ノースチップセットとサウスチップセット-2つの違い

ノーザンチップセットとサザンチップセット ：どのようにしてそれらを特定できますか？ チップセットの概念は、特にゲーム機器に関しては、長年にわたって非常に重要になっています。 メーカーは新しいCPUを発売し、 新しいチップセットとメモリコントローラを手に入れることがよくあります 。 私たちが何を話しているのかまだわからない場合は、この記事でこれらの概念に関するすべての疑問をクリアし、マザーボードの主な特徴であるチップセットについて詳しく説明します。

チップセットとは何か、その重要性は何か

チップセットという用語は、いくつかの機能を実行できるチップのセットまたは集積回路を指します。 コンピュータ用語では、これらの機能はマザーボードに接続されたさまざまなデバイスの管理とそれらの間の相互通信に関連しています。

チップセットは常に、中央処理装置、 コンピューターのCPUのアーキテクチャーに基づいて設計されました。 これが、チップセットについて話すときはいつでも、それと互換性のあるCPU、および容量と速度の点でそれが提供する可能性についても話し合う必要があるからです。 したがって、チップセットは、マザーボード上のデータトラフィックの制御を担当する通信制御およびチップです。 CPU、RAM、ハードドライブ、PCIeスロット、そして最終的にはコンピューターに接続できるすべてのデバイスについて話しています。

現在、ボード上またはプロセッサ上に2つのチップセット 、ノースまたはノースブリッジ、サウスまたはサウスブリッジが 見つかります 。 このようにそれらを呼び出す理由は、ボード上の位置にあります。最初のCPUに最も近いもの（北）と2番目の下部（南）です。 チップセットのおかげで、マザーボードをシステムのメインバスと見なすことができます。 異なるメーカーの要素を異なる方法で相互に統合することができ、それらの間の非互換性がない軸。 たとえば、Intel CPUとギガバイトのグラフィックカードを備えたAsusボード。

最初の電子トランジスタベースのプロセッサ 、4004、8008などの登場以来、チップセットの概念が登場しました。 パーソナルコンピュータの登場により、RAM、グラフィックス、サウンドシステムなどを管理するためにマザーボードに追加のチップを使用することが一般的になりました。 その機能は明らかでした。メインプロセッサの作業負荷を軽減し、メインプロセッサに接続されている他の回路でそれを導き出すことです。

ノースブリッジ：機能と特徴

インテルG35ノースブリッジ

ノースチップセットとサウスチップセットの違いと、それぞれがどのように機能するかを確認します。 まず、 ノースブリッジとなる最も重要なものから始めます。

ノースチップセットは、CPUに次いで最も重要な回路です。 以前は、マザーボード上とそのすぐ下にあり、ほとんどの場合ヒートシンクを備えたチップを使用していました。 現在 、ノースブリッジは 、パーソナルコンピュータの主要メーカーであるIntelとAMDのプロセッサに直接統合されています。

このチップセットの機能は、CPUからRAM、グラフィックスカードからのAGPバス（以前）またはPCIe（現在）、およびサウスチップセット自体のデータフローを制御することです。 多くの北方のチップセットにもグラフィックスが統合されていたため、 MCH （メモリコントローラハブ）またはGMCH （グラフィックMCH）とも呼ばれています。 したがって、その使命は、プロセッサバスまたはFSB（フロントサイドバス） の動作を制御し 、前述の要素間でデータを分散させることです。 現在、これらの要素はすべてCPU内の単一のシリコンに埋め込まれていますが、常にそうであるとは限りません。

ノースブリッジの進化

AMD Ryzen 3000に統合されたノースブリッジの内部アーキテクチャ

最初は、AMDボードとIntelボードの両方、さらにはIBMなどの他のメーカーも、これらのチップセットをボード上に物理的に配置していました。 スペースをほとんど取らず、プロセッサーのタスク数を削減する集積回路を作成する必要に直面して、唯一の方法はそれらを分離し、 FSBを介してCPUをそれに接続することでした。

その複雑さはプロセッサのレベルとほぼ同じだったので、プロセッサは熱を発生し、ヒートシンクも必要でした 。 また、システムをオーバークロックする唯一の方法でした。 CPU乗数を上げる代わりに、現在行われているのはBCLKまたはバスクロックであるFSB乗数を上げることでした 。 これにより、バスは最終的に400 MHzから800 MHzになり、CPU周波数とRAMも上昇しました。

主なCPUメーカーがこのチップセットをCPU内に統合し始めた主な理由は、 それが導入したレイテンシによるものでした。 プロセッサがすでに2 GHzの周波数を超えているため、RAMとRAM間の遅延が問題になり、 大きなボトルネックになり始めました。 これらの機能を別のチップに保持することは、不利になり始めました。

Intelは、2011年にSandy Bridgeアーキテクチャの CPUに組み込まれたノースチップセットの使用を開始し、CPUの名前をIntel Core ixに変更しました。 Intel Core 2 DuoやQuadなどのNehalem CPUには、それらとは別のノースブリッジがまだありました。

AMDについて話すと、製造元は2003年に最初のAthlon 64プロセッサからこのソリューションを使用し、NorthとSouthのブリッジを接続するHyperTransportテクノロジーを採用しています。 64ビットでx86アーキテクチャを開始し、ライバルよりずっと前にCPUにメモリコントローラーを追加する製造元。

サウスブリッジ：機能と特徴

AMD X570

ノースチップセットとサウスチップセットの比較における次の要素は、サウスブリッジ、またはIntelの場合はICH （入力コントローラーハブ）、AMDの場合はFCH （コントローラーハブフュージョン）とも呼ばれます。

ノースブリッジがCPUに移動されて以来、サウスブリッジはマザーボード上にある最も重要なチップであると言えます 。 これは最初の違いです。現時点ではまだインストールされており、当初から同じ位置にあります。 この電子セットは、コンピューターに接続できるさまざまな入力および出力デバイスの調整を担当します。

入出力デバイスでは、RAMメモリバスと比較して低速と見なされるものすべてを理解しています。 たとえば、 USBポート、SATAポート、ネットワークまたはサウンドカード、クロック、さらに BIOSによって管理されるAPMおよびACPI電源管理についても話します。 このチップには多くの接続があり、CPUの生成に応じて、 PCIe 3.0または4.0バスもこのチップに参加します。

チップセットは現時点で1.5 GHzを超える速度で大きな電力を獲得しており、新世代のAMD X570の場合と同様にアクティブな冷却システムが必要です。 前述のAMDやIntel Z390などの最も強力なものは、 最大24のPCIeレーンを備え、ボードの拡張領域にあるM.2 SSDやその他のPCIeスロットなどの高速周辺機器のさまざまな接続を分散します。

このチップは、 ローカルバスアーキテクチャのコンセプトで1991年の初めから存在しています。 この図では、PCIバスが図の中央に示されていますが、上向きにノースブリッジがあり、下向きにサウスブリッジがあり、「遅い」デバイスを担当しています。

現在のサウスチップセットとその重要性

チップセットは、ボード上の入出力デバイスを管理するだけでなく、CPUとの互換性において非常に重要な役割を果たします 。 実際、ほとんどの場合、チップセットは、そのアーキテクチャに関連付けられて、市場にリリースされた新しいCPUとともに表示されます。

AMDとIntelの両方が異なる世代のCPUと互換性のあるチップセットを持っているため、これは常に当てはまるわけではありませんが、場合によっては、特定の機能が利用できるかどうかは異なります。 たとえば、AMD X570チップセットは新しいAMD Ryzen 3000とともにPCIe 4.0をサポートします。ただし、互換性のあるボードにRyzen 2000を配置すると、バスはPCIe 3.0になります。 RAMの速度とその出荷時のJEDECプロファイルでも同じことが起こります 。 この互換性は 、ボード上のさまざまな要素の基本的なパラメータの管理を最終的に担当するため、BIOSとそのファームウェアに大きく依存します。

現在のIntelチップセット

チップセット	MultiGPU	バス	PCIeレーン	情報
第8および第9世代Intel CoreプロセッサソケットLGA 1151
B360	いいえ	DMI 3.0から7.9 GB /秒	12x 3.0	現在のミッドレンジチップセット。 オーバークロックはサポートしていませんが、最大4x USB 3.1 gen2をサポートしています
Z390	CrossFireXおよびSLI	DMI 3.0から7.9 GB /秒	24x 3.0	現在、より強力なIntelチップセットで、ゲームやオーバークロックに使用されています。 +6 USB 3.1 Gen2および+3 M.2 PCIe 3.0をサポートする多数のPCIeレーン
HM370	いいえ（ラップトップチップセット）	DMI 3.0から7.9 GB /秒	16x 3.0	現在ゲームノートブックで最も使用されているチップセット。 QM370には20のPCIeレーンがあり、ほとんど使用されていません。
LGA 2066ソケットのIntel Core XおよびXEプロセッサー用
X299	CrossFireXおよびSLI	DMI 3.0から7.9 GB /秒	24x 3.0	Intelの熱狂的な範囲プロセッサーに使用されるチップセット

現在のAMDチップセット

チップセット	MultiGPU	バス	効果的なPCIeレーン	情報
AMDソケットの第1および第2世代AMD RyzenおよびAthlonプロセッサー用
A320	いいえ	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	これは、Athlon APUを備えたエントリーレベルの機器を対象とした、この範囲で最も基本的なチップセットです。 USB 3.1 Gen2をサポートしますが、オーバークロックはサポートしません
B450	CrossFireX	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	AMD向けミッドレンジチップセット。オーバークロックと新しいRyzen 3000をサポートしています。
X470	CrossFireXおよびSLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	X570が登場するまで、ゲーム機器で最も使用されていました。 そのボードは手頃な価格であり、Ryzen 3000もサポートしています
AM4ソケットの第2世代AMD Athlonおよび第2および第3世代Ryzenプロセッサー用
X570	CrossFireXおよびSLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	第1世代のRyzenのみが除外されます。 これは、現在PCI 4.0をサポートしている最も強力なAMDチップセットです。
TR4ソケットを備えたAMD Threadripperプロセッサーの場合
X399	CrossFireXおよびSLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	AMD Threadrippersで利用可能な唯一のチップセット。 すべての重量がCPUによって運ばれるため、PCIレーンの数が少ないのは驚くべきことです。

ノースチップセットとサウスチップセットの違いの概要

合成により、2つのチップセットの すべての機能を分解して、それぞれが何に専念しているかをさらに明確にします。

AMD Ryzen 3000-X570アーキテクチャ

ノースチップセットの現在の機能

時間の経過とともに、ノースチップセットとサウスチップセットの機能はかなり驚くべき方法で増加しています。 CPUに統合された最初のバージョンはRAMメモリバスの制御のみを扱いましたが、PCI-Expressバスの登場によりオプションが拡張されました。 それらすべてが何であるかを見てみましょう：

• メモリコントローラと内部バス：これらは依然として主要な機能です。 AMDにはInfinity Fabricバスがあり、IntelにはRing and Meshバスがあります。 新しいAMD Ryzen 3000の場合、 デュアルチャネルまたはクワッドチャネル （128または256ビットのチェーン）で最大5100 MHzで最大128 GBのRAMをアドレス指定できる64ビットバス。CPUとサウスブリッジ間の通信 ：もちろん、CPUとサウスブリッジの間に通信バスがあります。 Intelの場合、それはDMIと呼ばれ 、転送速度が7.9 GB /秒のバージョン3.0です。 AMDの場合は、新しいCPUで4つのPCIe 4.0レーンを使用します。これも7.9 GB /秒に達します。 PCIeレーンの一部：現在のプロセッサ、またはノースブリッジは、PCIeスロットから直接データをルーティングする機能を備えています。 容量はレーンで測定され、 8〜48個のThreadrippersを持つことができます 。 これらは、グラフィックスカードやM.2 SSDの PCIe x16スロットに直接入ります。 高速ストレージデバイス ：実際、これは現在のノースチップセットの機能の1つです。 プレートのデザインやレンジに合わせて収納の一部を扱います。 AMDは常にM.2 PCIe x4スロットをCPUに接続しますが、 IntelはIntel Optaneメモリに対しても同じです。 USB 3.1 Gen2ポート：CPUに接続されているUSBポート、特にIntelのThunderbolt 3.0インターフェイスも見つかります 。 統合グラフィックス ：同様に、現在の多くのCPUには統合グラフィックスまたはIGPがあり、それらをボードのI / Oパネルに接続する方法は、 HDMIまたはDisplayPortポートを備えた内部コントローラーを介して行われます。 このようにして、 4K 4096×2160 @ 60 FPSでコンテンツを問題なく再生できます。 Wi-Fi 6 ：さらに、新しいCPUはワイヤレスネットワーキング機能を新しいチップに直接統合し、 IEEE 802.11axプロトコルで動作する新しいWi-Fi規格でさらに多くの機能を追加します。

Intel Core 8th GenerationおよびIntel Z390アーキテクチャ

サウスチップセットの現在の機能

サザンブリッジの側では、現在、次の機能をすべて備えています。

• CPUへの直接バス ：前述のように、ノースとサウスのチップセットはバスを介して接続され、関連するデータをCPUに送信します。 IntelとAMDはどちらも、現在8GB / sに近い速度で動作しています。 PCIeレーンの一部：CPUにないPCIレーンの他の部分はサウスブリッジです。実際には、チップセットのパフォーマンスに応じて8〜24になります。 それらには、 M.2 PCIe x4スロット、拡張PCIeスロット 、およびU.2やSATA Expressなどのさまざまな高速ポートが接続されています。 USBポート ：前述の特定の場合を除いて、ほとんどのUSBポートはこのチップセットに直接接続されます。 現在、USB 2.0、3.1 Gen1（5 Gbps）および3.1 Gen2（10 Gbps）ポートについて話している。 ネットワークとサウンドカード ：他の2つの重要な拡張コンポーネントは、 イーサネットとサウンドネットワークカードで 、常にこのチップセットに接続されています。 SATAポートとRAIDサポート ：同様に、低速のストレージも常にサウスブリッジに接続されます。 容量の範囲は4〜8個のSATAポートです。 また、 RAID 0、1、5、および10を作成する機能も提供します。 ISAまたはLPCバス ：このバスは現在のマザーボードで引き続き有効です。 PS / 2マウスとキーボードに加えて、パラレルポートとシリアルポートを接続しました。 SPIおよびBIOSバス ：同様に、このバスは維持され、BIOSのフラッシュストレージへのアクセスを提供します。 センサー用SMBus ：温度センサーとRPMセンサーもデータを送信するためにバスを必要とし、これはそれを行うことになります。 DMAコントローラ ：このバスは、ISAデバイスのRAMメモリへの直接アクセスを提供します。 ACPIおよびAPMの電源管理 ：最後に、チップセットは電源管理の一部を管理します。具体的には、省電力モードがシステムをオフまたは一時停止するためにどのように機能するかを管理します。

ノースチップセットとサウスチップセットの結論

さて、この記事は、ノースブリッジとサウスブリッジの構成要素について詳しく説明するこの時点に達しています。 さらに、現在のマザーボード上でのその進化とそれぞれのすべての機能を確認しました。

ここで、学習を続けるためのハードウェア記事をいくつか残します。

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