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平台路径控制器

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技嘉科技制造的一片H87 microATX主板,现在仅余下一枚PCH(图中左下角),再没有独立的北桥

平台路径控制器(英语:Platform Controller HubPCH)是英特尔于2008年起所推出的一系列晶片组,取代以往的I/O路径控制器I/O Controller Hub,缩写ICH)。

历史

Platform Controller Hub Based Chipset Architecture Block Diagram

在PCH出现之前,主板通常有两块主要的晶片组——南桥北桥。南桥主要负责低速的I/O,例如SATAUSBLAN;北桥负责较高速的PCI-ERAM的读取。近年的处理器频率不断上升,但前端总线(FSB,即处理器连接北桥的通道)带宽一直没有改变而遇到了瓶颈,PCH的设计即是设计来解决这个问题。

它重新分配各项I/O功能,把存储器控制器核芯显卡、高速PCI-E控制器集成至处理器,PCH负责原来南桥的一些功能集。处理器和PCH由DMI(Direct Media Interface)连接,DMI也是原来北桥和南桥的连接方法。

大部分Intel ULV处理器都集成了PCH。


PCH架构取代了英特尔之前的Hub架构(Hub Architecture),其设计解决了处理器主板之间最终存在的性能瓶颈问题。随着时间的推移,CPU的速度不断提高,但前端总线(FSB)(CPU与主板之间的连接)的带宽却没有提高,从而导致性能瓶颈的出现 。[1]

在Hub架构下,一片主板会有两块晶片组,包括北桥晶片和南桥晶片。为了解决这个瓶颈,传统的北桥和南桥晶片集的几个功能被重新安排。现在北桥及其功能被完全取消了。存储器控制器、用于扩展卡的PCI Express通道和其他北桥功能现在作为系统代理(Intel)或作为I/O晶片(AMD Zen 2)封装在CPU晶片中。

然后,PCH除了纳入南桥的所有功能外,还纳入了北桥剩余的一些功能(如时钟),取而代之。系统时钟以前是一种连接,现在被纳入PCH。PCH和CPU之间存在两种不同的连接。弹性显示接口(Flexible Display Interface ,FDI)和直接媒体接口(Direct Media Interface,DMI)。FDI仅在晶片集需要支持集成图形的处理器时才会使用。从Nehalem处理器和5系列晶片组(Intel 5 Series)开始,英特尔管理引擎也被移到了PCH上。而AMD的晶片集则使用了多条PCIe通道与CPU连接,同时也提供了自己的PCIe通道,这些通道也是由处理器本身提供的[2][3]

随着北桥功能集成到CPU上,现在晶片集所需的大部分带宽都得到了缓解。

这种风格从Nehalem开始,在可预见的未来,通过Cannon Lake将继续保持。

逐步淘汰

从超低功耗的Broadwells开始,一直到移动Skylake处理器,英特尔将时钟、PCI控制器和南桥IO控制器集成到CPU封装中,取消了PCH,采用2个晶片的系统级封装(System in Package,SiP)设计;一个晶片比另一个大,小的晶片是PCH[4]。 SiP不采用DMI,而是直接露出了PCIe通道,以及来自集成控制器的SATA、USB和HDA线路,以及用于传感器的SPI/I²C/UART/GPIO线路。与PCH兼容的CPU一样,它们继续露出DisplayPortRAMSMBus线路。不过,在Cannon Lake之前,完全集成的电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)将缺席。

功能

Intel CPU可以直接存取RAM和高速PCIe(如显卡),以及经过DMI连接PCH。

PCH则连接其他I/O装置,例如:声卡SATA、USB、NVMeLAN。其中,SATA用来连接硬盘光碟机

参见

参考文献

  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).