介紹完擴展適配卡標準之後,主板相關介紹的「通論」部分就差不多告一段落了 (各種接頭、「機殼線」的介紹與接法、安裝選購相關的內容我打算放在之後的計算機組裝系列連載中介紹),接下來進入後半段之後我打算談談歷代的芯片組,同時也會觸及到一些之前在 4-1 節中曾經簡單談過的系統架構。
芯片組的前身
如同前面介紹過的,近代芯片組通常由北橋 (Northbridge) 與南橋 (Southbridge) 組成,而當今較新的芯片組則實質上僅剩下南橋單獨一顆組成,從這裡我們可以看出整個趨勢是往整合的方向前進的,而在現代芯片組出現之前,實際上芯片組的功能是散落在多塊芯片當中,以 1987 年的 IBM PC/XT 為例,使用了下面這些 TTL 芯片來達成早期芯片組所提供的功能:
· Intel 8284適用於 Intel 8086、8088 的頻率產生器 (Clock Generator) 與驅動器 (Driver)
· Intel 8288用於 Intel 8086、8088 的總線控制器 (Bus Controller)
· Intel 8259可編程插斷控制器 (Programmable Interrupt Controller)
· Intel 8254可編程定時器 (Programmable Interval Timer)
· Intel 8255並列 I/O 接口 (Parallel I/O Interface)
· Intel 8237直接內存訪問控制器 (DMA Controller)
後來的 IBM PC/AT 隨著性能提升,更是增加到需要九個芯片之多。這麼多芯片帶來的直接影響當然就是佔據主板上大量的面積與高昂的製作成本,畢竟相較於處理器本身來說其實這些芯片內部的晶體管分佈與電路複雜度都簡單很多,所以隨著半導體技術提升自然很快就會想到,為什麼不把這些簡單的芯片聚集起來變成單一一顆芯片呢?而且從前幾節討論內存與處理器的時候我們就知道,電子訊號傳輸經過的實際距離會對性能有影響,整合在一起性能也會有所提升,於是芯片組這個概念就漸漸萌芽了。
芯片組的雛形
最早開始將前面那堆芯片進行整合的歷史應該可以追溯到 Intel 80286、IBM PC/AT 的年代 (1984 年左右),當時由一家稱為 Chips and Technologies 的公司為 PC/AT 設計了一款由三顆芯片組成的芯片組,稱之為 NEAT (New Enhanced AT) Chipset (值得注意的是,當時 CHIPSet 是這間公司的商標,而且這家公司在 1997 年被 Intel 收購了)。
NEAT Chipset (代號為 CS8221) 由 82C211 CPU 與總線控制器、82C212 內存控制器、82C206 整合周邊控制器 (Integrated Peripherals Controller, IPC)、82C215 數據/位置緩衝器四顆芯片共同組成,前三顆芯片 (下圖這張主板配置圖的紅框處,藍框處則是 CPU) 可以提供原先得由前面列的六種芯片才能夠提供的功能。
當時的系統架構圖是長這樣的 (挺複雜的所以我加上了一些標註):
值得一提的是,Chips and Technologies 這家公司在進入 386 時代 (1993 年) 之後還首創了單一芯片組成芯片組的架構,當時稱為 SCATsx (Single-Chip 386sx AT) 架構,整個系統中心只由一顆 82C836 芯片擔綱 (架構如下圖,看起來簡單多了吧 XD)。
接下來我打算介紹歷代的芯片組,首先要提的是過去 20 年內臺灣比較有能見度的芯片組廠商基本上有 Intel 與 AMD、被 AMD 買下來的 ATi、曾經幫 AMD 做過幾年芯片組的 NVIDIA 與出身臺灣並且少數能夠同時縱橫 Intel 與 AMD 產品線的 SiS 硅統科技和 VIA 威盛科技這幾家,為了讓時間軸比較平順一點所以我打算分成 Intel 平臺與 AMD 平臺兩條時間軸,前者以 Intel 自家芯片為主,後者則以 AMD 自家與中間經過一段以 ATi 為正統的發展為主,如果篇幅允許才會旁及一些 SiS 和 NVIDIA 的芯片組,至於 VIA 的產品線則基本上不提。
歷代芯片組介紹-遠古時代
年代起訖:1992 – 1998
Intel 自家開始真正認真投入芯片組設計與生產大致上是從這個時代開始的,在這之前基本上 Intel 對芯片組方面沒有太大的興趣,因此 Intel 並沒有在整合系統芯片的風潮剛開始時就投入這個市場,而是選擇將生產兼容型芯片組的權利授權給其他廠商,在 1980 年代後期到 1990 年代初期之間雖然 Intel 有過幾款芯片組產品,但並沒有在市場上留下太多紀錄。
Intel 80486 時期:Intel 420 系列芯片組
早期 Intel 的芯片組在命名上是強調對擴展接口的支持性的,所以當年 Intel 420 系列芯片組是以 PCISet 的名義發售,強調其引入了對 PCI 接口的支持,這個系列在 1992 年 11 月發售,以研發代號為 Saturn 的 82420 PCISet 為首,當時是以三顆芯片組成,分別是被稱為 DPU (Data Path Unit),主要負責 PCI 總線與內存數據信道的 82423TX、被稱為 CDC (Cache and DRAM Controller),負責控制內存與快取的 82424TX 和負責接口設備 I/O、DMA 與 ISA/PCI 之間橋樑的 SIO (System I/O) 82378IB 芯片所組成,看起來有點複雜所以我們還是直接看架構圖吧。
從上圖中應該就可以很明顯知道,CDC 與 DPU 兩顆芯片其實就是後來我們習慣稱呼為北橋的芯片,兩者都是直接與內存和處理器溝通的,而 SIO 自然就是負責跟其他接口設備連接的南橋了,值得注意的是,在那個年代裡 PCI 是「速度很快的擴展接口」,跟今日的 PCI Express 的地位差不多,所以與 PCI 連結的是比較類似北橋的 CDC、DPU 而不是 SIO,SIO 是連接慢速的 ISA 和鍵盤鼠標之類的慢速接口用的。
之後在 1994 年 03 月 Intel 推出了兩款新的 420 系列芯片組,分別是代號為 Aries 的 80420EX 與代號為 Saturn II 的 80420ZX,從開發代號上可以很明顯知道 80420ZX 基本上就是強化版的 80420TX (上圖這張主板中間那三顆特大號芯片,上面有印個 i 的就是了),在架構上沒有甚麼很重大的改變,只是增加對 3.3V 處理器的支持,並將內存的支持上限從 128 MB 提高到 160 MB 而已。
至於 80420EX 的改變就比較明顯了,從上圖的架構中可以很明顯的發現,80420EX 只由兩顆芯片組成,其中 82425EX 被命名為 PSC (PCI System Controller),實際上是同時扮演了 DPU 與 CDC 的功能,可以說根本就是後來我們說的北橋芯片,至於 82426EX 自然就是扮演南橋的角色了 (ISA Bridge),就 Intel 的說法,80420EX 是面對入門級市場推出的產品,可以見得將芯片組再次濃縮之後可以讓成本再次下降 (下圖這張主板上,CPU 插槽左邊那兩顆印有 Intel Logo 的大芯片就是 80420EX 芯片組)。
值得注意的是,420 系列芯片組全系列都支持內存 Parity 偵錯,並且都使用 FPM 內存。
Intel Pentium 時期:Intel 430 系列芯片組
進入 Pentium 時代之後,如同先前提過的,計算機架構有了很大的改變,因此芯片組必然也得跟著改朝換代才行,Intel 在 1993 ~ 1997 年之間推出用於搭配 Pentium 處理器的芯片組全部都屬於 430 系列,但由於這段期間挺長的,因此 430 系列芯片組早期的產品與末期的產品實際上差距不小,在介紹上我打算依照時間與特性將其分為前期、中期、後期三個階段。
前期 (1993~1994) 的產品主要有兩款,分別是代號為 Mercury 的 430LX (上圖主板中那四顆都是) 與代號為 Neptune 的 430NX,在定位上後者是比較高階的產品,較 430LX 晚約一年推出,主要的差異在於前者只能搭配 60 MHz 或 66 MHz 的 Pentium 處理器使用,內存上限僅有 192 MB,而後者則可以支持高於 75 MHz 的型號,內存上限也提高為 512 MB,並且能夠支持多處理器 (SMP) 技術。
相較於 420 系列的架構,430LX/NX 的架構變得比較複雜,南橋部分的 SIO 大致上與前代相同,但北橋的分工則不太一樣,而且被拆成三顆了,分別由整合了 PCI、快取與內存三種控制器的 82434LX/82434NX 與管理系統總線與 PCI 總線的數據訊號、位置訊號的 LBX (Local Bus Accelerator) 82433LX/82433NX 所組成,值得注意的是 LBX 需要兩顆才夠,因為 Pentium 處理器的數據總線、內存總線的寬度是 64-bit,而 PCI 總線的寬度是 32-bit。
中期 (1995~1996) 430 系列芯片組迎來了一次大改版,Intel 在 1995 年 01 月推出了代號為 Triton 的 82430FX 芯片組,架構上與 82430LX/NX 類似,北橋的部分仍然是採三顆組成的方式,但改稱為 82437FX Triton System Controller (TSC) 與兩顆 82438FX Triton Data Path Unit (TDP),主要的差異出現在 TDP 的部分,從下面這張架構圖中可以看到,現在 TDP 不再需要處理系統總線的位置訊號了,TSC 與 TDP 之間還新增了一條被稱為 PLINK 的數據傳輸信道,PCI 總線的位置、數據訊號轉由 TSC 處理而不再與 TDP 連結。
除此之外 430FX 還新增了對 EDO RAM、Pipelined Burst SRAM 快取的支持,但對內存容量的支持則調降為 128 MB,並且拿掉了對 Parity 與 SMP 多處理器的支持,這些改變同時也造就了 430FX 的價格能夠有所降低,使得以當時來說性能算是很不錯的 430FX 成為第一款真正被大量採用的 Intel 芯片組。
值得注意的是南橋的部分在 430FX 時有了改版,不同於 430LX/NX 使用的 SIO 芯片,430FX 的南橋芯片改為 PIIX (82371FB),命名的涵義則是 PCI IDE ISA Xcelerator 的縮寫,從名稱上可以知道,是的,從這代開始南橋芯片終於內建 IDE 接口了,同時也加入了對即插即用 (Plug-and-Play) 的硬件支持。
之後 Intel 又在 1996 年 02 月推出了 Triton 的改版,也就是代號為 Trition II 的 430HX 與 430VX,雖然說是改版,但其實說是補完版也不為過,其中定位高階服務器市場的 430HX (北橋部分由 82439HX TXC 單一一顆芯片組成,架構見上圖) 補回了在 430FX 上拿掉的 Parity 與 SMP 支持,並且首次加入針對 ECC 內存的支持,內存容量上限也一舉提高到 512 MB 之譜 (而且還全部都可以支持快取存取),而以一般市場為主要目標的 430VX (北橋部分由 82437VX System Controller TVX 與 2 顆 82438VX Data Path TDX 組成,架構見下圖) 則是首次納入對 SDRAM 內存的支持,並且將南橋芯片再次升級為 PIIX3 (82371SB),首次納入對 USB 1.0 與 PCI 2.1 的支持,但內存支持上限維持 128 MB,且只有前 64 MB 具有快取存取。
後期 (1997 年) 這時 Pentium Pro 已經推出一段時間了,再過不久就是 Pentium II 登場的時刻,因此 Pentium 的時代也就即將迎來尾聲了,Intel 在當年的二月推出了 430TX 芯片組,或許是出於不想打到自家的 Pentium Pro 平臺吧?430TX 芯片組並未如同當時人們的預期,作為高階產品 430HX 芯片組的強化後繼者而生,反而是更接近 430VX 的改進版本。
從架構圖上可以很明顯的看到,430TX 又再次回到 420EX 那種由雙芯片組成芯片組的設計,看起來與現代的芯片組規劃像多了,被稱為 MTXC 的北橋芯片 82439TX 同時負責連接處理器、內存、快取三者,並且將在 430 系列其他型號中獨立出來的 Data Path 芯片也整合到北橋中了,並且將內存容量上限提高到 256 MB (不過支持快取存取的部分依然只有 64 MB),除此之外的另一個亮點是南橋芯片升級為 PIIX4 (82371AB),與前作 PIIX3 最大的不同在於 PIIX4 終於加入了對 UltraDMA 技術的支持,硬盤的傳輸速率有了很大的提升。
接下來延續上一篇的主題,在介紹完落在 1992 ~ 1998 年的上古時代芯片組之後,我打算繼續介紹上古時期的歷代芯片組 (終於要進入我出生之後的年代了,雖然這篇的圖文應該跟上回差不多讓人頭痛,畢竟那是個還沒有甚麼精美文宣的時代 XD)。
歷代芯片組介紹-遠古時代
年代起訖:1995 – 1999
看到這個年代你或許會有這樣的疑問:咦?1992 ~ 1998 上次不是介紹過了嗎,怎麼遠古時代還是幾乎落在這個範圍裡沒有往前推進?
其實回想一下我介紹處理器發展史的時候就會知道,Pentium Pro 在市場上並不算成功,高昂的售價與在絕大多數人使用的軟件上並不出色的性能使其與 Pentium 並存了很長一段時間,而並未取代 Pentium,所以在芯片組上我們也可以看到這段歷史,我歸類在遠古時代這邊的芯片組基本上是用於搭配 Intel Pentium 之後直到 Intel Pentium III 前期的處理器的。
Intel 450KX/GX 芯片組
這兩款芯片組推出於 1995 年 11 月,推出的時間介於上篇介紹過的 430FX (也就是 Triton) 與 430HX/VX (也就是 Trition II) 之間,這兩款芯片組都是為了配合 Pentium Pro 而設計的,其中代號為 Mars 的 450KX 是比較低階的型號,僅能支持雙處理器,內存大小最大到 1GB,而代號為 Orion 的 450GX 則可以支持到四顆處理器同時運作,內存支持也一舉拉高到 8 GB,並且兩者都可以同時支持 Parity 與 ECC 內存偵錯。
這兩款芯片組的基本架構是相當類似的 (其實說真的這一代系統架構很複雜),因此 Intel 在發佈白皮書的時候其實是合在一起一併發佈的 (上圖中灰色部分僅在 450GX 上可用)。
· 82451KX 是圖上的 MIC (Memory Interface Components),一口氣要用上四顆才夠,與內存模塊直連負責處理數據訊號的部分。
· 82452KX 則是圖上的 DP (Data Path),與 MIC 和 DC 直連。
· 82453KX 則是 DC (DRAM Controller),負責控制內存模塊與肩負絕大多數當今計算機中內存控制器所要負責的工作。
由以上這一堆芯片拼起來才湊成整套 MC (Memory Controller),也就是現在我們所認識,已經被整合到處理器裡面的內存控制器,如果是在 450GX 平臺上 (芯片代號結尾的 KX 全部換成 GX 即可),這樣的組合可以支持一次用上兩組,其中一組可以支持最多 4 GB 的內存,因此 450GX 能夠用上 8 GB 的內存就是這麼來的。
內存插槽左邊就是四顆 MIC。
而 450KX 的北橋除了上面這堆之外還有一顆 82454KX,是負責提供 PCI 接口的,也就是 450KX 要七顆芯片才能達成北橋的功能,450GX 更可以多達十三顆,因此當時 Pentium Pro 的主板生產成本超級高,面積也超級大,塞不下的內存插槽甚至得用擴展卡的形式 (Riser Cards) 立起來 (不然根本放不下)。
除此之外 450KX/GX 還有一個很大的問題,作為高階服務器產品線,卻只支持 FPM 內存,而比 450KX/GX 早了十個月推出,價格也便宜許多的 430FX 卻可以搭配 EDO 內存使用。
至於南橋的部分 450KX/GX 與 430LX/NX 是使用一樣的 SIO 家族芯片,所以還沒有將 IDE 接口整合到南橋芯片中。
Intel 440FX
推出於 1996 年 05 月,代號為 Natoma 的 Intel 440FX 芯片組在 Intel 芯片組的早期歷史上有很重要的地位,相較於 Pentium Pro 的失敗來說,真正能夠取代 Pentium 的 Pentium II 也差不多是在這個時期出現的 (略晚於 440FX 幾個月),440FX 也是 Pentium II 上市時所能搭配的第一款芯片組,基於 P6 架構的計算機在這時才開始逐漸成為主流。
前面提過 450KX/450GX 上有一些反而不如同期主流產品 430FX 的地方,這個問題在 440FX 上大致得到了改善,例如加入對 EDO 內存的支持,且 PCI 規格的支持也提升到 2.1 版本。
而且有一點很重要的改變,那就是 440FX 的芯片數量終於回到正常值了,北橋的部分包含了 82441FX (PCI Bridge and Memory Controller, PMC) 負責管理內存與 PCI 總線,掌控系統總線的控制與位置訊號以及 82442FX (Data Bus Accelerator, DBX) 負責掌控系統總線的數據訊號二者。
除此之外在南橋的部分 440FX 也終於追上早三個月改版的主流平臺 430HX/VX,直接從 SIO 世代升級到 PIIX3,也就是加入了 USB1.0 與 IDE 界面的整合。
Intel 440LX/EX
推出於 1997 年 08 月,代號為 Balboa 的 440LX 芯片組是 Intel 首次在自家芯片組中加入對 AGP 的支持,所以營銷上名稱也從 PCISet 改為 AGPSet,除此之外 440LX 也是第一款支持 SDRAM 的 Pentium II 芯片組 (EDO 可以支持到 1 GB,SDRAM 則僅能支援到 512 MB)。
值得注意的是,與同期的 430TX 相仿,北橋的部分終於濃縮成單一一顆芯片了,身兼 PCI、AGP 2X、內存控制器三者合一 (稱之為 PAC),除此之外南橋芯片的部分也升級到 PIIX4,納入對 ACPI 與 UltraDMA/33 硬盤接口的支持。
相較於原先僅針對 Pentium Pro 設計的 440FX 來說,440LX 芯片組也能更加完整的利用 Pentium II 引入的新特色,可以說是乘勝追擊的一個良好案例。
至於來年四月推出的 440EX,則基本上可以當成 440LX 的低階版本,從上面這張架構圖上可以知道架構上幾乎是一樣的,但在內存支持上限則降為 256 MB,也不提供 Parity 和 ECC,除此之外也取消了對多處理器的支持。
Intel 440BX/ZX 芯片組
與 440EX 同時間推出的 440BX (代號為 Seattle) 或許可以說是以 440 開頭命名的 Intel 芯片組當中最成功的型號吧 (所以把同時期的 440EX 給夾殺了 XD),規格上大致與 440LX 相仿,但面向的卻是主流市場所以在價格上有很大的優勢,而且首次引入對 100 MHz 系統總線的支持,這讓計算機的性能有了大幅度的提升。
除此之外由於 440BX 的穩定性與綿延許多年的兼容性 (可以一路從 Pentium II 用到 Pentium III 的中後期),因此 440BX 被許多人認為是 Intel 自家芯片組歷史當中不可抹滅的經典。
至於晚了七個月推出的 440ZX 芯片組則是 440BX 的廉價版本,將對內存的支持降回 512 MB,並只留下對 SDRAM 的支持,同時也取消了多處理器 SMP 與 ECC、Parity 內存偵錯功能的支持,除了一般的 440ZX 之外還有一個只支持 66 MHz 系統總線的版本,代號為 440ZX-66。
Intel 440GX
這款芯片組推出於 1998 年 06 月,比 440BX 還要略晚,但早於 440ZX,之所以特別拉出來講是因為 440GX 是針對低級服務器市場設計的 (地位上有點類似今日的 C236)。
440GX 與 440BX 比較主要的差異是對 EDO RAM 的支持被徹底移除,同時將內存的容量上限大幅提高一倍來到了 2 GB,並加入對 Pentium II Xeon 處理器的支持 (Slot 2 處理器)。
Intel 450NX 芯片組
這是最後一款 4 字頭的 Intel 芯片組了,與前面清一色使用 440 系列不同,這款被歸類為 450 系列,主要的原因是這是一款支持四路處理器的芯片組 (地位上類似今天的 Xeon E7 系統搭配的芯片組)。
從架構圖上可以發現 450NX 與前面介紹的其他 440 開頭芯片組在架構上有很大的不同,首先在北橋的部分由於高階服務器是不需要強大顯示性能的,所以 450NX 沒有支持 AGP,因此在銷售上是被稱為 PCISet (與其他 450 頭的芯片組一樣),北橋的部分則是將內存控制器相關的功能與 I/O 相關組件整合為 82451NX (稱為 Memory and I/O Bridge Controller, MIOC),值得注意的是並不包含 Data Path 的部分。
除此之外,北橋的部分還有一個比較大的特色,在 PCI 通道的部分,透過 82424NX (PCI Expander Bridge, PXB) 的協助,450NX 系統上最多可以拉出四條 PCI 總線,其中一條則會與原先的南橋芯片 (依然是 PIIX4 家族) 連接,負責提供 ISA 等慢速接口。
在內存的部分,450NX 也使用了很有彈性的架構,系統可以支持最多兩組內存「子系統」(注意到這張主板上沒有內存插槽了嗎?),每個子系統可以支持 至多可以支持高達 8 GB 的 EDO RAM (是的,450NX 不支持 SDRAM),至於 Data Path 的部分則是透過做在內存子系統上的 82453NX (Data Path Multiplexor, MUX) 達成,而每個內存子系統上還各有一個 82452NX (RAS/CAS Generator, RCG),負責處理內存時序的部分。
Intel 440 芯片家族比較
Intel 450 芯片家族比較
在經過前兩篇的介紹之後,Pentium III 以前的配套芯片組已經大致介紹完畢,從這篇開始出現的芯片組就應該是大家會比較熟悉的了 (不過如果你年紀跟筆者差不多的話,大概要到下一篇以後才比較有機會看到自己使用過的芯片組吧)。
歷代芯片組介紹-中古時代 (上)
年代起訖:1999 – 2001
中古時代的部分我打算介紹從 Pentium III 中期開始一路到 Pentium 4 處理器開始出籠之前這段,雖然時間很短,僅有三年左右的時間,但這段期間之內卻推出了非常多種不同的芯片組,從這個時期開始基本上所有 Intel 芯片組的架構都是確立為南北橋兩顆芯片為一組的構成方式。
由於從這個世代開始 Intel 的南橋芯片混搭的情況很多,所以我打算把同時代的南橋芯片放在一起一次介紹。
Intel 810 系列芯片組
推出於 1999 年 04 月,代號為 Whitney 的 810 芯片組是 Intel 第一款改採 8 字頭命名的芯片組,型號前綴翻了一倍當然是為了反映在架構上有所不同,不過值得注意的是 810 芯片組針對的目標是低階入門市場 (通常計算機業界的慣例是在大改版時先生出旗艦級產品之後再以其為基礎做簡化推出主流與入門級的產品)。
810 芯片組在 Intel 的芯片組歷史上有很多的第一次,例如第一次將內建顯示整合到北橋芯片當中 (所以 810 的北橋被稱為 GMCH, Graphics and Memory Controller Hub),在 810-DC100 這個特殊版本中還可以搭配 4 MB 的高速緩存供內建顯示單元使用,從下面的 GMCH 功能圖中可以注意到整合了 2D 與 3D 加速引擎,且內建顯示單元的部分是與系統內存接口直接連接以使用計算機的主存儲器 (統一內存架構,Unified Memory Architecture)。
如果你夠眼尖的話就會發現,810 芯片組是沒有提供 AGP 接口的,或許當初是認定入門級別的用戶只需要內建的 Intel i740 顯示單元就足夠了,為了節約成本才做這樣的設計吧?此外 810 系列芯片組的內存支持最大都是到 512 MB,同時支持 EDO 與 SDRAM 兩種內存。
除此之外 810 芯片組的另一項重大改變則是被稱為 Intel Hub Architecture (IHA,最初曾經被稱為 Accelerated Hub Architecture) 的全新架構規劃,北橋芯片與南橋芯片的角色獲得了重新分配,以往 PCI 接口被認為是「高速」的總線,所以是直接與北橋芯片鏈接,然後南橋芯片只負責慢速的 ISA 等接口,於是在設計上是從北橋拉出一組 PCI 總線來與南橋連接,南北橋之間的帶寬只有 133 MB/s,而到了 810 芯片組之後,南北橋之間改用專屬的信道進行連接,速度也直接翻倍成 266 MB/s,並且可以根據數據傳輸的類型進行特別的優化以進一步提升性能,所以後來 PCI 信道就都是由南橋芯片拉出來的了,而且南北橋之間使用專屬通道的設計就從此一路沿用下來直到北橋芯片被處理器吃掉為止。
而隨著導入 IHA 架構,南橋芯片方面在 Intel 810 芯片組當中也有許多不同,首先命名上改稱 ICH (I/O Controller Hub),強調其作為整個系統幾乎所有 I/O 接口中繼站的地位,這個命名接下來在 Intel 的芯片組架構中用了十年以上都未曾改變,搭配 810 使用的 ICH 南橋芯片同時還引入了更高速的 UltraDMA 模式 (速度翻倍到 66 MB/s) 與 AC'97 規格的調制解調器與音效譯碼器支持。
最後關於 Intel 810 芯片組還有一點要討論,關於型號劃分的部分,雖然同屬於 810 芯片組,但先後一共出現過五個版本:
· Intel 810 (82810) + ICH最初期的版本,但不具備獨立的內建顯示用高速緩存,搭配 ICH 南橋。
· Intel 810-DC100 (82810-DC100) + ICH最初期的版本,且具備內建顯示用高速緩存,搭配 ICH 南橋。
· Intel 810L (82810) + ICH0比 810 更低階的版本,北橋的部分一樣是 82810,但搭配的南橋是簡化版的 ICH0。
· Intel 810E (82810E) + ICH (上面那張圖就是 810E,右邊有兩顆當內建顯示快取的內存芯片)類似 810-DC100,晚了五個月發行,並且加入了對 133 MHz 系統總線、PC133 SDRAM 內存與對 Coppermine-EB 處理器的支持。
· Intel 810E2 (82810E2) + ICH2這是最晚發行的 810 芯片組,也是系列中功能最強的版本,主要用於嵌入式市場,Intel 生產這款芯片組很長一段時間,類似 810E 但加入對 0.13 微米制造工藝 Tualatin 處理器的支持,而且換上了新一代的 ICH2 南橋。
Intel 840 芯片組
在 1999 年 10 月推出的 Intel 840 芯片組針對的是服務器或工作站市場,代號為 Carmel 的 840 芯片組是 Intel 第一款支持雙信道內存架構的芯片組,但僅能搭配 RDRAM 使用,基礎架構上與 810 芯片組相當相似,但是補上了對 AGP 總線的接口 (至多支持 AGP 4x),除此之外北橋最鮮明的特色是 Intel Hub Architecture 連接的數量有兩條,除了原先用於連接 ICH 的專屬通道之外,從北橋還可以額外透過 82806AA PCI 64 Hub, P64H 擴展芯片拉出 64-bit 的 PCI 總線。
如果有額外的內存擴展需求的話,還可以在內存與北橋之間透過額外的 82803AA 內存中繼集線器 (Memory Repeater Hub, MRH-R) 來拉出更多的內存支持,讓內存支持可以提高一倍來到 4 GB 之多 (若不使用 MRH-R 則是最大支持 2 GB),並且加入了雙處理器的支持,當然對 Parity 與 ECC 的支持在服務器產品上也是必不可少的。
Intel 820 系列芯片組
接下來要介紹的 820 芯片組應該算是整個中古時代裡面 Intel 最失敗的一款芯片組吧,如果你還記得的話,在 RDRAM 興衰史的那節裡 Intel 820 芯片組就曾經出現過,造就 Intel 820 芯片組的市場接受度不佳的兩個關鍵詞分別是 RDRAM 與 MTH。
開發代號為 Camino 的 Intel 820 芯片組一開始是被 Intel 寄予厚望的,當時 Intel 也希望以此做為推廣 RDRAM 的重要平臺之一,因此 820 芯片組是被設計為原生支持 RDRAM 內存的,不過 Intel 還留下了可以使用 MTH 芯片讓 820 芯片組搭配 SDRAM 這道門 (但,其實光從下面這張主板照片上 MTH 與 820 北橋之間佈線的混亂、噁心程度就知道這問題很大),而實際上當年的 Computex 大展上各主板廠商多半都還是展出了搭配 SDRAM 的 820 主板 (這是一個)。
Intel 820 芯片組在定位上屬於主流與高階消費性市場,所以某種程度上相當於類似 840 芯片組的簡化版本,因此在 820 芯片組上也提供了對 AGP 4x 的支持,內存容量上限則降為 1 GB,值得注意的是保留了對 Parity 與 ECC 的支持,並且仍然可以支持雙處理器。
之後在 2000 年 06 月 Intel 推出了 820E 芯片組,在北橋部分與 820 芯片組相同,但搭配的南橋芯片則從 ICH 升級為 ICH2。
Intel 815 系列芯片組
在經歷 820 系列芯片組的失敗之後,Intel 調整策略的結果就是 Intel 815 系列芯片組,代號為 Solano 的 815 系列芯片組先後有很多型號,第一款推出於 2000 年 06 月,在定位上跟 810 系列芯片組很類似,但在規格上則很能符合一般主流級消費性計算機系統的需求。
從架構圖上可以很明顯注意到,815 芯片組與 810 系列最大的不同就是在具備內建顯示單元 (同樣都是整合了 i740) 的同時,815 系列芯片組中的部份成員也可以具備完整的 AGP 4x 支持 (僅最初期的 815 與 815E 芯片組可以做到這點)。
前面提過 815 系列芯片組家族當中有多個成員,實際上一共先後推出了 6 種之多:
· Intel 815 (82815 + ICH)最原始的版本,搭配 ICH 南橋芯片。
· Intel 815E (82815 + ICH2)與 815 芯片組相同,唯一的差異是南橋芯片升級為 ICH2 (與 815 同時間推出)。
· Intel 815EP (82815EP + ICH2)推出於 2000 年 11 月,815EP 大致上與 815E 相同,主要的差異是 815EP 沒有內建顯示單元。
· Intel 815P (82815EP + ICH/ICH0)推出於 2001 年 03 月,815P 大致上與 815 相同,但 815P 同樣去除了內建顯示單元。
· Intel 815G (82815G + ICH/ICH0)推出於 2001 年 09 月,是 815 家族當中最廉價的版本,去除了對 AGP 插槽的支持僅保留了內建顯示單元 (不過實際上 815G 還是有 AGP 接口的,只是純粹用於連接內建顯示單元的高速緩存)。
· Intel 815EG (82815G + ICH2)與 815G 一起推出,和 815G 的唯一差異是南橋芯片升級為 ICH2。
Intel ICH 第一世代
接下來我打算回頭介紹前面一直點到卻沒有深入說明的南橋部分,在 Pentium 4 世代之前 ICH 家族一共推出了兩個版本,其中第一版本又可分為 ICH 與 ICH0。
ICH 與 ICH0 是在 1999 年 06 月隨著 Intel 810 芯片組第一次推出的,前者的編號為 82801AA,後者則是 82801AB,在共通點的部分上兩者都可以支持 PCI 2.2 標準,提供 33 MHz 的 PCI 總線,從 PIIX3/4 時代就有的 ACPI 支持、Ultra ATA (UDMA) 支持也當然都被延續下來了,除此之外還引入了對 AC'97 音頻譯碼與調制解調器譯碼器的支持 (但僅支持到雙聲道)。
ICH0 實際上是 ICH 的低階版本,彼此之間的差異出現在 UDMA 的速度支持與 PCI 插槽的數量,ICH0 只能支持 UltraATA/33,而 ICH 則具有完整的 UltraATA/66 支持,前者的 PCI 插槽僅有四個,後者則可以提供到六個。
後來在 2000 年時 Intel 推出了 ICH 的小改版-ICH2 (82801BA),主要的改進內容則是具備整合的以太網絡機能 (但並未包含 PHY 接口的部分,PHY 要建置在主板上),而 ICH2 最鮮明的特色是加入了對 UltraATA/100 的支持,再次大幅度的提高了儲存裝置的速度,內建的 USB 1.1 控制器能夠支持的 USB 端口數量也加倍為 4 個,AC'97 音效的支持能力也增加至六聲道。