1.3.2 Intel的中心体系结构

从Intel 800系列芯片组问世后采用的是中心体系结构,以往的北桥芯片改为存储器控制器中心(MCH),而南桥芯片改为I/O控制器中心(ICH)。不像标准南北桥的设计,中心体系结构没有通过PCI总线使之相连,而是通过专门的中心接口以两倍PCI的速度相连接。

图1-8所示为中心体系结构图,它支持Intel的多种Pentium处理器。

图1-8 中心体系结构图

1.数据传输速度较快

中心接口是4倍时钟66MHz/8bit(4 × 66MHz × 1Byte≈266MB/s)的接口,它的吞吐量是PCI(33MHz×32bit≈133 MB/s)的两倍。

2.减轻了PCI的负担

中心接口是独立于PCI的,它不能共享或盗用PCI总线的带宽,用于芯片组或Super I/O流量,这将改善所有连接到PCI总线设备的性能,因为PCI总线将不再卷入中心的事务中。

3.减少了板卡连线

虽然中心接口有两倍PCI的速度,但它只有8位宽,只需要15个信号来连接主板。相反,PCI在板卡上需要不少于64根信号线,这增加了电磁干扰(EMI),对信号衰减和噪声更敏感,也增加了板卡厂家的成本。

中心接口的设计使PCI设备具有更大的吞吐量,这是因为没有南桥芯片来吞噬PCI总线的吞吐量。由于绕过了PCI接口,中心体系结构也能够使直接连接I/O控制器中心(前面的南桥)的设备有更大的吞吐量,如新的较高速的ATA—100和USB 2.0接口。

中心接口的设计也是十分经济的,因为只有8位带宽。它看起来好像带宽小,但设计成这样是有原因的。只有8位带宽的接口设计使得中心设计只需要15根信号线,与用在北桥/南桥设计中的32位PCI总线需要64根信号线的情形形成了对比。较少的引脚数量意味着主板上较少的电路连接、较少的信号噪声和不稳定信号的生成,芯片自身有较少的引脚,使芯片更小、生产更经济。

尽管中心接口一次只能传送8位数据,但它可在每个时钟周期输出4次,时钟频率为66MHz,这就形成了高效的4×66MHz×1Byte≈266MB/s的吞吐量,是PCI带宽的两倍。PCI是32位宽,但只能以33MHz时钟频率进行传输,总带宽为133MB/s。由此可以看出,中心接口具有很高的性能价格比,而且与以前的北桥/南桥设计相比有更好的信号完整性。

MCH是高速处理器总线(400/133/100/66MHz)和中心接口(66MHz)及AGP总线(533/266/133/66MHz)之间的接口,而ICH是中心接口(66MHz)和ATA(IDE)端口(66/100MHz)及PCI总线(33MHz)之间的接口。

ICH也包含一种新的较少引脚数量(LPC)的总线,基本上是4bit/s带宽版本的PCI设计,它用来支持主板ROM BIOS和Super I/O芯片。数据、地址和命令使用相同的4根信号线,只有9根其他信号线是必须用于实现总线的,总数仅为13根。这就显著地减少了在系统上连接ROM BIOS和Super I/O芯片的线路数量,老的北桥/南桥芯片组上需要96个ISA总线信号,它们使用ISA作为这些设备的接口。LPC总线有6.67MB/s的带宽,接近ISA,带宽足够支持FWH(固体中心)和Super I/O芯片等设备。

4.与目前的南北桥结构的异同

中心体系结构和目前的南北桥体系结构相比,主要的区别就在于南北桥和BIOS的命名方式不同,中心体系结构根据功能命名;南北桥之间的连接总线也不同,目前南北桥结构采用的是V—link等总线,而Intel的中心体系结构采用的是HUB—Link总线。