Северный мост. Устройство, функции, работа.

Рассмотрим устройство, функции, работу северного моста или системного контроллёра, как его называют по‐другому. В статье, посвящённой чипсету материнской платы были перечислены основные компоненты из которых состоит северный мост.

Контроллер динамической оперативной памяти осуществляет передачу команд центрального процессора к оперативной памяти, преобразование этих команд в формат, необходимый для обращения к конкретной группе ячеек оперативной памяти. Именно контроллер оперативной памяти является ответственным элементом за все операции, которые производит процессор с оперативной памятью. А операции эти такие: запись данных в оперативную память, чтение данных из оперативной памяти, модификация данных в оперативной памяти.

структурная схема северного моста

Контроллер динамической оперативной памяти состоит из таких элементов:

устройство управления;

устройство записи;

устройство считывания;

дешифратор строк;

дешифратор столбцов;

Функционирование контроллера оперативной памяти описано в статье Оперативная память.Работа.

Как уже отмечалось ранее, каждая фирма, которая занимается разработкой и производством чипсетов решает эти вопросы своим путём. Многие решения могут быть практически одинаковыми, но могут и различаться. Это является во многом фирменным секретом и огласке могут предаваться сведения, способствующие продвижению продукта на рынке. Кроме того, развитие идёт постоянно, и поэтому внутреннее устройство как чипсета в целом, так и конкретно северного моста, может меняться. Например, уже наметилась тенденция размещать тот же контроллер оперативной памяти в один корпус с процессором.

Рассмотрим теперь интерфейс системной шины. Он отвечает прежде всего за взаимодействие процессора с остальными устройствами подключенными к северному мосту: с оперативной памятью, видеокартой и южным мостом. Отсюда видна роль этого интерфейса. Первоё, это выявление состояния процессора по определённым сигналам приходящим от процессора на интерфейс. И второе, это организация работы процессора с остальными устройствами, то‐есть это выделение шины необходимым в данный момент устройствам или арбитраж системной шины. Или иначе говоря, по готовности к обмену данными между процессором и, например, оперативной памятью, контроллер шины и является тем элементом, который передаёт по шинам адрес нужной ячейки памяти, данные и команды, которые указывают, что необходимо сделать с этими данными.

Все эти данные от процессора контроллер шины передаёт контроллеру оперативной памяти, который преобразовывает их, как указывалось ранее, в формат необходимый для работы оперативной памяти. И дальше происходит работа с ячейками оперативной памяти. Соответственно, когда данные поступают от оперативной памяти к процессору, происходит обратное действие. Контроллер оперативной памяти передаёт данные из ячеек на шину, контроллер шины передаёт их в процессор.

В состав северного моста, в зависимости от его внутреннего строения, может входить графический процессор, либо контроллер шины AGP, либо и то, и другое вместе. Графический процессор в этом случае выполняет функции видеокарты, однако его возможности по сравнению с той же видеокартой значительно ниже. Контроллер шины AGP предназначен для взаимодействия видеокарты с процессором и оперативной памятью. Процессор выдаёт команды на выведение той или иной графической информации, контроллер системной шины передаёт эти команды в контроллер шины AGP и затем по шине AGP данные поступают на видеокарту. Видеокарта при помощи своего графического процессора выполняет вывод графической информации на монитор.

В настоящее время шина AGP, видеокарты для разъёмов AGP уже устарели. На смену пришёл новый интерфейс PCIE, получивший развитие на базе шины PCI. Эти интерфейсы рассмотрим позднее. Дело в том, что AGP тоже произошёл от шины PCI, но превосходил её по производительности, что стало необходимостью в результате совершенствования процессоров и видеокарт. Необходимо было передавать довольно большие объёмы информации и шина PCI справиться с этим уже не смогла.

Теперь появилась шина PCI‐E, которая практически вытеснила интерфейс и шину AGP, производительность которой перестала удовлетворять требованиям современных процессоров и оперативной памяти. На современных платах число разъёмов PCI‐E может доходить до трёх. Соответственно, можно использовать две и три видеокарты, хотя это зачастую не оправданно с точки зрения производительности.

Ещё один компонент, который может входить в состав северного моста, контроллер межмостовой шины. В своё время межмостовая шина строилась на базе шины PCI. Однако, как это всегда бывает, с необходимостью передавать за единицу времени более большие потоки информации между устройствами, подключенными к северному мосту и устройствами, подключенными к южному мосту, шина PCI перестала соответствовать этим требованиям. Поэтому фирмы‐производители чипсетов начали разрабатывать более производительные межмостовые шины. Например, в фирме Intel на базе шины PCI‐E разработали межмостовую шину DMI. Пропускная способность шины достигает 2 ГБ в секунду. Другие фирмы, такие как nVidea, AMD, Via, SiS, ATi также имеют опыт в создании подобных шин.

Роль северного моста в компьютерной системе значительна. Именно северный мост определяет какой процессор, какая динамическая оперативная память и графическая система будут установлены в компьютере. Также северный мост определяет способность материнской платы к апгрейду или увеличение производительности системы путём установки более производительных процессора, оперативной памяти и видеокарты. Поддерживает северный мост широкую линейку указанных выше компьютерных комплектующих, значит материнская плата в целом весьма привлекательна для потребителя, поскольку снижает единовременные затраты в пересчёте на производительность.

Таким образом, выбрав удачную материнскую плату, вы сможете для своего кошелька снизить расходы при покупке компьютера за счёт того,что сможете купить более производительные процессор, оперативную память и видеокарту когда вам будет удобно.

Современный северный мост включает в себя, как выше было рассмотрено, несколько сложных устройств. Ранее эти устройства выполнялись на отдельных микросхемах. Сейчас они интегрированы в одну. Поэтому северный мост входит в ряд сложных электронных устройств, в составе которого может находиться несколько сот миллионов элементарных транзисторов. Из‐за этого тепловыделение может быть весьма значительным, что влияет на стабильность работы северного моста. Поэтому он практически всегда несёт на себе радиатор для охлаждения, зачастую, с кулером.

В статье были рассмотрены устройство, функции и работа северного моста.

Наверх