電腦達人養成計畫 4-8:歷代晶片組介紹 (三) 中古時代 (上)

在經過前兩篇的介紹之後,Pentium III 以前的配套晶片組已經大致介紹完畢,從這篇開始出現的晶片組就應該是大家會比較熟悉的了 (不過如果你年紀跟站長差不多的話,大概要到下一篇以後才比較有機會看到自己使用過的晶片組吧)。

歷代晶片組介紹-中古時代 (上)

年代起訖:1999 – 2001

中古時代的部分我打算介紹從 Pentium III 中期開始一路到 Pentium 4 處理器開始出籠之前這段,雖然時間很短,僅有三年左右的時間,但這段期間之內卻推出了非常多種不同的晶片組,從這個時期開始基本上所有 Intel 晶片組的架構都是確立為南北橋兩顆晶片為一組的構成方式。

由於從這個世代開始 Intel 的南橋晶片混搭的情況很多,所以我打算把同時代的南橋晶片放在一起一次介紹。

Intel 810 系列晶片組

ESC8100

推出於 1999 年 04 月,代號為 Whitney 的 810 晶片組是 Intel 第一款改採 8 字頭命名的晶片組,型號字首翻了一倍當然是為了反映在架構上有所不同,不過值得注意的是 810 晶片組針對的目標是低階入門市場 (通常電腦業界的慣例是在大改版時先生出旗艦級產品之後再以其為基礎做簡化推出主流與入門級的產品)。

810 晶片組在 Intel 的晶片組歷史上有很多的第一次,例如第一次將內建顯示整合到北橋晶片當中 (所以 810 的北橋被稱為 GMCH, Graphics and Memory Controller Hub),在 810-DC100 這個特殊版本中還可以搭配 4 MB 的快取記憶體供內建顯示單元使用,從下面的 GMCH 功能圖中可以注意到整合了 2D 與 3D 加速引擎,且內建顯示單元的部分是與系統記憶體介面直接連接以使用電腦的主記憶體 (統一記憶體架構,Unified Memory Architecture)。

如果你夠眼尖的話就會發現,810 晶片組是沒有提供 AGP 介面的,或許當初是認定入門級別的用戶只需要內建的 Intel i740 顯示單元就足夠了,為了節約成本才做這樣的設計吧?此外 810 系列晶片組的記憶體支援最大都是到 512 MB,同時支援 EDO 與 SDRAM 兩種記憶體。

除此之外 810 晶片組的另一項重大改變則是被稱為 Intel Hub Architecture (IHA,最初曾經被稱為 Accelerated Hub Architecture) 的全新架構規劃,北橋晶片與南橋晶片的角色獲得了重新分配,以往 PCI 介面被認為是「高速」的匯流排,所以是直接與北橋晶片連結,然後南橋晶片只負責慢速的 ISA 等介面,於是在設計上是從北橋拉出一組 PCI 匯流排來與南橋連接,南北橋之間的頻寬只有 133 MB/s,而到了 810 晶片組之後,南北橋之間改用專屬的通道進行連接,速度也直接翻倍成 266 MB/s,並且可以根據資料傳輸的類型進行特別的優化以進一步提升性能,所以後來 PCI 通道就都是由南橋晶片拉出來的了,而且南北橋之間使用專屬通道的設計就從此一路沿用下來直到北橋晶片被處理器吃掉為止。

而隨著導入 IHA 架構,南橋晶片方面在 Intel 810 晶片組當中也有許多不同,首先命名上改稱 ICH (I/O Controller Hub),強調其作為整個系統幾乎所有 I/O 介面中繼站的地位,這個命名接下來在 Intel 的晶片組架構中用了十年以上都未曾改變,搭配 810 使用的 ICH 南橋晶片同時還引入了更高速的 UltraDMA 模式 (速度翻倍到 66 MB/s) 與 AC’97 規格的數據機與音效解碼器支援。

最後關於 Intel 810 晶片組還有一點要討論,關於型號劃分的部分,雖然同屬於 810 晶片組,但先後一共出現過五個版本:

Intel 840 晶片組

在 1999 年 10 月推出的 Intel 840 晶片組針對的是伺服器或工作站市場,代號為 Carmel 的 840 晶片組是 Intel 第一款支援雙通道記憶體架構的晶片組,但僅能搭配 RDRAM 使用,基礎架構上與 810 晶片組相當相似,但是補上了對 AGP 匯流排的介面 (至多支援 AGP 4x),除此之外北橋最鮮明的特色是 Intel Hub Architecture 連接的數量有兩條,除了原先用於連接 ICH 的專屬通道之外,從北橋還可以額外透過 82806AA PCI 64 Hub, P64H 擴充晶片拉出 64-bit 的 PCI 匯流排。

如果有額外的記憶體擴充需求的話,還可以在記憶體與北橋之間透過額外的 82803AA 記憶體中繼集線器 (Memory Repeater Hub, MRH-R) 來拉出更多的記憶體支援,讓記憶體支援可以提高一倍來到 4 GB 之多 (若不使用 MRH-R 則是最大支援 2 GB),並且加入了雙處理器的支援,當然對 Parity 與 ECC 的支援在伺服器產品上也是必不可少的。

Intel 820 系列晶片組

接下來要介紹的 820 晶片組應該算是整個中古時代裡面 Intel 最失敗的一款晶片組吧,如果你還記得的話,在 RDRAM 興衰史的那節裡 Intel 820 晶片組就曾經出現過,造就 Intel 820 晶片組的市場接受度不佳的兩個關鍵字分別是 RDRAM 與 MTH。

開發代號為 Camino 的 Intel 820 晶片組一開始是被 Intel 寄予厚望的,當時 Intel 也希望以此做為推廣 RDRAM 的重要平台之一,因此 820 晶片組是被設計為原生支援 RDRAM 記憶體的,不過 Intel 還留下了可以使用 MTH 晶片讓 820 晶片組搭配 SDRAM 這道門 (但這最後成為 Intel 流傳千古的重大失敗之一,其實光從下面這張主機板照片上 MTH 與 820 北橋之間佈線的混亂、噁心程度就知道這問題很大),而實際上當年的 Computex 大展上各主機板廠商多半都還是展出了搭配 SDRAM 的 820 主機板 (這是一個各大主機板廠商聯合打 Intel 臉的概念)。

Intel 820 晶片組在定位上屬於主流與高階消費性市場,所以某種程度上相當於類似 840 晶片組的簡化版本,因此在 820 晶片組上也提供了對 AGP 4x 的支援,記憶體容量上限則降為 1 GB,值得注意的是保留了對 Parity 與 ECC 的支援,並且仍然可以支援雙處理器。

之後在 2000 年 06 月 Intel 推出了 820E 晶片組,在北橋部分與 820 晶片組相同,但搭配的南橋晶片則從 ICH 升級為 ICH2。

Intel 815 系列晶片組

在經歷 820 系列晶片組的失敗之後,Intel 調整策略的結果就是 Intel 815 系列晶片組,代號為 Solano 的 815 系列晶片組先後有很多型號,第一款推出於 2000 年 06 月,在定位上跟 810 系列晶片組很類似,但在規格上則很能符合一般主流級消費性電腦系統的需求。

從架構圖上可以很明顯注意到,815 晶片組與 810 系列最大的不同就是在具備內建顯示單元 (同樣都是整合了 i740) 的同時,815 系列晶片組中的部份成員也可以具備完整的 AGP 4x 支援 (僅最初期的 815 與 815E 晶片組可以做到這點)。

前面提過 815 系列晶片組家族當中有多個成員,實際上一共先後推出了 6 種之多:

Intel ICH 第一世代

接下來我打算回頭介紹前面一直點到卻沒有深入說明的南橋部分,在 Pentium 4 世代之前 ICH 家族一共推出了兩個版本,其中第一版本又可分為 ICH 與 ICH0。

ICH 與 ICH0 是在 1999 年 06 月隨著 Intel 810 晶片組第一次推出的,前者的編號為 82801AA,後者則是 82801AB,在共通點的部分上兩者都可以支援 PCI 2.2 標準,提供 33 MHz 的 PCI 匯流排,從 PIIX3/4 時代就有的 ACPI 支援、Ultra ATA (UDMA) 支援也當然都被延續下來了,除此之外還引入了對 AC’97 音訊解碼與數據機解碼器的支援 (但僅支援到雙聲道)。

ICH0 實際上是 ICH 的低階版本,彼此之間的差異出現在 UDMA 的速度支援與 PCI 插槽的數量,ICH0 只能支援 UltraATA/33,而 ICH 則具有完整的 UltraATA/66 支援,前者的 PCI 插槽僅有四個,後者則可以提供到六個。

後來在 2000 年時 Intel 推出了 ICH 的小改版-ICH2 (82801BA),主要的改進內容則是具備整合的乙太網路機能 (但並未包含 PHY 介面的部分,PHY 要建置在主機板上),而 ICH2 最鮮明的特色是加入了對 UltraATA/100 的支援,再次大幅度的提高了儲存裝置的速度,內建的 USB 1.1 控制器能夠支援的 USB 連接埠數量也加倍為 4 個,AC’97 音效的支援能力也增加至六聲道。

Intel 810/820/840/815 晶片家族比較

810 820 840 815
開發代號 Whitney Camino Carmel Solano
發佈年代 1999/04 1999/11 1999/10 2000/06
配套南橋 無印:ICH
帶L:ICH0
帶E:ICH2
無印:ICH
帶E:ICH2
ICH 無印:ICH/ICH0
帶E:ICH2
最高匯流排速度 100 133 133 133
多處理器 SMP
EDO 記憶體 至多 512 MB 不支援 不支援 不支援
SDRAM 記憶體 至多 512 MB 至多 1 GB 不支援 至多 512 MB
最高 SDRAM 速度 PC100 PC100 不支援 PC133
RDRAM 記憶體 不支援 至多 1 GB 至多 4 GB 不支援
最高 RDRAM 速度 不支援 PC800 PC800 (雙通道) 不支援
記憶體 Bank 數 4 2 2×4 6
Parity 不支援 支援 支援 不支援
ECC 不支援 支援 支援 不支援
PCI 版本 2.2 2.2 2.2 2.2
AGP 支援 不支援 AGP 4x AGP 4x 無印:AGP 4x
帶P:AGP 4x
帶G:不支援
內建顯示單元 具備 不具備 不具備 無印:具備
帶G:具備
帶P:不具備

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