文史百科电脑主板的发展史

Posted 2022-12-17 芯片组

篇首语：自己选择的路，跪着也要走完。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了文史百科电脑主板的发展史相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

主板的芯片组及其发展史（上）

如果把中央处理器CPU比喻为整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。

对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，芯片组是主板的灵魂。

芯片组（Chipset）是主板的核心组成部分，按照在主板上的排列位置的不同，通常分为北桥芯片和南桥芯片。

北桥芯片提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。

南桥芯片则提供对KBC（键盘控制器）、RTC（实时时钟控制器）、USB（通用串行总线）、Ultra DMA/33(66)EIDE数据传输方式和ACPI（高级能源管理）等的支持。

其中北桥芯片起着主导性的作用，也称为主桥（Host Bridge）。

除了最通用的南北桥结构外，目前芯片组正向更高级的加速集线架构发展，Intel的8xx系列芯片组就是这类芯片组的代表，它将一些子系统如IDE接口、音效、MODEM和USB直接接入主芯片，能够提供比PCI总线宽一倍的带宽，达到了266MB/s；此外，矽统科技的SiS635/SiS735也是这类芯片组的新军。

除支持最新的DDR266，DDR200和PC133 SDRAM等规格外，还支持四倍速AGP显示卡接口及Fast Write功能、IDE ATA33/66/100，并内建了3D立体音效、高速数据传输功能包含56K数据通讯(Modem)、高速以太网络传输(Fast Ether)、1M/10M家庭网络(Home PNA)等。

下面就几家主流芯片组公司的典型产品做详细的介绍：

一、Intel

Intel研制的最主要的芯片分为以下几组：430LX、430NX、430FX、430HX、430VX、430TX、430MX、440FX、450GX、450KX、440LX、440BX、440ZX、440EX、I82810、I82820与最新的I82840。

其中的430LX芯片组是Intel的早期产品，用于Pentium 60和66MHz；430NX芯片组支持所谓的海王星CPU，这两组芯片组目前已经淘汰，不再生产。

其余的芯片组目前都在继续生产使用。

各组芯片的性能和适用的CPU都有一定的差别，下面分别介绍Intel 430FX及其以后推出的各组芯片组。

●Intel 430FX PCIset

430FX芯片组是Intel公司继430LX和430NX芯片组后推出的第三套基于Pentium的芯片组，也称为Triton。

它在体系结构上作了很多改进，使性能有了很大的提高，这些新的技术在其后继芯片组430HX、VX、TX、GX等芯片组中都得到继承和发挥，因而430FX芯片组在Intel的430系列PCIsets中有着重要的地位。

430FX芯片组由一片82437FX、一片82371FB和两片82438FX组成。

82437作为系统控制器，集成了CACHE控制器、DRAM控制器、PCI桥连控制器等功能部分；82438是数据缓冲控制器；82371FB中集成了PCI、ISA、IDE加速控制器等部分。

430FX全部采用PQFP封装。

430FX可提供高于100MB/s的PCI数据流速，因此它支持奔腾处理器和多媒体应用程序的优化。

●Intel 430HX PCIset

430 HX芯片组是Intel公司继430FX之后推出的面向商用PC机平台的Pentium级主板芯片组。

与其前一代产品430FX相比，它着重改进了系统的可靠性；并进一步提高了集成度，采用了两片封装；在性能上也有所提高，430HX适用于Pentium级的工作站、服务器和对可靠性要求较高的微机。

430HX芯片组由一片82439HX和一片82371SB组成，430HX在性能上的主要改进可归纳为以下几点：

采用了并行PCI体系结构，允许CPU、PCI、ISA总线并行处理事务，因此比430FX有更高的MPEG视频、音频播放和捕捉处理能力；

支持通用串行总线(USB)，支持USB设备的热即插即用连接；

具有EDO定时功能，使访问DRAM的速度有较大的提高，系统性能提高约10％；

支持奇偶校验和ECC内存；

更高的集成度(只有两片芯片)，使用单片主桥方式，与430FX相比可节省60％的主板空间；

采用了FIFO缓冲队列，可在TXC控制器的两边实现并行操作，从而提高了CPU的利用率；

符合PCI2.1标准，缩短了总线的等待时间，提高了PCI设备的速度和整个系统的性能；

支持64M位DRAM，系统内存最高可达512MB；

支持P54C(Pentium)和P55C(Pentium MMX)CPU；

支持双CPU结构，可组成对称处理器结构体系的主板和微机系统。

●Intel 430VX PCIset

430VX的技术性能与430HX芯片组基本相同，两者的区别主要在以下方面：

对多媒体视频进行了特殊优化，因而更适用于家庭用户和多媒体应用；

去除了一些普通用户难以用及的功能(如ECC内存、双CPU支持等)后，增加了对高速同步存储器SDRAM的支持，支持168线内存插槽和内存条；

在结构上恢复了4片芯片结构。

430VX芯片组由一片82437VX、一片82371SB和两片82438VX组成，全部采用PQFP封装；

可管理的最大内存为256MB，低于430HX；

降低了成本，其售价低于430HX。

●Intel 430TX PCIset

430TX是Intel公司为配合Pentium MMX CPU而推出的最新芯片组，专门针对奔腾微处理器的MMX技术进行了改进和优化以达到最佳的多媒体应用效果。

430TX芯片组还采用了一系列的新技术，使PC机的性能和智能化程度得到进一步提高。

另一方面，430TX也适用于可移动的便携式计算机中，弥补了便携式微机在多媒体技术方面的不足，使得便携机用户也能够像台式机一样享受声音、影视节目、通讯等带来的乐趣。

430TX芯片组采用了两片结构，由一片82439TX和一片82371AB组成。

●Intel 430MX PCIset

430MX是Intel专门针对Pentium级笔记本电脑推出的芯片组，它是Intel作为便携式PCIsets解决方案的第一个完整设计，在430FX的基础上采取了多项体系结构上的革新。

430MX可应用于ProShare(TM)快速以太网、音频及图形增强型应用程序。

随着更新一代同时适用于台式机和便携机的430TX芯片组的推出，很多基于430MX的应用已经逐步转移到430TX芯片组上。

●Intel 440FX PCIset

440FX芯片组(注：不可与430FX芯片组搞混)是适用于高能奔腾（Pentium Pro）的芯片组。

440FX建立在并行PCI体系结构上，它包含了一个可加强视频传输及提高帧速度的多业务计时器，一个能提高MPEG及音频性能的被动释放机制，还包括了可充分利用写缓冲器来改进基于主机的处理应用程序的增强写性能，以及用以确保CPU—TO—ISA写控制与PCI2.1技术规格兼容的PCI延迟作业。

440FX芯片组具有增强的32位性能和USB外围设备连接的优点，包括CPU－to－DRAM流水线、同时读写、动态延迟、写入猝发组合及I/O队列，其他的特点如快速驱动器访问的Bus Master IDE(BM－IDE)、集成化ECC支持、双CPU支持等使440FX的整体性能和可靠性大为提高。

440FX可以管理的最大内存容量为1GB。

440FX与Intel 430HX、430VX等芯片组设计的I/O子系统具有良好的兼容性，因此使440FX能充分利用已有资源，立足市场。

在结构上，440FX由三片芯片组成，一片82441FX，一片82442FX和一片82371SB，另有一个独立元件82093AA供双CPU设计时使用。

●Intel 450GX/KX PCIset

450 GX/KX是Intel公司在1995年为Pentium Pro CPU推出的第一套芯片组解决方案。

其中450GX适用于服务器而450KX适用于工作站和高性能桌面机。

●Intel 440LX AGPset

继Intel 430 PCI芯片组之后，Intel公司又推出了Intel 440LX AGP芯片组。

AGP的图形图像上的带宽比在PCI接口上的增加了三倍，它可将高性能的图形功能带给主流的商业PC和家用PC。

440LX AGP芯片组是440 AGP芯片组系列中的第一个成员。

它建立在由三个芯片组成的440FX PCI芯片组的特性之上，但把三个芯片压缩成二个芯片（82443LA和82371AB）。

440LX AGP有四个最主要的特点：

引进了一组新的特性，称为QPA（Quad Port Acceleration，四端口加速），它是处理器、图形加速器、PCI和SDRAM等四个端口的仲裁机构，包括直接连接AGP、动态分布仲裁和多流水线化（从CPU、PCI和图形到SDRAM）等特性。

这些特性合在一起可使PC中的各个设备获得最大的可用带宽；

440LX AGP对SDRAM的支持使得对存储器的读写可以变得更快，并在Pentium II处理器、图形加速器和PCI设备之间实现更快的流水线化传输；

具有ACPI（Advanced Configuration and Power Interface，高级配置和电源管理）功能，可以实现更强的电源管理，包括远距离唤醒，迅速从掉电状态恢复等；

Ultra DMA功能改进了对IDE设备的存取。

●Intel 440BX AGPset

目前最流行的芯片组当数Intel公司的Intel 440BX AGP芯片组。

从某方面而言，BX芯片组是一个跨时代的标志，它是首款真正支持100MHz主频的芯片组。

440BX AGP芯片组继承了440LX AGP芯片组系列的诸多优点。

如上面所述的AGP，QPA和SDRAM，ACPI与Ultra DMA。

440BX正式支持100MHz的外频，从而解决低外频(66MHz)造成的速度瓶颈，而不再支持EDO内存，即使是SDRAM也要求速度达到100MHz。

作为440系列的第三个产品，它定位在高端CPU领域。

应该说，对100MHz外频(是Intel首先提出来的，同时也是它的一张王牌)的支持既是440BX最吸引人的特点，也是其最大卖点。

虽说早在440LX芯片组中就隐含着对100MHz外频的支持(当时的某些主板就设有100外频跳线)，但440BX最大的改进就是它能稳定的运行在100MHz以上的外频。

440BX芯片组也为两片结构，北桥芯片型号为82443BX，南桥芯片型号82371AB。

前者采用492引脚BGA封装，负责CPU(可支持双PentiumⅡ以SMP方式工作)、SDRAM优化内存接口、64位总线接口、PCI接口、AGP(支持133MHz)接口及它们之间的连接控制；后者采用324引脚BGA封装，负责软盘驱动器、硬盘(支持Ultra DMA/33)、键盘、PCI-ISA桥接器等接口及USB连接控制。

440BX芯片组在包含了440LX的所有功能基础上有三大改进:一是外部总线支持100MHz，二是可支持450MHz的Pentium II，三是内存最大可扩展到1GB。

由440BX芯片组构成的主板自1998年4月进入市场以来得到了前所未有的推广。

如今，加上Pentium Ⅲ和 Socket 370“赛扬”的推波助澜，更使得440BX的生命之树常青。

●Intel 440EX AGPset

它是Intel为“赛扬”处理器(Pentium II的简化版)特别开发的一款芯片组。

它仍为两片结构，北桥芯片型号为82443EX，南桥芯片仍使用82371AB，外频只支持66MHz。

与440LX和440BX两款芯片组相比较，440EX似乎并没有什么特别之处。

这样一来使得原本是为降低主板成本而设计的440EX芯片组总造价并没有降低。

加上440EX芯片组的性能打了折扣，反而造成了一种高不成低不就的感觉。

致使440EX成为Intel成名以来寿命最短的产品。

●Intel 440ZX AGPset

440ZX是Intel为支持Socket 370结构Celeron而专门设计的一款芯片组。

其用意是成为支持Slot 1和Socket 370结构主板的标准芯片组。

虽然是Intel面向低端市场推出的产品，但由440ZX构成的主板同样加入了对100MHz外频的支持。

这类主板一般只设2个DIMM插槽(最大只支持256MB)、3个PCI和1个ISA插槽(受Micor ATX制约，有一个还是共享型的)。

这类主板还有一个共同特点就是，它们均支持集成i740图形加速芯片和声音芯片，这样可以大幅度降低成本。

需要注意的是，440ZX芯片组有两种版本:分为440ZX和440ZX-66。

两者的重要区别是,440ZX是以440BX为核心，支持100MHz外频，它是为Slot 1结构的100MHz外频的Celeron处理器而设计的，与440BX不同的是仅削减了对DIMM和PCI插槽数量上的支持；而440ZX-66只能支持66MHz外频，是为Socket370 主板而特别设计，现在市场上能见到的ZX主板多采用440ZX-66芯片组。

●Intel I82810 & Intel I82820

作为最新版本的主板芯片组，这两款芯片组的设计思想是一样的。

他们都引入了最新的“集线器”概念，只不过所面对的市场定位不同，所以把它们放在一起介绍。

1）加速集线器架构

在I828X0芯片组中采用了集线器的概念，各种设备通过集线器直接与CPU、内存交换信息。

在传统芯片组的PCI总线型主板中，挂在南桥芯片上的IDE、ISA、BIOS、USB以及挂在PCI插槽上的显示卡、声卡、MODEM等各种设备均需通过PCI总线和北桥芯片才能与CPU、内存交换信息（如图1），在CPU、内存以及各种外设速度日益提高的今天，传统PCI总线是阻碍系统速度提高的瓶颈。

将AGP显示接口挂在北桥芯片上，摆脱PCI总线的限制，速度达到AGP 2?（528MB/s）就是一最明显的改进。

Intel 82810 芯片组采用了图形存储控制集线器82810GMCH、输入输出控制集线器82801ICH、固件集线器82802FWH三块芯片，声卡、MODEM、IDE、内存、AGP、PCI等设备呈星形结构直接通过集线器交换信息，不像原来诸多设备共同占用总线带宽，使整个系统速度提高很多。

且由于各设备用其通道交换数据，相互之间的干扰也会减小。

2）正式的133MHz外频

虽然当前很多使用440BX芯片组的主板提供有133MHz甚至更高的外频，但实际上是在超频芯片组。

目前8X0家族的I82820和82810－E芯片组正式提供对133MHz外频的支持，133MHz外频给我们带来的最大的好处是AGP 4X，目前100MHz总线频率时内存的最大数据交换率为800MB/s，还无法满足AGP 4X的要求，采用133MHz外频时内存的数据交换率达到1000MB/s，基本能满足AGP 4X的需要。

3）支持新型内存

Intel 820芯片组支持184线的RIMM（Rambus In－Line Memory Moclule）内存条，RIMM内存条采用DR－DRAM（Direct Rambus DRAM）内存芯片，可在200MHz的总线频率下运行，比SDRAM的带宽提高了3倍多。

Intel820芯片组通过桥接电路还可以使用PC133 SDRAM。

4）整合技术

Intel 810芯片组的整合性相当高，AGP显卡、音效CODEC控制器、MODEM CODEC控制器全部整合，去掉了AGP插槽，代之以一只短短的AMR的扩展槽，它可为MODEM提供接口，并可作为声卡升级之用。

而目前Intel 810DC100芯片组的内置AGP显卡配备了4MB SDRAM，只要配合PII、PIII等CPU运行，就可得到较完美的性能，该内置AGP显卡的性能经测试表明，完全可以满足一般用户的图形显示要求。

但810芯片组整合的显示功能档次还不够高，无法满足高端图形的应用和游戏需求。

820则给用户提供了更广阔的选择空间，你完全可以用它来将PIII 800与最新的Voodoo4或Voodoo5搭配使用，丝毫不会令你的CPU感到屈才。

●Intel I82840

新近出炉的I82840是目前人们最感兴趣的话题，毕竟它才是440BX最有力的接班人。

下面我们对它进行详细的介绍：

i840的特点：

与旧式芯片组相比，它有几个特点：两个RAMBUS通道（i820只有一个）；理论峰值带宽3.2Gbit/秒（PC100和PC133体系分别为0.8Gb/秒和1Gb/秒）；133MHz外频，它只提供1.06GB/秒（133MHz×8bytes/时钟周期）的带宽给主内存，真不知道它怎么会这么少，尽管AGP 4×总线可以减少内存带宽的需求，但DMA驱动程序和UMA(Unified Memory Architecture，统一内存架构)都是十分耗费资源的。

i840的定位可是服务器市场啊，难道英特尔不怕内存带宽不足而造成的性能瓶颈吗？也许在较低级的工作站市场没有什么问题，不过在使用SMP(Symmetric Multi-Processing，对称式多重处理架构)的多处理器系统中，共享MCH（Memory Controller Hub，内存控制中心）的情况下，CPU们仍然会抢用内存存取空间，即使是运用两个RDRAM通道同时读/写的方式也对之帮助不大，除非英特尔在后期制作时给MCH加入两个内存端口，才有可能避免此类内存带宽大于CPU带宽的浪费。

i840芯片组的规格有82840 MCH、82801 ICH(Input/Output Controller Hub，输入/输出控制中心)、82802 FWH，除了基本的三个芯片之外，你还可以加上以下任意一个元件，来增强整个芯片组的功能：1、82806 P64H(64-bit PCI Controller Hub，64位PCI控制中心)；2、82803 MRH-R(Memory Repeater Hub，内存数据处理中心)； 3、82804 MRH-S(SDRAM Repeater Hub，SDRAM数据处理中心)。

虽然i840的规格繁多，但实际有用的只有以下那么几点：

支持两个奔腾III或Xeon 3处理器

提供133MHz外频

AGP4X

英特尔AHA架构

双RDRAM通道

双PCI总线，一个33MHz/32位，一个66MHz/64位（可选33/66MHz 64位PCI总线）

预读取缓存

RNG(Random number Generator，随机数字发生器)

两个USB接口

从英特尔定制的规格来看，i840主板应该可以提供3个66MHz 64位PCI插槽，3个33MHz 32位PCI插槽和1个AGP 4×插槽。

你可能会问66MHz 64位PCI槽有什么用？当用过Ultra Wide SCSI RAID控制器或10000转/分的高速硬盘后，你就知道33MHz 32位PCI总线对数据I/O的限制多么大。

另外，文件和数据库服务器需要尽可能多的带宽，以增加内存与处理器之间的传输速度。

这两点原因，足够理由使我们升级到采用双倍速度和带宽的i840。

尽管CPU不能完全享受两个RAMBUS通道带来的好处，但分离的PCI总线可以充分利用内存带宽，因此RDRAM的改进还是起了一点作用的。

至于AGP 4X，它只有在未来的大纹理游戏中才能发挥出它应用的功能，对于现今的3D Game来说，还是有点物不能尽其用的感觉。

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