當今的電腦架構逐漸走向單一、整合平台的路線，所謂的「平台」，指的是晶片組 (主機板)、處理器、記憶體這三大基礎元件需要能夠互相搭配，才能順利組裝出一台運作正常的電腦，不同架構之間的差異有時候非常大，針對的市場與用途也各自不同，因此在選購零組件前了解自己的需求，並選擇對應適當的平台，是非常重要的。

Note :
由於目前選購電腦通常以 Intel 的產品為主，加上 AMD 正在等待 2016 年推出新架構－Zen Core，因此本篇暫時不會介紹 AMD 的部份。

認識晶片組 (Chipset)

晶片組 (Chipset) 是主機板上最大顆的晶片，也是平台架構的軸心，至於為什麼叫做晶片組呢？

要認識晶片組在這裡我要先聊一點點歷史，早期 (大約在 2007 年以前) 分為南橋 (Southbridge) 與北橋 (Northbridge) 兩大晶片故得名，當時我們通常使用北橋的名稱來稱呼晶片組，北橋主要負責的項目有：

  • 包含記憶體控制器 (Memory Controller, MC)。
  • 包含部份的 PCI Express 匯流排通道 (為了滿足顯示卡的頻寬需求，所以很早就開始將顯示卡用的 PCI-E 通道移到北橋，因為離 CPU 比較近，延遲也比較短，其實記憶體控制器當時放在北橋而不放在南橋也是這個原因)。
  • 做為 CPU 與記憶體之間的橋樑 (這是北橋名稱的由來)。

早期晶片組中，北橋 (Northbridge) 的周圍架構：
CPU <=== 前端匯流排 (Front Side Bus, FSB) ===> 北橋 <=== 記憶體匯流排 (Memory Bus) ===> 記憶體

至於另一顆晶片－南橋呢？

南橋在 Intel 的架構裡面當時又被稱做 ICH (I/O Controller Hub)，顧名思義是負責掌理各種 I/O 的，其實概略的分法就是頻寬需求沒那麼大的，就通通扔給南橋處理，因此南橋負責的項目豐富許多，有這些：

  • High Definition Audio (HD 高品質音效) 或 AC97 音效 Codec
  • 板載 (On-board) 的 SATA 介面
  • 除了顯示卡用通道以外的 PCI Express 匯流排通道
  • 網路晶片的 MAC (Media Access Control) 部份
  • USB 2.0 / 3.0 介面

以下就是一張典型的早期晶片組 (Intel X48 Express Chipset，大約是 2007 年左右的產品，是末代使用傳統晶片組架構的 Intel 平台)架構圖：

x48_block_diagram然而隨著記憶體頻寬需求越來越高，CPU 的製造工藝也不斷上升能夠整合更多的電晶體，Intel 在 2008 年發佈的 Nehalem 微架構 (也就是初代 Core i 系列處理器) 中正式將 DDR3 記憶體控制器整合入處理器中，也就是 Integrated Memory Controller (IMC) 架構，至此北橋的功能只剩下顯示卡 PCI Express 通道，逐漸失去其重要性。

之後 Intel 在 2011 年推出的 Sandy Bridge 微架構中，一不做二不休便將 PCI Express 通道也整合入處理器中，從此晶片組只剩下南橋一顆晶片，但基於習慣所以我們還是稱其為晶片組，而同時 Intel 也將南橋的名稱從 ICH 改為 Platform Controller Hub (PCH)，之後我們稱呼晶片組時，就是使用南橋的名稱作為平台名。

目前電腦主機板的主要架構：
CPU <=== 直接通道 ===> 記憶體與顯示卡
↑
DMI ( Direct Media Interface，DMI 匯流排)
↓
PCH

以下就是一張目前近代的晶片組 (Intel X99 Express Chipset，2014 年推出) 的架構圖，可以很明顯看到 PCI-E 顯示卡通道與記憶體都已經整合到 CPU 之中，晶片組實際上只剩下一顆晶片，稱為 PCH：

x99-chipset-block-diagram

接下來我將從 Intel 近年發展的平台開始說起，從處理器到與之搭配的晶片組 (主機板)，之後再到選擇相容的記憶體規格，依循這個脈絡走下去。

相關文章更多文章