核心或中心，光从字面的意义就足以看出其重要性。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。芯片组性能的优劣，决定了主板性能的好坏与级别的高低。这是因为目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一，如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。 主板芯片组几乎决定着主板的全部功能，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。其中CPU的类型、主板的系统总线频率，内存类型、容量和性能，显卡插槽规格是由芯片组中的北桥芯片决定的；而扩展槽的种,第一章： 芯片组在M/B中的作用。,芯片组简介：,与数量、扩展接口的类型和数量（如USB2.0/1.1，IEEE1394，串口，并口，笔记本的VGA输出接口）等，是由芯片组的南桥决定的。还有些芯片组由于纳入了 3D加速显示（集成显示芯片）、AC97声音解码等功能，还决定着计算机系统的显示性能和音频播放性能等。 现在的芯片组，是由过去286时代的所谓超大规模集成电路：门阵列控制芯片演变而来的。芯片组的分类，按用途可分为服务器/工作站，台式机、笔记本等类型，按芯片数量可分为单芯片芯片组，标准的南、北桥芯片组和多芯片芯片组（主要用于高档服务器/工作站），按整合程度的高低，还可分为整合型芯片组和非整合型芯片组等等。 台式机芯片组要求有强大的性能，良好的兼容性，互换性和扩展性，对性价比要求也最高，并适度考虑用户在一定时间内的可升级性，扩展能力在三者中最高。在最早期的笔记本设计中并没有单独的笔记本芯片组，均采用与台式机相同的芯片组，随着技术的发展，笔记本专用CPU的出现，就有了与之配套的笔记本,专用芯片组。笔记本芯片组要求较低的能耗，良好的稳定性，但综合性能和扩展能力在三者中却也是最低的。服务器/工作站芯片组的综合性能和稳定性在三者中最高，部分产品甚至要求全年满负荷工作，在支持的内存容量方面也是三者中最高，能支持高达十几GB甚至几十GB的内存容量，而且其对数据传输速度和数据安全性要求最高，所以其存储设备也多采用SCSI接口而非IDE接口，而且多采用RAID方式提高性能和保证数据的安全性。 到目前为止，能够生产芯片组的厂家有英特尔（美国）、VIA（中国台湾）、SiS（中国台湾）、ALi（中国台湾）、AMD（美国）、NVIDIA（美国）、ATI（加拿大）、Server Works（美国）等几家，其中以英特尔和VIA的芯片组最为常见。在台式机的英特尔平台上，英特尔自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高、中、低端以及整合型产品都有，VIA、SIS、ALI和最新加入的ATI几家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域。在AMD平台上，AMD自身通常是扮演一个开路先锋的角色，产品少，市场份额,也很小，而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却收到受到后起之秀NVIDIA的强劲挑战，后者凭借其nForce2芯片组的强大性能，成为AMD平台 最优秀的芯片组产品，进而从VIA手里夺得了许多市场份额，。而SIS与ALi依旧是扮演配角，主要也是在中、低端和整合领域。笔记本方面，英特尔平台具有绝对的优势，所以英特尔的笔记本芯片组也占据了最大的市场分额，其它厂家都只能扮演配角以及为市场份额极小的AMD平台设计产品。服务器/工作站方面，英特尔平台更是绝对的优势地位，英特尔自家的服务器芯片组产品占据着绝大多数中、低端市场，而Server Works由于获得了英特尔的授权，在中高端领域占有最大的市场份额，甚至英特尔原厂服务器主板也有采用Server Works芯片组的产品，在服务器/工作站芯片组领域，Server Works芯片组就意味着高性能产品；而AMD服务器/工作站平台由于市场份额较小，主要都是采用AMD自家的芯片组产品。 芯片组的技术这几年来也是突飞猛进，从ISA、PCI到AGP，从ATA到SATA，Ultra DMA技术，双通道内存技术，高速前端总线等等 ，每一次新技术的进步都,带来电脑性能的提高。2004年，芯片组技术又会面临重大变革，最引人注目的就是PCI Express总线技术，它将取代PCI和AGP，极大的提高设备带宽，从而带来一场电脑技术的革命。另一方面，芯片组技术也在向着高整合性方向发展，例如AMD Athlon 64 CPU内部已经整合了内存控制器，这大大降低了芯片组厂家设计产品的难度，而且现在的芯片组产品已经整合了音频，网络，SATA，RAID 等功能，大大降低了用户的成本。,北桥芯片：,北桥芯片（North Bridge）是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥（Host Bridge）。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔 845E芯片组的北桥芯片是82845E，875P芯片组的北桥芯片是82875P等等。北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存、AGP、PCI数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（SDRAM， DDR SDRAM以及RDRAM等等）和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支,持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存，而内存标准与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。 由于已经发布的AMD K8核心的CPU将内存控制器集成在了CPU内部，于是支持K8芯片组的北桥芯片变得简化多了，甚至还能采用单芯片芯片组结构。这也许将是一种大趋势，北桥芯片的功能会逐渐单一化，为了简化主板结构、提高主板的集成度，也许以后主流的芯片组很有可能变成南北桥合一的单芯片形式（事实上SIS老早就发布了不少单芯片芯片组）。 由于每一款芯片组产品就对应一款相应的北桥芯片，所以北桥芯片的数量非常多。,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，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。相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式（不同厂商各种芯片组有所不同，例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”）与北桥芯片相连。 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。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB，而近两年的芯片组845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片，但也能,搭配ICH2南桥芯片。更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品，例如以前升技的KG7RAID主板，北桥采用了AMD 760，南桥则是VIA 686B。 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。,第二章：辅助芯片在M/B中的作用。,FWH:( BIOS),BIOS芯片是一颗存储着计算器基本的输入输出系统(BIOS)程序的只读电可擦除内存芯片。它是主板上一颗最特殊也是最关键的芯片，它本身其实就是一个程序也可以说是一个软件，因为它保存着控制计算器开机到操作系统导入的整个过程的程序。通俗地说，BIOS芯片就是固化了软件的硬件，称之为Firmware Hub ，软件硬件相接合的“固件”。 BIOS程序由三部分组成：开机上电自检程序、系统信息设置程序、系统激活自举程序。 BIOS程序的主要功能包涵：PC机加电自检(POST，Power On Self Test)、中断服务、CMOS设置、系统自举。 BIOS对计算机提供最低级的、最直接的硬件控制，相当于计算机硬件与软件,程序之间的一座桥梁，负责开机时对系统的各项硬件进行初始化设置和测试，以确保系统能够正常工作。,Super I/O，超级输入输出芯片。之所以称之为超级I/O芯片，是因为它控制着计算器最基本的输入输出设备，如鼠标、键盘、打印机、扫描仪、软驱、游戏机等。Super I/O一般通过LPC总线或ISA总线与南桥连接。因其总线速度比较慢，一般接低速的外设。不同型号的Super I/O芯片提供的I/O界面稍有不同，最基本的界面有：软驱(Floppy)界面、PIO界面、SIO界面、 PS/2界面等。 除了外设界面控制模块外，Super I/O芯片还集成有一个较复杂的系统功能模块。根据型号的不同该模块包涵的功能可能有主复位发生(Rest)、供电正常(PG，Power Good)信号、供电排序及控制、SMBus 的接口电压转换与隔离，以及扇速过慢报警的扇速监控功能等。,Super I/O,H8是Notebook主板上专有的不可缺少的一颗芯片。在了解了BIOS和Super I/O之后，我们不难理解H8的组成。H8和BIOS一样也属于“固件”，在Notebook主板上与BIOS配合使用。不同的是H8除了存储程序外还具有其它管理和控制功能。它的管理和控制功能相当于取代了Super I/O 的部分功能，主要有控制键盘、鼠标(Touch PAD，触摸屏)以及管理电源、检测温度、控制风扇速度等作用。H8因为同时具有这些控制作用，所以也叫KBDBIOS。 H8与南桥连接的总线和BIOS与南桥连接的总线一样，同为LPC总线或ISA总线。,H8芯片,时钟产生器芯片,时钟产生器 我们知道计算器是在时钟脉冲CLK的统一控制下，一个节拍一个节拍的工作的。计算器中的一条指令的功能实现，是将这些功能细分成若干个最基本的操作，顺序完成这些基本操作就实现了这条指令的规定功能。基本操作的完成是由一些具有命令性质的脉冲信号控制电子线路各部件完成的。这些命令信号的,出现在时间上必需有严格的先后顺序。这种严格的时间上的先后顺序称为时序(Time Order)。 确定时序必须利用定时信号。在计算器中定时信号由时钟信号CLK产生。时钟信号CLK是由振荡器和时钟发生电路提供，它是计算器一切操作的计时标准和基本控制信号，是各种命令脉冲信号和定时信号的脉冲源。我们称CLK发生电路为时钟产生器或时钟合成器，它通过对震荡器提供的基准频率进行分频与倍频，产生各种工作频率提供给主板的各个部件。区别于RTC产生的实时时钟，我们称CLK为系统时钟。,桥接器芯片,现代计算器的外部设备种类越来越多，而前面我们所讲的芯片和芯片组大多只能提供传统的外设控制界面，为了解决这个问题就出现了桥接控制器芯片，简称桥接器。桥接器就是在一种控制界面和另一种控制界面之间建立起一个可以互相传递。,数据的桥梁。或者说是把一种总线传递规范转换为另一种规范的总线传递方式.最常见的是PCI桥接器，如1394控制器、PCMCIA控制器等。1394控制器是把PCI总线转换为IEEE1394总线，用来连接符合该总线规范的外设如1394硬盘等。PCMCIA控制器是把PCI总线转换为PCMCIA总线，用来连接符合该规范的PC Card外设如无线网卡等。,第三章：INTEL/VIA/SIS系列移动芯片组,Intel系列移动芯片组,当前Intel的主力移动芯片组有三个系列：845系列，852系列和855系列，下面具体为大家介绍这几款芯片组。 845系列 845系列移动芯片组是2002年3月随着Mobile Pentium4-M一起推出的.Mobile Pentium4-M带来了太多的诸如“400MHz前端总线”等令人激动的新东西，而845系列移动芯片组则是专门为Pentium4移动处理器设计和优化的，该系列包括845MP和845MZ两款产品，它们开创了移动芯片组支持DDR内存的先河。与上一代产品830相比，845芯片组支持400MHz前端总线，而830只支持133MHz前端总线；845支持DDR200/266内存规范，而830系列则只提供了对PC133 SDRAM的支持；845系列支持AC97音效，对应ACPI 2.0版电源管理规范，而这些830均不支持；另外，845,系列对Mobile Pentium4-M的Enhanced Speedstep及Deeper Sleep Alert State节能技术提供了完美的支持，而与其搭配的移动型ICH3-M南桥芯片则提供了对Ultra ATA100规范的支持，这些都把830远远抛在身后。,852系列 相比845系列而言，852家族显得“人丁兴旺”852GM、852GMV、852GME和852PM。鉴于与之对应的处理器的不同，我们把这四款芯片组分成两组来介绍 852GM是Intel于2003年1月推出的移动芯片组，同样支持Mobile Pentium4-M处理器。与845MP相比，852GM除了整合了频率为133MHz的3D显示内核，同时与之搭配的南桥芯片升级为ICH4-M之外就没有其他新元素了；而今年年初推出的852GMV则是Intel以852GM为基础改进而来的产品。然而令人费解的是，852GMV除了增加了对0.13微米制程的Mobile Celeron处理器的支持外，其他并无变化，传言中支持533MHz前端总线的特性也并未成为现实。看来852GMV只是Intel为了抢占低端市场而推出的一款芯片组。除了Mobile Pentium4-M处理器之外，Intel还针对需要强劲性能的笔记本电脑用户推出了在桌面版Pentium4的基础上加入节能技术的Mobile Pentium4（注意没有“M”）系列处理器，而852PM和852GME正是为了配合这,一系列的处理器而推出的芯片组。两款芯片组相比较，852GME集成了Intel Extreme Graphics2显示内核，该显示内核是基于830系列芯片组集成的显示内核改进而来，但性能上还是令人不敢恭维，其他规格均与852PM相同：支持533/400MHz前端总线，支持高达2GB的DDR266/333内存。以上两项是相对852GM和852GMV规格的提高之处很明显，这两款芯片组是针对高端市场推出的。,855系列 855系列芯片组可以说是当今市场的“红人”，以为他们服务的对象是目前炙手可热的Pentium M。855系列包括三款芯片组：855PM、855GM、855GME。 855PM是为Pentium M量身定做的芯片组，该款芯片组对Pentium M的新特性提供了最为完美的支持。“讯驰”笔记本电脑电池使用时间的延长是与Pentium M的低功耗分不开的，但也同样得益于855PM芯片组的优秀设计。855PM是由以优秀的电路设计能力而闻名于世的以色列开发小组设计的，电压仅为1.2V，而845及830系列芯片组的电压为1.8V，低电压自然是855PM低功耗的原因之一。855GM是随855PM一起发布的芯片组，从852系列的命名规则上我们就可以猜到两者的区别所在：855PM是不集成显示核心的版本，而855GM则集成了显示核心；除此之外，855GM还不支持DDR333内存规范，这就使得显示核心的性能进一步被削弱了，因为显存需要从主内存共享。 855GME是855GM的改进版，虽然内置的还是同样的显示内核，但其核心频,率已经由原来的200MHz提高至250MHz，并且855GME提供了对DDR333内存规范的支持，在功耗并未提升多少的情况下明显提高了显示内核的性能。目前，许多超轻超薄笔记本电脑均已将芯片组升级至855GME，855GM则处于淘汰的边缘,VIA系列移动芯片组,支持Intel移动处理器的芯片组 Pentium4-M时代，VIA推出了P4N266及P4N333两款集成了Savage4显示核心的芯片组，然而并没有在市场上引起太大反响。 在获得了生产Pentium M芯片组的授权后，VIA推出了PN800和PN880芯片组，PN800支持单通道DDR266/333/400内存规范，集成支持双头显示的UniChrome2显示核心，提供了DuoView、TV-Out、iDCT、运动补偿和MPEG2 video处理功能，PN880作为更高端的产品将会集成更多的功能，比如支持双通道内存等。PN800LV，用了更多的能耗控制管理技术，增加笔记本的电池续航能力。这三款北桥芯片都和VIA的VT8237南桥芯片配合使用，提供6个USB 2.0端口,并行ATA-33/66/100/133,串行ATA-150, 10/100Mb/s Ethernet, 6-channel AC97 audio和MC97 modem的支持。 支持AMD移动处理器的芯片组 Athlon XP-M的优秀性能令AMD在移动市场抢到了一席之地，但在这其中VIA,也功不可没：VIA所推出的KN266和KN333芯片组均对Athlon XP-M做了大量优化，支持AMD的Power Now！节能技术。其中KN266支持DDR200/266内存规范，北桥芯片集成了Savage4 GFX显示核心，采用266MB/S带宽的V-Link与南桥芯片连接；而KN333的性能则更上一层楼：支持DDR333内存规范，集成Zootrope FX显示核心，V-Link带宽则提升至533MB/S。有了性能强劲的芯片组作为后盾，Mobile Athlon XP-M才能在移动市场中闯出一片天地。 为了抢占高端市场，AMD推出了Mobile Athlon64，而VIA作为AMD平台最大的芯片组供应商自然也会全力配合，其推出的K8N800移动芯片组的创新之处众多：独有的高速低延迟的Hyper8总线技术提供了处理器与内存之间的快速连接通道；完美支持AMD的HyperTransport技术，使Mobile Athlon64平台在处理器和芯片组之间拥有超高的数据传输频宽。该芯片组集成了Unichrome2显示核心，并支持外界AGP8X显示芯片，同时支持USB2.0、Serial ATA-150等流行功能。,支持Intel处理器的移动芯片组 SIS推出的适用于Mobile Pentium4的SISM661FX芯片组就因为其低廉的价格和不俗的性能得到了众多厂商的支持。，SIS推出的Pentium M芯片组SIS648MX和SISM661MX。两款芯片组的不同之处在于SISM661MX整合了Real256E高性能显示核心，而SISM648MX则为独立型芯片组。在搭配了SIS162无线网络芯片之后，整个平台就可以提供完整的无线互连功能，俨然一个新的讯驰平台。 支持AMD处理器的移动芯片组 针对AMD的Mobile Athlon XP处理器，SIS推出了一款规格相当高的整合移动芯片组SIS741。这款芯片组支持333MHz前端总线及DDR400内存规范，整合了具有Ultra-AGPII先进绘图技术的显示核心，最高支持分辨率为16001200的UXGA大屏幕。SIS741还支持最新的Hyper Streaming技术，而与之搭配的南桥芯为SIS963，南北桥芯片之间的传输带宽高达1GB/S。,SIS系列移动芯片组,第四章：GMCH(MCH)/北桥的主要功能,北桥/ GMCH(MCH) 芯片组之所以通俗的称为北桥南桥是因为它们象桥梁一样架起数据传输的信道。北桥是数据流通最大的一座桥梁。因为任何要传输的数据都必需通过北桥到达内存，任何要处理计算的数据都必需通过北桥从内存中取得。北桥还是一个处理中心，因为大部分北桥都集成了图形处理器，所有要显示的图形数据都由北桥处理输出。 北桥有时被人称为四端口控制器。它提供了四个连接界面(Interface)：与CPU连接的FSB界面；与内存连接的M Bus界面；与南桥连接的界面；与图形处理器连接的AGP界面或与显示器连接的VGA界面。 北桥内部功能组成模块除了各个界面的控制模块还有两个主要的模块：内存控制模块和图形处理模块。 目前的北桥芯片有了打破传统的局势，如内存控制模块集成到CPU中，或直接提供接高速外设的界面如PCI Excess等。北桥的框架图如下：,CPU,內存控制模塊,FSB interface,SB interface,AGP interface,Memory interface,圖形處理模塊,Memory,VGA interface,A,D,C,A,D,RGB,C,C,AD,北橋框架圖,ADC,A：Address D：Data C：Control,Red,Red,Blue,Green,英代尔 852GM GMCH 系统架构,Intel 852GM GMCH 系统平台提供处理器接口， DDR 静态随机接达存储器接口，显示接口和HUB接口。 Intel 852GM GMCH 可支持移动版Intel Pentium 4 处理器-M ，移动版Intel赛扬芯片处理器和Intel赛扬芯片 M 处理器。 它支持一个单通道DDR 静态随机接达存储器。 Intel 852GM 芯片包含先进的电源理逻辑。Intel 852GM 芯片平台支持第四代移动版输入输出控制器HUB，提供移动版CPU界面需求。 Intel 852GM GMCH 是在一个 732 个针的Micro- FCBGA封装而且包含下列各项功能性:,支持单一的400MHz的或3 GB/s Intel CPU 1.2-1.30 个 V 的 AGTL+ 系统总线，支持32-bit地址，增强的Intel Speed Step技术.(Intel赛扬芯片 M 处理器和Intel赛扬芯片处理器不支持提高Intel Speed Step 技术) 系统记忆体支持 不含 ECC 的200/266-