常见集成芯片及其功能

时间：2023-11-16 理论教育版权反馈

【摘要】：常见的集成芯片有北桥芯片、南桥芯片、I／O控制芯片、BIOS芯片、时钟芯片、电源控制芯片、声卡芯片、网卡芯片等。而AMD系列CPU在K8系列以后就在CPU中集成内存控制器，所以AMD平台的北桥芯片不对内存进行控制。也有些主板为了减少体积，降低能耗和成本，将南桥芯片集成在北桥芯片里。图2-18 某主板上的华邦W83627HF I／O控制芯片实物图以前的370架构的主板，上面的南桥芯片为VT82C686A、VT82C686B、VT82C686C，其芯片内集成了I／O接口，所以主板上没有I／O芯片。

常见集成芯片及其功能

集成芯片是在一块较小的单晶硅片上采用半导体制作工艺制作出许多半导体器件，按照多层布线或隧道布线的方法将许多半导体器件和电阻等组合在一个芯片上，再与电路板上的外围线路，即组成了一个功能完整的集成电路。

目前，在主板上采用的集成芯片主要由英特尔（Intel）、威盛（VIA）、矽统（SIS）、英伟达（NVIDIA）、扬智（ATi）等公司生产。常见的集成芯片有北桥芯片、南桥芯片、I／O控制芯片、BIOS芯片、时钟芯片、电源控制芯片、声卡芯片、网卡芯片等。图2-13所示为华硕主板F1A75－VEVO芯片布局实物图。

图2-12 PCB实物图

图2-13 华硕主板F1A75－VEVO芯片布局实物图

（1）北桥芯片

北桥（North Bridge）芯片是主板芯片组中起主导作用的最重要的组成部分，所以一般习惯称为主桥（Host Bridge）。北桥芯片离CPU最近且最大，外表一般覆盖着散热片，在主板上很容易就能识别出来（见图2-14）。

图2-14 主板上的北桥芯片示意图

图2-15 某北桥散热器外形实物图

北桥芯片主要负责与CPU的联系，控制管理高速设备，其数据处理量非常大，发热量也就大。所以北桥芯片一般都覆盖着散热片，用来加强散热，还有些主板的北桥芯片配合风扇进行散热（见图2-15）。将北桥芯片与CPU设计最近主要是考虑到它与处理器之间的通信最密切，这样可以提高通信性能而缩短传输距离。

如图2-16所示，主板上北桥芯片主要由In-tel、VIA、SIS、ADM公司生产的比较常见。Intel公司（除i7系列）以外的CPU，北桥芯片不仅负责与CPU的联系，而且还控制内存、AGP数据在北桥芯片内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（SDRAM、DDR SDRAM及RDRAM等）和最大容量、AGP插槽、ECC纠错等支持，有些整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。而AMD系列CPU在K8系列以后就在CPU中集成内存控制器，所以AMD平台的北桥芯片不对内存进行控制。

（2）南桥芯片

南桥芯片是主板芯片组里除了北桥芯片以外最重要的组成部分，主要负责控制管理低速设备，负责I／O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。它一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这样布局主要是考虑到它所连接的I／O总线较多，离处理器远一点有利于布线，而且更加容易实现信号线等长的布线原则。也有些主板为了减少体积，降低能耗和成本，将南桥芯片集成在北桥芯片里。以前低端主板的南桥芯片没有覆盖散热片，而新推出的高端主板南桥芯片上都覆盖有散热片用于散热，随着芯片的升级，还有的主板在南桥芯片与北桥芯片之间上装有热管用来散热。所以在主板上很容易就能识别出来，其外形实物如图2-17所示。

图2-16 几种北桥芯片实物图

图2-17 某主板上的南桥芯片示意图

南桥芯片承担的是一些接口性能与附加功能等，在技术参数上相近。目前主流的南桥芯片名称、性能及功能差异对比如表2-1所示。

表2-1 主流的南桥芯片名称、性能及功能差异对比

（续）

（3）I／O控制芯片

I／O控制芯片主要负责控制键盘鼠标、软驱、并口、串口、游戏摇杆等设备。其工作电压为5V和3.3V。新型的I／O控制芯片还集成了监控功能和电源管理功能（但不能控制主供电）。常见的I／O芯片品牌有Winbond（华邦）、TTE（联阳）、ALI（杨智）、SMSC（标准微系统公司）等。常见的具体型号有W83627HF、IT8712、IT8705F等，这几种I／O控制芯片具备监控功能；W83627F／TF／EF、W83697F、IT8712F、IT8702F等，这几种I／O控制芯片具有电源管理功能。图2-18所示为华邦W83627HF I／O控制芯片实物图。

图2-18 某主板上的华邦W83627HF I／O控制芯片实物图

以前的370架构的主板，上面的南桥芯片为VT82C686A、VT82C686B、VT82C686C，其芯片内集成了I／O接口，所以主板上没有I／O芯片。

（4）BIOS芯片

BIOS（Basic Input Output System）中文意思是“基本输入／输出系统”，是固化到电脑主板上的一个ROM芯片（EPROM或EEPROM）上的一组程序，它记录了电脑最重要的基本信息，主要是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制，是软件与硬件“打交道”的最基础桥梁，没有它电脑将不能正常工作。BIOS里保存的基本信息就算断电也不会丢失，是因为主板上有块专门的电池。而BIOS芯片一般就位于电池的旁边（见图2-19）。

图2-19 某主板上的BIOS芯片示意图

目前，主板常用的BIOS芯片主要有Winbond BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS等品牌。它们的实物图如图2-20所示。图2-20中Winbond是ROM芯片生产的厂商，固化在里面的程序是Award Software公司开发的BIOS产品。(www.xing528.com)

图2-20 主板上常见的几种品牌BIOS芯片实物图

Winbond BIOS的功能比较齐全，支持许多新硬件，广泛地用于主板中。例如686主板和PII主板多采用此种BIOS。但由于里面的信息都是基于英文且需要用户对相关专业知识的理解相对深入，所以对普通用户来说，设置BIOS时会感到困难。

AMI BIOS是AMI公司开发的BIOS芯片，它的特点是对各种软、硬件的适应性较好，能保证系统稳定地运行。

Phoenix BIOS是Phoenix公司开发的BIOS芯片，多用于高档的原装品牌机和笔记本电脑主板上，其画面简洁，便于操作。

（5）时钟芯片

电脑有很多条总线，例如前端总线（FSB）、PCI总线、AGP总线等，且每条总线的工作频率各不相同，而时钟芯片的功能就是用来产生输出各种总线的频率。主板上的时钟芯片类型很多，但基本的工作原理相似。它的基准频率由晶振提供，所以时钟芯片一般和晶振安放在一起（见图2-21），在主板上很容易就能识别出来。晶振发出的时钟频率为14.318MHz，此时钟频率经过时钟芯片的合成而产生系统需要的各组频率。