英特尔i820芯片组——犹抱琵琶半遮面

王琰
1999年 第39期 25版


    今年上半年Intel虽连续发布了i810主板芯片组和PentiumⅢ处理器，但由于i810针对低端市场，它内置3D芯片的图形处理功能逊于主流的3D显示芯片，加上它和PentiumⅢ处理器存在不兼容问题，因而一直不为人看好。而随着AMD的600MHz主频的K7处理器的面世，VIA又推出支持133MHz前端总线的主板芯片组，非Intel厂商首次在频率时钟上全面超过Intel的中央处理器和芯片组。其间Intel计划推出性能强劲的支持133MHz外频的i820芯片组和新PentiumⅢ处理器，由于种种原因，不断推迟发布日期。尽管最近Intel已锁定发布日期，但“跳票”现象继续发生。不过好在不少厂商已推出基于i820芯片组的主板，已有机会让我们一睹i820芯片组的真实面孔。 
#1    i820芯片组的技术特征
    开发代号为“Camino”的新一代主板支持芯片组i82820，这个被Intel寄予厚望的芯片组已经几度推迟了发布日期，它的出现将全面替代从i440BX芯片组为主导的主流PC市场。i820将在技术规格上完全超越现有的i440BX和i810芯片组，在芯片组结构上采用了Intel自行开发的加速中心结构（Accelerated Hub Architecture），在内存结构上则提供对Intel定制的新一代内存体系——RAMBUS的支持。下面我们来看一看i820芯片组的主要技术特征：
    ·首次提供100/133MHz前端系统总线（FSB）的支持，支持代号“Katmai”的PentiumⅢ处理器以及未来的133MHz外频、代号“Coppermine”的新PentiumⅢ处理器。
    ·提供新一代内存DRDRAM的支持，符合DIRECT RAMBUS标准规范。
    ·符合AGP2.0规范，提供AGP4×支持，最大数据传输率达1066MB/s。
    ·支持Ultra DMA66传输模式。
    ·支持符合AC97规范的Audio/Modem控制器。
    根据i820芯片组的性能侧重点的不同， Intel的计划中也将提供i820 DP－133、i820－UP133、i820 PC－600三种不同的芯片组版本。i820 DP－133芯片组支持RAMBUS的PC600、PC700、PC800规范，还提供RIMM内存和DIMM内存的支持，支持双CPU同时运作。i820 UP－133和i820 DP－133的基本功能相同，唯一不同的是i820 UP－133只支持单处理器。i820 PC－600则在整体性能上略低于上述两款芯片组，仅提供PC600规范的RAMBUS和单CPU支持。
    1.支持DRDRAM。DRDRAM是由Rambus和Intel合作开发的一种新型内存，它采用184针接口模组，与芯片组之间的接口宽度为16bit，如果带ECC校验其接口宽度将为18bit。DRDRAM的接口工作频率为400MHz，由于DRDRAM能在时钟信号的上升沿和下降沿各传输一次数据，因此数据传输的频率实际上为800MHz，这样DRDRAM的峰值传输速率可以达到1.6GB/s。由于DRDRAM的核心工作电压为2.5V或1.8V，很多内存芯片制造商在试制800MHz的DRDRAM（即PC800 DRDRAM）时发现，如果要达到DRDRAM技术规范的要求，就必须使用0.18微米甚至更高精度的制造技术，这意味着要投入大量的资金来改造生产线。在这种情况下，Intel与Rambus公司一起制定了600MHz和700MHz的DRDRAM规范，准备让低档PC机使用PC600 DRDRAM，高档PC机使用PC700 DRDRAM，工作站使用PC800 DRDRAM，以降低厂商的生产成本和用户的使用成本。不过即便如此，PC600 DRDRAM的市场价格也比现有的PC100 SDRAM贵许多。因而i820芯片组最后提供了MTH桥接芯片，同时提供对DRDRAM与PC100或PC133规范的SDRAM的支持。
    2.支持AGP 4×。 i820是Intel第一个支持该标准的芯片组。在66MHz的标准工作频率下，AGP 1×和AGP 2×的峰值传输速率分别为266MB/s和533MB/s，而AGP 4×是AGP 2×的两倍，达到了1064MB/s，这个数值是PCI总线传输速率的8倍。峰值传输速率的大幅度提高意味着显卡制造商可以推出速度更快功能更强的3D显卡，软件开发商可以开发出更具真实感和实时性的3D软件，如游戏、虚拟现实场景等。为了充分发挥AGP 4×的优点，内存的峰值传输速率应该大于AGP 4×的峰值传输速率，PC600、PC700和PC800的DRDRAM都满足这个要求，PC133 SDRAM的最高传输速率为1064MB/s，也可满足要求，然而PC100 SDRAM的最高传输速率只有800MB/s，因此如果使用PC100 SDRAM，那么AGP 4×显卡性能的发挥将会受到一定程度的影响。
    3.系统总线频率提升。在前端系统总线频率上，i820芯片组只支持100MHz和133MHz的系统总线，不再支持66MHz，不过，主板厂商一般会提供支持。另外，440BX会通过检查CPU金手指的B21引脚来判断总线频率是66MHz还是100MHz。与此情况类似，i820将通过检查CPU的B21和A14引脚来判断总线频率是100MHz还是133MHz。
    4.其他。i820的I/O控制芯片支持AC97（Audio Codec 97）和MC97（Modem Codec 97）标准，通过主板上提供的AMR（Audio/Modem Riser）插槽，可以加入一块集成了音频、Modem 解码器的插卡，就可以使主板支持声卡或Modem。 
#1    i820芯片组的结构特征
    在芯片组结构上，i820和i810芯片组一样，把芯片组分成了内存控制器和I/O控制器两块主要的控制芯片，但是，这两块芯片不像南桥北桥芯片那样，通过PCI总线相互连接，而是通过一条两倍于PCI带宽的专用总线连接在一起（如^392501a^所示）。在加速中心结构下，包括PCI总线在内的多种设备直接连接在I/O控制器上，现在这些设备可以与CPU直接交换数据，从而提高了系统的整体工作效率。
    1.MCH（Memory Controller Hub，内存控制中心）
    MCH相当于原来芯片组结构的北桥芯片，它采用了324针引脚的BGA封装方式，通过Hub Interface（加速中心接口）提供的加速总线结构与其他设备相连。MCH的功能也和北桥芯片相似：提供100/133MHz系统总线，支持最大1GB的内存容量，提供AGP4×设备支持。由于i820芯片组的加速中心结构的带宽达到了266MB/s，内存工作频率可以不再依赖于系统频率。这样前端系统总线频率为133MHz的处理器仍然可以使用PC100 SDRAM，当然总线频率为100MHz的处理器也可以使用PC600、PC700或PC800的DRDRAM。同时因为AGP可提供1064MB/s的数据交流传输率，3D加速卡可以把大容量的纹理数据直接放到系统内存里处理，可以为游戏提供更多更逼真的3D场景。
    2.ICH（ I/O Controller Hub，I/O控制中心）
    ICH芯片采用241针引脚的BGA封装方式，它和FWH的组合，相当于原来芯片组的南桥部分。它可支持6个PCI设备，通过两个IDE接口可支持4个Ultra DMA66设备和2个USB接口，同时支持AMR和符合AC97规范的CODEC解码器连接，利用附加芯片还可设计一个ISA插槽，提供对ISA设备的支持。另外ICH通过LPC（Low Pin Count）界面总线联接Super I/O芯片，支持各种I/O接口以及游戏接口、MIDI接口等。
    3.FWH（FirmWare Hub，固件中心）
    FWH实际相当于原来主板上的BIOS芯片，其容量为2MB或4MB，提供WFM2.0支持。它拥有33MHz的时钟总线，支持多字节读取和单字节的读写，同时还提供硬件乱数发生器。
    4.MTH（Memory Translator Hub，内存转换中心）
    MTH桥接芯片是为第三方厂商考虑，提供的RIMM与DIMM内存槽的转换接口，通过此芯片的桥接功能，可使i820芯片组支持符合PC100或PC133规范的SDRAM，从而降低整套系统的成本。MTH芯片可以做在SDRAM的内存条上，也可以用BGA封装的方式直接内置在主板上，在MCH和DIMM内存插槽间起转换作用（直接将SDRAM转换至DRDRAM的接口形式），由于i820芯片组不支持SDRAM和DRDRAM两种内存的混插，因而DIMM和RIMM插槽不能同时使用。 
#1    结　　语
    作为Intel的划时代产品，Intel原打算用i820替代440BX，加上“Coppermine”的新PentiumⅢ来主攻高端PC市场，用i810系列加赛扬的组合来主攻低端PC市场。但同时配备DRDRAM和Coppermine处理器的i820系统的价格将会异常昂贵。在目前存在着更多组合的配置解决方案的情况下，早已接受了低价PC概念的广大用户恐怕不会像Intel期待的那样迅速转向i820系统。另外，在RAMBUS规范的支持上，以往一呼百应的Intel这次却遭遇到了一些厂商强有力的反对。部分厂商不顾Intel多次表示的不支持态度，转而开发PC133 SDRAM、DDR DRAM等新型内存，他们都不需要对现有DRAM生产线进行大规模改造，生产成本增加有限，因此受到了很多厂商的欢迎。同时兼容芯片组厂商威盛率先开发的Apollo Pro 133芯片组，支持PC133 SDRAM和VCM SDRAM，这些都给现有主流市场注入新的活力，给Intel造成了不小的压力，因而对于i820芯片组的前景仍是难以预料。
    在本文即将完稿时，已有不少厂商相继发布了i820的主板，但不幸的是，已经有消息称，由于使用第三条RIMM内存槽时会出现信号错误问题，原订于9月27日发布的i820芯片组将推迟发布。但不可否认的是，尽管i820芯片组多次“跳票”，Intel的芯片组的技术还是很先进的，也是我们期待的。
      

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