南桥

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南桥是个人计算机(PC)主板上核心逻辑芯片组中的两个芯片之一,另一个是北桥。南桥通常在北桥/南桥芯片组计算机架构中实现主板较慢的功能。在采用Intel芯片组的系统中,南桥被命名为I/O控制器集线器(ICH),而AMD自推出FusionAMD加速处理单元(APU)以来将其南桥命名为FusionControllerHub(FCH),同时移动了Northbridge到CPUdie上,因此使其在功能上类似...
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南桥

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南桥个人计算机 (PC) 主板上核心逻辑芯片组中的两个芯片之一,另一个是北桥。 南桥通常在北桥/南桥芯片组计算机架构中实现主板较慢的功能。 在采用 Intel 芯片组的系统中,南桥被命名为 I/O 控制器集线器 (ICH),而 AMD 自推出 Fusion AMD 加速处理单元 (APU) 以来将其南桥命名为 Fusion Controller Hub (FCH),同时移动了 Northbridge 到 CPU die 上,因此使其在功能上类似于平台集线器控制器。

南桥和北桥通常可以通过不直接连接CPU来区分。 相反,北桥将南桥连接到 CPU。 通过使用控制器集成通道电路,北桥可以直接将I/O单元的信号连接到CPU进行数据控制和访问。

现状

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由于对片上系统 (SoC) 处理器的推动,现代设备越来越多地将北桥集成到 CPU 芯片本身中; 例如英特尔的 Sandy Bridge 和 AMD 的 Fusion 处理器,它们均于 2011 年发布。南桥变得多余,取而代之的是 2008 年随英特尔 5 系列芯片组推出的平台控制器中枢 (PCH) 架构,而 AMD 也采用了 与他们在2011年发布的xxx款APU一样,将PCH命名为Fusion controller hub(FCH),直到2017年才开始用于AMD的Zen架构,同时下降到AMD的APU上 FCH 名称。 在 Intel 平台上,所有南桥功能和剩余的 I/O 功能都由 PCH 管理,PCH 通过直接媒体接口 (DMI) 直接连接到 CPU。 英特尔低功耗处理器(Haswell-U 及更高版本)和超低功耗处理器(Haswell-Y 及更高版本)还集成了封装 PCH。 基于其Chiplet设计,AMD Ryzen处理器还集成了一些南桥功能,例如一些USB接口和一些SATA/NVMe接口。

概览

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南桥芯片组处理许多计算机的 I/O 功能,例如 USB、音频、系统 BIOS、ISA 总线或 LPC 总线、低速 PCI/PCIe 总线、IOAPIC 中断控制器、SATA 存储 、历史 PATA 存储和 NVMe 存储。 南桥和北桥芯片的不同组合是可能的,但这两种芯片必须设计为协同工作; 不同核心逻辑芯片组设计之间的互操作性没有行业标准。 在 1990 年代和 2000 年代初期,北桥和南桥之间的接口是 PCI 总线。 现在主要使用的桥接接口是DMI(Intel)和UMI(AMD)。

词源

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该名称源于以地图方式表示架构,并在 1991 年引入 PCI 本地总线架构时首次这样描述。在英特尔,PCI 规范的作者将 PCI 本地总线视为处于 PC 平台架构的中心(即赤道)。

北桥延伸至 PCI 总线主干的北部,以支持 CPU、内存/高速缓存和其他性能关键型功能。 同样,南桥延伸到 PCI 总线骨干网的南部,并连接到对性能要求较低的 I/O 功能,例如磁盘接口、音频等。

中央处理器位于地图正北的顶部。 如图所示,CPU 通过位于其他系统设备北部的快速桥(北桥)连接到芯片组。 如图所示,北桥通过位于其他系统设备南部的慢桥(南桥)连接到芯片组的其余部分。

尽管当前的 PC 平台架构已经用更快的 I/O 骨干网取代了 PCI 总线骨干网,但桥命名约定仍然存在。

功能

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现代南桥的功能包括:

  • PCI 总线。 南桥还可能包括对 PCI-X 的支持。
  • 通常用于以太网和 NVMe 的低速 PCI Express (PCIe) 接口。
  • ISA 总线或 LPC 桥。 较新的主板不再提供 ISA 插槽。 LPC 桥为超级 I/O(PS/2 键盘鼠标、并行端口、串行端口、IR 端口和软盘控制器的正常连接)提供数据和控制路径。
  • SPI 总线。 SPI 总线是一种简单的串行总线,主要用于固件(例如 BIOS/UEFI)闪存访问。
  • SMBus 控制器。

主板

  • DMA 控制器。 8237 DMA 控制器允许 ISA 或 LPC 设备直接访问主内存,而无需 CPU 的帮助。
  • PIC 和 I/O APIC。
  • 大容量存储接口,例如 SATA、M.2 和历史 PATA。 这通常允许连接硬盘驱动器或 SSD。
  • 实时时钟
  • 编程间隔计时器
  • 高精度事件计时器。
  • ACPI 控制器或 APM c

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  1. 南桥
  2. 现状
  3. 概览
  4. 词源
  5. 功能

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