- Piirisarja koordinoi suorittimen, RAM-muistin, PCIe:n, USB:n ja tallennustilan; se määrittää yhteensopivuuden.
- Klassisesta pohjois-/eteläsiltarakenteesta siirryimme IMC:hen CPU:ssa ja PCH:ssa.
- Se vaikuttaa laajennukseen, kaistojen määrään, portteihin ja ylikellotusvaihtoehtoihin.
- Tunnista se emolevyn mallin tai Windowsin mukaan ja valitse käyttötarkoituksesi mukaan.
Jos olet joskus kuullut piirisarjasta tietokonetta rakentaessasi tai tietokoneen teknisiä tietoja lukiessasi, se on saattanut vaikuttaa arvoitukselliselta termiltä. Itse asiassa se on yksinkertaisempi kuin miltä se kuulostaa: piirisarja on "komentokeskus", jonka avulla kaikki komponentit voivat kommunikoida keskenään. Ilman sopivaa piirisarjaa tietokone ei toimi tai skaalaudu niin kuin sen pitäisi , riippumatta siitä, kuinka tehokas suoritin tai näytönohjain on.
Seuraavissa riveissä selitämme yksityiskohtaisesti, mikä emolevy on, mihin sitä käytetään, miten se on kehittynyt, mitkä ovat sen toiminnot, missä se sijaitsee, miten tunnistaa tietokoneesi malli ja mitä sinun tulisi ottaa huomioon tehdessäsi oikean valinnan. Tavoitteena on, että tiedät tarkalleen, mitä emolevystäsi kannattaa etsiä ja miksi.
Mikä on piirisarja?
Piirisarja on joukko integroituja piirejä (kirjaimellisesti "sirujoukko"), joka hallitsee tiedonkulkua suorittimen, muistin, tallennustilan, näytönohjaimen ja oheislaitteiden välillä. Voit ajatella sitä liikenteenohjaimena: se järjestää, priorisoi ja reitittää dataa niin, ettei mikään törmää ja kaikki saapuu ajoissa.
Tämä piirisarja sijaitsee emolevyllä ja toimii sen tietoliikennekeskuksena. Siksi sitä kutsutaan usein emolevyn "liimaksi": se yhdistää ja koordinoi kaikkia kytkettyjä komponentteja USB-porteista ja PCIe-paikoista SATA-asemiin ja verkkoon.
Pelkän datan siirtämisen lisäksi piirisarja määrittää yhteensopivuuden: jos suoritin tai muistimoduuli ei pysty "puhumaan samaa kieltä" piirisarjan kanssa, kommunikointi on mahdotonta , ja kyseiset komponentit joko eivät toimi tai toimivat vain rajoitetusti. Siksi piirisarja on ratkaisevan tärkeä tietokonejärjestelmän suunnittelussa.
Piirisarja, emolevy ja suoritin: ne eivät ole sama asia
Piirisarja ja emolevy sekoitetaan usein toisiinsa, mutta ne eivät ole samanarvoisia. Emolevy on fyysinen alusta, joka yhdistää johtimet, korttipaikat, liittimet ja säätimet, kun taas piirisarja on sen sisällä koordinoiva aivot. Piirisarja on osa emolevyä, mutta se ei ole "emolevy ".
Piirisarjaa ei myöskään pidä sekoittaa suorittimeen (CPU). Suoritin (CPU) suorittaa käskyjä ja laskelmia; piirisarja puolestaan koordinoi kommunikaatiota ja I/O: ta eri laitteiden, myös itse suorittimen, välillä. Jos suoritin on aivot, piirisarja on hermosto, joka jakelee signaaleja koko järjestelmään.
Tämä ero on tärkeä ostaessa: emolevyn piirisarjaa ei voi päivittää yksinään, ja se määrittää, minkä suorittimen voit asentaa, mitä PCIe-standardeja se tukee ja mitä muistimoduuleja voit käyttää. Oikean piirisarjan valinta määrittää tietokoneesi nykyhetken ja tulevaisuuden.
Piirisarjan historiallinen kehitys
Jo varhaisimmista mikroprosessoreista lähtien on harkittu tukevia piirejä. Itse asiassa Intel 4004:n rinnalle on ilmestynyt muita integroituja piirejä (4001, 4002, 4003), jotka täydensivät tietokonejärjestelmän. 8- ja 16-bittisten kotitietokoneiden (kuten Commodoren ja Atarin) myötä termi "piirisarja" (chipset) yleistyi niille erikoispiirien lohkoille, jotka kevensivät suorittimen (grafiikka, ääni, muisti) työmäärää.
90-luvulla konsepti sai jalansijaa: alustat, kuten Amiga ja Atari ST, erottuivat edukseen apu"sirujen" ansiosta. PC-maailmassa IBM keskittyi aluksi yleiskäyttöisiin siruihin, ja ajan myötä teollisuus integroi yhä enemmän toimintoja säästääkseen tilaa ja kustannuksia, erityisesti PCI:n ja ATX-koteloiden myötä.
Historiallisesti PC-arkkitehtuuri jaettiin kahteen päälohkoon: pohjoissilta ja eteläsilta . Ajan myötä markkinat kehittyivät integroimaan muistiohjaimen ja osan logiikasta suorittimeen ja yhdistämään loput alustakeskittimeen (Intelissä PCH). Nykyään klassinen "pohjoissalta" ei enää ole olemassa erillisenä siruna.
Pitkäaikaisia PC-piirisarjojen valmistajia ovat Intel, AMD (ja sen seuraaja ATI), NVIDIA, VIA ja SiS . Muilla elektroniikkasektoreilla "piirisarjalla" tarkoitetaan myös System-on-a-Chip (SoC) -komponentteja tai tiettyyn laitteeseen tarkoitettuja IC-kokoonpanoja.
Klassinen arkkitehtuuri: pohjoissilta ja eteläsilta
Vuosien ajan emolevyllä oli kaksi pääpiiriä. Pohjoissilta (MCH tai GMCH) oli suoraan yhteydessä suorittimeen ja hallitsi kriittisiä resursseja, kuten RAM-muistia, näytönohjainta (tuolloin AGP, myöhemmin PCIe x16) ja tiedonsiirtoa eteläsillan kanssa.
Eteläsilta (ICH) hoiti loput I/O:t: IDE/SATA-ohjaimet, USB:n, FireWiren, RAIDin, äänen, lähiverkon, PCI/PCIe x1:n, lisälaajennuspaikat, infrapunaportit, levykeaseman ja paljon muuta. Aluksi osa PCI-ohjauksesta sijaitsi pohjoissillassa, mutta ajan myötä se siirrettiin eteläsillalle.
- Northbridge/MCH/GMCHSuoritin, RAM, näytönohjain, yhteys eteläsillalle.
- Southbridge/ICH: levyt, USB, verkko, ääni, PCI/PCIe x1, BIOS ja oheislaitteet.
Tämä erottelu mahdollisti skaalaustoiminnot, mutta lisäsi latenssia ja virrankulutusta. Siksi PCIe-väylän ja integroitujen ohjainten kypsyessä teollisuus siirtyi kompaktimpiin ja integroitumpiin malleihin.
Nykyinen arkkitehtuuri: muistiohjain suorittimella ja PCH:lla
Nykyään suuri osa vanhan pohjoissillan ominaisuuksista on integroitu prosessoriin: muistiohjain (IMC), nopeat PCIe-väylät ja monissa tapauksissa integroitu näytönohjain. Loput toiminnot (USB, SATA, ääni, verkko ja jotkut muut PCIe-toiminnot) on ryhmitelty yhdelle sirulle, jota Intelin nimikkeistössä kutsutaan Platform Controller Hubiksi (PCH) .
Tämä yhdistäminen tuo selkeitä etuja: lyhyempi RAM-muistin ja näytönohjaimen viive, parempi energiatehokkuus ja yksinkertaisempi emolevyn rakenne. Eteläsillan seuraajana PCH keskittää tulon/lähdön ja kommunikoi suorittimen kanssa nopean yhteyden kautta (esimerkiksi Intel-alustojen DMI).
Käytännössä, kun mietit, mitä emolevysi "pystyy" tai "ei pysty" tekemään, ajattelet sen piirisarjan/PCH:n mahdollisuuksia sekä suorittimen ja piirisarjan tarjoamia PCIe-väyliä . Tämä määrää, kuinka monta M.2 NVMe -asemaa voit käyttää, kuinka monta nopeaa USB-porttia sinulla on tai voitko jakaa PCIe x16 -väylän useille eri paikoille.
Piirisarjan tärkeimmät ominaisuudet ja niiden vaikutus
Piirisarjan ydintoiminto on hallita dataliikennettä . Jos orkestroija on hidas tai ylikuormitettu, koko järjestelmä jumiutuu. Jos se on tehokas ja oikein mitoitettu, järjestelmä reagoi nopeasti jopa useiden samanaikaisten kuormien kanssa.
Lisäksi piirisarja määrittelee yhteensopivuusvaatimukset ja ominaisuudet : PCIe-standardit (esim. 4.0 tai 5.0), USB-tyypit ja -nopeudet, SATA-porttien lukumäärän, RAID-tuen, verkkoasetukset, ylikellotusominaisuuden (alustasta riippuen) ja virranhallintatoiminnot.
PCIe-laajennus ja -kaistat
Jokaisella alustalla on rajallinen määrä PCIe-kaistoja, jotka on jaettu suorittimen ja piirisarjan kesken. Ohjeena voidaan pitää, että piirisarjat voivat tarjota 8–40 kaistaa mallista ja sukupolvesta riippuen, ja jokainen laite voi käyttää useita (erillinen näytönohjain vaatii tyypillisesti jopa 16).
Jos aiot laajentaa järjestelmää useammilla M.2 NVMe -asemilla, kaappauskorteilla, ohjaimilla tai toisella näytönohjaimella, sinun on tarkistettava, kuinka monta kaistaa suorittimessasi ja piirisarjassasi on ja miten ne jaetaan paikkojen ja kantojen kesken . Jotkut emolevyt poistavat portit käytöstä, jos ylikuormitat muita; valmistajan teknisten tietojen tarkistaminen estää yllätykset.
Nykyinen ja tuleva yhteensopivuus
Piirisarja määrittää yhteensopivuuden suoritinperheiden ja muistityyppien kanssa . Se vaikuttaa myös PCIe-versioihin (esimerkiksi emolevyt, jotka tukevat vain PCIe 3.0:aa, eivät hyödynnä täysin NVMe PCIe 4.0:aa) ja tiettyihin RAM-profiileihin. Ennen ostamista tai päivittämistä tarkista emolevyn QVL (Qualified Vendor List) ja suorittimen yhteensopivuustaulukko.
Tämä yhteensopivuus rajoittaa tulevia laajennuksia . Perustason piirisarja pystyy käsittelemään toimistosovelluksia ja multimediaa ongelmitta, mutta se rajoittaa lisäominaisuuksia (vähemmän nopeita USB-portteja, vähemmän M.2-paikkoja, ei ylikellotusta tietyillä alustoilla). Keskitason ja huippuluokan järjestelmät tarjoavat enemmän joustavuutta.
Ylikellotus: mahdollisuudet ja varoitukset
Ylikellotus tarkoittaa taajuuksien nostamista suorituskyvyn parantamiseksi. Kaikki piirisarjat eivät tue sitä, ja siellä missä se on sallittua, se voi mitätöidä takuut tai vaatia tiettyjä BIOS-päivityksiä . Jos harkitset ylikellotusta, valitse alusta, joka tukee sitä virallisesti, ja emolevy, jossa on sopiva VRM ja jäähdytysjärjestelmä.
Jos piirisarjasi ei tue näitä ominaisuuksia, sillä ei ole väliä, tukeeko suorittimesi niitä: vaihtoehtoa ei näy tai se lukitaan. Tutki tätä ennen investoimista, jos tavoitteenasi on ylikellottaa suoritinta tai muistia.
Missä emolevyllä piirisarja sijaitsee?
Useimmissa emolevyissä piirisarja sijaitsee keskellä tai alempana, usein pienen jäähdytyselementin peittämänä (joskus uusissa piirisarjoissa tuulettimen kanssa). Se on yleensä PCIe-paikkojen lähellä ja kokonaisuutena katsottuna suorittimen jäähdytyselementin/tuulettimen alapuolella.
Jäähdytyselementti ei ole vain näön vuoksi: piirisarja käsittelee valtavan määrän tapahtumia ja kuumenee erittäin kuumaksi. Asianmukainen ilmanvaihto ja itse jäähdytyselementti estävät ylikuumenemisen, joka voi aiheuttaa epävakautta tai heikkenemistä ajan myötä.
Kuinka tunnistaa tietokoneesi piirisarja
On kaksi nopeaa tapaa. Ensimmäinen on katsoa emolevyn tuotemerkkiä: tuotemerkin ja sarjanumeron jälkeen löytyy yleensä piirisarjan koodi (esimerkiksi "B650", "Z790"...). Tämä merkkijono kertoo yhdellä silmäyksellä alueen ja sukupolven.
Toinen vaihtoehto on käyttää Windowsin Laitehallintaa järjestelmäohjainten etsimiseen. Voit etsiä Intel-, AMD-, NVIDIA-, VIA- tai SiS- laitteisiin liittyviä merkintöjä kohdasta "Järjestelmälaitteet" ja tarkastella niiden tunnisteita.
- avautuu Käynnistä-valikko ja kirjoita "Laitehallinta".
- Laajenna "Järjestelmälaitteet".
- Etsii valmistajan merkinnät (Intel®, AMD jne.) ja tarkistustiedot.
Joissakin tapauksissa emolevyvalmistajat julkaisevat omia työkalujaan tai yhteensopivuusluetteloitaan , joista voit vertailla malliasi ja nähdä tarkalleen, minkä piirisarjan se integroi ja mitä se tukee.
Piirisarjatyypit valmistajan mukaan (nykyisiä esimerkkejä)
Saman sukupolven Intel-piirisarjat vaihtelevat lähtötason, keskitason ja huippuluokan malleista. Esimerkiksi: H610 (lähtötaso), B760 (keskitaso) ja Z790 (harrastaja) . Askel ylöspäin tarkoittaa yleensä enemmän kaistoja, enemmän USB-portteja ja ominaisuuksia, kuten ylikellotusta.
AMD:llä on samanlainen rakenne: A620 (alkutason), B650 (keskitason) ja X670 (huippuluokan) . Mitä korkeammalle tasolle siirrytään, sitä enemmän PCIe 4.0/5.0 -liitettävyyttä, enemmän M.2-paikkoja, enemmän nopeita portteja ja parempia hienosäätöominaisuuksia.
On syytä muistaa muita historiallisia PC-piirisarjojen toimijoita, kuten NVIDIA, VIA ja SiS , AMD:n itsensä (joka absorboi ATI:n tuotelinjan) lisäksi. Kulutuselektroniikassa ja sulautetuissa laitteissa termiä "piirisarja" käytetään myös tietyistä SoC-piireistä ja integroiduista IC-kokoonpanoista , jotka eivät ole keskenään vaihdettavissa.
Piirisarjat PC:n ulkopuolella
”Piirisarjan” käsite soveltuu lukuisiin laitteisiin: älypuhelimiin (SoC), kodinkoneisiin, pelikonsoleihin, edistyneisiin hiiriin… Kaikissa tapauksissa sen tehtävä on samanlainen: yhdistää ja koordinoida alijärjestelmiä , kuten antureita, muistia, radioita, näyttöjä tai tallennustilaa.
Näissä ympäristöissä integraatio on vieläkin suurempaa: SoC tyypillisesti yhdistää suorittimen, näytönohjaimen, muistiohjaimet ja I/O-ohjaimet yhdelle sirulle. Filosofia pysyy kuitenkin samana : komponentit "keskustelevat" keskenään ilman pullonkauloja.
Miten piirisarja vaikuttaa ostamiseen tai päivittämiseen
Jos olet rakentamassa tietokonetta tai päivittämässä olemassa olevaa, mieti ensin sen käyttötarkoitusta. Toimistotyöhön, opiskeluun ja selailuun peruspiirisarja on yleensä enemmän kuin riittävä. Jos tarpeisiisi kuuluu pelaaminen, sisällöntuotanto tai intensiivinen ohjelmointi, keskitason/huippuluokan piirisarja tarjoaa enemmän liitettävyyttä ja pelivaraa (enemmän M.2-asemia, nopeammat USB-portit, edistynyt Wi-Fi/Bluetooth jne.).
Valmistajien valmiiksi koottujen järjestelmien suorittimen ja piirisarjan yhdistelmä on jo asetettu. Tarkista silti tuotteen teknisistä tiedoista, kuinka monta M.2-paikkaa, mikä PCIe-versio ja mitä portteja se sisältää. Näin saat selville, voitko päivittää ongelmitta.
Jos aiot päivittää tulevaisuudessa, varmista, että valitsemasi piirisarja tukee tarvitsemiasi standardeja (esimerkiksi PCIe 4.0/5.0 nopeille NVMe-asemille) ja että emolevy ei poista liittimiä käytöstä, kun lisäät muita. Emolevyn pienellä präntätty teksti on aivan yhtä tärkeä, ellei tärkeämpi, kuin piirisarjan nimi.
Piirisarjan hoito ja ylläpito
Se ei vaadi suoranaista huoltoa tietokoneen sisäpuolen puhtaana pitämisen ja hyvän ilmanvaihdon varmistamisen lisäksi. Piirisarjan jäähdytyselementin tulee olla pölytön ja tukevasti ruuveilla kiinnitetty. Vältä ilmavirran estymistä väärin reititettyjen kaapeleiden vuoksi ja tarkista lämpötilat, jos huomaat epävakautta.
Tehokkaissa piirisarjoissa (tai kompakteissa emolevyissä) näet pieniä tuulettimia itse jäähdytyselementissä. Jos ne pitävät outoja ääniä tai pysähtyvät, sinun tulee tarkistaa ne, koska ylikuumeneminen voi aiheuttaa nopeuden hidastumista tai ajoittaisia virheitä, joita on vaikea diagnosoida.
Historiallinen huomio: kuka teki mitä
Uteliaille tiedoksi, nimet kuten Jay Miner yhdistetään 8-bittisten Atari- ja Amiga-tietokoneiden piirisarjoihin, jotka siirsivät tehtäviä, kuten grafiikan, äänen ja muistin, prosessorilta. Apple puolestaan käytti omien ja kolmannen osapuolen sirujen yhdistelmiä, kun taas IBM:n tietokoneet aloittivat yleiskäyttöisillä siruilla ja myöhemmin integroiduilla toiminnoilla tilan ja kustannusten säästämiseksi.
Väylien standardoinnin myötä (ensin AGP, myöhemmin PCIe ) teollisuus siirtyi kohti malleja, joissa CPU hoiti kriittiset toiminnot (muisti, pää-PCIe) ja yhden sirun hallinnoima I/O. Tämä on yleisesti ottaen nykyisten tietokoneiden malli.
Piirisarja on tietokoneesi näkymätön mutta välttämätön johtaja: se asettaa tahdin, määrittelee järjestelmäsi skaalautuvuuden ja varmistaa sen vakauden . Sen roolin ymmärtäminen auttaa sinua tekemään tietoon perustuvia valintoja, välttämään pullonkauloja ja saamaan laitteistostasi kaiken irti.
