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平台路徑控制器

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技嘉科技製造的一片H87 microATX主機板,現在僅餘下一枚PCH(圖中左下角),再沒有獨立的北橋

平台路徑控制器(英語:Platform Controller HubPCH)是英特尔於2008年起所推出的一系列晶片組,取代以往的I/O路徑控制器I/O Controller Hub,缩写ICH)。

歷史[编辑]

Platform Controller Hub Based Chipset Architecture Block Diagram

在PCH出現之前,主板通常有兩塊主要的晶片組——南橋北橋。南橋主要負責低速的I/O,例如SATAUSBLAN;北橋負責較高速的PCI-ERAM的讀取。近年的處理器頻率不斷上升,但前端匯流排(FSB,即處理器連接北橋的通道)頻寬一直沒有改變而遇到了瓶頸。PCH的設計即是設計來解決這個問題。

它重新分配各項I/O功能,把記憶體控制器核芯顯卡、高速PCI-E控制器整合至處理器,PCH負責原來南橋的一些功能集。處理器和PCH由DMI(Direct Media Interface)連接,DMI也是原來北橋和南橋的連接方法。

大部分Intel ULV處理器都整合了PCH。


PCH架構取代了英特爾之前的Hub架構(Hub Architecture),其設計解決了處理器主機板之間最終存在的性能瓶頸問題。隨著時間的推移,CPU的速度不斷提高,但前端匯流排(FSB)(CPU與主板之間的連接)的頻寬卻沒有提高,從而導致性能瓶頸的出現 。[1]

在Hub架構下,一塊主板會有兩塊晶片組,包括北橋晶片和南橋晶片。為了解決這個瓶頸,傳統的北橋和南橋晶片集的幾個功能被重新安排。現在北橋及其功能被完全取消了。記憶體控制器、用於擴展卡的PCI Express通道和其他北橋功能現在作為系統代理(Intel)或作為I/O晶片(AMD Zen 2)封裝在CPU晶片中。

然後,PCH除了納入南橋的所有功能外,還納入了北橋剩餘的一些功能(如時鐘),取而代之。系統時鐘以前是一種連接,現在被納入PCH。PCH和CPU之間存在兩種不同的連接。彈性顯示介面(Flexible Display Interface ,FDI)和直接媒體介面Direct Media Interface,DMI)。FDI僅在晶片集需要支持整合圖形的處理器時才會使用。從Nehalem處理器和5系列晶片組(Intel 5 Series)開始,英特爾管理引擎也被移到了PCH上。而AMD的晶片集則使用了多條PCIe通道與CPU連接,同時也提供了自己的PCIe通道,這些通道也是由處理器本身提供的[2][3]

隨著北橋功能整合到CPU上,現在晶片集所需的大部分頻寬都得到了緩解。

這種風格從Nehalem開始,在可預見的未來,通過Cannon Lake將繼續保持。

逐步淘汰[编辑]

從超低功耗的Broadwells開始,一直到移動Skylake處理器,英特爾將時鐘、PCI控制器和南橋IO控制器整合到CPU封裝中,取消了PCH,採用2個晶片的系統級封裝(System in Package,SOP)設計;一個晶片比另一個大,小的晶片是PCH[4]。 SOP不採用DMI,而是直接露出了PCIe通道,以及來自整合控制器的SATA、USB和HDA線路,以及用於感測器的SPI/I²C/UART/GPIO線路。與PCH兼容的CPU一樣,它們繼續露出DisplayPort、RAM和SMBus線路。不過,在Cannon Lake之前,完全整合的電壓調節模組(Voltage Regulator Module,VRM)將缺席。

功能[编辑]

Intel CPU可以直接存取RAM和高速PCIe(如顯示卡),以及經過DMI連接PCH。

PCH則連接其他I/O設備,例如:音效卡SATAUSBNVMeLAN。其中,SATA用來連接硬碟光碟機

參見[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Schwaderer, William D. <title>Breaking the transport layer bottleneck</title>. High-Speed Fiber Networks and Channels (SPIE). 1992-03-01. doi:10.1117/12.134937. 
  2. ^ Bonshor, Gavin. The AMD TRX40 Motherboard Overview: 12 New Motherboards Analyzed. www.anandtech.com. [2020-07-27]. (原始内容存档于2019-12-17). 
  3. ^ Burke, Steve. AMD X570 vs. X470, X370 Chipset Comparison, Lanes, Specs, & Differences. www.gamersnexus.net. [2020-07-27]. (原始内容存档于2020-07-11). 
  4. ^ Shimpi, Anand Lal. The Haswell Ultrabook Review: Core i7-4500U Tested. www.anandtech.com. [2020-07-27]. (原始内容存档于2020-07-27).