主板之魂——intel PCIsets芯片组

钟原
1998年 第01期 37版

    如果说中央处理器（CPU）是整个电脑系统的心脏，那么芯片组将是整个身体的躯干。在电脑界称设计芯片组的厂家为Core Logic，Core的中文意义是核心或中心，光由字面的意义就足以看出其重要性。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。
    在386、486时代群雄并举，各芯片厂家（如VIA、SIS、OPTi等公司）利用自身优势，分别在芯片市场上取得了一席之地，以他们的芯片作为核心部件的主板也是精彩纷呈。随着1985年，Intel公司携其研制CPU芯片的绝对优势进入主板芯片及主板生产领域后，Intel公司的霸气便显露无疑，在至今为止的整个586时代，Intel公司的主板芯片组，几乎垄断了整个主板市场，让其他芯片厂家只能在近10％的市场份额内辛勤耕耘。
　　Intel PCIsets芯片组是近年来Intel公司推出的基于PCI总线和奔腾处理器系列的新型芯片组。它简化了系统设计，实现了基线目标平台；通过使用并行PCI等新技术，充分发挥了奔腾及高能奔腾处理器的处理能力，保证了以较低的费用获得较高的PC机性能。
　　几年来，Intel研制的最主要的PCIsets芯片分为以下几组：430LX、430NX、430FX、430HX、430VX、430TX、430MX、440FX、450GX、450KX、440LX。
　　其中的430LX芯片组是Intel的早期产品，用于Pentium 60和66MHz；430NX芯片组就是所谓的海王星（Neptune）芯片组，支持75MHz以上的Pentium 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 ^013701a^
　　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芯片组采用了优化的体系结构：流水线处理方式，数据缓冲及智能刷新；430FX同时支持EDO DRAMs及流水线突发SRAMs等新的存储器技术。在EDO DRAM的支持下，430FX可提供较高的存储器性能（X－2－2－2），而且其流水线猝发SRAM支持可提供高性能的二级高速缓存（3－1－1－1）。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^013701b^
　　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，82439HX中集成系统控制器和数据缓冲控制器的主要部件，82371SB和82371FB类似，集成了PCI、ISA、IDE加速控制器等部分。82439HX采用了BGA方式封装。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（不用关机）；
　　·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％。即使在不具备二级高速缓存的情况下其性能也能达到基于异步二级CACHE的系统性能；
　　·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；
　　·与430FX芯片组兼容，所有为430FX设计的BIOS、驱动程序均可不作任何修改用于430HX，充分利用已有资源；
　　·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 ^013701c^
　　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。
　　其它技术性能与430HX相同，与芯片组430FX保持兼容，继承了100MB/s的PCI吞吐率，所有为430FX开发的BIOS驱动程序可不作任何修改用于430VX，可充分利用已有的资源。
　　●Intel 430TX PCIset ^013701d^
　　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。在今后的一段时间内，430TX芯片组及其后继产品将是Pentium级主板逻辑控制芯片组的主流。
　　430TX芯片组采用了两片结构，由一片82439TX和一片82371AB组成。430TX在前几种芯片组的基础上进行了较大的改进，其最主要的特点如下：
　　·针对MMX技术在结构上作了很多改进，使其能够很好地配合采用MMX技术CPU工作，实现了整个系统的性能优化，适用于Pentium MMX CPU（即P55C）。
　　·采用了动态电源管理结构（DPMA，Dynamic Power Management Architecture），延长了便携式计算机电源的使用寿命，对于台式微机支持高级设置和电源接口（ACPI，Advanced Configuration and Power Interface），可以直接进行节能保护和控制。
　　·支持Ultra（超级）DMA，采用了高性能硬盘驱动协议，允许33MB/S的快速I/O数据传输率；这对于多媒体系统有很大的意义。
　　·支持高性能同步DRAM（SDRAM），并支持SDRAM与EDO的混合使用，可获得更好的多媒体性能和更少的内存存取时间；对内存的配置也更方便、灵活。
　　·430TX芯片组首次把PCI并行处理技术应用于便携式计算机系统（如笔记本电脑），给笔记本电脑带来增强的音频、视频多媒体性能；同时通过对Pentium MMX技术的优化，430TX芯片组首次使笔记本电脑达到台式机的多媒体性能。
　　·支持通用串行总线（USB），使笔记本电脑和桌面PC机均能方便地在机箱外热拔插多媒体外设和数字图像设备。
　　·430TX芯片组提供了全系统管理总线（SMBus，System Management Bus）主控制器。通过它提供的三线接口，系统可以与普通监视控制器之间实现通讯。通过SPD（Serial Presence Detect）接口还可以进行温度监视和DRAM容量的检测等。
　　·并发PCI优化了多主PCI性能，包括短猝发应用如RGB视频和调谐（Tuner）卡，增强了MPEG软解压的性能。
　　·430TX具有更高的集成度。采用了2片芯片的结构，降低了对主板空间的需求，同时系统可靠性更高，二片芯片都采用BGA封装。
　　·430TX与Intel 430系列芯片保持兼容，为FX、HX、VX、MX等430系列芯片所开发的BIOS驱动程序均能不作修改地用于430TX。
　　●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。但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 ^013701e^
　　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，其它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1000MB。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。82441FX是PCI和内存控制器（PMC），82442FX是数据总线加速器（DBX），82371SB是PCI、ISA、IDE加速器（PIIX3）。另有一个独立元件82093AA供双CPU设计时使用。
　　440FX虽然结构复杂，功能强大，但是具有很高的集成度，因此baby AT、ATX或者LPX结构都可以在四层电路板中实现。值得一提的是440FX还提供一项崭新的技术，名为“同一时段存取PCI总线技术（Concurrent PCI），此项技术允许多项PCI设备在同一时段共同分享处理器的服务，不会产生任何延迟。这是440FX的一项特有的功能。
　　●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公司新近推出了Intel 440LX AGP芯片组。AGP（Accelerated Graphics Port，图形加速端口）实际上是DIB（Dual Independent Bus，双独立总线结构）的扩充。DIB结构将CPU到存储器／高速缓存子系统的可用带宽比以前增大了二倍，而AGP则进一步把存储器带宽扩展到系统中的其他设备，特别是图形控制器，它得到的存储器带宽比在PCI芯片组上增加了三倍。DIB与AGP相结合可以获得最高一级的系统性能，特别是在图形领域，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。