北桥

在计算中，北桥（也称为主机桥或内存控制器集线器）是构成 PC 主板上核心逻辑芯片组架构的两个芯片之一。 北桥通过前端总线 (FSB) 直接连接到 CPU 以处理高性能任务，通常与速度较慢的南桥一起使用以管理 CPU 与主板其他部分之间的通信。 自 2010 年代以来，裸片缩小和晶体管密度的提高促进了芯片组集成度的提高，而北桥执行的功能现在通常被整合到其他组件（如南桥或 CPU 本身）中。 截至2019年，英特尔和AMD都发布了将所有北桥功能集成到CPU中的芯片组。 现代英特尔酷睿处理器在 CPU 芯片上集成了北桥，它被称为非核心或系统代理。

在旧的基于 Intel 的 PC 上，如果配备集成显卡，北桥也被称为外部内存控制器集线器 (MCH) 或图形和内存控制器集线器 (GMCH)。 这些功能越来越多地集成到 CPU 芯片本身，首先是内存和图形控制器。 对于 2011 年推出的 Intel Sandy Bridge 和 AMD Accelerated Processing Unit 处理器，北桥的所有功能都集中在 CPU 上。 相应的南桥被 Intel 重命名为 Platform Controller Hub，被 AMD 重命名为 Fusion controller hub。 AMD FX CPU 继续需要外部北桥和南桥芯片。

从历史上看，由于难以将所有组件集成到单个芯片上，因此有必要分离 CPU、北桥和南桥芯片之间的功能。 然而，随着 CPU 速度的提高，由于 CPU 及其支持芯片组之间的数据传输限制，出现了瓶颈。 集成北桥的趋势始于 2000 年代末——例如，2010 年 MacBook Air 中的 Nvidia GeForce 320M GPU 是北桥/南桥/GPU 组合芯片。

北桥通常处理 CPU（在某些情况下是 RAM）和 PCI Express（或 AGP）视频卡与南桥之间的通信。 一些北桥还包含集成视频控制器，在英特尔系统中也称为图形和内存控制器中枢 (GMCH)。 由于不同的处理器和 RAM 需要不同的信号，因此给定的北桥通常只能与一类或两类 CPU 一起工作，并且通常只能与一种类型的 RAM 一起工作。

有一些芯片组支持两种类型的 RAM； 通常，在转向新标准时会提供这些内容。 例如，2002 年 Nvidia nForce2 芯片组的北桥仅适用于 Socket A 处理器和 DDR SDRAM。

Intel i875 芯片组仅适用于使用 Pentium 4 处理器或 Celeron 处理器且时钟速度高于 1.3 GHz 并使用 DDR SDRAM 的系统，而 Intel i915G 芯片组仅适用于 Intel Pentium 4 和 Celeron，但它可以使用 DDR 或 DDR2 内存。

这个名字来源于以地图的方式绘制建筑。 CPU 将位于地图的顶部，与大多数通用地理地图上的正北相当。 如图所示，CPU 将通过位于其他系统设备北部的快速桥（北桥）连接到芯片组。 然后，北桥将通过位于其他系统设备南部的慢速桥（南桥）连接到芯片组的其余部分。

北桥在计算机可以超频的范围内起着重要作用，因为它的频率通常用作 CPU 建立自己的工作频率的基准。 随着处理器速度变得更快，该芯片通常会变得更热，需要更多的冷却。 CPU 超频是有限制的，因为数字电路受到物理因素的限制，例如晶体管的上升、下降、延迟和存储时间、电流增益带宽积、寄生电容和传播延迟，传播延迟随（除其他因素外）而增加 工作温度； 因此，大多数超频应用程序都对倍频器和外部时钟设置施加了软件限制。

此外，热量是一个主要的限制因素，因为需要更高的电压来正确激活 CPU 内部的场效应晶体管，而这种更高的电压会产生更多的热量，因此需要在芯片上采用更好的散热解决方案。

处理器设计的总体趋势是将更多功能集成到更少的组件中，从而降低总体主板成本并提高性能。 处理 CPU 和 RAM 之间通信的内存控制器被 AMD 从他们的 AMD K8 处理器和英特尔从他们的 Nehalem 处理器开始转移到处理器芯片上。