05. Chipsatz

Allgemeines

Der Chipsatz verbindet die einzelnen Elemente eines Computers auf logischer und physikalischer Ebene miteinander. Dabei werden unterschiedliche Spannungspegel, Taktfrequenzen und Protokolle Ineinander umgewandelt. Der Chipsatz legt fest, welche Komponenten in einem Rechner verwendet werden können und hat großen Einfluss auf die Gesamtsystemleistung.

Bei frühen Heimcomputern bestand das System neben dem Mikroprozessor typischerweise aus einer Reihe von eigenständigen Schnittstellen-Chips, die alle direkt vom Prozessor angesprochen wurden.

Mit fortschreitender Integrationstiefe wurden immer mehr dieser verteilten Funktionen in größeren Chips zusammengefasst - dem sogenannten Chipsatz. So bildeten sich gewisse “Standards” heraus.

Die klassische Chipsatz(Brücken)-Architektur besteht grob gesehen aus zwei Bausteinen:

• Der eine kümmert sich um die Kommunikation mit zwischen Hauptprozessor (CPU), Arbeitsspeicher (RAM) und Grafikkarte (GPU): Northbridge: Verwaltung von Schnittstellen größerer Bandbreite $\rightarrow$ Leistungsstarker Chip
• Ein zweiter Baustein integriert alle anderen Komponenten über die peripheren Schnittstellen und verbindet diese mit dem restlichen System.
  Southbridge: Verwaltung der langsameren Peripherieschnittstellen $\rightarrow$ geringer Bandbreite $\rightarrow$ leistungsschwächerer Chip
  Architektur von 1990 bis 2010 circa.

Entwicklung der System-Architektur und Auswlrkun1 auf den Chipsatz

Intel Hub Architecture (IHA) ab 1999 Memory Control Hub (übernimmt Aufgaben der Northbridge) Direct Media Interface (anstatt langsamer PCI-Bus) I/O Controller Hub (übernimmt Aufgaben der Southbridge)

AMD Hypertransport Northbridge ab 2003
Die Anbindung von Arbeitsspeicher (RAM) an Prozessor war Flaschenhals $\rightarrow$ nun schnellerer RAM Zugriff Hyper Transport (anstatt langsamen PCI-Bus)

Platform Controller Hub (PCH) ab 2009
Zunehmende Bedeutung der Grafikleistung $\rightarrow$ nun Grafikkarte direkt an den Prozessor angebunden
Nur noch einfache Schnittstellen werden über einen IO-Chip bereitgestellt $\rightarrow$ Alle Leistungsbeanspruchenden Funktionen werden nun von CPU übernommen