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Intel平台晶片組變遷史 - Austin Liu\'s Fashion

現在我們在購買電腦時一個最重要的硬體就是主機闆了。作為承載CPU等主要硬體的平台,其最重要的功能就是連接配接外圍裝置,擴充計算機。但主機闆上也需要一個統一管理這些外圍裝置的晶片,而這就是晶片組(Chipset)。晶片組通過總線與CPU連接配接,通過晶片組這個“中介”,外圍裝置就可以實作與CPU的溝通了。

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圖檔來自Unsplash

而實際上晶片組的發展也基本是走過了PC發展的時間,從最早的4004開始,實際上就已經存在晶片組了,但那時更多的是因為CPU中隻有運算功能,沒有DMA控制器等,需要通過這些晶片來控制外圍的輸入輸出裝置。

既然叫晶片組,是以在那時是由很多晶片組成的一整套控制系統,那時的晶片組主要作用是為提供DMA總線等功能設計的,但随着內建電路技術及計算機的發展,晶片組中的晶片數量逐漸下降、功能也在逐漸整合,發展到後來僅有兩個晶片組成,這就是著名的“南橋”和“北橋”,而到了現在,由于部分I/O連結功能直接內建進入CPU,晶片組也變成了一個甚至出現了完整的SoC(System On a Chip),不過由于外圍連接配接裝置的數量并沒有減少,是以在現代的主機闆上依舊存在一個I/O控制單元,與CPU連接配接提供一些常用的端口。

x86處理器經過了這麼多年的發展,在市場上主要就是英特爾及AMD兩家,與這兩家處理器搭配的晶片組也經曆了很多年的發展,在那些年選購主機闆搭配晶片組時不少使用者也沒少學習研究,那麼今天就來先盤點一下與英特爾處理器搭配的晶片組的變遷史。

上古時代

4004時代

在最早的4004處理器時代,英特爾以及被授權的公司就為這款處理器設計過晶片組,不過由于處理器的功能簡單,是以那時的晶片組主要為了擴充處理器的基本計算功能,包括4004處理器在哪,英特爾開發了MCS-4晶片組,這些晶片的組合也構成了第一個商用計算機。當著名的意大利實體學家Federico Faggin加入英特爾4004處理器團隊後,他上司這個團隊開發出了4004處理器以及整個MCS-4系列晶片。

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圖檔來自WikiChip

這一系列晶片都是以400x命名的,包括代号為“4001”的ROM晶片、“4002”的RAM晶片、“4003”的移位寄存器、“4008”位址鎖存器、“4009” I/O接口以及最重要的4004微處理器組成。不過并不需要所有晶片才能組成一台計算機,實際上僅需要4001 ROM晶片和4004微處理器即可。

8位處理器時代

英特爾的4004處理器獲得了成功,随後就推出了8位處理器8008及8080,英特爾為這兩款微處理器及配合的晶片命名為MCS-8及MCS-80,尤其是對于8080微處理器來說,英特爾為這個系列的處理器配備了非常豐富的晶片,包括8228/8238系統控制器、8257可程式設計DMA控制器、8259中斷控制器等一系列晶片組,這些晶片不僅擴充了整套8080處理器系統,甚至能提升整套系統的性能。

16位處理器時代

在1976年,英特爾推出了劃時代的8086處理器,宣告了x86處理器時代的開啟。英特爾也再次推出了包括8086處理器在内的MCS-86晶片組。MCS-86晶片組與此前針對8080處理器的MCS-80晶片組類似,都為一系列晶片組成,但這時英特爾在MCS-86晶片組中添加了一個具有重要功能的晶片,就是支援浮點運算的FPU,即著名的8087協處理器。而這一套系統依舊影響着現在的基礎彙編。

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圖檔來自THE CPUSHAKE Museum

從這些離我們遙遠的晶片可以看出,那時由于晶片的內建度不高,是以一個晶片主要負責一部分功能,是以那時的晶片組需要通過多塊晶片共同組成。不過也正因為如此,是以那時的晶片組和主機闆設計需要很強的靈活性,以搭配不同的晶片以滿足不同的需求。

而接下來從80186處理器開始,晶片組的設計就與現在的晶片組構成類似了,而且還出現了很多現今熱門的概念。

80x86時代

進入80x86時代後,英特爾對處理器做了非常大的改進。在80186處理器中,英特爾将DMA控制器等內建在了處理器内部,處理器設計更複雜了,但這也使得外圍晶片數量大幅減少,而這樣的設計也有些類似于現在的高內建度的SoC設計。

不過到了80286時代,由于處理器性能的提升,是以英特爾再次設計了一批與80286處理器配合的晶片組, 包括內建外部裝置控制器(Advanced Intergrated Peripheral)晶片82091AA,提供軟驅、并行接口、IDE控制器等一系列功能,82311、82320等一系列總線控制器等。

在那時英特爾還授權了ZyMOS公司(後改名為Appian Technology)開發與80286/80386SX微處理相容的晶片組。

在這時晶片組的功能也發生了改變,從最早的4004時代,晶片組中的晶片還在為微處理器提供計算功能,到80386時代,晶片組的主要功能是為微處理器提供更豐富的外圍裝置連接配接能力,從這點上已經與現在的微處理器主機闆晶片組沒有太多差別了。

而到了接下來的80486時代,晶片組與處理器一同在硬體設計邏輯上發生了非常大的變化。

420系列晶片組:現代晶片組的起始

在80486處理器中,英特爾進行了很多的改進,包括在處理器内部添加資料緩存、在其中的型号提供浮點處理器等,在現代處理器中我們也能看到80486的革新。

與80486處理器一同而來的,還有420系列晶片組,自此開始,與英特爾處理器配套的晶片組,就成為了主要擴充處理器外圍裝置連接配接能力的晶片了。

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圖檔來自OS/2 Museum,圖中為420TX晶片組

420系列晶片組的首款産品叫做420TX,在1992年推出,代号為“土星”,這也是英特爾提供的首款支援PCI技術的晶片組,與處理器相連的總線為FSB(這個名字直到幾年前都還可以聽說,就是著名的前端總線),頻率為33MHz。支援FPM(Fast Page Mode,快頁模式)記憶體,最大支援容量為128MB。與其搭配的南橋晶片為SIO(Super I/O),為主機闆提供更多的端口。

從這時主機闆晶片組就已經劃分為“南北橋”了,,而且也算是劃分了北橋與南橋的功能,不過這時還沒有正式将這樣的形式成為“南北橋”。不過北橋主要用于提供記憶體控制器等于微處理更相關的功能,而南橋則為提供一些低速端口的模式也幾乎延續至今。

而在随後英特爾在1994年推出了代号為白羊座的420EX及土星二号的420ZX晶片組,其中420EX晶片組采用了新的82425EX南橋晶片,FSB總線頻率提高到50MHz,而且PCI支援也從1.0更新到了2.0,而420ZX甚至采用了PCI 2.1技術。

420晶片組的組成形式也是未來較長的一段時間英特爾晶片組的主要形式,接下來奔騰時代的晶片組夜都市以這樣的形式出現的。

奔騰時代一:型号紛繁複雜,已有功能劃分

400系列晶片組依然為奔騰服務

在1993年,英特爾正式推出了具有劃時代意義的奔騰處理器,時至今日奔騰知名依舊在使用。為了與第一代奔騰搭配,英特爾也推出了代号為“Mercury”(水星)的430LX晶片組,從這時開始一款北橋甚至能夠搭配多款南橋晶片,已提供不同的外圍裝置連接配接能力。

430LX晶片組的FSB頻率再次提升到了60/66MHz,支援的記憶體依舊為FPM,但最大記憶體容量支援也提升到了192MB。

第一代奔騰處理器移植到1997年都在推出,是以在1997年英特爾也推出了第一代奔騰最強的,代号為“Triton II”的430XT晶片組,雖然前端總線維持在60/66MHz。而且430XT支援多種記憶體格式,包括傳統的FPM、EDO(擴充資料輸出)及SDRAM(同步動态記憶體),最大記憶體支援提升到了256MB,采用PCI 2.1,而且最重要的是英特爾在晶片組中提供了USB(通用串行總線)的支援。

在第一代奔騰時期,英特爾還推出了奔騰Pro處理器,英特爾也推出了代号為“火星”的450KX及代号為“獵戶座”的450GX晶片組,也可以搭配多種南橋晶片。最大支援記憶體也有了比較大的提升,450KX最大支援1GB的記憶體,不過依舊隻支援FPM記憶體。随後的450GX支援最大的記憶體容量為8GB,而且還支援ECC校驗。

在1996年英特爾推出了440FX晶片組,與其搭配的也有PIIX3多種南橋。這個晶片組最大的特點就是支援了奔騰Pro及奔騰II處理器以及SMP(對稱多處理器)技術。

在1999年奔騰III處理器推出後,英特爾的晶片組中南橋晶片要規範了很多。不過根據用途及性能不同,英特爾也推出了很多款,而且這些晶片組一些可以使用多種類型的處理器,如440GX晶片組支援奔騰II、奔騰III以及志強處理器,而440BX還支援奔騰II、奔騰III賽揚處理器。而且到了這時候,如440ZX等晶片組已經支援了AGP(加速圖形接口,Accelerated Graphics Port),使用者可以添加采用這個接口的顯示卡增強計算機的圖形性能。

在20世紀末,筆記本逐漸流行起來,英特爾也順勢推出了支援奔騰II、奔騰III及移動賽揚的440MX晶片組,英特爾為這款晶片組進行了優化,以使其能夠用在移動産品中。

800系列晶片組大更新

在1999年到2001年間,英特爾來了一次版本号的大跨越,推出了一系列8xx的晶片組。這個系列首款晶片組為810,代号為“惠特尼”,前端總線頻率提升至66/100MHz,同時支援奔騰II、奔騰III及賽揚處理器,而且将南橋晶片換成了ICH(I/O Controller Hub)系列晶片。而810晶片組最重要的是在北橋中提供了英特爾740內建顯示卡以及一系列的圖形圖像功能,直接為計算機提供了一定的圖形處理能力。

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圖檔來自Wikipedia,圖中為810晶片組

在1999年,英特爾推出了820系列晶片組,而且再次帶來了一個重要的改進,就是支援了RDRAM(Rambus RAM)。

同時後來的840晶片組也支援超了RDRAM,但由于Rambus技術的成本較高,最終英特爾也沒在使用它。

在奔騰III時代筆記本電腦的興起,英特爾也推出了幾款針對筆記本産品的晶片組,這些晶片組在功能上大多與桌面平台的類似,但主要是支援移動賽揚及Pentium III-M等針對移動市場的處理器。

奔騰時代二:奔騰四時代的混亂及發展

800系列晶片組:橫跨多個時代

英特爾在2000年推出了奔騰四處理器,而且整個奔騰4時代經曆了長達6年之久。是以在這期間英特爾自家的晶片組産品線比之前奔騰III時代還要混亂一些。

在2003年之前,此時與奔騰四處理器搭配的主機闆代号還是以8開頭,但從規格上要更強大了。在奔騰四初期,英特爾堅持使用RDRAM,是以在2000年級2001年推出的850晶片組合860晶片組幾乎都針對高端平台,前端總線性能提升到400MT/s(每秒兆次傳輸速率),其搭配的ICH2南橋晶片支援UDMA 100/66/33速率的ATA接口,提供4個USB 1.1接口記憶6條PCI 2.2插槽。

不過随後英特爾發現RDRAM并不好用,是以随後即時改進,推出了針對主流市場的845系列晶片組,這些晶片組同在2002年推出,但随着時間推移,功能、性能一直在增強。

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圖檔來自Wikipedia,圖為RDRAM上機

這些晶片組中北橋的記憶體控制器都支援DDR或SDR(同步随機存儲器)記憶體,而且前端總線規格再次更新,最高可到533MT/s,同時顯示卡插槽提升到AGP x4,支援性能更強的顯示卡。同時在一系列845晶片組中,英特爾将南橋晶片更新到了ICH4,此時ICH4已經開始提供USB 2.0接口了,而且一共提供了6個,同時PCI插槽也更新到2.3版。

到最後的845GV、845GE晶片組,英特爾的晶片組開始支援更新的LGA775插槽的處理器了,随後推出的奔騰四處理器也能在采用新處理器插座的845主機闆上使用。

在向着865系列晶片組過渡的過程中,英特爾還推出了一系列E7xxx系列晶片組,畢竟這些晶片組不是後續推出處理器最好的搭檔,其中E7205晶片組支援奔騰四處理器,與ICH4南橋晶片搭配,支援ECC記憶體,而且顯示卡插槽提升到了AGP x8。

随後865系列晶片組就正式登場了,成為奔騰4、DDR及AGP組合最強大的晶片組了。英特爾一共推出了5款865晶片組,其中相對高端是865PE,支援800MT/s的FSB總線,最高支援單通道DDR-400記憶體,提供AGP x8插槽。

同時英特爾還推出了865G系列晶片組,G自然是代表支援內建顯示卡了。在這兩款晶片組的北橋中,英特爾内置類Extreme Graphic 2內建顯示卡,但865G還提供了AGP x8顯示卡插槽,而865GV隻能使用内置的內建顯示卡。

到了英特爾推出Core 2處理器後,865G居然還存在于市場中。可見其相容性之強了。

對于筆記本産品線,英特爾也一直在推出新産品,自2002年到2005年也推出了多款晶片組,不過命名與桌面端并不同,在不同時期也有845或855為數字字首的晶片組,整體命名更加混亂。從具體規格上看,如855GM等晶片組主要是支援移動平台處理器,前端總線一般為400MT/s,AGP變為x4或x2,相比桌面端規格要弱一些,處于主流水準。

在這一時期英特爾推出了從ICH到ICH5等多款南橋晶片,當然由于推出剛好處于新技術更新較快的時期,是以到後來USB 2.0、SATA等技術都已經添加到這些南橋中。

9系列:承接奔騰與Core 2,命名漸規範

在奔騰四處理器後期,英特爾的晶片組編号終于從8xx變成了9xx,而這也預示着更多新技術的加入。

915系列

首9xx系列晶片組為915系列及925X系列,其中925XE最高端,這也是英特爾最後不支援Core 2處理器的晶片組了。

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圖檔來自Anandtech

在915系列晶片組中,英特爾推出的915P、915G以及915GV開始支援DDR2記憶體,而且開始支援PCI-E技術。在915G系列晶片組中,英特爾提供了GMA 900內建顯示卡。915系列晶片組搭配的南橋晶片為ICH6及ICH6R,在這時ICH6系列南橋晶片支援SATA技術,ICH6及ICH6R都提供4個SATA接口,但ICH6R支援AHCI技術和RAID技術。兩款南橋晶片支援8個USB 2.0接口。

945系列

到2005年和2006年,英特爾推出了915晶片組的更新版945系列晶片組,其中945P、945G、以及最高端的955X最高支援1066MT/s的前端總線,同時全系晶片組支援PCI-E 1.0 x16插槽,同時如945G中内置的內建顯示卡更新到了GMA 950。

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圖檔來自Anandtech

而且南橋晶片再次更新至ICH7系列,提供了4個SATA 3Gb/s接口,同時除了ICH7外,系列中ICH7DH等型号都支援了AHCI技術,而且功耗也有所下降,相比ICH6的3.8W下降到了3.3W。

同時針對Pentium M及Celeron M筆記本平台,英特爾也更新了與其是配的晶片組,提供了DDR2記憶體的支援,而且910GML、915GMS以及915GM中北橋晶片内置的內建顯示卡也更新到了Integrated GMA 900。945PM甚至也支援了PCI-E 1.0 x16接口。

至此英特爾已經推出了所有奔騰四及以前處理器适配的晶片組。從接下來的幾款945晶片組後,英特爾從晶片組層面正式開始為Core 2 Duo處理器提供支援。不過還是會有廠商提供老處理器的支援。

在2005年推出的這些晶片組中,有一個特殊的存在就是975X,這款晶片組在規格上相比主流平台要更加強大。

最初支援Core 2 Duo處理器的晶片組中,英特爾在2005年推出的是945GC、945GZ,從北橋功能及南橋晶片的搭配上,其實與其他的945晶片組并沒有太大差別,不過作為更新的版本,如945GC可以支援DDR2 667記憶體,內建顯示卡更新為GMA 950。

到2006年,946PL及946GZ正式推出,其北橋晶片中内置的內建顯示卡再次更新為GMA 3000,其他方面與945晶片組并沒有什麼變化。

965系列

至此還支援奔騰四處理器的晶片組已全部推出,到了Core 2時代,英特爾正式改變了晶片組的命名方式,改為“字母”+“數字”(主流平台,975X另當别論)的表示方式,通過不同的字母表示針對不同的規格及不同用途(消費級還是商用産品),數字表示目前世代以及同代中的等級。這樣的方式更加直覺,讓使用者在選購主機闆時更加清晰,讓型号的辨認更加友善。

是以在2006年英特爾推出了Core 2系列處理器後,與之搭配的965系列晶片組也正是推出,此時的晶片組以更清晰的命名方式進行命名,此後英特爾的晶片組也采用了這樣的命名方式。

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圖檔來自Anandtech

965晶片組的代号為“Broadwater”,但此時英特爾處理器的記憶體控制器依舊在北橋晶片中,是以記憶體的支援種類還是需要晶片組中的北橋晶片決定。不過在Core 2時代,英特爾正式抛棄了DDR記憶體,使其隻支援DDR2記憶體,同時最高頻率可以到DDR2 800,而且最大支援記憶體容量提升到了8GB。但前端總線頻率并沒有提升,依舊保持在533/800/1066MT/s。新晶片組也全系(除了内置內建顯示卡的G965)支援PCI-E 1.0 x16,這也是這個時期開始流行的顯示卡插槽标準,可以讓顯示卡擁有更快的資料傳輸速度。

與965系列晶片搭配的南橋晶片更新為ICH8系列,這個系列開始全系提供SATA 3.0Gb/s接口,其中ICH8M(用于移動平台)提供三個SATA接口,ICH8提供4個,而ICH8R、ICH8DH及ICH8D8支援6個SATA接口,其中ICH8R支援多種RAID模式。USB 2.0接口數量也提升至10個。

說到了965晶片組規格,其中P965為标準規格,支援PCI-E技術,提供x16及x4兩個插槽。G965支援GMA  X3000內建顯示卡,而且也支援PCI-E接口,不過不支援拆分。Q965在功能上與G965相同,不過內建顯示卡變成了GMA 3000,而“Q”也是指運用在商業及商用電腦上的。

當然還有一個規格最低的Q963晶片組,它隻提供GMA 3000內建顯示卡,沒有PCI-E插槽進行擴充。

30系列

接下來到了第二代支援Core 2處理器的主機闆了,這次英特爾再次改變了命名,為“字母”+“兩位數字”,其中兩位數字中的高位為晶片組代數,而低位數字為規格。

雖然再次改變了命名方式,但這次可以更好進行辨認了。

是以P31及G31的規格最低,僅支援DDR2 667/800,最大記憶體容量僅為4GB,不過這次兩款低端晶片組支援PCI-E x16 v1.1标準的插槽,使得即使是低端晶片組主機闆也有一定的擴充功能。不過這兩款北橋搭配的南橋晶片為ICH7,所在外圍裝置的擴充上就要弱了不少。

G33和Q33晶片組規格要比上面兩款晶片組要好不少,內建顯示卡更新為GMA 3100。而G33甚至還支援DDR3記憶體。當然整套晶片組的提升也來源于南橋晶片的更新,英特爾為新系列的晶片組搭配了ICH9系列南橋晶片,ICH9系列南橋晶片在外圍裝置連接配接上再次提升,針對桌面平台的ICH9等型号可以提供高達12個USB 2.0晶片,而且ICH9R、ICH9DH及ICH9DO晶片支援更廣泛的RAID功能。

作為最高端的P35晶片組,英特人已經在記憶體控制器中支援DDR3記憶體了,而G35晶片組的內建顯示卡更新為GAM X3500。

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而此時英特爾推出了一個特殊的型号X38,這也是英特爾時隔近兩年後再次推出超規格的晶片組了。而從這時開始,英特爾現代高端平台晶片組就此開始延續。

40系列

在一年之後的2008年,英特爾推出了P45等新系列的晶片組,這些晶片組全系支援了DDR3記憶體,而且最大頻率為DDR3 1333。同時新晶片組的前端總線支援到800/1066/1333MT/s,甚至部分采用P45晶片組的主機闆還支援1600MT/s的前端總線速率。

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圖檔來自Tom\'s Hardware

而且此時P45、G45等晶片組還支援PCI-E 2.0技術,顯示卡資料交換速率再次得以提升。而且這次英特爾在有內建顯示卡的晶片組中一視同仁,都采用了GMA X4500內建顯示卡。

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圖為華碩P45 ROG MaximusⅡFormula

同時英特爾再次推出了X48晶片組,相較于P45晶片組,規格再次更新,前端總線正式支援1600MT/s的速率,而記憶體支援方面也能到DDR3 1600。

南橋方面這一代的晶片組再次更新到ICH10,但這次ICH10系列南橋産品數量要少了一些,原因是這一代英特爾并沒有推出用于移動平台的晶片組。這次的ICH10系列晶片組全系支援6個SATA 3Gb/s接口及12個USB 2.0接口,這也可以看做是ICH系列南橋晶片的最終體,因為接下來英特爾再次推出了全新的架構,使得“南北橋”結構發生了變化。

在筆記本移動平台,英特爾在Core 2時代隻推出了兩代晶片組,就是965時代和x45時代,這兩代晶片組與對應的桌面平台晶片組差别不是很大,但由于在移動平台使用,是以南橋上的外圍裝置擴充相較于桌面平台額要弱一些。第二代的GS45、GM45及PM45晶片組也支援了DDR3記憶體,不過最高頻率要低一些。

在相當長的時間裡,英特爾都采用的是LGA 775處理器插座,是以在這麼長的時間裡,可以發現晶片組的更新情況并沒有因為處理器的變化有太大的變化,在這個時期也會有廠商推出能夠向上或向下相容的主機闆。不過接下來英特爾更新處理器架構後,可能會因為處理器更新導緻主機闆的更新。

酷睿時代:南北橋變成PCH

在2008年底正式開啟的英特爾酷睿時代,除了核心架構等方面的大更新外,最重要的就是英特爾再次在處理器中內建記憶體控制器,同時将原來北橋甚至內建顯示卡(後來叫做核芯顯示卡)內建在處理器中,從此時開始桌面處理器也逐漸開始SoC化,原來的南橋晶片會提供更多的外圍裝置連接配接功能,同時也改名為PCH(平台控制器,從這之後将晶片組成為PCH)。

50系列PCH時代:PCH正式出道

英特爾第一代酷睿處理器采用了LGA 1156插槽,搭配P55等新PCH,處理器與PCH之間通過DMI( Direct Media Interface)連接配接,連接配接速率為2GB/s,同時P55、H57、Q57 PCH提供8條PCI-E 2.0通道,依舊提供PCI接口,SATA 3.0Gb/s接口有6個,同時這三款USB 2.0接口數量為14個。

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圖檔來自Anandtech

由于英特爾在第一代酷睿處理器中提供了核芯顯示卡,是以在H55、H57以及Q57 PCH中添加了FDI(Flexible Display Interface)功能,在主機闆上提供HDMI等接口, 通過處理器内的核芯顯示卡輸出畫面。

60及70系列PCH時代:更換處理器插座

在Core 2時代英特爾并不熱衷于更換處理器插座,但自從酷睿時代開始英特爾更換CPU插座就開始頻繁起來了。在第二代Sandy Bridge及第三代Ivy Bridge處理器,英特爾使用了LGA 1155處理器接口。

而PCH規格數量也擴充了很多,6系列一共有7款PCH,7系列一共有6款PCH。這些PCH與處理器都是通過更快的DMI 2.0總線相連,最高傳輸速率為4GB/s。H61主機闆提供6條PCI-E 2.0通道,而剩下的6系列及7系列PCH都會提供8條PCI-E 2.0通道。

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由于H61主機闆定位最低端,是以并沒有提供SATA 6Gb/s的接口,但其他的主機闆開始提供SATA 6Gb/s的存儲接口。

在整個x6x系列主機闆中,英特爾還是沒有為這些PCH內建USB 3.0控制器,是以主機闆廠商會通過在額外的USB 3.0控制器提供USB 3.0的支援。

但從7系列晶片組開始,英特爾為全系PCH提供了4個USB 3.0。

此時的英特爾處理器其中已經開始內建PCI-E控制器,第二代的Sandy Bridge在處理器中提供16條PCI-E 2.0通道,第三代的Ivy Bridge直接提供了16條PCI-E 3.0通道,可以與GPU直連。

此時英特爾的處理器發展還是緊緊按照Tick-Tock戰略有序進行,是以Sandy Bridge為Tock架構更新,而Ivy Bridge為Tick制程更新。是以這兩代處理器插槽是相同的,是以有主機闆廠商通過更新BIOS使得6系列主機闆支援Ivy Bridge處理器。

四代酷睿再換接口:PCH更新不大

但在第四代Haswell處理器推出時,英特爾再次更新了處理器的插槽,變成了LGA 1150,是以英特爾再次推出了8系列PCH,相對于之前的7系列PCH,并沒有什麼大更新,依舊是提供更多的SATA接口及USB 3.0接口。不過這次英特爾對PCH型号做了縮減,實際上在Haswell及Haswell reFresh處理器中,主要為8系列PCH,9系列僅有Z97與H97兩款。

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技嘉GA-Z97X-SOC Force主機闆

從提供的外部裝置連接配接種類和數量上,8系列和9系列都開始提供更多的高速接口。SATA 6Gb/s最多提供了6個,同時USB 3.0接口最多也提供了8個。但PCI-E通道還是2.0版,H81提供6條通道,而其他的則提供8條通道。

在這段時間中,英特爾也推出了四代的移動平台處理器及PCH,而在具體的規格上,與桌面版僅在SATA接口數量上有所差別,而其它接口方面幾乎沒有差别。

200及300系列PCH:變化很小

在第六代酷睿處理器推出後,英特爾再次更新了處理器插座,變成了LGA 1151 rev1。同時晶片組編号也再次變為“字母”+“三位數字”的組合,不過整體的命名沒有大改進,同時型号規格上英特爾再次做了精簡,100系列PCH有6款,而200系列PCH有5款。

Intel平台晶片組變遷史 - Austin Liu\'s Fashion

微星Z270 Gaming M7主機闆

在100系列中,最低端的H110與處理器的總線連接配接為DMI 2.0,而其他的PCH更新為DMI 3.0總線,與處理器的連接配接速度提升到了7.9GB/s。同時除了H110 PCH僅提供4個SATA 6Gb/s接口外,其他的100系列及200系列都提供6個SATA 6Gb/s。而且H110提供的PCI-E通道僅為6條2.0通道,但從B150到Z270 PCH,英特爾提供了從6條PCI-E 3.0通道到最高24條PCI-E 3.0通道,大大提高了PCH的連接配接能力。

而到了第七代酷睿處理器推出時,英特爾再次更新了處理器插座,雖然依舊為1151個引腳,但這一版的插座與之前的100系列和200系列的主機闆電氣不相容。

而為此英特爾也推出了300系列PCH,但相對于100系列和200系列,300系列PCH改進并不多,在B360、H370、Q370及Z390 PCH中添加了一些USB 3.1 Gen 2接口。

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同時英特爾并沒有忘記移動平台,從100系列到300系列也推出了多款PCH。而具體規格上與桌面版也沒有很多差異。

番外:高端平台采用的晶片組

實際上英特爾在整個處理器發展過程中時常在推出高于主流平台規格的晶片組,到了Core 2時代更加明顯。在965時代英特爾已經推出了975X晶片組,而随後緊接着推出了X38、X48等一系列的高端平台,從X58平台開始,甚至開始有了HEDT的概念。而近幾年的X99、X299也讓這些晶片組/PCH更加受到關注,那麼接下來就來介紹一下英特爾這些年的高端平台吧。

X38/X48晶片組

從規格上這兩款晶片組差別并不是很大,X38晶片組已經能提供DDR3記憶體了,不過規格為DDR3-1333,而在那時已經出現的雙顯示卡功能,是以這兩款晶片組也支援2×PCI-E 2.0 x16插槽,為高端玩家提供更強大多顯示卡渲染能力。當時的Core 2 Quad Extreme正是需要這種高端晶片組的選擇。

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圖檔來自HotHardware

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圖為Gigabyte GA-X38-DQ6

X58晶片組

英特爾在2008年推出了Nahalem架構的全新酷睿處理器,從一開始就提供了很強大的性能。英特爾在新處理器中推出了全新的QPI(QuickPath Interconnect)技術。通過這個互聯技術,X58晶片組北橋與處理器連接配接,為整套平台提供了多條PCI-E 2.0通道,同時與ICH10/ICH10R南橋一起為處理器提供強大的擴充能力。

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圖檔來自Wikipedia

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圖為技嘉GA-EX58-EXTREME

而這也可以算是現代英特爾頂級消費級平台的開端。

X79晶片組

自Sandy Bridge處理器開始,英特爾在處理器内部會內建多條PCI-E直連通道,是以對于X79平台,也從“南北橋”形式的晶片組變成了PCH形式。X79晶片組可以使用英特爾LGA 2011及LGA 2011-1插槽的處理器,是以可以使用Sandy Bridge-E等處理器。從這個平台開始,英特爾正式推出了HEDT高端桌面平台。

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圖檔來自Wccftech

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圖為華碩P9X79 Pro

X99晶片組

在兩年多後,英特爾再次推出了X99 HEDT平台PCH,這次雖然處理器插座針腳還是2011,但整個插座換成了LGA 2011-v3。新的HEDT平台支援屬于Haswell架構的Haswell-E及Haswell-EP處理器,到了2016年,英特爾再次擴充了X99平台适用範圍,以支援Braoadwell-E及Braoadwell-EP處理器。

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圖檔來自Wikipedia

對于X99 PCH本身來說,它通過DMI 2.0總線與處理器連接配接,提供8條PCI-E 2.0通道,而PCI-E 3.0通道則是由處理器提供,除此之外X99 PCH還提供了一些USB 3.0等外設接口。

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微星X99S Gaming 7主機闆

不過X99 PCH與處理器一起組成的平台還支援四通道記憶體,也支援英特爾的定向I/O虛拟化技術。

X299晶片組

又過了兩年多英特爾再次推出了X299平台,相比之前的X99平台,此次的X299晶片組采用了22nm制造技術,而且內建的PCI-E 3.0通道數為24條,USB 3.0接口的數量為10個,整體提升了HEDT平台的擴充性。而且支援的最大處理器核心數最高可達28核心,成為目前最強的消費級平台之一。

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圖檔來自Anandtech

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微星X299 SLI Plus主機闆

晶片組內建度越來越高,未來何去何從

從英特爾的晶片組發展過程來看,是與處理器一同發展,而且處理器的發展對晶片組的發展産生了重要的影響。從最初晶片組還在為處理器提供如浮點計算的功能,到現在處理器自身的SoC化,使得晶片組變成了為整套計算機平台提供擴充性的晶片。從目前的情況來看,未來晶片組依舊會存在,不過未來當處理器內建度更高時,說不定哪一天晶片組會從主機闆上消失了呢。