Что такое «набор микросхем» и почему мне это нужно?

Вы, наверное, слышали термин «набор микросхем», когда говорили о новых компьютерах, но что такое набор микросхем и как он влияет на производительность вашего компьютера?

Вкратце, набор микросхем действует как коммуникационный центр материнской платы и контроллер трафика, и в конечном итоге определяет, какие компоненты совместимы с материнской платой, включая ЦП, ОЗУ, жесткие диски и видеокарты. Это также определяет ваши будущие варианты расширения и степень, в которой ваша система может быть разогнана.

Эти три критерия важны при выборе материнской платы. Поговорим немного о том, почему.

Краткая история чипсетов

Во времена компьютерной эры материнские платы ПК состояли из множества дискретных интегральных схем. Обычно для этого требовался отдельный чип или чипы для управления каждым системным компонентом: мышью, клавиатурой, графикой, звуками и т. Д.

Как вы понимаете, разбросать все эти различные чипы было довольно неэффективно.

Чтобы решить эту проблему, компьютерным инженерам нужно было разработать лучшую систему и начать интегрировать эти разрозненные микросхемы в меньшее количество микросхем.

С появлением шины PCI появилась новая конструкция: мосты. Вместо набора микросхем материнские платы поставлялись с северным и южным мостами , которые состояли всего из двух микросхем с очень конкретными функциями и назначениями.

Чип северного моста был известен как таковой, потому что он был расположен в верхней или северной части материнской платы. Этот чип был напрямую подключен к ЦП и выступал в качестве посредника связи для высокоскоростных компонентов системы: ОЗУ (контроллеры памяти), контроллера PCI Express и контроллера AGP на старых материнских платах. Если эти компоненты хотели общаться с процессором, они должны были сначала пройти через северный мост.

Южный мост, напротив, располагался ближе к нижней части (южной части) материнской платы. Южный мост отвечал за обработку менее производительных компонентов, таких как слоты шины PCI (для карт расширения), разъемы SATA и IDE (для жестких дисков), порты USB, встроенное аудио и сеть и многое другое.

Чтобы эти компоненты могли взаимодействовать с процессором, они сначала должны были пройти через южный мост, который затем перешел на северный мост, а оттуда - на центральный процессор.

Эти микросхемы стали называть «чипсетами», потому что это буквально набор микросхем.

Устойчивый марш к полной интеграции

Тем не менее, старый традиционный дизайн чипсета северного и южного мостов, очевидно, можно было улучшить, и он постепенно уступил место сегодняшнему «чипсету», который на самом деле вовсе не является набором микросхем.

Вместо этого старая архитектура северного и южного мостов уступила место более современной однокристальной системе. Многие компоненты, такие как контроллеры памяти и графики, теперь интегрированы в ЦП и управляются им напрямую. По мере того, как функции контроллера с более высоким приоритетом переходили к ЦП, все оставшиеся функции были перенесены на одну оставшуюся микросхему в стиле южного моста.

Например, более новые системы Intel включают в себя концентратор контроллера платформы или PCH, который на самом деле представляет собой единственный чип на материнской плате, который берет на себя функции, которые когда-то выполнял старый чип южного моста.

Затем PCH подключается к ЦП через так называемый Direct Media Interface, или DMI. DMI на самом деле не является новым нововведением и является традиционным способом подключения северного моста к южному в системах Intel с 2004 года.

Чипсеты AMD не сильно отличаются: старый южный мост теперь получил название Fusion Controller Hub или FCH. Затем ЦП и FCH в системах AMD подключаются друг к другу через унифицированный медиаинтерфейс или UMI. По сути, это та же архитектура, что и у Intel, но с другими названиями.

Многие процессоры от Intel и AMD также имеют встроенную встроенную графику, поэтому вам не нужна выделенная видеокарта (если только вы не выполняете более интенсивные задачи, такие как игры или редактирование видео). (AMD называет эти чипы Accelerated Processing Units или APU, а не процессорами, но это скорее маркетинговый термин, который помогает людям различать процессоры AMD со встроенной графикой и процессоры без нее.)

Все это означает, что такие вещи, как контроллеры хранилища (порты SATA), сетевые контроллеры и все эти ранее менее производительные компоненты, теперь имеют только один переход. Вместо перехода от южного моста к северному мосту к процессору они могут просто переключаться с PCH (или FCH) на CPU. Следовательно, время ожидания уменьшается, и система более отзывчива.

Ваш набор микросхем определяет, какие части совместимы

Итак, теперь у вас есть базовое представление о том, что такое набор микросхем, но почему это должно вас волновать?

Как мы указали в начале, набор микросхем вашего компьютера определяет три основных момента: совместимость компонентов (какой процессор и оперативную память вы можете использовать?), Варианты расширения (сколько карт PCI вы можете использовать?) И возможность разгона. Давайте поговорим о каждом из них немного подробнее, начиная с совместимости.

СВЯЗАННЫЕ: В чем разница между оперативной памятью DDR3 и DDR4?

Выбор компонентов важен. Будет ли ваша новая система процессором Intel Core i7 последнего поколения или вы готовы согласиться на что-то более старое (и более дешевое)? Вы хотите ОЗУ DDR4 с более высокой тактовой частотой или DDR3 в порядке? Сколько жестких дисков вы подключаете и какие? Вам нужен встроенный Wi-Fi или вы будете использовать Ethernet? Будете ли вы использовать несколько видеокарт или одну видеокарту с другими картами расширения? Уму непостижимо все возможные соображения, и лучшие наборы микросхем предложат больше (и более новых) вариантов.

Цена здесь тоже будет большим определяющим фактором. Излишне говорить, что чем больше и хуже система, тем больше она будет стоить - как с точки зрения самих компонентов, так и с точки зрения поддерживающей их материнской платы. Если вы собираете компьютер, вы, вероятно, собираетесь изложить свои потребности в зависимости от того, что вы хотите в него вложить, и своего бюджета.

Ваш набор микросхем определяет ваши варианты расширения

Набор микросхем также определяет, сколько места для карт расширения (например, видеокарт, ТВ-тюнеров, RAID-карт и т. Д.) Есть на вашем компьютере, благодаря используемым шинам.

Системные компоненты и периферийные устройства - ЦП, ОЗУ, карты расширения, принтеры и т. Д. - подключаются к материнской плате через «шины». Каждая материнская плата содержит несколько различных типов шин, которые могут различаться по скорости и пропускной способности, но для простоты мы можем разбить их на две части: внешние шины (включая USB, последовательную и параллельную) и внутренние шины.

Основная внутренняя шина современных материнских плат известна как PCI Express (PCIe). PCIe использует «полосы», которые позволяют внутренним компонентам, таким как ОЗУ и карты расширения, связываться с ЦП и наоборот.

Дорожка - это просто две пары проводных соединений: одна пара отправляет данные, другая принимает данные. Итак, линия 1x PCIe будет состоять из четырех проводов, 2x - из восьми и так далее. Чем больше проводов, тем больше данных можно обменивать. 1x соединение может обрабатывать 250 МБ в каждом направлении, 2x может обрабатывать 512 МБ и т. Д.

Количество доступных полос зависит от количества полос на самой материнской плате, а также от пропускной способности (количества полос), которую может предоставить ЦП.

Например, многие процессоры Intel для настольных ПК имеют 16 полос (в процессорах нового поколения их 28 или даже 40). Материнские платы на чипсете Z170 предоставляют еще 20, всего 36.

Чипсет X99 поддерживает 8 линий PCI Express 2.0 и до 40 линий PCI Express 3.0, в зависимости от используемого вами процессора.

Таким образом, на материнской плате Z170 видеокарта PCI Express 16x сама по себе будет использовать 16 линий. В результате вы можете использовать две из них вместе на плате Z170 на полной скорости, оставляя вам четыре полосы для дополнительных компонентов. В качестве альтернативы вы можете использовать одну карту PCI Express 3.0 на 16 полосах (16x) и две карты на 8 полосах (8x) или четыре карты на 8x (если вы покупаете материнскую плату, которая может вместить такое количество).

В конце концов, для большинства пользователей это не имеет значения. Использование нескольких карт на скорости 8x вместо 16x снижает производительность только на несколько кадров в секунду, если вообще снижает. Точно так же вы вряд ли увидите разницу между PCIe 3.0 и PCIe 2.0, в большинстве случаев менее 10%.

Но если вы планируете иметь много карт расширения - например, две видеокарты, ТВ-тюнер и карту Wi-Fi - вы можете довольно быстро заполнить материнскую плату. Во многих случаях у вас заканчиваются слоты, прежде чем вы исчерпаете всю пропускную способность PCIe. Но в других случаях вам нужно убедиться, что у вашего процессора и материнской платы достаточно линий для поддержки всех карт, которые вы хотите добавить (или у вас закончится линия, и некоторые карты могут не работать).

Ваш набор микросхем определяет способность вашего ПК к разгону

Таким образом, ваш набор микросхем определяет, какие компоненты совместимы с вашей системой и сколько карт расширения вы можете использовать. Но есть еще одно главное, что он определяет: разгон.

СВЯЗАННЫЕ: Что такое разгон? Руководство для начинающих, чтобы понять, как компьютерные фанаты ускоряют работу своего ПК

Разгон просто означает увеличение тактовой частоты компонента выше, чем было предназначено для работы. Многие специалисты по настройке систем предпочитают разгонять свой процессор или графический процессор, чтобы повысить производительность в играх или других целях, не тратя больше денег. Это может показаться очевидным, но вместе с увеличением скорости увеличивается потребление энергии и тепловыделение, что может вызвать проблемы со стабильностью и сократить срок службы ваших деталей. Это также означает, что вам понадобятся радиаторы и вентиляторы большего размера (или жидкостное охлаждение), чтобы все оставалось прохладным. Это определенно не для слабонервных.

Но вот в чем дело: только некоторые процессоры идеально подходят для разгона (лучше всего начать с моделей Intel и AMD с буквой K в их названиях). Кроме того, только определенные наборы микросхем позволяют разгон, а для некоторых может потребоваться специальная прошивка. Поэтому, если вы хотите разогнаться, вам нужно учитывать набор микросхем при покупке материнских плат.

Наборы микросхем, которые позволяют разгонять процессор, будут иметь необходимые элементы управления (напряжение, множитель, базовая частота и т. Д.) В их UEFI или  BIOS для увеличения тактовой частоты процессора. Если набор микросхем не поддерживает разгон, то этих элементов управления там не будет (или, если они есть, они будут бесполезны), и вы, возможно, потратили свои кровно заработанные деньги на процессор, который в основном заблокирован на своем заявленная скорость.

Так что, если разгон является серьезным вопросом, то стоит заранее узнать, какие чипсеты для него лучше подходят, прямо из коробки. Если вам нужно дальнейшее руководство, существует множество руководств для покупателей, которые недвусмысленно расскажут вам, какие материнские платы Z170 или X99 (или любой другой набор микросхем с возможностью разгона) подойдут вам лучше всего.

Как найти сравнение материнской платы

Хорошая новость: вам не обязательно знать все о каждом чипсете, чтобы выбрать материнскую плату. Конечно, вы можете изучить все современные наборы микросхем, выбирая между бизнес-наборами Intel, массовыми, производительными и ценными наборами микросхем, или узнать все о AMD A Series и 9 Series. Или вы можете просто позволить сайту вроде Newegg сделать за вас тяжелую работу.

Допустим, вы хотите построить мощный игровой автомат с процессором Intel текущего поколения. Вы бы зашли на такой сайт, как Newegg, и использовали бы дерево навигации, чтобы сузить свой пул до материнских плат Intel. Затем вы должны использовать боковую панель, чтобы еще больше сузить область поиска по форм-фактору (в зависимости от размера вашего ПК), сокету процессора (в зависимости от того, какие процессоры вы открыты для использования) и, возможно, даже Если хотите, сузьте его по марке или цене.

Оттуда щелкните некоторые из оставшихся материнских плат и установите флажок «Сравнить» под теми, которые выглядят хорошо. Выбрав несколько, нажмите кнопку «Сравнить», и вы сможете сравнивать их по функциям.

Возьмем, к примеру, эту плату Z170 от MSI и эту плату X99 от MSI. Если мы подключим их обоих к функции сравнения Newegg, мы увидим диаграмму с множеством функций:

Вы можете увидеть некоторые различия, связанные с чипсетом. На плате Z170 можно разместить до 64 ГБ оперативной памяти DDR4, а на плате X99 - до 128 ГБ. Плата Z170 имеет четыре слота 16x PCI Express 3.0, но максимальный процессор, с которым она может работать, - это Core i7-6700K, который имеет максимум 16 линий, что в общей сложности 36. Плата X99, с другой стороны, может вместить больше до 40 линий PCI Express 3.0, если у вас дорогой процессор, такой как Core i7-6850. Для большинства пользователей это не имеет значения, но если у вас есть несколько карт расширения, вам нужно будет подсчитать полосы и убедиться, что выбранная вами плата имеет достаточную пропускную способность.

Очевидно, что система X99 более мощная, но, просматривая эти сравнительные таблицы, вы должны спросить себя, какие функции вам действительно нужны. Чипсет Z170 поддерживает до восьми устройств SATA, и эта конкретная материнская плата включает множество других функций, которые делают ее привлекательной перспективой для мощного игрового ПК. Чипсет X99 необходим только в том случае, если вам нужен серьезный процессор с четырьмя или более ядрами, более 64 ГБ оперативной памяти или вам нужно много карт расширения.

Сравнивая материнские платы, вы даже можете обнаружить, что можете еще больше вернуться назад. Возможно, вы в конечном итоге подумаете о более скромной системе Z97, которая будет обрабатывать до 32 ГБ оперативной памяти DDR3, довольно производительный 16-полосный процессор Core i7-4790K и одну графическую карту PCI Express 3.0, работающую на полной скорости.

Компромиссы между этими наборами микросхем очевидны: с каждым набором микросхем по возрастанию у вас есть выбор лучших ЦП, ОЗУ и графических параметров, не говоря уже о каждом из них. Но и затраты заметно возрастают. К счастью, вам не нужно знать все тонкости каждого набора микросхем перед тем, как погрузиться в них - вы можете использовать эти сравнительные таблицы для сравнения функций по функциям.

(Обратите внимание, что, хотя Newegg, вероятно, лучший сайт для ваших сравнений, существует множество других отличных магазинов, в которых можно купить запчасти, включая Amazon, Fry's и Micro Center).

Единственное, о чем обычно не говорят в этих сравнительных таблицах, так это о возможности разгона. Он может упоминать некоторые функции разгона, но вам также следует покопаться в обзорах и немного погуглить, чтобы убедиться, что он может справиться с разгоном.

Помните, что при рассмотрении любых компонентов, материнской платы или прочего, убедитесь, что вы проявили должную осмотрительность. Не полагайтесь только на отзывы пользователей, потратьте время на обзоры оборудования Google, чтобы узнать, что к ним относятся профессионалы.

Помимо абсолютной необходимости (ОЗУ, графика и ЦП), любой набор микросхем должен удовлетворять все ваши основные потребности - будь то встроенный звук, порты USB, LAN, устаревшие разъемы и т. Д. Однако то, что вы получите, будет зависеть от самой материнской платы и функций, которые производитель решил включить. Поэтому, если вам абсолютно необходимо что-то вроде Bluetooth или Wi-Fi, а плата, которую вы рассматриваете, не включает его, вам придется купить его в качестве дополнительного компонента (который часто занимает один из этих слотов USB или PCI Express. ).

Построение системы - это искусство само по себе, и в нем есть нечто большее, чем то, о чем мы говорили здесь сегодня. Но мы надеемся, что это даст вам более четкое представление о том, что такое набор микросхем, почему он важен, а также некоторые соображения, которые необходимо учитывать при выборе материнской платы и компонентов для новой системы.

Кредиты изображений: Артем Мерзленко / Bigstock, German / Wikimedia, László Szalai / Wikimedia, Intel, mrtlppage / Flickr, V4711 / Wikimedia