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Chipsatz Auf dem Weg zur Prozessorintegration in PCs

Mar 14, 2019

Bei x86-Computern war die Hauptverbindung des Prozessors zum Rest der Maschine über die Northbridge des Motherboard-Chipsatzes. Die Northbridge war direkt für die Kommunikation mit Hochgeschwindigkeitsgeräten (Systemspeicher und primäre Erweiterungsbusse wie PCIe, AGP und PCI-Karten als gängige Beispiele) und umgekehrt für die Systemkommunikation zurück zum Prozessor verantwortlich. Diese Verbindung zwischen Prozessor und Northbridge wird üblicherweise als Front-Side-Bus (FSB) bezeichnet. Anforderungen an Ressourcen, die nicht direkt von der Northbridge kontrolliert wurden, wurden auf die Southbridge verlagert, wobei die Northbridge ein Vermittler zwischen dem Prozessor und der Southbridge war. Die Southbridge handhabte "alles andere", im Allgemeinen Peripheriegeräte mit niedrigerer Geschwindigkeit und Board-Funktionen (die größte davon ist die Festplatten- und Speicherkonnektivität) wie USB, parallele und serielle Kommunikation. Die Verbindung zwischen der Northbridge und der Southbridge war normalerweise der PCI-Bus.


Vor 2003 wurde jede Interaktion zwischen einer CPU und einem Hauptspeicher oder einem Erweiterungsgerät wie einer oder mehreren Grafikkarten - ob AGP, PCI oder in die Hauptplatine integriert - direkt vom Northbridge-IC im Auftrag des Prozessors gesteuert. Dies machte die Prozessorleistung in hohem Maße abhängig vom Systemchipsatz, insbesondere von der Speicherleistung der Northbridge und der Fähigkeit, diese Informationen zum Prozessor zurückzusenden. Im Jahr 2003 änderte AMD mit der Einführung der 64-Bit-Prozessoren der Athlon-Serie dies jedoch. Der Athlon64 kennzeichnete die Einführung eines integrierten Speichercontrollers, der in den Prozessor selbst integriert ist, sodass der Prozessor direkt auf den Speicher zugreifen und diesen verwalten kann, ohne dass eine herkömmliche Northbridge erforderlich ist. Intel folgte 2008 mit der Veröffentlichung seiner CPUs der Core i-Serie und der X58-Plattform.


In neueren Prozessoren hat die Integration weiter zugenommen, vor allem durch die Integration des primären PCIe-Controllers des Systems und der integrierten Grafik direkt auf der CPU. Da weniger Funktionen vom Prozessor nicht verarbeitet werden, haben Chipsatzanbieter die verbleibenden Northbridge- und Southbridge-Funktionen zu einem einzigen Chip zusammengefasst. Intels Version davon ist der "Platform Controller Hub" (PCH), eine erweiterte Southbridge für die verbleibenden Peripheriegeräte, da herkömmliche Northbridge-Aufgaben wie Speichercontroller, PCIe-Schnittstelle (Expansion Bus) und sogar integrierter Videocontroller integriert sind in den CPU-Chip selbst (der Chipsatz enthält jedoch häufig sekundäre PCIe-Verbindungen). Der Platform Controller Hub wurde jedoch auch als zweiter Chip für mobile Varianten der Skylake-Prozessoren in das Prozessorpaket integriert.