說起主闆的南橋和北橋芯片,這可能是一件暴露年齡的事,畢竟現在的主闆上最大、最重要的那個芯片就是南橋了,根本沒有北橋芯片的蹤影,那麽它去哪裏了?答案很簡單,被 CPU 和南橋芯片整合了。
北橋芯片(North Bridge)和南橋芯片(South Bridge)合稱就是主闆的芯片組,是支撐整個主闆運行的關鍵,早在 586 時期的電腦主闆就已經采用了這種架構。其中北橋是離 CPU 最近的芯片,這主要是考慮到北橋芯片與 CPU 之間的通信最密切,且處理的都是高速信号,爲了提高通信性能而縮短傳輸距離。北橋芯片 Intel 通常标識爲 MCH,主要負責内部數據傳輸,通過前端總線 FSB(Front Side Bus)與 CPU 進行直接通訊,并決定了支持的 CPU 型号和主頻。
除此之外,北橋芯片還集成了内存控制器和 PCI-Express 控制器(早期是 AGP),所以内存、顯卡和 CPU 的通訊都要通過北橋來完成,同時它還要與南橋芯片連接通訊,可見北橋芯片在主闆上的重要性不言而喻。早先的主闆通常都是以北橋芯片型号來命名,不同型号的北橋支持的 CPU 和内存的性能也不一樣,例如 Intel 在奔騰四時期的 865 和 845,前者支持 800MHz 的 FSB 頻率和雙通道 DDR400 内存,而後者僅支持 533MHz 的 FSB 頻率和單通道的 DDR333 内存。除此之外,早期的集成顯卡也是整合在北橋芯片中,這在命名方式上也會有所體現,例如 Intel 同時期的 845G 和 865G,以及後來的 G41 和 G51 等,G 即是 Graphics,内建圖形卡的意思。
由于内存與 CPU 進行通訊需要通過北橋芯片,這就好比從廣東省的中山市到深圳市需要拐個大彎,而北橋芯片就相當于著名的 " 虎門大橋 "。爲了提升通訊效率,AMD 從 Athlon64 開始就在 CPU 中整合了内存控制器,而 Intel 也從第一代酷睿開始整合了内存控制器,從 PCB 的走線可以看到内存插槽所有的引線都彙總到了 CPU 的底座,這就相當于中山市和深圳市之間即将開通的 " 深中通道 ",這是第一次給北橋芯片 " 減負 "。
到了 2010 年,Intel 開啓了 " 膠水時代 ",開始把顯卡整合在 CPU 中,但此時它們僅僅是整合在一塊基闆上,之後才真正整合在了 CPU 中,也就是大家熟悉的核心顯卡,還集成了 PCI-Express 控制器,增加了帶寬并降低了延遲,同時 FSB 也完成了使命壽終正寝,取而代之的的是全新的 QPI 和 DMI。AMD 後來也将顯卡核心整合在 CPU 中,例如大家熟悉的 APU。到此爲止,北橋芯片幾乎所有的功能都已經整合到了 CPU 之中,自然也就沒有存在的必要了。
南橋芯片,Intel 通常标識爲 ICH,一般位于主闆布局的右下方,這主要是考慮到它所連接的 I/O 總線較多,離處理器遠一點有利于布線。南橋芯片主要是負責 I/O 總線之間的通信,充當着計算機系統與外周設備之間的 " 橋梁 ",例如 PCI 總線、USB、有線網卡、聲卡、SATA、鍵盤鼠标、實時時鍾控制器、高級電源管理和溫度監測等。而現代的主闆爲了降低 CPU 的負擔,也會提供額外的低速的 PCI-Express 插槽和 M.2 固态硬盤插槽,相當于是整合了北橋的部分功能,所以現在南橋反而成爲主闆上最重要的芯片,名稱也被改稱爲 PCH,例如現在的 Z790、B760 等。
随着半導體工藝的演進,CPU 的性能不斷增強的同時,可整合的内容也更多,例如 SATA 控制器和 USB 控制器,而網卡、聲卡和無線網卡等設備也可以通過 PCI-Expesss 通道與 CPU 直接通信,例如國産 X86 處理器兆芯 KX-600,就整合了南北橋芯片所有的功能,所以這樣的主闆連南橋芯片也不需要了。
這樣的情況在我們常用的平台也有,例如支持 AMD 的 Ryzen 華擎 Deskmini A300 STX 主闆,也是沒有南橋芯片的,因此以後的主闆如果全面取消南橋芯片,其實一點不意外,而主闆也真真正正的變成了一個插接平台。