Шина между южным и северным мостами

Южный и северный мост на материнской плате

Работа различных узлов персонального компьютера (ПК) обеспечивается при помощи специальных схем управления. Современный уровень развития миниатюризации компонентов позволяет объединять подобные схемы управления в одном изделии микросхемотехники, называемой чипом.

Таких чипов на материнской плате (МП) может быть несколько; их называют мостами, по аналогии с транспортной функцией мостов. Традиционно, чип, работающий с быстродействующими компонентами ПК, называют северный мост (СМ), а все остальные компоненты подключаются к южному мосту (ЮМ).

В этой статье мы рассмотрим, что такое северный и южный мосты, какую роль они играют в работе ПК, где они находятся и как проводить их диагностику.

За что отвечают мосты на материнской плате

Этим устройствам отводится своя собственная роль в обеспечение работы тех или иных узлов ПК, рассмотрим, что выполняет каждый из них.

Северный

Ответ на вопрос, что такое северный мост на материнской плате, по сути это и есть ответ, какая у нас материнская плата. Основные функции материнки заложены именно в нём. Он обеспечивает обмен данными между процессором и памятью, а также быстродействующими внешними устройствами, подключёнными к шинам PCI и PCI-E.

Функции северного моста на материнской плате ноутбука аналогичны его функция на плате ПК, с той лишь разницей, что в него может быть встроена и видеокарта ноутбука.

Южный

Функции ЮМ заключаются в обеспечении правильной работы всех остальных устройств, входящих в состав ПК, или подключаемых к нему. К таковым относят:

Где находятся

Эти устройства находятся рядом с местами расположения тех компонентов, обеспечением работы которых они занимаются. В том месте, где находится ЦП, находится и северный мост, где находится периферия – южный.

Южный мост

ЮМ располагается в правой нижней части материнской платы, как можно ближе к разъёмам SATA, USB и местам подключения другой периферии.

Северный мост

Северный мост на материнской плате располагается в её верхней части, как можно ближе к процессору и схеме его питания.

Важно! Около 10 лет назад почти все функции СМ были перемещены в процессор. Все современные процессоры имеют встроенный контроллер доступа к памяти и формирователь системной шины. Необходимость в специальном чипсете, вынесенном в отдельную микросхему на МП, отпала сама собой.

Проверка южного моста

Полная диагностика ЮМ достаточно сложна и требует применения специального оборудования, однако предварительную диагностику можно провести и в «домашних» условиях.

Рассмотрим, как проверить ЮМ, используя минимум подручных средств. В качестве такого средства можно использовать обычный китайский мультиметр. Наиболее частой причиной выхода из строя ЮМ является выгорание цепей питания, при которых сигнал питания оказывается «закорочен» на общий провод.

Проверить это можно, измерив сопротивление цепей питания, выходящих из ЮМ. Сделать это лучше всего на разъёмах USB. Переводим мультиметр в режим измерения сопротивления и измеряем сопротивление между 1-й и 7-й, а также между 2-й и 8-й ножками разъёма USB. Эти ножки всегда подписаны, так что проблем быть не должно.

Если ЮМ в порядке, сопротивление должно быть порядка нескольких сотен Ом, если оно существенно меньше (единицы Ом или вообще – 0), значит ЮМ вышел из строя.

Проверка северного моста

Любая неисправность СМ критична для работы ПК, поэтому его диагностика элементарна: если компьютер запустился и начал загружаться, то СМ работает, в противном случае – нет. Естественно, остальные комплектующие (процессор, память, видеокарта и т.д.) должны быть гарантировано исправны, чтобы не принять их неисправность за ложную неисправность СМ.

Почему греются мосты и что делать

Любые полупроводниковые компоненты греются от превышения нормального значения протекающего через них тока. Это может быть обусловлено увеличением числа подключённых устройств, использованием как программных, так и аппаратных средств разгона, плохими условиями вентиляции корпуса и т.д.

Отдельно следует поговорить об аварийных ситуациях. Например, превышениях нагрузки из-за неправильного подключения внешних устройств (слишком большое потребление мощности по портам SATA или USB, короткие замыкания в этих портах, ошибки подключения и т.д.). В случае

возникновения такой ситуации счёт времени идёт на минуты, а часто и на секунды. Поэтому их лучше просто не допускать.

Греется южный мост

Такая ситуация возникает достаточно часто, поскольку именно ЮМ отвечает за работу всей периферии, мало того, в отличие от северного, к которому подключены только процессор, шина и память, к южному подключено всё остальное.

Лучший способ снизить температуру ЮМ – это уменьшить нагрузку на него, отключив дополнительные устройства, например, от шины USB. Однако, если в задачи ПК входит работа с большим количеством периферии, делать этого, естественно, нельзя.

Поэтому придётся искать другое решение. Самое простое – заменить радиатор, находящийся на ЮМ (а иногда, и не заменить, а установить, поскольку малое тепловыделение на ЮМ зачастую вообще не требует радиатора).

Для этой цели необходимо найти радиатор подходящих габаритов и установить его на микросхему ЮМ при помощи термоклея.

Внимание! Использования термопасты, как в случае с процессором или видеокартой недостаточно, поскольку в механизме крепления системы охлаждения мостов отсутствуют клипсы, а склеивающих свойств пасты для удержания массы радиатора недостаточно.

Греется северный мост

Очень часто приходится читать на форумах и в соц. сетях: «Помогите! Сильно греется северный мост, что делать?». Ответ на этот вопрос очень прост: в 90% случаев ничего не надо делать. Для СМ работать при повышенных температурах – это норма.

Другое дело, когда температура повышается настолько, что это приводит к срабатыванию внутренней защиты и отключению моста, а с ним и всего ПК.

Читайте также:  Шины и цепи для бензопил штиль 250

Решение в данной ситуации может быть только одно: улучшить систему охлаждения моста. Сделать это можно двумя способами: переделав пассивную систему охлаждения или установив активную.

Переделка пассивной системы охлаждения заключается в смене радиатора на более массивный или имеющий большую площадь рассеивания. Эта разница заметна даже визуально. Старый радиатор следует отделить от чипсета, удалить остатки соединительного состава и с помощью термоклея приклеить новый радиатор.

Если же заменить радиатор на кулер (связку радиатор-вентилятор), то можно существенно уменьшить температуру микросхемы. Для этой цели можно использовать любой кулер с диаметром вентилятора от 30 до 60 мм.

Источник

Северный и южный мост на материнской плате: что это такое

При обсуждении материнских плат часто используют такие термины как северный или южный мост. Подобная терминология часто сбивает с толку неопытных пользователей, они не могут разобраться, что такое северный и южный мост, где они находятся и за что отвечают.

Кроме этого, пользователи часто путают северный мост с южным и не могут запомнить их расположение на материнской плате. Если вы также не уверены в данном вопросе, то предлагаем ознакомиться с нашей статьей.

Что такое северный и южный мост

Мост – это чип, который распаян на материнской плате и является частью чипсета. Традиционно чипсет материнской платы состоит из двух чипов, которые называют северным и южным мостом.

Данные чипы называют мостами потому, что они выполняют связующую функцию между центральным процессором компьютера и остальными комплектующими. Что касается названий «северный» и «южный», то эти названия указывают на расположение данных чипов на материнской плате. По аналогии с полюсами на глобусе, северный мост находится ближе к верхней, а южный ближе к нижней части платы.

Нужно отметить, что на современных материнских платах два моста больше не используется. Вместо северного и южного мостов теперь используется исключительно южный мост, так как все функции северного моста были интегрированы в процессор.

Где находится северный и южный мост

Как уже было сказано, северный мост (на фото № 1) – это чип, который располагается в верхней части материнской платы, сразу под процессором. Такое расположение обусловлено тем, что северный мост подключается напрямую к центральному процессору компьютера. Обычно на северном мосту расположен массивный радиатор или даже радиатор с вентилятором, поскольку данный мост греется значительно сильнее южного.

Северный (1) и южный мост (2) на материнской плате.

Южный мост (на фото № 2) – это чип в нижней части материнской платы. Обычно на нем расположен более мелкий радиатор, на некоторых материнских платах южный мост вообще не комплектуется радиатором. В современных материнских платах чипсет может состоять только из одного южного моста.

За что отвечает северный и южный мост

Для того чтобы понять, за что отвечает северный и южный мост достаточно взглянуть на блок схему типичного компьютера.

В верхней части блок схемы вы видите ЦПУ – это центральный процессор. Он с помощью шины подключен к северному мосту, который в свою очередь подключен к слоту графического адаптера (PCI Express или AGP), к шине памяти и к южному мосту. Таким образом, северный мост отвечает за связь центрального процессора с графическим адаптером, памятью и южным мостом. Также от северного моста зависят параметры работы системной шины, оперативной памяти и видео адаптера.

Блок схема типичного компьютера.

Южный мост отвечает взаимодействие с внешними устройствами и остальные функции материнской платы. Он включает в себя контроллеры PCI Express, PCI, SATA, PATA, RAID, USB, Ethernet, Firewire и т.д. Также южный мост отвечает за управление питанием, энергонезависимую память BIOS и прерывания. Взаимодействие южного моста с процессором происходит через северный мост.

Поскольку южный мост напрямую работает со внешними устройствами, которые подключаются к компьютеру, то вероятность его поломки значительно выше, чем вероятность поломки северного моста. Часто причиной преждевременной смерти южного моста становится короткое замыкание USB-разъема или подключение неисправного накопителя. Северная часть чипсета также может выйти из строя, но, для нее более характерной проблемой является перегрев.

Нужно отметить, что в случае поломка моста не обязательно выбрасывать всю материнскую плату. Во многих случаях проблему можно решить заменой чипа на новый или бывший в использовании с аналогичной платы. Но, такую процедуру обычно делают на только дорогих материнских платах, поскольку на бюджетных моделях это экономически не целесообразно.

Северный и Южный мост

Источник

Интерфейсы связи с южным мостом

Довольно долгое время для связи северного моста с южным использовалась шина PCI.

PCI (Peripheral component interconnect) – шина для подключения плат расширения к материнской плате, разработанная в 1992 году компанией Intel. Также долгое время использовалась для связи северного моста с южным. Однако по мере повышения производительности плат расширения ее пропускной способности стало не хватать. Она была вытеснена более производительными шинами вначале из задач связи северного и южного моста, а в последние годы и для связи с платами расширения стали использовать более быструю шину – PCI express.

Основные технические характеристики шины PCI, следующие:

Ревизия 1.0 2.0 2.1 2.2 2.3
Дата релиза 1992 г. 1993 г. 1995 г. 1998 г. 2002 г.
Разрядность 32/64 32/64 32/64
Частота 33 МГц 33 МГц 33/66 МГц 33/66 МГц 33/66 МГц
Пропускная способность 132 МБайт/с 132 МБайт/с 132/264/528 МБайт/с 132/264/528 МБайт/с 132/264/528 МБайт/с
Сигнальное напряжение 5 В 5 В 5/3.3 В 5/3.3 В 5/3.3 В
Горячая замена нет нет нет есть есть

Существуют и другие ревизии шин PCI, например, для использования в ноутбуках и других портативных устройствах, или переходные варианты между основными ревизиями, но так как на данный момент интерфейс PCI практически вытеснен более скоростными шинами, то не буду подробно описывать характеристики всех ревизий.

При использовании шины для связи северного и южного моста структурная схема материнской платы будет выглядеть следующим образом:

Как видно из рисунка, северный и южный мост подключались к шине PCI наравне с платами расширения. Припускная способность шины делилась между всеми подключенными к ней устройствами, а, следовательно, заявленная пиковая пропускная способность уменьшалась не только передаваемой служебной информацией, но и конкурирующими устройствами, подключенными к шине. В результате, со временем пропускной способности шины стало нахватать, и для связи между северным и южным мостом стали использовать такие шины, как: hub link, DMI, HyperTransport, а шина PCI еще ненадолго осталась в качестве связи с платами расширения.

Читайте также:  Шина фазы a что обозначает

Первой на замену PCI пришла шина hub link.

Шина hublink – 8-битная шина типа точка-точка, разработанная компанией Intel. Шина работает на частоте – 66 МГц, и передает 4 байта за такт, что позволяет получить максимальную пропускную способность – 266 Мбайт/сек.

Ввод шины hublink изменил архитектуру материнской платы и разгрузил шину PCI. Шина PCI стала использоваться только для связи с периферийными устройствами и платами расширения, а шина hublink использовалась только для связи с северным мостом.

Пропускная способность шины hublink была сравнима с пропускной способностью шины PCI, но из-за того, что ей не приходилось делить канал с другими устройствами, а шина PCI разгружалась, то пропускной способности было вполне достаточно. Но вычислительная техника не стоит на месте, и шина hublink на данный момент практически не используется, из-за недостаточного быстродействия. Она была вытеснена такими шинами, как DMI и HyperTransport.

Краткое описание шины DMI и HyperTransport приводилось в разделе «Интерфейсы связи северного моста с процессором», поэтому повторяться не буду.

Были и другие интерфейсы для связи северного моста с южным, но большинство из них уже безнадежно устарели или редко используются, поэтому мы не будем на них заострять внимание. На этом закончим обзор основных функций и устройства северного моста и перейдем к южному мосту.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Южный и северный мост на материнской плате

Основа любого компьютера — это материнская плата. Она управляет комплектующими системы и регулирует их работу с помощью микросхем или, по-другому, чипов.

Главный “менеджер” платы — чипсет, состоящий из северного и южного мостов. Каждый из этих контроллеров отвечает за определённую часть устройств. Они обмениваются данными как друг с другом, так и с элементами материнской платы.

Где находится северный и южный мост на материнской плате

Располагаются чипы рядом с теми компонентами, за работу которых отвечают.

Северный находится возле процессора, слотов оперативной памяти и графического адаптера.

Южный мост окружают батарейка БИОС, слоты PCI, звуковой адаптер и разъемы SATA.

Названия контроллеров также произошли от местонахождения на плате:

Северный — в верхней части,

Мостами же их называют потому, что они соединяют комплектующие в единую систему.

Эти чипы квадратной или прямоугольной формы. Их часто оснащают радиаторами. Иногда на северном мосту стоит небольшой кулер, а южный — вообще обходится без охлаждения.

Температура северного контроллера градусов на 30 выше южного из-за того, что:

Основная задача чипсета — поддерживать процесс взаимодействия между устройствами системы.

Южный и северный мосты соединены внутренней шиной. Каждый из них соединяется с контроллерами устройств внешними шинами.

Посредством шин чипа обмениваются информацией.

Южный — передаёт запросы и сведения от “медленных” устройств основным, а северный — отдаёт сигналы процессора и памяти для периферии.

За что отвечает северный мост на материнской плате

Регулирует сигналы и передаёт команды от трёх компонент.

За что отвечает южный мост на материнской плате

Управляет сведениями и отсылает запросы от 4-х групп:

Неисправности

Диагностика составляющих материнской платы обычно проводится в сервисном центре на специальном оборудовании. Но по некоторым признакам можно “заподозрить” скорый выход из строя или неработоспособность.

Северный:

Южный:

Если проблема кроется в перегреве, то можно поменять радиатор или поставить кулер для более активного охлаждения.

Заменить мосты тоже можно, но для этого нужно паяльное оборудование и, конечно же, исправные контроллеры. Обычно платы со сгоревшим чипами признают неремонтопригодными, т.к. стоимость замены превышает рыночную цену мат платы.

В современных системных платах северный мост вовсе отсутствует. Функции контроллера памяти и графической системы в этом случае встроены в процессор.

Иногда северный и южный мост производители объединяют в один чип SC Hub (системный контроллер-концентратор). Несмотря на удорожание чипсета, это облегчает производство и упрощает ремонт. Правда, диагностировать неисправность “хаба” может быть сложнее, т.к. он содержит в себе функции обоих чипов.

Итак, в этой статье мы рассказали о северном и южном мостах материнской платы, их значении и возможных неисправностях.

Источник

Технологии материнских плат. Руководство. Часть 2. (компонентная)

Настало время отойти от центрального процессора и взглянуть на компоненты современной материнской платы.

Не для кого не секрет, что часто производители процессоров играют очень большую роль в формирования дизайна материнских плат. Это делается, прежде всего, для обеспечения лучшей работы процессора, обеспечения его стабильности и надежности. К примеру, корпорация Intel начала разрабатывать свои собственные чипсеты с выходом процессора 486. AMD также была вынуждена выпустить свой собственный чипсет для поддержания раннего процессора Athlon (архитектура которого впервые значительно отличалась от привычной архитектуры процессоров Intel, кроме того была изменена и системная шина), т.к. производители чипсетов естественно отнеслись с некоторым недоверием к новому детищу AMD и не спешили разрабатывать для него чипсеты. Тогда AMD создала свой собственный чипсет под названием AMD750, который был точкой отсчета и примером для других производителей чипсетов, которые в стремлении не упустить довольно перспективный рынок решились-таки выпустить свои наборы логики под систему Athlon. Похожая ситуация сложилась с переходом на память DDR: AMD первой выпустила чипсет для поддержки памяти DDR, и вот результат: сейчас на рынке чипсетов с поддержкой DDR очень много: даже Pentium 4 переводят на эту память. Каждая компания-производитель чипсетов стремится сделать его быстрее, а также обеспечить раннюю поддержку перспективных устройств (для примера, многие уже анонсированные чипсеты имеют поддержку USB 2.0, хотя сам стандарт официально выйдет в начале 2002 г.).

Архитектура системы ПК высшего уровня

Чипсеты на Юге и Севере

Зачем нужны два моста

Почему производители разделили чипсет на два моста? Тут несколько причин. Первая и, наверное, самая главная заключается в выполняемых чипами функциях. Северный мост должен работать гораздо быстрее, чем Южный. Разработка же обоих мостов на одном чипе значительно усложняет разработку и производство такого чипсета. Кроме того, обновление стандартов периферии происходит очень часто. При использовании двух чипсетов производителям материнских плат нет необходимости полностью менять весь набор логики: достаточно поменять Южный мост. Ни для кого не секрет, что размер самого ядра чипсета намного меньше кремниевой подложки, на которой он находится. Это необходимо для того, чтобы грамотно развести проводники от ядра процессора к его ножжкам-выходам. Таким образом, в чипсете остается довольно много места, которое исчезает при использовании вместо двух чипсетов одного. Вы спросите «зачем же необходимо это неиспользованное место?» Так вот, в северный мост как раз из-за неиспользованного пространства некоторые производители встраивают наборы графики, а в будущем тут планируется размещать кэш-память третьего уровня.

Читайте также:  Шины по первому классу ремонта это

А Intel назвал их хабами…

Подробно о Северном и Южном мостах

Использование буферов для обеспечения одновременного доступа к памяти

К сожалению, очень сложно подобрать идеальный размер буфера, ведь его эффективность зачастую зависит от того программного обеспечения, которое установлено на компьютере. К примеру, эффективность буферов различных производителей может быть различной.

Теперь давайте взглянем на другие 3 шины, подключаемые к Северному Мосту

Интерфейс Южного моста: от PCI к соединению «один-к-одному»

Все это заставляет производителей чипсетов изобретать свой собственный интерфейс связи между мостами, ведь для чего нужны быстрые чипсеты, если связь между ними медленная? К сожалению, различные производители чипсетов зачастую используют свои собственные разработки, которые абсолютно несовместимы с разработками других производителей. Это вносит некоторые сложности для производителей материнских плат, у которых пропадает возможность комплектовать плату мостами от разных производителей.

Корпорация Intel не стала изобретать велосипед, и применила уже спроектированную шину (которую она назвала «hub link») для связи между хабами. Это 8-битный порт, работающий на частоте 66 МГц и передающий 4 байта за такт. Это дает теоретическую пиковую пропускную способность 266 Мб/сек. Кроме того, использование такого интерфейса связи лучше использует такую пропускную способность, т.к. технология Intel объединяет все различные периферийные запросы в взаимосвязанный список запросов на ПДП. Движок ПДП Южного моста в это время оставляет соединение с Северным мостом и памятью открытым для прямого доступа к памяти.

VIA назвала свой собственный интерфейс связи «V-Link». По принципу действия он очень похож на технологию хабов от Intel, и также обеспечивает скорость передачи данных до Северного моста 266 Мб/сек. Эта технология уже реализована в Южном мосту VT8233, который работает с Северными мостами Pro266 (для процессора Pentium 4) и KT266 (для AMD Athlon/XP/Duron). Эти чипсеты разработаны для работы с памятью DDR.

Интерфейс памяти DRAM

На сегодняшний день существует довольно большое количество типов оперативной памяти для ПК. Intel настоятельно рекомендует использовать высокоскоростную и дорогую память от Rambus (RDRAM), т.к. она работает на самой быстрой частоте. Один 16-битный канал памяти RDRAM может передавать данные со скоростью 1600 Мб/сек (версия PC800), что в два раза быстрее 64-битного модуля SDRAM, работающего на частоте 100 МГц. Добавление нескольких каналов в память RDRAM еще больше увеличивает скорость ее работы. Память работает на частоте 400 МГц, из-за чего нуждается в обеспечении постоянного сигнала.

В настоящий момент уже существует достаточно большое количество чипсетов для Pentium 4, работающих с памятью DDR. Это и печально известный чипсет от VIA, который выпускается без лицензии Intel на использование технологий Pentium 4, Ali, а также решения от SiS. Кроме того, выпущены чипсеты от Intel, которые используют отличную от RDRAM память. Это чипсеты i845, работающий с памятью SDRAM PC133 и модифицированная его версия, работающая с памятью SDRAM DDR.

Некоторые чипсеты (решения от VIA, Ali и SiS) и Socket A материнские платы поддерживают как обычную PC133 память, так и память DDR PC2100 и PC1600. По официальному мнению одного из ведущих производителей памяти, компании Micron, это не очень хорошая идея, т.к. по ее мнению от использования таких решений снижается надежность использования памяти. И действительно, некоторые тестеры отмечали некоторую нестабильность, особенно при разгоне. Отметим, что чипсет AMD 760 поддерживает только DDR память.

Интерфейс AGP (Accelerated Graphics Port)

Кроме того, в то время не существовало альтернативного AGP решения, которое разгрузило бы гигантский графический поток информации, и обеспечило бы большую пропускную способность между процессором и видеокартой.

Первые реализации AGP (версии AGP и AGP 2X) тем не менее, не могли обеспечить приемлемую пропускную способность до разработки версии AGP 4Х. Хоть шина AGP и работает на частоте 66 МГц, она выглядела просто как выделенная PCI. Интерфейс AGP 2X немного улучшил ситуацию, т.к. за цикл передавалось 2 сэмпла. Интерфейс 4Х уже способен передавать 4 сэмпла за цикл, а пропускная способность увеличилась до 1.056 Гб/сек. Сейчас разрабатывается и уже анонсирован интерфейс AGP 8X.

Такая большая пропускная способность интерфейса AGP не вязалась с памятью PC100, которая обеспечивала пропускную способность 800 Мб/сек. Память PC133 с пропускной способностью 1.064 Гб/сек дала значительный прирост производительности при использовании последних AGP 4X видеокарт. Но настоящий прорыв наступил при использовании памяти RDRAM или SDRAM DDR.

Подробный взгляд на компоненты Южного моста

В отличие от высокоскоростного Северного Моста, который соединен с быстрыми компонентами, Южный мост соединен с достаточно медленными компонентами, а также с медленными периферийными устройствами. Кроме того, оказалось, что от некоторых морально устаревших компонентов, таких как шина ISA, довольно сложно избавиться. Это связано с тем, что достаточно большое количество пользователей имеют ISA устройства, которые они не желают менять. Поддержка этой шины естественно тормозит работу компьютера, т.к. имеет 16-битный интерфейс, и работает на частоте 8 МГц, а пиковая пропускная способность составляет всего 16 Мб/сек. В настоящее время современные чипсеты эту шину уже не поддерживают.

Теперь, когда шина PCI потеряла свою роль связующего звена между Северным и Южным мостами, она стала обычной периферийной шиной. С избавлением от необходимости передачи данных Северному мосту через PCI, шина стала только лучше. К примеру, это позволило размещать на ней устройства, которые физически не вставляются в слоты PCI: это различные интегрированные в чипсет Южного моста устройства: контроллер жестких дисков IDE, контроллер USB, а также звуковой и сетевой адаптеры. Многие чипсеты не загружают привычную PCI шину, а используют специальные мосты PCI-к-PCI.

Low Pin Count Interface (LPC)

Подсистема Ввода/Вывода BIOS (Basic I/O System)

Встроенный разем интегрированного
сетевого контроллера LAN

Copyright (c) Ziff Davis Media Inc. All rights reserved.

Источник

Поделиться с друзьями
Практические советы по железу и огороду