بسیاری از سازندگان مادربورد گونه های نسبتا متفاوتی از یک تخته مدار مادر پایه را می سازند که هر کدام امکانات متفاوتی دارند، چیپ ست تعیین کننده این امکانات است.
به عنوان مثل تخته مدارهایی را مقایسه می کنیم که از چپ ست های Intel 845,Intel 845GE بهره می گیرند هر دو تخته مدار پردازنده های pentium 4 را پشتیبانی می کنند اما 845 دارای حداکثر سرعت گذرگاه (bus) 400 مگاهرتز است و 845GE سریعتر با سرعت 533 مگاهرتز کار می کند.
هر چه سرعت گذرگاه بالاتر باشد، پردازنده شما سریعتر می تواند دستورالعمل ها را به پخش های دیگر PC بفرستد.
چیپ ست ها اختلافات دیگری نیز دارند، مانند نوع RAM که میتوانید نصب کنید، یا تعداد بخش های تعبیه شده روی تخته مدار مادر.
بعضی از چیپ ست ها شامل امکانات صوتی و ویدئویی مجتمع شده هستند، البته این بخش ها امکانات وسیعتر کارتهای ویدئویی و صدا را ندارند مولی باعث می شوند قیمت کلی کامپیوتر پایین بیاید.
در بسیاری از موارد امکان انتخاب چیپ ست را ندارید.
فقط موقع مقایسه قیمت ها به چیپ ست نیز توجه کنید(4)
اگر در یک کامپیوتر شخصی cpu نقش مغز را به عهده داشته باشد مادربورد نقش سیستم عصبی آن را بازی می کند.مادربورد پایه واساسی است اصلی برای ایجاد ارتباط وانتقال داده ها بین پردازنده حافظه PCI,AGP(memory) درایوهای دیسک و وسایل جانبی خارجی.
در کنار CPU مهمترین عضو مادربورد هسته عضو مادربورد هسته منطقی چیپ ست می باشد.
بعضی از شرکت های کامپیوتر-شرکت Nvidia به جای platform processor از واژه chipset استفاده می کنند.
یک چیپ ست در مادربورد قابلیت ها وتوانایی های یک کامپیوتر را مشخص می کند که با چه نوع cup و حافظه ای سازگاری دارد اینکه چه نوع و چه تعداد وسایل جانبی را می توان به کامپیوتر متصل کرد.(6)
چیپ ست بی شک یکی از مهمترین اجزا در هر سیستم است به این دلیل که به بقیه سخت افزار در یک سیستم حکمرانی می کند.
گردش داده ها را بین سخت افزار یک سیستم هم آهنگ می کند علاوه بر این چیپ ست سخت افزرا کامپیوتر را تعیین می کند چیپ ست علاوه بر این نوع cpu ای را که میتوان استفاده تعریف میکند.
این مسئله به این دلیل می تواند باشد که هر چیپ ست در حقیقت برای معماری یک نوع cpu طراحی شده است.(5)
وظایف ونحوه عمل NORTH BRIDGE:
در طراحی معماری چیپ ست های north Bridge ,N/S به چیپ یا چیپ ست هایی اطلاق می شود که cpu را به حافظه، گذرگاه pcI ،حافظه نهان سطح 2 AGP (cache) متصل می کند .چیپ های NB توسط FSB با cpu در تماس اند.
NB یکی از دو چیپ ای است که اعمال چیپ ست ها را کنترل می کند.
چیپ دیگر SB است.
NB می تواند از چندین چیپ گسسته از هم تشکیل شده باشد در حالی که SB معمولا یک تراشه ای است.(1)
وظیفه اصلی NB انتقال داده ها از CPU به AGP,memory و ایجاد این امکان است که از داده های موجود در cpu به صورت کامل استفاده شود.
در واقع NB نقش کلیدی در Mother borard دارد.
از بین سه وظیفه مهم NB ، کنترل کردن دستیابی به حافظه مهمترین وظیفه میباشد.
به طوری که انجام اینکار دارای این مشکل است که ترافیک بسیار زیاد در خواست ها از cpu وگذرگاه SB,AGP را هم درگیر خواهد کرد.
فراهم کردن داده برای این اجزا وظیفه اصلی NB است و کارایی آن با توجه به زمان فراهم کردن داده ها و سرعت کلاک تعیین می شود.
به طوری که انجام اینکار دارای این مشکل است که ترافیک بسیار زیاد در خواست ها از cpu وگذرگاه SB,AGP را هم درگیر خواهد کرد.
فراهم کردن داده برای این اجزا وظیفه اصلی NB است و کارایی آن با توجه به زمان فراهم کردن داده ها و سرعت کلاک تعیین می شود.
کنترل کردن گذرگاه CPU انتقال داده و یا از پردازنده و در رابطه بودن با سطوح مختلف Ccche یکی دیگر از وظایف مهم NB است.
هر قدر که چیپ ست سریعتر این اعمال را انجام دهد کارایی cpu بیشتر خواهد بود(2).
وظایف ونحوه عمل south BRIDGE: در طراحی معماری تراشه های South Bridge ,N/S تراشه ای است که اعمال I/O کامپیوتر مانند اعمال BIOS,serial ,auDic,USB سیستم، گذرگاه ISA .کنترل وقفه ها و کانال های IDE را کنترل می کند.
به عبارتی دیگر همه اعمال یک پردازنده به جز حافظه AGP,PCI را انجام می دهد.(1) اعمال یک چیپ ست به دو دسته تقسیم می شود دسته ای که معمولا توسط دو تراشه انجام می شود North Bridge south Bridge که این دو chip را می توان به عنوان chip های درونی وبیرونی هم تعبیر کرد.
این دو chip hub و SIS آنها را controller می نامد ولی هدف اصلی استفاده از آنها این است که N/S پلی از داده ها بین مجموعه ای مشخص از BUS ها ایجاد می کند.
بلاک دیاگرام چیپ ست (pentium 4) 845PE ساخت شرکت اینتل که در واقع مطابق ترین چیپ ست با استاندارد های موجود را شرح می دهد در شکل زیر آورده شده است.
با توجه به شکل می بینیم که NB وظیفه ایجاد پل ارتباطی بین حافظه، CPU,BUS,AGP را بر عهده دارد در حالی که SB وظیفه ایجاد این ارتباط را بین ATA,IDE Disk drive ,usB,Cpu را بر عهده دارد.
در واقع یک تقسیم وظیفه بین SB,NB وجود دارد برای تسریع انجام اعمال بین آنها.(2) شرکت SIS یک تراشه 745 طراحی می کرد که هر دو S,N chip را در خود جای داده است که دارای فواید و معایبی است از جمله اینکه قیمت آن نسبت به چیپ های دیگر کمتر است، سرعت بیشتری دارد، ولی در عین حال نیاز به طراحی یک چیپ ست کاملا جدید برای upgrade شدن است به عنوان مثال ارتقا دادن USB1.1 به USB2.2 نیازمند طراحی یک چیپ کاملا جدید است(2) اتصال به وسایل جانبی دیگر: در مقایسه NB با SB چیپ ست های متعلق به SB وسایل جانبی بسیاری با BUS های متفاوت و با سرعت ها و طراحی های مختلف را پشتیبانی می کنند –کنترل کردن پاس های مربوط به Ethernetc PSH,IDE,USB ناحیه کاری SB را مشخص می کند.
اگر تکنولوژی های جدیدی مانند GiGabit Ethernet,Firewire , IEEE معرفی شوند بدون شک BUS داده مربوط به آنها در SB خود را نمایان می کند(2) از سال 1997 روی بهتر کارکردن روی بهتر کار کردن چیپ ست تمرکز بیشتری شد چرا که در آن زمان Data از NB به یا از Ram به cpu منتقل می شد.
SB که هم به مراتب گسترش یافت ولی تمرکز بر روی افزایش دادن وسایل جانبی بودکه امکان متصل شدن به SB را داشته باشند.
این توسعه برای NB تمرکز برای افزایش گستره باند Baud width بین RAM و CPU بود.
در یک مادربورد pent II گذرگاه داده I/O به طور مستقیم به cpu سیستم متصل شده بود گذرگاه داده I/O ( که در تقابل با گذرگاه pcI ) است با فرکانس کاری 33MHZ کار می کند واین در حدود 3/1 و یا 4/1 فرکانس CLK سیستم می باشد .(3) در این معماری (چیپ ست PentII )گذرگاه داده Bridge , PCI را به هم متصل می کند.
در سال 99-1998 AMD و Intel طراحی ساخت این چیپ ها توسعه دادند.
یک طراحی جدید برای این چیپ ست ها بر مبنای کنترل کنند HUB (MCH) به جای (ICH)I/O controller HUB NB به جای SB به کار برده می شود.
ICH,MGH نامگذاری شرکت Intel هستند که شرکت های AMD,VIA دیگر نام های دیگری برای این دو انتخاب کرده اند.
ولی نحو عملکرد آنها مشابه است.
اولین چیپ شرکت IBO , Intel بود(3).
MCH یک کنترل کننده است که بین AGP,RAM,CPU قرار دارد که جریان عبوری Ram , Pata و یا از RAM را تنظیم می کند.
که این طراحی جدید از دو نظر توجه است: اتصال بین این دو hub توسط یک کانال اتصال link channel است که می تواند پهنای باند بسیار زیادی داشته باشد.
گذرگاه PCI از ICH می آید ونیاز به تقسیم پهنای باند- خود با وسایل دیگر نیست.
این معماری جدید برای پردازنده های VIA,Intel,pentium4 , Athlen و غیره به کار می رود.
که این طراحی جدید تفاوتی زیاد با طراحی bridge ندارد.(3) چیپ ست i875 P در سال 2003 شرکت Intel چیپ ستی طراحی کرد که با Pent 4 و با DPR RAM کار می کرد.
که هر کدام با فرکانس کاری 200MHZ کار می کند.
این چیپ ست خیلی مورد توجه قرار گرفت چرا که کارایی بالایی داشت.
طرح جدید در این چیپ ست دسترسی مستقیم کنترل کننده Ethernet به (NB) MCH در پمپ های قدیمی کنترلر LAN به گذرگاه PCI متصل بود، ولی از آنجایی که کنترلر gigabit به پهنای باند زیادی دارد بهتر است مستقیما به NB وصل می شود.
به این طرح جدید communication streaming Architecture CSA گفته می شود.
چیپ ست i925 اواخر سال Inter 2004 چیپ ست جدیدی معرفی کرد که با نصل جدید pent وپردازنده های celeron سازگار بود و مبنای آن socked های LGA 775 بود.
پهنای باند زیاد برای RAM ممکن است تصور شود همان پهنای باندی که به RAM اختصاص یافته به گذرگاه داده هم اختصاص یافته باشد ولی این گونه نیست بهتر است پهنای باند بیشتری به RAM اختصاص داده شود.
چرا که RAM تنها داده ها را به CPU انتقال نمی دهد بلکه داده ها را به طور مستقیم به Port های گرافیکی (به I/O با گذر از cpu منتقل می کند.
بنابراین RAM به پهنای باند بزرگتری نیاز دارد.
در طراحی های آینده خواهیم دید که NB برای پردازنده های Pent 4,Athlon xp که دارایی RAM های قوی تری هستند.
(533 MHZDORZ) هم کارایی خواهد داشت.
شکل 150 ( در واقع RAM به پهنای باند بیشتری نسبت به CPU نیاز دارد(3).