電腦達人養成計畫 4-10:歷代晶片組介紹 (五) 近代早期 (上)

接下來我們終於要進入比較近代一點的晶片組了,如同先前在處理器發展史中我曾經提到的,Netburst 架構雖然結局不算成功,但卻佔據電腦發展史上非常長的一段時間,所以與之搭配的晶片組先後也推出了非常多款,因此本篇只會提及 Intel 自家推出的晶片組,至於下篇的部分則會同時包含 AMD 平台的晶片組與第三方廠商出來搭配 Intel 平台的晶片組。

歷代晶片組介紹-近代前期 (上)

年代起訖:2000 – 2004

我劃入近代前期的部分,在 Intel 陣營而言主要是對應基於 Netburst 架構處理器的部分,也就是 Pentium 4、Celeron D、Pentium D、Pentium Extreme Edition 等系列的處理器,在晶片組命名上 Intel 主要將其劃歸為 800 系列與 900 系列。

以下的介紹將以北橋為主,如同上上節的規劃,配合 Intel 南橋晶片經常有混搭的情形,所以我基本上會在本篇最後才一次介紹本篇有提及的北橋晶片所能搭配的各款南橋。

Intel 850/850E 晶片組

發佈時間:2000 年 11 月 (850)、2002 年 05 月 (850E)
晶片組成:82850/82850E (MCH 北橋) + ICH2 (南橋)

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Intel 850 晶片組 (代號為 Tehama) 是 Pentium 4 推出時搭配打頭陣的晶片組,發佈於 2000 年 11 月 (與 Intel 815 系列晶片組大致上同期),可以支援 400 MHz 的前端匯流排 (FSB),搭配的處理器則為 Willamette 核心或 Northwood 核心的 Pentium 4 處理器 (基於 Socket 423 或 Socket 478),與之搭配的南橋晶片則是與 815 系列相同的 ICH2。

雖然分別已經在第二章介紹 Netbust 架構處理器與第三章介紹 RDRAM 的失敗史時談到這款晶片組很多次了,但這款晶片組最主要的特色與失敗點-只支援 RDRAM 還是不得不談的,這款晶片組支援四條 PC600/PC800 RDRAM (最大總容量為 2 GB),而且可以支援 ECC 與雙通道技術 (最大記憶體頻寬來到了 3.2 GB/s)。

至於推出於 2002 年 05 月的 Intel 850E 晶片組的部分則是移除了對 Socket 423 制式的 Willamette 核心 Pentium 4 處理器的支援,並加入了對 533 MHz 前端匯流排及 PC1066 RDRAM (頻寬最高拉高到 4.2 GB/s) 的支援,除此之外其他特色則與 Intel 850 晶片組大致相同。

Intel 860 晶片組

發佈時間:2001 年 05 月
晶片組成:82860 (MCH 北橋) + ICH2 (南橋)

Intel 860 晶片組 (代號為 Colusa) 基本上可以視為 Intel 850 晶片組的伺服器版本 (地位上類似於今天出給 Xeon E5 搭配用的晶片組),一如先前幾代的做法,Xeon 處理器雖然與同代的 Pentium 4 處理器使用相似的架構,但是彼此不相容的,Intel 860 可以一次搭配兩顆前端匯流排為 400 MHz 的 Xeon 處理器使用。

在記憶體支援的部分大致上是與 Intel 850 晶片組相同,但 Intel 860 晶片組可以透過運用兩顆 82803AA (MRH-R, Memory Repeater Hub for RDRAM) 晶片來將記憶體支援上限擴增一倍來到 4 GB。

另一項主要的不同則是在北橋的對外接口上,一般來說消費性晶片組的北橋晶片只會有一個 IHA (Intel Hub Architecture) 接口,而 Intel 860 晶片組則有三個,除了原先用於連接 ICH2 南橋晶片的接口之外,多出來的兩個接口則是可以用於連接 82806AA (P64H, PCI 64 Hub) 晶片來提供 64-bit PCI 插槽,此外 Intel 860 晶片組提供的 AGP 通道也提升為 AGP Pro。

Intel 845 晶片組家族

發佈時間:2002 年 01 月 (845)、2002 年 05 月 (845E/GL/G)、2002 年 10 月 (845GE/PE/GV)
晶片組成:MCH + ICH2 (僅 845) / ICH4 (其餘各型號)

最早出現於 2002 年初,代號為 Brookdale 的 Intel 845 晶片組可以說是 Pentium 4 及同期處理器開始大發利市的開始,其中最主要的因素就是回頭支援一般的 DDR SDRAM 與 SDR SDRAM (一律不支援 ECC) 了,這讓導入 Netburst 架構的初期成本下降了不少,來到了一般人可以接受的層級,所有 845 家族的成員都只能支援 Socket 478 制式的處理器,並且不支援 Prescott 核心。

由於 845 晶片組家族的成員有很多 (845、845E、845GE、845PE、845GL、845GV、845G),因此以下我會用表格的方式來呈現這幾款晶片組的差異:

晶片組名稱 845 845E 845G 845GL 845GE 845GV 845PE
發佈時間 2002/01 2002/05 2002/05 2002/05 2002/10 2002/10 2002/10
搭配南橋 ICH2 ICH4 ICH4 ICH4 ICH4 ICH4 ICH4
400 MHz FSB 支援 支援 支援 支援 支援 支援 支援
533 MHz FSB 不支援* 支援 支援 不支援 支援 支援 支援
內建顯示單元 具備 具備 具備 具備
AGP 4X 支援 支援 支援 不支援 支援 不支援 支援
Hyper-Threading 不支援 不支援 B1 版本 不支援 支援 支援 支援
記憶體最高速度 DDR266 DDR266 DDR266 DDR266 DDR333 DDR266 DDR333
記憶體容量上限 2 GB 2 GB 2 GB 2 GB 2 GB 2 GB 2 GB
AGP 版本 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
AGP 最高速度 4x 4x 4x 4x 4x

註記:845 晶片組為官方文件表明不支援 533 MHz 前端匯流排,但實際上 845 晶片組與 845E 晶片組在北橋部分並無分別,另 845G 晶片組僅有 B1 步進以後的版本才支援 Hyper-Threading。

而關於 845G/845GE/845GL/845GV 的內建顯示單元呢,使用的是 Intel 第二世代的內建顯示 (Intel Extreme Graphics),其中除了 845GE 的顯示單元運作時脈較高,為 266 MHz 之外,其餘型號整合的內建顯示單位是運作於 200 MHz,性能上大約與 GeForce 2 MX 200 獨立顯示卡相仿。

Intel 875P 晶片組

發佈時間:2003 年 04 月
晶片組成:82875P (MCH) + ICH5/ICH5R

研發代號為 Canterwood 的 Intel 875P 晶片組與等一下會見到的 865 晶片組家族算是同期的產品,從產品編號的選用上可以知道 875P 是屬於比較高級的定位,若以今日 Intel 的產品規劃來說,其實有點類似 C2XX 系列的工作站與伺服器晶片組的位階 (因為 875P 也是能夠支援 ECC 與 Parity 記憶體的一款晶片組)。

在發佈當時 875P 可以說是市面上功能最為強大的晶片組,除了能夠支援的前端匯流排時脈首次被提高到 800 MHz 之外,還加入了 AGP 3.0 8x 通道的支援,在記憶體支援方面也有長足的進步,除了可以支援的最高速度來到了 DDR400 以外,還納入了雙通道技術的支援,能夠使用的記憶體容量也翻倍來到了 4 GB,並搭配了新的 ICH5 南橋,所以擴充能力也是當時的一時之選。

在處理器搭配方面 875P 晶片組可以支援 Prescott 與 Northwood 核心的 Pentium 4 處理器,根據主機板的不同可以使用 LGA775 制式或 Socket 478 制式的處理器。

此外值得注意的是,Intel 875P 晶片組南北橋之間的連線方式與先前有所不同,似乎是由於 ICH5 本身為了在日後提供第二代的 Hub Interface (集線器介面) 支援的關係,所以搞了一個 Hub Interface 1.5 版,在電氣特性的部分是採 2.0 版的規格,但在通訊協定方面則沿用 1.0 版的設計,因此傳輸速率並沒有提升,仍然維持在 266 MB/s。

Intel 865 晶片組家族與 848P 晶片組

發佈時間:2003 年 05 月 (除 865GV)、2003 年 09 月 (865GV)
晶片組成:MCH + ICH5/ICH5R

研發代號為 Springdale 的 865 晶片組家族整體而言編制與 845 晶片組家族相當類似,可以視為 845 晶片組家族的升級版,主要的差異是在特性上更加接近高階的 875P 晶片組,但面向的是消費性市場因此取消了對 ECC 記憶體的支援。

絕大多數型號都提供了對 DDR400 記憶體的支援 (部分型號還支援雙通道技術),字尾有 G 的型號則是整合了強化版本的第二代內建顯示核心 Extreme Graphics 2。

至於南橋的部分毫無意外地也改搭配上新的 ICH5/ICH5R,讓系統的擴充能力獲得了相當大的提升,不同於 875P 的高端定位,865 晶片組家族更貼近消費性市場,因此並不提供對 ECC 與 Parity 記憶體的支援。

晶片組名稱 865P 865PE 865G 848P 865GV
發佈時間 2003/05 2003/05 2003/05 2003/08 2003/09
搭配南橋 ICH5 或 ICH5R
400 MHz FSB 支援 支援 支援 支援 支援
533 MHz FSB 支援 支援 支援 支援 支援
800 MHz FSB 不支援 支援 支援 支援 支援
最高記憶體速度 DDR333 DDR400 DDR400 DDR400 DDR400
記憶體容量上限 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB 4 GB
雙通道技術 支援 支援 支援 不支援 支援
內建顯示單元 具備 具備
AGP 通道版本 3.0 3.0 3.0 3.0
AGP 最高速度 8x 8x 8x 8x

註記:848P 晶片組基本上可以視為不支援雙通道技術的 865PE 晶片組,因此劃歸於此處,但 848P 晶片組的開發代號為 Breeds Hill 而未與其他 865 晶片組家族成員共用 Springdale 代號。

至於處理器支援的部分,865 晶片組家族仍然是同時有搭配 Socket 478 與 LGA775 兩種插槽主機板存在的。

Intel ICH 第二世代

介紹完最後一款歸屬 800 系列的 Intel 晶片組之後,篇幅也差不多了,所以我打算把之後的晶片組留待下篇介紹,最後照慣例是要介紹前面這些晶片組內搭配的南橋晶片的,在進入 Pentium 4 世代之後,直到 915P 晶片組的大改版之間 Intel 一共對南橋晶片進行了三次改版。

還記得上上次我們介紹到 ICH2 嗎?所以接著下來理所當然就是 ICH3 了,不過如果你還記得前面的內容的話,應該會發現在 845 晶片組家族這一世代當中,除了最原始的 845 晶片組是搭配我們已經介紹過的 ICH2 之外,845E 晶片組等成員就直接跳級搭配 ICH4 了對吧?

實際上 ICH3 是存在的,並沒有被 Intel 跳過,但只推出了與 E7501 等伺服器級晶片組 (類似於今天搭配 Xeon E7 家族處理器的晶片組) 搭配的伺服器版本 ICH3-S (下圖) 與搭配筆記型電腦用的 830、845 晶片組使用的行動版本 ICH3-M,並沒有搭配桌上型電腦的版本 (均發佈於 2001 年)。

ICH3 的絕大多數特性都是沿襲 ICH2 而來,主要的差異僅有對 ATA 控制器加入了「Native Mode」、對 2.0 版本 SMBus 與新版 SpeedStep 省電技術的支援、在 ICH3-S 中的 USB 1.1 連接埠數量增加到六個這些而已。

至於 ICH4 (上圖) 的部分 (發佈於 2002 年),則是以 ICH3-S 的基礎整合了 USB 2.0 控制器 (全部 6 個連接埠都支援 USB 2.0) 與新版本的 AC’97 音效 (2.3 版)。

最後要看到的是 ICH5 (發佈於 2003 年,上圖),在 Intel 的南橋晶片發展史中 ICH5 是一個蠻大的改版,因為首次加入了 SATA 控制器 (提供兩個 1.5 Gbps 連接埠),讓硬碟的傳輸性能大幅飆升,PCI 的部分也升級為 2.3 版,USB 2.0 連接埠增加到 8 個,與北橋之間的連結匯流排在電氣特性上也有所變化。

ICH5 也是 Intel 第一次將北橋晶片在桌上型電腦市場中分為多個版本 (以往都只分出伺服器版、桌上型電腦版、筆記型電腦版而已),除了行動版本的 ICH5-M 之外,還有首次在消費性市場加入對 RAID0、RAID1 與 Intel Matrix Storage Manager 支援的 ICH5R 及伺服器專用版本的 6300ESB。

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