Nociones teoricas basicas sobre Chipset

Avatar de Usuario
2informaticos
ReballingAdicto!!
Mensajes: 2637
Registrado: Mar Abr 13, 2010 5:55 pm
Máquina: ACHI-IR-PRO + JOVY RE-7500
Ubicación: Madrid [en la foto, soy el de pelo corto]

Nociones teoricas basicas sobre Chipset

Mensajepor 2informaticos Lun May 20, 2013 1:35 pm

Este documento representa una traducción al idioma español (casi por completo) del original “Everything You Need to Know About Chipsets”, alojado en la siguiente página web
http://www.hardwaresecrets.com/article/ ... sets/191/1
Aunque se trata solo de teoría, espero que les ayude a entender mejor el funcionamiento (básico) de una placa base. Al menos puede aclarar porque algunas averías están relacionadas con el puente norte, o el procesador y otras apuntan hacia el puente sur…
Cabe mencionar que el documento original fue escrito en 7 de Septiembre del 2005; autor Gabriel Torres.

Introducción
Después de todo ¿qué es un chipset?
¿Cuáles son sus funciones?
¿Cuál es su importancia?
¿Cuál es su influencia en el rendimiento del equipo?
En este tutorial intentamos responder (más o menos) a estas preguntas…

“Chipset” es el nombre dado a un conjunto de circuitos integrados (chips) que se utiliza en una placa base.

En las placas base de los primeros ordenadores (superando ya la edad de las válvulas), se utilizaban circuitos integrados discretos. Por eso, se necesitaban un montón de capsulas (chips) para realizar los circuitos (lógicos) que hacen funcionar un ordenador. En la primera foto se puede ver la placa base de un antiguo PC XT.
ImagenImagen

Después de algún tiempo, los fabricantes han empezado a integrar las funciones de varios circuitos integrados en uno solo (con capsula más grande, claro). Por eso, en vez de utilizar una docena de pequeños chips, una placa base se podría construir utilizando media docena de chips más grandes (como ejemplo)…

La integración ha continuado y a mitad de los años 90 se han podido construir placas base con 2, incluso un solo chip grande. En la segunda foto se puede ver una placa base de un 486 (año 95) usando 2 chips grandes, integrando la mayoría de las funciones necesarias para su funcionamiento.

Con el lanzamiento del nuevo concepto de bus PCI (todavía usado hoy en día), apareció la posibilidad de usar puentes (bridges). Habitualmente, las placas base llevan 2 circuitos integrados grandes: el puente norte (north bridge) y el puente sur (south bridge). A veces, algunos fabricantes (como nVidia y SiS) han integrado todas sus funciones en un solo chip; en este caso, la placa base tendrá un único circuito integrado grande (aparte del procesador, claro)…

Haciendo uso de los puentes, los chipsets podrían ser mejor estandarizados e intentaremos explicar su rol (dentro de la placa base) a continuacion.

Hay varios fabricantes de chipsets, como Intel, ATI, nVidia, SiS, VIA (entre los más conocidos); algunos han desaparecido ya (comprados por compañías más grandes, a veces).

Es algo común confundirse entre los fabricantes de chipsets y los de placas base. Por ejemplo, solo porque una placa base utiliza un chipset fabricado por Intel, esto no significa que Intel fabrica la placa misma. Asus, ECS, Gigabyte, Chaintech, MSI, como el mismo Intel, son unos de los muchos fabricantes de placas base presentes en el mercado. Así que, el fabricante de la placa base compra los chipsets del fabricante de chipsets, para construir la placa. En esta relación hay que mencionar un aspecto muy interesante. Para construir una placa base, el fabricante puede seguir el proyecto estándar del fabricante del chipset, conocido como “reference design”, o puede crear su propio proyecto, modificando algo por aquí y por allá, con el fin de proporcionar mejor rendimiento, o más caracteristicas.

North Bridge (Puente Norte)
El puente norte, también llamado MCH (Memory Controller Hub), va conectado directamente al procesador y sus funciones básicas son:
- Controlador de memoria (*);
- Controlador para el bus AGP (si es disponible);
- Controlador para el bus PCI Express x16 (si es disponible),
- Interfaz de transfer de datos con el puente sur.
(*) Excepto en caso de los procesadores para zócalos 754, 939, 940 de AMD (como el Athlon 64), porque el mismo procesador lleva integrado el controlador de memoria, en estos casos…
Algunos puentes norte controlan incluso las líneas PCI Express x1. En otros chipsets (capacitados PCI Express) es el puente sur el que controla las líneas PCI Express x1.
En este documento asumimos que el puente sur es el encargado de controlar las líneas PCI Express x1; pero hay que tener en cuenta que esto puede variar, según el modelo de chipset.
En la siguiente foto se puede apreciar el rol del puente norte en un ordenador.
Imagen

Como se puede ver, el procesador no tiene acceso directo a la memoria RAM, o a la tarjeta grafica; siendo el puente norte el que accede a estos dispositivos. Por eso, el puente norte juega un rol fundamental en el rendimiento del equipo. Si un puente norte lleva un controlador de memoria mejor que otro, el rendimiento global del equipo será mejor (para el mismo procesador). Así se explica porque dos placas diseñadas para la misma clase de procesadores alcanzan diferentes rendimientos.
Como se ha mencionado antes, en caso de algunos procesadores, como AMD Athlon 64, el controlador de memoria RAM está integrado en el procesador y por eso casi no hay diferencia de rendimiento entre las placas base para estas plataformas.
Dado que el controlador de memoria está integrado en el puente norte, seria este el chip que limita el tipo y la cantidad máxima de memoria que podemos tener en nuestro sistema (excepto los casos mencionados, como Athlon 64, cuando el procesador establece estos límites).

La conexión entre los puentes norte y sur se realiza a través de un bus. Al principio, se ha utilizado el bus PCI, pero más tarde fue sustituido por un bus dedicado. Hablaremos sobre esto más adelante, ya que el tipo de bus utilizado en esta conexión afecta el rendimiento del equipo.


South Bridge (Puente Sur)

El puente sur, también llamado ICH (I/O Controller Hub), está conectado con el puente norte y está a cargo básicamente de controlar los dispositivos I/O (Entrada/Salida) y dispositivos on-board, como:
- Puertos para discos duros y CD/DVD (Parallel ATA y Serial ATA);
- Puertos USB;
- Audio on-board (*);
- Conexion de red on-board (*);
- Bus PCI;
- Bus PCI Express (si es disponible);
- Reloj RTC (Real Time Clock);
- Memoria CMOS;
- Dispositivos heredados, como el controlador de interrupciones y el controlador DMA (Direct Memory Access).
(*) Si el puente sur tiene el controlador audio integrado, necesitara un circuito externo, denominado códec (coder/decoder), para operar.
(*) Si el puente sur tiene el controlador de red integrado, necesitara un circuito externo, denominado PHY (physical), para operar.

El puente sur está también conectado a otros dos chips disponibles en la placa base: el chip ROM, más conocido simplemente como BIOS, y el Super I/O chip, encargado de controlar los dispositivos heredados, como puertos serie, paralelo y la disquetera.

En la siguiente foto se puede apreciar que rol juega el puente sur en el funcionamiento de un ordenador.
Imagen

Como se puede ver, aunque el puente sur puede tener alguna influencia en el rendimiento del disco duro, no es tan crítico para el rendimiento global, como el puente norte. De hecho, el puente sur tiene más que ver con las características de la placa base, que con su rendimiento. Por ejemplo, el puente sur establece el número (y la velocidad) de los puertos USB y el número y tipo (Paralel ATA, o Serial ATA) de los puertos de discos duros y unidades CD/DVD.


Arquitectura Inter-Bridge

Cuando el concepto de puente empezó a ser utilizado, la comunicación entre los puentes norte y sur se realizaba a través de este bus; como se muestra en el siguiente diagrama.
Imagen

El problema de este enfoque es que el ancho de banda disponible para el bus PCI – 132MB/s – se repartía entre todos los dispositivos PCI del sistema y los dispositivos conectados al puente sur; sobre todo los disco duros. En aquel tiempo, esto no era un problema, ya que las velocidades máximas de transfer para los discos duros solo alcanzaban 8MB/s y 16MB/s.
Pero cuando las tarjetas video de alta gama (en aquel momento todas las tarjetas de video eran PCI) y los discos duros de alto rendimiento aparecieron en el mercado, empezó a notarse una situación de “cuello de botella”. Basta con pensar en los modernos (para entonces) discos duros ATA/133, teóricamente con la misma tasa de transferencia máxima que el bus PCI. Por lo tanto, en teoría, un disco duro ATA/133 se comería casi todo el ancho de banda, frenando la velocidad de comunicación de todos los dispositivos conectados al bus PCI.
Para las tarjetas graficas de alta gama, la solución fue la creación de un nuevo bus, conectado directamente al puente norte, denominado AGP (Accelerated Graphics Port).
La solución final apareció cuando los fabricantes de chipsets comenzaron a utilizar un nuevo enfoque: el uso de un bus de alta velocidad, dedicado para la comunicación entre los puentes norte y sur; dejando los dispositivos PCI conectados por separado solo con el puente sur.
Imagen

Cuando Intel empezó a utilizar esta arquitectura, paso a denominar los puentes como “hubs”; el puente norte se convirtió en MCH (Memory Controller HUB) y el puente sur se convirtió en ICH (I/O Controller Hub). Todo eso es solo una cuestión de nomenclatura, con el fin de aclarar la arquitectura que se está utilizando.
Nota: Igual que nVidia y SiS, Intel empezó a fabricar también unos chipsets que incluyen tanto el puente norte como el puente sur en la misma capsula; el chip resultado fue denominado PCH (Platform Controller Hub).
Basándose en esta nueva arquitectura, que las placas base utilizan hoy en día, cuando el procesador lee datos de un disco duro, los datos se transfieren desde el disco duro al puente sur, luego hacia el puente norte (por el bus dedicado) y por fin al procesador (o directamente a la memoria, si el “Bus Mastering - DMA” se está utilizando). Como se puede ver, el clásico bus PCI no se utiliza en absoluto en esta transferencia, lo que no era posible en la arquitectura anterior, ya que el bus PCI se encontraba en el medio de este camino…
La velocidad de este bus dedicado depende del modelo de chipset. Por ejemplo, para el chipset Intel 925, este bus tiene una velocidad de transferencia máxima de 2GB/s.
Los fabricantes han “bautizado” a este bus con diferentes nombres:
- Intel: DMI (Direct Media Interface) o “Intel Hub Architecture” (*);
- ULi/ALi: HyperTransport;
- VIA: V-Link;
- SiS: MuTIOL (**);
- ATI: A-Link, o PCI Express;
- nVidia: HyperTransport (**).
(*) La interfaz DMI es más reciente, utilizada para los chipsets i915 e i925, y usa dos vías separadas de datos: una para la transmisión y otra para la recepción de los datos (comunicación full-duplex). Intel Hub Architecture, utilizada para los chipsets anteriores, usa la misma vía de datos tanto para transmisión como para recepción de los datos (comunicación half-duplex).
(**) Algunos chipsets nVidia y SiS (también Intel) usan un solo chip, integrando las funciones tanto del puente norte como del puente sur.
En el caso de Radeon Xpress 200 de ATI, la comunicación entre los puentes norte y sur se hace por dos líneas PCI Express. Esto no afecta el rendimiento del equipo, porque al contrario del bus PCI, el bus PCI Express no está compartido entre todos los dispositivos PCI Express. Es una solución de punto a punto, lo que significa que solo conecta dos dispositivos, el receptor y el transmisor, sin que otro dispositivo pueda participar a esa conexión. Se usan líneas independientes para transmisión y recepción de datos (comunicación full-duplex).
En caso del bus HyperTransport, también se usan líneas separadas para la transmisión y recepción de los datos (comunicación full-duplex).
Como último comentario, por si acaso se preguntan sobre los dispositivos PCI “on-board”, que aparecen en los ultimos dos diagramas. Los dispositivos on-board, como LAN y audio, pueden ser controlados por el chipset (puente sur), o por un chip controlador adicional. En el segundo caso, este chip controlador se conecta al bus PCI.

Como le había advertido al principio de este documento, la expresión “hoy en día” equivale al año 2005. Aun así, mucha información sigue vigente todavía; hay que tener en cuenta que nos llegan para reparar equipos construidos en base de arquitecturas expuestas en este tutorial…

Ademas, ese articulo lo habia preparado el año pasado y quedo “perdido” en mi ordenador, hasta que di con el por casualidad.
Espero que todavia alguien pueda aprovechar alguna informacion…
ACHI IR-PRO + JOVY RE-7500
ATTEN AT860D + MLINK H1 + AOYUE Int 768
JBC BD 1A-C + HAKKO 701 + ATTEN AT201D


¡¡¡Por favor, busquen bien el foro antes de plantear sus dudas. 90% de las preguntas ya tienen respuesta!!!

Volver a “Ordenadores portátiles”