CPU缓存 北桥 南桥 前端总线

CPU缓存 北桥 南桥 前端总线 CPU缓存 编辑本段简介 缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。 编辑本段概念 L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。 L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是4MB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达2MB—4MB，有的高达8MB或者19MB。 L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。 其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。 但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。 编辑本段作用 速缓冲存储器Cache是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。 在Cache中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从Cache中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入Cache是一种高效的解决方案，这样整个内存储器(Cache+内存)就变成了既有Cache的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。 Cache对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与Cache间的带宽引起的。 编辑本段高速缓存的工作原理 1、读取顺序 CPU要读取一个数据时，首先从Cache中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入Cache中，可以使得以后对整块数据的读取都从Cache中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使CPU读取Cache的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右)，也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在Cache中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先Cache后内存。 2、缓存分类 前面是把Cache作为一个整体来考虑的，现在要分类了。Intel从Pentium开始将Cache分开，通常分为一级高速缓存L1和二级高速缓存L2。在以往的观念中，L1 Cache是集成在CPU中的，被称为片内Cache。在L1中还分数据Cache(I-Cache)和指令Cache(D-Cache)。它们分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两个Cache可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。 在P4处理器中使用了一种先进的一级指令Cache——动态跟踪缓存。它直接和执行单元及动态跟踪引擎相连，通过动态跟踪引擎可以很快地找到所执行的指令，并且将指令的顺序存储在追踪缓存里，这样就减少了主执行循环的解码周期，提高了处理器的运算效率。 以前的L2 Cache没集成在CPU中，而在主板上或与CPU集成在同一块电路板上，因此也被称为片外Cache。但从P?开始，由于工艺的提高L2 Cache被集成在CPU内核中，以相同于主频的速度工作，结束了L2 Cache与CPU大差距分频的历史，使L2 Cache与L1 Cache在性能上平等，得到更高的传输速度。L2Cache只存储数据，因此不分数据Cache和指令Cache。在CPU核心不变化的情况下，增加L2 Cache的容量能使性能提升，同一核心的CPU高低端之分往往也是在L2 Cache上做手脚，可见L2 Cache的重要性。现在CPU的L1 Cache与L2 Cache惟一区别在于读取顺序。 3、读取命中率 CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中，当Cache中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中)，CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有2级Cache的CPU中，读取L1 Cache的命中率为80%。也就是说CPU从L1 Cache中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从L2 Cache读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取L2的命中率也在80%左右(从L2读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。在一些高端领域的CPU(像Intel的Itanium)中，我们常听到L3 Cache，它是为读取L2 Cache后未命中的数据设计的—种Cache，在拥有L3 Cache的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。 为了保证CPU访问时有较高的命中率，Cache中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”(LRU算法)，它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出Cache，提高Cache的利用率。 缓存技术的发展 总之，在传输速度有较大差异的设备间都可以利用Cache作为匹配来调节差距，或者说是这些设备的传输通道。在显示系统、硬盘和光驱，以及网络通讯中，都需要使用Cache技术。但Cache均由静态RAM组成，结构复杂，成本不菲，使用现有工艺在有限的面积内不可能做得很大，不过，这也正是技术前进的源动力，有需要才有进步! 编辑本段一级缓存 CPU缓存(Cache Memory)是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾，因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多，这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器(缓存 内存)就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。 缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右)，也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。 目前缓存基本上都是采用SRAM存储器，SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静志存取功能的存储器，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不像DRAM内存那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定要对DRAM刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，这也是目前不能将缓存容量做得太大的重要原因。它的特点归纳如下:优点是节能、速度快、不必配合内存刷新电路、可提高整体的工作效率，缺点是集成度低、相同的容量体积较大、而且价格较高，只能少量用于关键性系统以提高效率。 按照数据读取顺序和与CPU结合的紧密程度，CPU缓存可以分为一级缓存，二级缓存，部分高端CPU还具有三级缓存，每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一部分，这三种缓存的技术难度和制造成本是相对递减的，所以其容量也是相对递增的。当CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找。一般来说，每级缓存的命中率大概都在80%左右，也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到，只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取，由此可见一级缓存是整个CPU缓存架构中最为重要的部分。 一级缓存(Level 1 Cache)简称L1 Cache，位于CPU内核的旁边，是与CPU结合最为紧密的CPU缓存，也是历史上最早出现的CPU缓存。由于一级缓存的技术难度和制造成本最高，提高容量所带来的技术难度增加和成本增加非常大，所带来的性能提升却不明显，性价比很低，而且现有的一级缓存的命中率已经很高，所以一级缓存是所有缓存中容量最小的，比二级缓存要小得多。 一般来说，一级缓存可以分为一级数据缓存(Data Cache，D-Cache)和一级指令缓存(Instruction Cache，I-Cache)。 二者分别用来存放数据以及对执行这些数据的指令进行即时解码，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。目前大多数CPU的一级数据缓存和一级指令缓存具有相同的容量，例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一级数据缓存和64KB的一级指令缓存，其一级缓存就以64KB 64KB来表示，其余的CPU的一级缓存表示方法以此类推。 Intel的采用NetBurst架构的CPU(最典型的就是Pentium 4)的一级缓存有点特殊，使用了新增加的一种一级追踪缓存(Execution Trace Cache，T-Cache或ETC)来替代一级指令缓存，容量为12KμOps，表示能存储12K条即12000条解码后的微指令。一级追踪缓存与一级指令缓存的运行机制是不相同的，一级指令缓存只是对指令作即时的解码而并不会储存这些指令，而一级追踪缓存同样会将一些指令作解码，这些指令称为微指令(micro-ops),而这些微指令能储存在一级追踪缓存之内，无需每一次都作出解码的程序，因此一级追踪缓存能有效地增加在高工作频率下对指令的解码能力，而μOps就是micro-ops，也就是微型操作的意思。它以很高的速度将μops提供给处理器核心。Intel NetBurst微型架构使用执行跟踪缓存，将解码器从执行循环中分离出来。这个跟踪缓存以很高的带宽将uops提供给核心，从本质上适于充分利用软件中的指令级并行机制。Intel并没有公布一级追踪缓存的实际容量,只知道一级追踪缓存能储存12000条微指令(micro-ops)。所以，我们不能简单地用微指令的数目来比较指令缓存的大小。实际上，单核心的NetBurst架构CPU使用8Kμops的缓存已经基本上够用了，多出的4kμops可以大大提高缓存命中率。而如果要使用超线程技术的话，12KμOps就会有些不够用，这就是为什么有时候Intel处理器在使用超线程技术时会导致性能下降的重要原因。 例如Northwood核心的一级缓存为8KB 12KμOps，就表示其一级数据缓存为8KB，一级追踪缓存为12KμOps;而Prescott核心的一级缓存为16KB 12KμOps，就表示其一级数据缓存为16KB，一级追踪缓存为12KμOps。在这里12KμOps绝对不等于12KB，单位都不同，一个是μOps，一个是Byte(字节)，而且二者的运行机制完全不同。所以那些把Intel的CPU一级缓存简单相加，例如把Northwood核心说成是20KB一级缓存，把Prescott核心说成是28KB一级缓存，并且据此认为Intel处理器的一级缓存容量远远低于AMD处理器128KB的一级缓存容量的看法是完全错误的，二者不具有可比性。在架构有一定区别的CPU对比中,很多缓存已经难以找到对应的东西,即使类似名称的缓存在设计思路和功能定义上也有区别了，此时不能用简单的算术加法来进行对比;而在架构极为近似的CPU对比中，分别对比各种功能缓存大小才有一定的意义。 编辑本段二级缓存 CPU缓存(Cache Memory)是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。由此可见，在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器(缓存 内存)就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。 缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。 正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右)，也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。 最早先的CPU缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存(Data Cache，D-Cache)和指令缓存(Instruction Cache，I-Cache)。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时，用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存，容量为12KμOps，表示能存储12K条微指令。 随着CPU制造工艺的发展，二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中，容量也在逐年提升。现在再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存，已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中，以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变，此时其以相同于主频的速度工作，可以为CPU提供更高的传输速度。 二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于CPU的重要性。 CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中)，CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左右(从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。 为了保证CPU访问时有较高的命中率，缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”(LRU算法)，它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。 CPU产品中，一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的，容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高。 双核心CPU的二级缓存比较特殊，和以前的单核心CPU相比，最重要的就是两个内核的缓存所保存的数据要保持一致，否则就会出现错误，为了解决这个问不同的CPU使用了不同的办法: Intel双核心处理器的二级缓存 目前Intel的双核心CPU主要有Pentium D、Pentium EE、Core Duo三种，其中Pentium D、Pentium EE的二级缓存方式完全相同。Pentium D和Pentium EE的二级缓存都是CPU内部两个内核具有互相独立的二级缓存，其中，8xx系列的Smithfield核心CPU为每核心1MB，而9xx系列的Presler核心CPU为每核心2MB。这种CPU内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠位于主板北桥芯片上的仲裁单元通过前端总线在两个核心之间传输来实现的，所以其数据延迟问题比较严重，性能并不尽如人意。 Core Duo使用的核心为Yonah，它的二级缓存则是两个核心共享2MB的二级缓存，共享式的二级缓存配合Intel的“Smart cache”共享缓存技术，实现了真正意义上的缓存数据同步，大幅度降低了数据延迟，减少了对前端总线的占用，性能表现不错，是目前双核心处理器上最先进的二级缓存架构。今后Intel的双核心处理器的二级缓存都会采用这种两个内核共享二级缓存的“Smart cache”共享缓存技术。 AMD双核心处理器的二级缓存 Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo两种，他们的二级缓存都是CPU内部两个内核具有互相独立的二级缓存，其中，Manchester核心为每核心512KB，而Toledo核心为每核心1MB。处理器内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠CPU内置的System Request Interface(系统请求接口，SRI)控制，传输在CPU内部即可实现。这样一来，不但CPU资源占用很小，而且不必占用内存总线资源，数据延迟也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大为减少，协作效率明显胜过这两种核心。不过，由于这种方式仍然是两个内核的缓存相互独立，从架构上来看也明显不如以Yonah核心为代表的Intel的共享缓存技术Smart Cache。 编辑本段一级缓存与二级缓存的比较 L1 cache vs L2 Cache用于存储数据的缓存部分通常被称为RAM，掉电以后其中的信息就会消失。RAM又分两种，其中一种是静态RAM(SRAM);另外一种是动态RAM(DRAM)。前者的存储速度要比后者快得多，我们现在使用的内存一般都是动态RAM。CPU的L1级缓存通常都是静态RAM，速度非常的快，但是静态RAM集成度低(存储相同的数据，静态RAM的体积是动态RAM的6倍)，而且价格也相对较为昂贵(同容量的静态RAM是动态RAM的四倍)。扩大静态RAM作为缓存是一个不太合算的做法，但是为了提高系统的性能和速度又必须要扩大缓存，这就有了一个折中的方法:在不扩大原来的静态RAM缓存容量的情况下，仅仅增加一些高速动态RAM做为L2级缓存。高速动态RAM速度要比常规动态RAM快，但比原来的静态RAM缓存慢，而且成本也较为适中。一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的复制品(映射)，它们的存在都是为了减少高速CPU对慢速内存的访问。二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上存在差异，由此可见二级缓存对CPU的重要性。CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中)，CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左 右(从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率，从某种意义上说，预取效率的提高，大大降低了生产成本却提供了非常接近理想状态的性能。除非某天生产技术变得非常强，否则内存仍会存在，缓存的性能递增特性也仍会保留。 CPU缓存与内存的关系既然CPU缓存能够在很大程度上提高CPU的性能，那么，有些朋友可能会问，是不是将来有可能，目前的系统内存将会被CPU取代呢, 答案应该是否定的，首先，尽管CPU缓存的传输速率确实很高，但要完全取代内存的地位仍不可行，这主要是因为缓存只是内存中少部分数据的复制品，所以CPU到缓存中寻找数据时，也会出现找不到的情况(因为这些数据没有从内存复制到缓存中去)，这时CPU还是会到内存中去找数据，与此同时系统的速度就慢了下来，不过CPU会把这些数据复制到缓存中去，以便下一次不用再到内存中去取。也即是说，随着缓存增大到一定程度，其对CPU性能的影响将越来越小，在性能比上来说，越来越不合算。就目前缓存容量、成本以及功耗表现来看，还远远无法与内存抗衡，另外从某种意义上来说，内存也是CPU缓存的一种表现形式，只不过在速率上慢很多，然而却在容量、功耗以及成本方面拥有巨大优势。如果内存在将来可以做到足够强的话，反而很有取代CPU缓存的可能。 缓存的读写算法同样重要即便CPU内部集成的缓存数据交换能力非常强，也仍需要对调取数据做一定的筛选。这是因为随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，现在又不频繁了，所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据经常是被访问最频繁的。命中率算法中较常用的“最近最少使用算法”(LRU算法)，它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。 高速缓存做为CPU不可分割的一部分，已经融入到性能提升的考虑因素当中，伴随生产技术的进一步发展，缓存的级数还将增加，容量也会进一步提高。作为CPU性能助推器的高速缓存，仍会在成本和功耗控制方面发挥巨大的优势，而性能方面也会取得长足的发展。 编辑本段三级缓存 其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium(Itanium 安腾 )处理器。接着就是P4EE(Extreme Edition)和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。 但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。 北 桥 编辑本段概念 北桥芯片(North Bridge)是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，也称为主桥(Host Bridge)。一般来说，芯片组的名称就是以北桥芯片的名称来命名的，例如英特尔875P芯片组的北桥芯片是82875P、最新的则是支持双核心处理器的945/955/975系列的82945P、82945G、82945GZ、82945GT、82945PL、82955X、82975X等七款北桥芯片等等。 编辑本段作用 北桥芯片负责与CPU的联系并控制内存(仅限于Intel的cpu，AMD系列cpu在K8系列以后就在cpu中集成了内存控制器，因此AMD平台的北桥芯片不控制内存)、AGP数据在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型(SDRAM，DDR SDRAM以及RDRAM等等)和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。 编辑本段特点 北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。因为北桥芯片的数据处理量非常大，发热量也越来越大，所以现在的北桥芯片都覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热，有些主板的北桥芯片还会配合风扇进行散热。因为北桥芯片的主要功能是控制内存，而内存与处理器一样变化比较频繁，所以不同芯片组中北桥芯片是肯定不同的，当然这并不是说所采用的内存技术就完全不一样，而是不同的芯片组北桥芯片间肯定在一些地方有差别。 编辑本段别称 北桥起到的作用非常明显，在电脑中起着主导的作用，所以人们习惯的称为主桥(Host Bridge)。 intel平台 Intel845系列芯片组的82845E/82845GL/82845G/82845GV/82845GE/82845PE，除82845GL以外都支持533MHz FSB(82845GL只支持400MHz FSB),支持内存方面，以上845系列北桥芯片都支持最大2GB内存，82845G/82845GL/82845E支持DDR 266，其余都支持DDR 333，另外82845G/82845GL/82845GV还支持PC 133 SDRAM，除82845GL/82845GV之外都支持AGP 4X插槽;865系列芯片组的82865P/82865G/82865PE/82865GV/82848P，除82865P之外都支持800MHz FSB,DDR 400(82865P只支持533MHz FSB,DDR 333,除82848P之外都支持双通道内存以及最大4GB内存容量(82848P只支持单通道最大2GB内存)，除82865GV之外都支持AGP 8X插槽;Intel桌面AGP平台最高端的是875系列的82875P北桥，支持800MHz FSB,4GB双通道DDR 400以及PAT功能。Intel的芯片组或北桥芯片名称中带有“G”字样的还整合了图形核心。 还有915/925系列的82910GL、82915P、82915G、82915GV、82915PL、82915GL、82925X和82925XE等八款北桥芯片。在支持的前端总线频率方面，82910GL只支持533MHz FSB，而82925XE则支持1066MHz FSB，其余的82915P、82915G、82915GV和82925X都支持800MHz FSB;在内存支持方面，82910GL、82915PL和82915GL都只支持DDR内存(DDR 400)，82925X和82925XE则只支持DDR2内存(DDR2 533)，其余的82915P、82915G和82915GV都能支持DDR内存(DDR 400)和DDR2内存(DDR2 533)，所有这八款北桥芯片都能支持双通道内存技术，除开82915PL之外最大都支持4GB内存容量(82915PL只支持2GB内存)，此外82925X还支持ECC内存;82910GL、82915G、82915GL和82915GV集成了支持DirectX 9.0的Intel GMA900显示核心(Intel Graphics Media Accelerator 900);在外接显卡接口方面，82915P、82915G、82915PL、82925X 和82925XE都提供一条PCI Express X16显卡插槽，而82910GL、82915GL和82915GV则不支持独立的显卡插槽。 之后Intel发布了支持双核心处理器的945/955/975系列的82945P、82945G、82945GZ、82945GT、82945PL、82955X、82975X等七款北桥芯片。在支持的前端总线频率方面，82945GT只支持667MHz FSB，82945GZ和82945PL则只支持800MHz FSB，其余则全部都支持1066MHz FSB;在内存支持方面，所有这七款北桥芯片都能支持双通道内存技术并且都仅支持DDR2内存从而不再支持DDR内存，其中82945PL和82945GZ仅支持最大2GB的DDR2 533，82945P、82945G和82945GT则支持最大4GB的DDR2 667，82955X和82975X则支持ECC内存技术和最大8GB的DDR2 667;在双核心处理器的支持方面，82945P、82945G、82945GZ、82945PL仅支持Pentium D，82955X和82975X则支持Pentium D和Pentium EE，82945GT则支持Core Duo;82945G、82945GZ和82945GT集成了支持DirectX 9.0的Intel GMA950显示核心(Intel Graphics Media Accelerator 950)，这是GMA900的升级版;在外接显卡接口方面，82945P、82945G、82945GT、82945PL、82955X、82975X都提供一条PCI Express X16显卡插槽，而82945GZ则不支持独立的显卡插槽。 最新的是946系列的82946PL和82946GZ以及965系列的82P965、82G965、82Q965和82Q963等六款北桥芯片，都支持最新的双核心处理器Core 2 Duo，82P965还支持顶级的Core 2 Extreme。82946PL和82946GZ只支持800MHz FSB，而82P965、82G965、82Q965和82Q963都支持1066MHz FSB。在内存支持方面，82946PL和82946GZ支持最大4GB内存，而82P965、82G965、82Q965和82Q963则支持最大8GB内存。另外82946PL、82946GZ和82Q963支持双通道DDR2 667内存，而82P965、82G965和82Q965则支持双通道DDR2 800内存。在显示接口方面，除了82Q963不支持独立的显卡插槽之外，其余五款北桥芯片都能支持PCI Express x16显卡插槽。并且82946GZ、82Q965和82Q963还集成了支持DirectX 9.0c和OpenGL 1.4的Intel GMA 3000(Intel Graphics Media Accelerator 3000)显示核心;而82G965则集成了支持DirectX 10和OpGL 1.5以及Intel Clear Video技术(英特尔清晰视频技术)的Intel GMA X3000(Intel Graphics Media Accelerator X3000)显示核心，并且Intel GMA X3000还在Intel集成显卡中首次支持硬件T&L(规格近似的Intel GMA3000只支持软件T&L)，还支持H.264硬件解码和HDMI(Hi-Definition Multimedia Interface，高清晰多媒体接口)多媒体影音输出接口;82P965和82Q965还支持面向数字家庭的Intel VIIV(欢跃)技术。 另外，82P965、82G965、82Q965和82Q963还支持以下特色技术: (1)Intel Fast Memory Access(Intel FMA，英特尔快速内存访问技术)，通过优化可用内存带宽的使用，并降低内存访问延迟时间，更新的图形内存控制器中枢(GMCH，也就是北桥芯片)骨干架构提高了系统性能，基本上可以说是以前82875P北桥所支持的PAT技术的延续和升级; (2)Intel Flex Memory Technology(Intel FMT，英特尔灵活内存技术)，允许插入不同大小的内存且能继续维持双通道模式，这要比以往在Intel芯片组主板上要启用双通道内存模式时必须使用相同容量和相同规格的内存的限制要灵活得多，而且在升级系统内存时原有的小容量内存则必须弃用，有了Intel FMT技术之后在升级系统内存时原有的小容量内存则不必弃用，减少了升级成本，从而升级更加轻松; (3)Intel Quiet System Technology (Intel QST，英特尔静音系统技术)，智能系统风扇转速控制算法会根据系统的工作温度范围, 自动调节风扇转速，减少风扇速度变化, 从而降低可以感知的系统噪音; (4)USB Port Disable(USB端口禁用技术)，可根据需要启用或禁用单独的USB端口，此项功能可防止通过USB端口恶意删除或插入数据，从而增加了又一层数据保护功能。 此外，82Q965和82Q963还具有面向商业用户数字办公的特殊功能，支持Intel Stable Image Platform Program (Intel SIPP，英特尔稳定映像平台)和Intel vPro(博锐)技术，其中82Q965还支持Intel Active Management Technology(Intel AMT，英特尔主动管理技术)，带系统防御功能，支持带外网络化系统的远程、线下管理，而不管系统状态如何，可帮助改善IT效率、资产管理以及系统安全性与可用性，“系统防御”功能可帮助阻止软件攻击入侵，如果客户端感染病毒，则将其与网络隔离;如果关键的软件代理遗失，则主动向IT管理人员发出告警，满足商业用户远程管理和安全性的要求。 SIS 早期支持DDR SDRAM内存的SIS648FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS656、SIS649以及集成了SiS Mirage显示芯片的SIS 661FX。其中，SIS655FX、SIS655TX和SIS656支持双通道内存技术;SIS648FX、SIS655FX、SIS655TX和SIS 661FX支持AGP 8X规范，而SIS656和SIS649则支持PCI Express X16规范;所有这六款北桥芯片都支持DDR 400内存，而SIS 649则能支持DDR2 533内存，SIS 656更能支持DDR2 667内存。 比较新的有支持800MHz FSB的SIS662以及支持1066MHz FSB的SIS 649FX和SIS 656FX等北桥芯片。这三款北桥芯片都支持PCI Express x16显卡插槽和DDR2 667内存，其中SIS 656FX还支持双通道内存技术，而SIS 662则集成了SIS Mirage 1显示核心。 ATI 主要就是Radeon 9100系列北桥芯片。Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP和RX330这三款北桥芯片都能支持800MHz FSB、双通道DDR 400内存和AGP 8X规范，Radeon 9100 IGP和Radeon 9100 Pro IGP还集成了支持DirectX 8.1的Radeon 9200显示芯片。 比较新的有支持800MHz FSB的Radeon Xpress 200 IE(RC410)、Radeon Xpress 200 IE(RXC410)以及支持1066MHz FSB的Radeon Xpress 200 IE(RS400)、Radeon Xpress 200 CrossFire IE(RD400)、CrossFire Xpress 1600 IE等北桥芯片。所有这些北桥芯片都支持PCI Express x16显卡插槽;CrossFire Xpress 1600 IE支持双通道DDR2 800，除此之外其它都同时支持DDR 400和DDR2 667，并且除了Radeon Xpress 200 IE(RC410)之外都支持双通道内存技术;除了Radeon Xpress 200 IE(RXC410)和CrossFire Xpress 1600 IE之外都集成了支持DirectX 9.0的ATI Radeon X300显示核心，此外，Radeon Xpress 200 CrossFire IE(RD400)和CrossFire Xpress 1600 IE还支持ATI的CrossFire多显卡并行技术。 VIA PT800/PT880/PM800/PM880以及较早期的 P4X400/P4X333/P4X266/P4X266A/P4X266E/P4M266等等，其中，VIA芯片组名称或北桥名称中带有“M”字样的还整合了图形核心(英特尔平台和AMD平台都如此)。PT800、PT880、PM800和PM880 这四款北桥芯片都能支持800MHz FSB和DDR 400内存，并且都支持AGP 8X规范。其中PT880和PM880支持双通道内存技术，PM800和PM880还集成了S3 UniChrome Pro显示芯片。 此后有P4M800、P4M800 Pro、PT880 Pro、PT880 Ultra、PT894、PT894 Pro、P4M890和PT890等北桥芯片。其中，P4M800、P4M800 Pro、PT880 Pro支持800MHz FSB，PT880 Ultra、PT894、PT894 Pro、P4M890和PT890支持1066MHz FSB;P4M800和P4M800 Pro支持AGP 8X显卡插槽，PT880 Pro和PT880 Ultra则同时支持AGP 8X显卡插槽和PCI Express x16显卡插槽(实际上是基于PCI Express x4)，而PT894、PT894 Pro、P4M890和PT890则支持真正的PCI Express x16显卡插槽;在内存支持方面，P4M800和P4M800 Pro都仅支持DDR 400内存并且不支持双通道内存技术，而PT880 Pro、PT880 Ultra、PT894、PT894 Pro、P4M890和PT890则同时支持DDR 400和DDR2 533，并且除了P4M890和PT890之外都支持双通道内存技术;此外，P4M800、P4M800 Pro和P4M890还集成了S3 Graphics UniChrome Pro显示核心。 最新的是整合芯片组P4M900，支持Socket 478/Socket 775全系列的所有处理器，包括最新的Conroe核心Core 2 Duo和Core 2 Extreme，支持1066MHz FSB和单通道DDR2 667内存，并整合了支持DirectX 9.0的VIA Chrome HC IGP显示核心，还支持独立的PCI Express x16显卡插槽。P4M900是所有VIA芯片组中最先支持DDR2 667和DirectX 9.0的。 ULI 离开芯片组市场多年，目前产品不多，主要是M1683和M1685，这两款北桥芯片都能支持800MHz FSB，其中，M1683支持AGP 8X规范和DDR 500内存，而M1685则支持PCI Express X16规范和DDR2 667内存。 NVIDIA 进入Intel平台芯片组市场比较晚，起初主要是定位于中高端市场的nForce4 SLI IE、nForce4 SLI X16 IE、nForce4 SLI XE以及nForce4 Ultra IE。这些北桥芯片都支持1066MHz FSB、双通道DDR2 667内存以及PCI Express x16显卡插槽，并且除了nForce4 Ultra IE之外都支持NVIDIA的SLI多显卡并行技术。然后是nForce 590 SLI IE、nForce 570 SLI IE和nForce 570 Ultra IE，支持Socket 775接口全系列的所有处理器，包括最新的Conroe核心Core 2 Duo和Core 2 Extreme，支持1066MHz FSB和双通道DDR2 667内存。其中，nForce 590 SLI IE和nForce 570 SLI IE还支持NVIDIA的SLI技术，nForce 590 SLI IE更是能支持两条真正全速的PCI Express x16插槽，支持顶级的Quad SLI技术，能最大限度的发挥SLI技术的威力。 AMD平台 VIA: 除了支持K7系列CPU(Athlon、Duron、Athlon XP)的KT880、KT600、KT400A以及较早期的KT400、KM400、KT333、KT266A、KT266、KT133、KT133A外，还有有K8M800、K8T800、K8T800 Pro、K8T890和K8T890 Pro。其中，支持K7系列的KT600和KT880支持400MHz FSB、DDR 400内存和AGP 8X规范，KT880还支持双通道内存技术。支持K8系列的K8M800和K8T800支持800MHz HyperTransport频率，K8T800 Pro、K8T890和K8T890 Pro支持1000MHz HyperTransport频率，K8M800、K8T800和K8T800 Pro支持AGP 8X规范，而K8T890和K8T890 Pro则支持PCI Express X16规范，并且与nVidia的nForce4 SLI相同，K8T890 Pro同样也能支持 两块nVidia的Geforce 6系列显卡之间的SLI连接以提升系统的图形性能;K8M800还集成了S3 UniChrome Pro显示芯片。 比较新的主要有K8M890和K8T900，都支持全系列的AMD K8系列处理器、PCI Express x16显卡插槽、1000MHz的HyperTransport频率。其中，K8M890还集成了S3 graphics UniChmore Pro显示核心。 SIS: 主要有支持K7系列CPU的SIS748、SIS746、SIS746FX、SIS745、SIS741、SIS741GX、SIS740、SIS735，以及支持k8系列CPU的SIS755、SIS755FX、SIS760和SIS756。其中，SIS755和SIS760支持800MHz HyperTransport频率，SIS755FX和SIS756则支持1000MHz HyperTransport频率;SIS755、SIS755FX和SIS760支持AGP 8X规范，而SIS756则支持PCI Express X16规范;SIS760还集成了支持DirectX 8.1的SIS Mirage 2显示芯片。 比较新的主要有SIS760GX、SIS761GL和SIS761GX。其中，SIS760GX和SIS761GL都只支持800MHz的HyperTransport频率，而SIS761GX则支持1000MHz的HyperTransport频率;SIS760GX支持AGP 8X显卡插槽，SIS761GX支持PCI Express x16显卡插槽，而SIS761GL则不支持独立的显卡插槽;SIS760GX集成了SIS Mirage 2显示核心，而SIS761GL和SIS761GX则集成了SIS Mirage 1显示核心。然后是SIS 771，支持全系列的Socket AM2处理器，支持1000MHz的HyperTransport频率和PCI Express x16显卡插槽，还集成了硬件支持DirectX 9.0的SIS Mirage 3显示核心。 NVIDIA: 除了早期的支持K7系列CPU的nForce2 IGP/SPP，nForce2 Ultra 400，nForce2 400等，比较新的是支持K8系列CPU的nForce3系列的nForce3 250、nForce3 250Gb、nForce3 Ultra、nForce3 Pro以及nForce4系列的nForce4、nForce4 Ultra和nForce4 SLI，这些全都是单芯片芯片组，其中nForce3系列支持AGP 8X规范，而nForce4系列则支持PCI Express X16规范，nForce4 SLI更能支持两块nVidia的Geforce 6系列显卡(支持SLI技术的GeForce 6800Ultra 、GeForce 6800GT、GeForce 6600GT)之间的SLI连接，极大地提升系统的图形性能。 还有有nForce4 SLI X16、GeForce 6100和GeForce 6150，都支持1000MHz的HyperTransport频率和PCI Express x16显卡插槽。其中，nForce4 SLI X16支持两条真正全速的PCI Express x16插槽，能最大限度的发挥SLI技术的威力;GeForce 6100和GeForce 6150则集成了支持DirectX 9.0c的基于NV44的显示核心。 最新的是nForce 590 SLI、nForce 570 SLI、nForce 570 Ultra和nForce 550四种Socket AM2平台芯片组，支持全系列的Socket AM2处理器，除了nForce 590 SLI仍然采用传统的南北桥架构之外其它全部都是单芯片芯片组。所有的nForce 5系列全部都支持1000MHz的HyperTransport频率和PCI Express x16显卡插槽。其中，nForce 590 SLI和nForce 570 SLI还支持NVIDIA的SLI技术，nForce 590 SLI更是能支持两条真正全速的PCI Express x16插槽，支持顶级的Quad SLI技术，能最大限度的发挥SLI技术的威力。 ULI: 比较新的主要有M1695和M1697，都支持全系列的AMD K8系列处理器、PCI Express x16显卡插槽、1000MHz的HyperTransport频率。其中，M1695除了PCI Express x16显卡插槽之外还同 时支持AGP 8X显卡插槽(虽然是基于南桥芯片，但却具有真正的AGP 8X的带宽);而且，如果以M1695为北桥同时再以M1697为南桥，则可以支持两条真正全速的PCI Express x16显卡插槽。 ATI: ATI进入AMD平台芯片组市场比较晚，早期有支持K8系列CPU的Radeon Xpress 200(北桥芯片是RS480)和Radeon Xpress 200P(北桥芯片是RX480)，这二者都支持PCI Express X16规范，其中，Radeon Xpress 200还集成了支持DirectX 9.0的Radeon X300显示芯片。Radeon Xpress 200有两项技术比较有特色，一是“HyperMemory”技术，简单的说就是在主板的北桥芯片旁边板载整合图形核芯专用的本地显存，ATI也为HyperMemory技术做了很灵活的设计，可以单独使用板载显存，也可以和系统共用内存，更可以同时使用板载显存和系统内存;二是“SurroundView”功能，即再添加一块独立显卡配合整合的图形核心，可以实现三屏显示输出功能。 然后是Radeon Xpress 200 CrossFire(RD480)、Xpress CrossFire 3200(RD580)和Xpress CrossFire 1600，都支持1000MHz的HyperTransport频率和PCI Express x16显卡插槽，并且都支持CrossFire多显卡并行技术。其中，Xpress CrossFire 3200(RD580)更是在北桥芯片内具有40条PCI Express Lanes，能支持两条全速的PCI Express x16显卡插槽，可以最大限度的发挥CrossFire技术的威力。 最新的是Radeon Xpress 1100和Radeon Xpress 1150两种Socket AM2平台芯片组，支持全系列的Socket AM2处理器，都支持1000MHz的HyperTransport频率和PCI Express x16显卡插槽，并且都集成了ATI Radeon X300显示核心，只是二者的核心频率不同，Radeon Xpress 1100的核心频率是300MHz，而Radeon Xpress 1150的核心频率是400MHz。 南 桥 编辑本段南桥芯片简介 南桥芯片(South Bridge)是主板芯片组的重要组成部分，一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器远一点有利于布线。 相对于北桥芯片来说，其数据处理量并不算大，所以南桥芯片一般都没有覆盖散热片。南桥芯片不与处理器直接相连，而是通过一定的方式(不同厂商各种芯片组有所不同，例如英特尔的英特尔Hub Architecture以及SIS的Multi-Threaded“妙渠”)与北桥芯片相连。 编辑本段南桥芯片的功能 南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片。所以现在主板芯片组中北桥芯片的数量要远远多于南桥芯片。例如早期英特尔不同架构的芯片组Socket 7的430TX和Slot 1的440LX其南桥芯片都采用82317AB，而近两年的芯片组845E/845G/845GE/845PE等配置都采用ICH4南桥芯片，但也能搭配ICH2南桥芯片。更有甚者，有些主板厂家生产的少数产品采用的南北桥是不同芯片组公司的产品，例如以前升技的KG7,RAID主板，北桥采用了AMD 760，南桥则是VIA 686B。 南桥芯片的发展方向主要是集成更多的功能，例如网卡、RAID、IEEE 1394、甚至WI-FI无线网络等等。 编辑本段如何辨别南桥和北桥 用功能辨别南桥芯片和北桥芯片: 北桥 它主要负责CPU与内存之间的数据交换，并控制AGP、PCI数据在其内部的传输，是主板性能的主要决定因素。随着芯片的集成度越来越高，它也集成了不少其它功能。如:由于Althon64内部整合了内存控制器;nVidia在其NF3 250、NF4等芯片组中，去掉了南桥，而在北桥中则加入千兆网络、串口硬盘控制等功能。现在主流的北桥芯征的牌子有VIA、NVIDIA及SIS等。 当然这些芯片的好坏并不是由主板生产厂家所决定的，但是主板生产商采取什么样的芯片生产却是直接决定了主板的性能。如:同样是采用VIA的芯片，性能上则有KT600>KT400A>KT333>KT266A 等。目前主流的AMD平台上，可选的芯片组有:KT600、NF2、K8T800、NF3等;对于INTEL平台，则有915、865PE、PT880、845PE、848P等。 南桥 南桥芯片主要是负责I/O接口等一些外设接口的控制、IDE设备的控制及附加功能等等。常见的有VIA的8235、8237等;INTEL的有CH4、CH5、CH6等;nVIDIA的MCP、MCP-T、MCP RAID等。在这部分上，名牌主板与一般的主板并没有很大的差异，但是名牌主板凭着其出色的做工，还是成为不少人的首选。而不排除一部分质量稍差的主板为了在竞争中取得生存，可能会采用功能更强的南桥以求在功能上取胜。 用芯片在主版上的位置辨别南桥芯片和北桥芯片: 北桥芯片就是位于和CPU插槽附近的一块芯片，其上面一般都覆盖了散热片。 编辑本段主流南桥芯片大比较 在主板芯片组中几乎都有北桥芯片与南桥芯片之分(nForce3除外)。一些朋友在选购计算机时大多只考虑CPU、显卡和内存等配件的性能，而忽略主板的性能差异。其实作为一种将所有设备连接在一起的装置，其重要性是不言而喻。不过主板的北桥芯片由于是负责对CPU的支持和联接CPU和内存之间的总线等工作。又因为平台的不同和要求的差异，所以主板的北桥芯片除了同平台之间没有可比性。但南桥芯片承担的是一些接口性能与附加功能等，所以在技术参数上相近。现在为大家作一些比较。 目前主流的南桥芯片主要有:Intel的ICH4、ICH5和ICH5R;VIA的VT8237;nVIDIA的MCP、MCP-T;还有最新的ATI的IXP150、IXP200等。它们在性能上差异很大，功能也各有不同，现在为大家作一些比较。 ICH4南桥芯片的编号为82801DB。其与北桥芯片之间的数据带宽达到266MB/s，使数据的延迟现象进一步减轻。并且支持USB 2.0和ATA 100硬盘传输等规范，使外部设备的数据传输更加迅速。 ICH5南桥芯片编号为82881EB。它是在ICH4的基础上发展而来，所以其在性能与工艺上都要强于ICH4。但它们最大的区别在于ICH5支持SATA硬盘功能，传输速率可达150MB/S。并且也支持USB 2.0和ATA 100硬盘传输等规范。 ICH5R南桥芯片的性能参数与ICH5基本相同，只是ICH5R提供了SATA RAID功能。使硬盘性能得到了进一步的提升。 说主板的南桥芯片有“可比性”，VIA的VT8237芯片就是最好的例子。其不但在Intel平台的PT800芯片组中使用还可在AMD平台的KT600芯片组使用，是跨平台使用的典范。支持ATA 133和USB 2.0规范。还有SATA功能还提供了SATA磁盘阵列功能，支持RAID 0、1和0+1三种模式。 nVIDIA进入主板芯片组市场后，推出的nForce2芯片组可谓AMD平台的经典。其中的MCP-T南桥芯片的功能也相当强大。除了提供常规的USB 2.0和ATA 100硬盘等功能外。最大的特点还是其整合APU音效处理单元。拥有NVIDIA独特的SoundStorm剧院品质3D音效。采用多DSP引擎，可以同时为256位语音和特殊效果任务提供硬件处理功能。提供专业的杜比5.1声道立体环绕音效(含SPDIF输入,输出)，同时还能对Dolby Digital 5.1音频流实时编码。将CPU使用率降至最低，支持硬件DirectX8音效处理。而MCP南桥芯片则没有APU功能，近期推出的MCP-S则是提供了SATA功能。 ATI虽然在显卡芯片届是数一数二的，但在主板芯片中还是个新兵。其RS300芯片组中的IXP150、IXP200南桥芯片表现平平。只支持最为常规的USB 2.0和ATA 100硬盘等功，其它并没有什么过人之处。 以上就是近期最为流行的几款南桥芯片。经过性能参数的比较，个人认为其中的ICH5R、MCP-T、VT8237最为强大和实用。但ICH5R和MCP-T的价格较高，所以VT8237应是目前最具性价比的。 编辑本段南桥芯片注意事项 有关“Intel主板易烧南桥”是近期市场中炒的比较热的话题，不少商户发现他们近期销售的Intel 865PE芯片组主板返修率直线上升，而且返修问题不只局限于某一品牌，很多品牌的865PE主板都有类似问题。返修主板的故障大多是南桥芯片烧毁，导致无法正常开机。而且巧合的是，这些损坏的主板在出现问题时都正在使用USB设备。由此，“Intel主板易烧南桥”的消息迅速在市场中传开。为了进一步了解事件的真相，我们特意去市场走访了一些商户，得到的答案与传言相符，大多数商家表示他们销售的865PE确实存在返修率提升，故障相似的问题(都是南桥烧毁)。而且返修的主板并不只是一些二、三线的品牌，不少一线大厂的产品也在其中。 烧南桥问题的分析和建议 一、调查结果简述: 1、烧南桥的事故从2004年5月开始出现，到10月大量发生。 2、集中在Intel的ICH4和ICH5。 3、起因:绝大多数是使用USB设备，如:DV，摄像头，移动硬盘，U盘，MP3，打印机。没使用USB设备的极少数。 4、过程:1、正常使用中突然死机，重启不亮;2、插拔USB设备时死机，重启不亮。 5、各品牌主板都有烧南桥的问题。 二、分析: 1、通过调查发现南桥烧毁基本上是一种随机和偶然的现象，比如使用U盘引起的，平时使用没有问题，不一定那次使用就出故障，烧了南桥。引起这种随机毁坏南桥的祸首只能是静电放电(ESD)。静电对PC的危害,以前常见的是死机，重新启动等现象。到现在的USB2.0系统，出现了烧南桥的现象。因为现在各种USB接口的设备很普及，如DV，摄像头，移动硬盘，U盘，MP3，打印机等等。USB的优点是可以带电热插拔，但也正由于USB的热插拔，使用者会经常地接触USB系统，于是就可能出现很强的静电放电(ESD)。根据IEC 61000-4-2测试标准，人体与金属等物品接触，产生的 瞬间电压可达到7000伏。此电压足以烧毁有关的电子元件。而USB控制器和USB-HUB就在南桥内，所以表现出南桥烧毁。 2、国际上有关USB数字式消费类产品和USB外设的标准要求必须有ESD防护功能，必须符合EMI标准的规定。就连机箱的前置USB插口也要有ESD保护装置。但是国内市场上早期的U盘、USB外设基本都没有ESD保护。这是导致南桥烧毁的根本原因。有时也会导致USB设备烧毁，据调查，确实有DV烧坏的。现在这个问题已经引起各方面的重视，开始设计和生产有关ESD防护的装置，用于USB数字式消费类产品和USB外设，以及电脑主板上。我们微星也将给主板加ESD保护措施。 3、USB1.1时代为什么几乎没有这种情况, 一、那时USB接口的数字消费产品以及外设很少。二、USB(1.0/1.1)是低速传输，简单的EMI抑制电路就可以了。USB2.0是高速的数据信号传输设备，原来USB1.1的技术不能适用了。至于USB2.0用的EMI抑制电路和ESD保护装置正在开发中。Intel在有关文件中也是提出设计和测试建议，没有指定那种电路和装置。 4、为什么烧南桥的集中在ICH4和ICH5南桥? ICH4和ICH5南桥有USB2.0。Intel在他们的865和USB2.0设计指南中说ESD保护装置放在机箱的前置USB的PCB板上，可是我们的机箱前置USB的PCB板不是主板厂设计的，是一些小厂(或机箱厂)设计生产的。从来就没有考虑ESD这个问题。这也不能怪前置USB的PCB板设计，因为Intel没有指定用什么样的ESD，仅仅是说要经过测试不影响USB信号才可以。 VIA的南桥对USB2.0控制器和HUB设计的比较好，防ESD能力强。所以很少有VIA的主板烧南桥的现象。所以，我们也不要迷信Intel。 三、面向用户的建议: 1、向用户宣传插拔USB设备时，最好先释放静电，办法是使用USB设备时要小心，插入前接触一下接地的金属释放静电，然后触摸USB插头的金属部分通过人体释放静电。 2、尽量不要购买低档的USB设备、传输线、USB数字消费类商品。现在高档次的一般有ESD保护功能。低档的都没有。有ESD的会标明:工业级防静电保护技术(PLL)。 3、对于长期使用比较固定的USB设备，如打印机，尽量不要经常带电插拔。 4、电源线路最好连接有安全地。就是三芯插座的中间那个插孔的接线最好真正的接地，可以泄放机箱内由各种原因产生的静电。 前端总线 前端总线 前端总线是处理器与主板北桥芯片或内存控制集线器之间的数据通道，其频率高低直接影响CPU访问内存的速度;BIOS可看作是一个记忆电脑相关设定的软件，可以通过它调整相关设定。BIOS存储于板卡上一块芯片中，这块芯片的名字叫COMS RAM。但就像ATA与IDE一样，大多人都将它们混为一谈。 因为主板直接影响到整个系统的性能、稳定、功能与扩展性，其重要性不言而喻。主板的选购看似简单，其实要注意的东西很多。选购时当留意产品的芯片组、做工用料、功能接口甚至使用简便性，这就要求对主板具备透彻的认识，才能选择到满意的产品。 前端总线频率 总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率. 北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接。CPU就是通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线是CPU和外界交换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大，如果没足够快的前端总线，再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽,(总线频率×数据位宽)?8。目前PC机上所能达到的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz等几种，并且随着技术的进步提高。前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输能力越大，更能充分发挥出CPU的功能。现在的CPU技术发展很快，运算速度提高很快，而足够大的前端总线可以保障有足够的数据供给给CPU，较低的前端总线将无法供给足够的数据给CPU，这样就限制了CPU性能得发挥，成为系统瓶颈。显然同等条件下，前端总线越快，系统性能越好。 外频与前端总线频率的区别 前端总线的速度指的是CPU和北桥芯片间总线的速度，更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次，它更多的影响了PCI及其他总线的频率。之所以前端总线与外频这两个概念容易混淆，主要的原因是在以前的很长一段时间里(主要是在Pentium 4出现之前和刚出现Pentium 4时)，前端总线频率与外频是相同的，因此往往直接称前端总线为外频，最终造成这样的误会。随着计算机技术的发展，人们发现前端总线频率需要高于外频，因此采用了QDR(Quad Date Rate)技术，或者其他类似的技术实现这个目的。这些技术的原理类似于AGP的2X或者4X，它们使得前端总线的频率成为外频的2倍、4倍甚至更高，从此之后前端总线和外频的区别才开始被人们重视起来。 “前端总线”这个名称是由AMD在推出K7 CPU时提出的概念.前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表示，是将CPU连接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片共同决定的。选购主板和CPU时，要注意两者搭配问题，一般来说，如果CPU不超频，那么前端总线是由CPU决定的，如果主板不支持CPU所需要的前端总线，系统就无法工作。也就是说，需要主板和CPU都支持某个前端总线，系统才能工作，只不过一个CPU默认的前端总线是唯一的，因此看一个系统的前端总线主要看CPU就可以。 常见芯片组对应的前端总线频率: Intel平台系列 Intel芯片组: 845、845D、845GL所支持的前端总线频率是400MHz，845E、845G、845GE、845PE、845GV以及865P、910GL所支持的前端总线频率是533MHz，而865PE、865G、865GV、848P、875P、915P、915G、915GV、915PL、915GL、925X、945PL、945GZ所支持的前端总线频率是800MHz， 定位于欢跃(VIIV)平台的945GT所支持的前端总线频率是533MHz和667MHz，高端的925XE、945P、945G、955X、975X所支持的前端总线频率是1066MHz。946PL和946GZ所支持的前端总线频率是800MHz，而P965、G965、Q965和Q963所支持的前端总线频率则都是1066MHz。 VIA芯片组: P4X266、P4X266A、P4M266所支持的前端总线频率是400MHz，P4X266E、P4X333、P4X400、P4X533所支持的前端总线频率是533MHz，PT800、PT880、PM800、PM880、P4M800、P4M800 Pro、PT880 Pro所支持的前端总线频率是800MHz，PT880 Ultra、PT894、PT894 Pro、PT890所支持的前端总线频率也高达1066MHz。P4M890所支持的前端总线频率是800MHz，而P4M900所支持的前端总线频率则是1066MHz。 SIS芯片组: SIS645、SIS645DX、SIS650所支持的前端总线频率是400MHz，SIS651、SIS655、SIS648、SIS661GX所支持的前端总线频率是533MHz，SIS648FX、SIS661FX、SIS655FX、SIS655TX、SIS649、SIS656、SIS662所支持的前端总线频率是800MHz，SIS649FX和SIS656FX所支持的前端总线频率则高达1066MHz。 ATI芯片组: Radeon 9100 IGP、Radeon 9100 Pro IGP、RX330、Radeon Xpress 200 IE(RC410)、Radeon Xpress 200 IE(RXC410)所支持的前端总线频率是800MHz，Radeon Xpress 200 IE(RS400)、Radeon Xpress 200 CrossFire IE(RD400)、CrossFire Xpress 1600 IE所支持的前端总线频率则高达1066MHz。 ULI芯片组: M1683和M1685所支持的前端总线频率是800MHz。 NVIDIA芯片组: nForce4 SLI IE、nForce4 SLI X16 IE、nForce4 SLI XE、nForce4 Ultra IE所支持的前端总线频率全部都高达1066MHz。nForce 590 SLI IE、nForce 570 SLI IE和nForce 570 Ultra IE所支持的前端总线频率全部都是1066MHz。 AMD平台系列 VIA芯片组: KT266、KT266A、KM266所支持的前端总线频率是266MHz，KT333、KT400、KT400A、KM400、KN400所支持的前端总线频率是333MHz，KT600和KT880所支持的前端总线频率是400MHz。 SIS芯片组: SIS735、SIS745、SIS746、SIS740所支持的前端总线频率是266MHz，SIS741GX和SIS746FX所支持的前端总线频率是333MHz，SIS741和SIS748所支持的前端总线频率是400MHz。 Uli芯片组: M1647所支持的前端总线频率是266MHz。 nVidia芯片组: nForce2 IGP、nForce2 400和nForce2 Ultra 400所支持的前端总线频率是400MHz。 此外，由于AMD64系列CPU内部整合了内存控制器，其HyperTransport频率只与CPU接口类型有关，而与主板芯片组无关，所以其HyperTransport频率的区分是相当简单的:Socket 754接 口的所有CPU的HyperTransport频率都是800MHz;Socket 939接口的Sempron的HyperTransport频率是800MHz，除Sempron之外的所有Socket 939接口CPU的HyperTransport频率都是1000MHz;旧版的Socket 940接口CPU的HyperTransport频率也是800MHz，而新版的Socket 940接口CPU的HyperTransport频率也已经提高到了1000MHz;Socket S1接口的所有CPU的HyperTransport频率都是800MHz;Socket AM2接口的Sempron的HyperTransport频率是800MHz，除Sempron之外的所有Socket AM2接口CPU的HyperTransport频率都是1000MHz;即将发布的Socket F接口Opteron的HyperTransport频率则都是1000MHz。 常见CPU对应的前端总线频率: 【Intel CPU】 Willamette核心CPU: 所有Willamette核心CPU的FSB都是400MHz FSB。 Northwood核心CPU: 相对于Willamette核心CPU，Northwood核心CPU的前端总线频率则非常复杂，400MHz、533MHz和800MHz都有。其中，Celeron全部都是400MHz FSB;Pentium 4方面，1.6GHz-2.8GHz都有400MHz FSB的产品，例如1.8A、2.0A等等，Pentium 4型号后面带有"B"字样的则是533MHz FSB，带有"C"字样的则是800MHz FSB。 Prescott核心CPU: Prescott核心的Celeron D，无论是Socket 478接口还是Socket 775接口，全部都是533MHz FSB。 Socket 478接口的Pentium 4方面，2.4A和2.8A是533MHz FSB，其余的Socket 478 Pentium 4都是800MHz FSB，在产品型号后面带有"E"字样。 Socket 775接口的Pentium 4 5XX系列方面，编号尾数为"5"的是533MHz FSB，例如Pentium 4 505/515;编号尾数为"0"的是800MHz FSB，例如Pentium 4 520/530/540等等。即将推出的Pentium 4 6XX系列CPU则都是800MHz FSB。 Pentium 4至尊版(即Pentium 4 EE，又称Pentium 4 XE): 所有Socket 478接口的Pentium 4 EE都是800MHz FSB。Socket 775接口的Pentium 4 EE，Gallatin/Prescott核心的3.4GHz是800MHz FSB，3.46GHz则是1066MHz FSB，这是目前PC上最高的前端总线频率。 Pentium EE: Smithfield核心的Pentium EE 840是800MHz FSB，而Presler核心的Pentium EE 955和965都是1066MHz FSB。 Xeon和Xeon MP: 所有Socket 603接口的Xeon和Xeon MP都是400MHz FSB;Socket 604接口的Xeon中，支持Intel 64位计算技术EM64T的Xeon是800MHz FSB，而不支持EM64T的Xeon则是533MHz FSB;Socket 771接口的Xeon中，Xeon 5000系列是667MHz或1066MHz FSB，而Xeon 7100系列则是1066MHz或1333MHz FSB;Socket 604接口的Xeon MP除了Xeon MP 7000系列是667MHz或800MHz FSB之外则全部都是667MHz FSB。 Cedar Mill核心CPU: Cedar Mill核心的Celeron D目前都是533MHz FSB，而Cedar Mill核心的Pentium 4则都是800MHz FSB。 Yonah核心CPU: 目前Core Duo和Core Solo的T系列和L系列除了Core Duo T2x50和Core Solo T1x50是533MHz FSB之外都是667MHz FSB，而U系列则都是533MHz FSB;Celeron M 4xx系列则全部都是533MHz FSB。 Pentium D: 目前除了Smithfield核心的Pentium D 8X5系列是533MHz FSB之外，其它的Smithfield核心的Pentium D 8X0系列和Presler核心的Pentium D 9X0都是800MHz FSB。而Pentium D 9X5系列是1066MHz的FSB。 Core 2 Duo(酷睿2双核处理器): 目前应用于桌面平台的Core 2 Duo E6x00系列都是1066MHz FSB，而即将推出的Core 2 Duo E4x00系列则是800MHz FSB;目前应用于移动平台的Core 2 Duo T5x00系列和T7x00系列则都是667MHz FSB，在推出第四代迅驰平台Santa rosa时则会提升到800MHz FSB。 Core 2 Extreme(酷睿2双核处理器至尊版): 目前Core 2 Extreme X6x00是1066MHz FSB，未来的Core 2 Extreme则将提升到1333MHz FSB。 Itanium 2: Itanium 2 9000系列是400MHz或533MHz FSB，除此之外的所有Itanium 2全部都是400MHz FSB。 【AMD CPU】 Socket A平台: Socket A接口的Sempron是333MHz FSB，AppleBred核心的Duron则是266MHz FSB;Athlon XP方面，Palomino核心为266MHz FSB，Thoroughbred核心为266MHz和333MHz FSB，Barton核心为333MHz和400MHz FSB，而Thorton核心则为333MHz FSB。 AMD64平台: Socket 754接口的所有CPU的HyperTransport频率都是800MHz;Socket 939接口的Sempron的HyperTransport频率是800MHz，除Sempron之外的所有Socket 939接口CPU的HyperTransport频率都是1000MHz;旧版的Socket 940接口CPU的HyperTransport频率也是800MHz，而新版的Socket 940接口CPU的HyperTransport频率也已经提高到了1000MHz;Socket S1接口的所有CPU的HyperTransport频率都是800MHz;Socket AM2接口的Sempron的HyperTransport频率是800MHz，除Sempron之外的所有Socket AM2接口CPU的HyperTransport频率都是1000MHz;即将发布的Socket F接口Opteron的HyperTransport频率则都是1000MHz。 SMBus SMBus 是 System Management Bus 的缩写，是1995年由Intel提出的，应用于移动PC和桌面PC系统中的低速率通讯。它主要是希望通过一条廉价并且功能强大的总线(由两条线组成)，来控制主板上的设备并收集相应的信息。 SMBus 为系统和电源管理这样的任务提供了一条控制总线，使用 SMBus 的系统，设备之间发送和接收消息都是通过 SMBus，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。 使用 SMBus，设备还可以提供它的生产信息，告诉系统它的型号，部件号等，针对一些事件的保存它的状态，报告不同类别的错误，接收控制参数，并返回它的状态等。 SMBus 最适用于笔记本电脑上，各元件状态并更新硬件设置引脚 (pull-high 或 pull-low)。例如，将不存在的 DIMM 时钟关闭，或检测电池低电压状态。 SMBus 的数据传输率只有 100Kbit/s;这允许单一主机与 CPU 和多个主从硬盘通讯并收发数据。SMBus 也可用于免跳线设计的主板上。