Tudo o Que Você Precisa Saber Sobre Chipsets
02/08/2012 às 12h33min por Gabriel Torres em Chipsets

Introdução

O que é um chipset? Quais são suas funções? Qual é a sua importância? Qual é a sua influência no desempenho do micro? Neste tutorial responderemos a estas e outras questões..

Chipset é o nome dado ao conjunto de chips (set significa “conjunto”, daí o seu nome) usado na placa-mãe.

Nos primeiros PCs, a placa-mãe usava circuitos integrados discretos. Com isso, vários chips eram necessários para criar todos os circuitos necessários para fazer um computador funcionar. Na Figura 1 você pode ver uma placa-mãe de um PC XT.


Figura 1: Placa-mãe de um PC XT

Após algum tempo os fabricantes de chips começaram a integrar vários circuitos integrados dentro de chips maiores. Como isso, em vez de usar uma dúzia de pequenos chips, uma placa-mãe poderia ser construída usando apenas meia dúzia de chips maiores.

Em meados dos anos 90 as placas-mãe eram construídas usando apenas dois ou até mesmo um único chip grande. Na Figura 2 você pode ver uma placa-mãe para 486 (lançada por volta de 1995) usando apenas dois chips grandes com todas as funções necessárias para fazer a placa-mãe funcionar.


Figura 2: Uma placa-mãe para 486; este modelo usa apenas dois chips grandes

Com o lançamento do barramento PCI, um novo conceito, que ainda hoje em dia é utilizado, pôde ser empregado pela primeira vez: a utilização de circuitos integrados chamados ponte. Geralmente as placas-mãe têm dois chips grandes: um chamado ponte norte e outro chamado ponte sul. Às vezes, alguns fabricantes podem integrar a ponte norte e a ponte sul em um único chip; neste caso a placa-mãe terá apenas um circuito integrado grande! Ou, dependendo da arquitetura do processador, ele pode necessitar apenas do chip ponte sul.

No passado haviam vários fabricantes que produziam chipsets para PCs. No entanto, atualmente apenas a Intel, a AMD e a VIA ainda fabricam chipsets, sendo que elas desenvolvem produtos apenas para placas-mãe que utilizam seus próprios processadores. A VIA também costumava desenvolver chipsets para processadores da Intel e da AMD. Entre as empresas que fabricavam chipsets estão ATI, NVIDIA, VIA, SiS, ULi/ALi, UMC e OPTi.

Muita gente confunde o fabricante do chipset com o fabricante da placa-mãe. Por exemplo, se uma placa-mãe usa um chipset fabricado pela Intel, isto não significa necessariamente que a Intel também é a fabricante da placa. ASUS, Gigabyte, MSI, ECS, ASRock, Biostar e também a Intel são alguns dos vários fabricantes de placas-mães presentes no mercado. Dessa forma, os fabricantes de placas-mãe compram chipsets dos fabricantes de chipsets para serem usados em suas placas. Aqui você pode encontrar uma lista completa dos fabricantes de placas-mães.

A Ponte Norte

O chip ponte norte, também chamado de MCH (Memory Controller Hub, Concentrador Controlador de Memória) é conectado diretamente ao processador e possui basicamente as seguintes funções:.

Os novos processadores da Intel apresentam um controlador de memória e um controlador PCI Express integrados, o que significa que estes processadores apresentam um chip ponte norte embutido e, portanto, não necessitam deste chip na placa-mãe. Ver Figura 3. Os processadores da AMD têm um controlador de memória integrado, mas não apresentam um controlador PCI Express embutido. Por esse motivo, os processadores da AMD ainda necessitam de um chip ponte norte externo com este componente. A AMD alega que seus processadores contêm uma “ponte norte integrada”, mas na verdade o que ela quer dizer é que seus processadores apresentam um controlador de memória integrado. Este fato gera grande confusão e vários usuários não entendem porque placas-mãe para processadores da AMD têm um chip ponte norte, se a própria AMD alega que seus processadores apresentam um chip ponte norte integrado.

Chipset
Figura 3: Configuração do chipset nos atuais processadores da Intel

Chipset
Figura 4: Configuração do chipset nos atuais processadores da AMD

No caso de processadores mais antigos que não apresentam controlador de memória integrado, o sistema segue o diagrama da Figura 5. Em processadores antigos, em que o controlador de memória está localizado dentro do chip ponte norte externo, este chip é fundamental para o desempenho do micro. Um chipset pode ter um melhor controlador de memória do que outro e, portanto, apresentar maior desempenho. No entanto, atualmente, já que o controlador de memória está integrado ao processador, quase não há diferença em desempenho entre chipsets diferentes.

Chipset
Figura 5: Ponte norte com processador sem controlador de memória integrado

O controlador PCI Express integrado ao chip ponte norte ou ao processador pode fornecer várias pistas. Em sua configuração mais comum, ele fornece 16 pistas, permitindo que a placa-mãe tenha um slot PCI Express x16 ou dois slots PCI Express x16 cada um trabalhando a x8. Pistas PCI Express adicionais necessárias para a conexão de outros slots e dispositivos disponíveis na placa-mãe são fornecidas pelo chip ponte sul. Controladores PCI Express topo de linha geralmente fornecem mais de 16 pistas, permitindo que o fabricante de placas-mãe forneça mais slots PCI Express x16 para placas de vídeo ou permita a conexão de outros slots e dispositivos diretamente ao chip ponte norte ou ao processador.

A conexão entre a ponte norte e a ponte sul é feita através de um barramento. No início, o barramento PCI era usado, mas ele foi substituído por uma conexão dedicada. Falaremos sobre isso mais adiante.

A Ponte Sul

O chip ponte sul, também chamado ICH (I/O Controller Hub, Concentrador Controlador de Entrada e Saída) ou PCH (Platform Controller Hub, Concentrador Controlador de Plataforma) é conectado à ponte norte ou ao processador, no caso dos processadores Intel atuais, e sua função é basicamente controlar os dispositivos on-board e de entrada e saída tais como:.

(*) Se a ponte sul tiver controlador de som on-board, será necessário a utilização de um chip externo chamado de codec (abreviação de codificador/decodificador). Para mais informações, leia nosso tutorial “Como Funciona o Áudio On-Board”. Algumas placas-mãe topo de linha usam um controlador de áudio externo que é conectado ao chip ponte sul através de uma pista PCI Express x1.

(**) Se a ponte sul tiver controlador de rede on-board, será necessário a utilização de um chip externo chamado phy (pronuncia-se “fái”, abreviação de physical, camada física, em português) para funcionar. A maioria das placas-mãe usa um controlador de rede externo conectado ao chip ponte sul através de uma pista PCI Express x1.

Entre os dispositivos integrados que a placa-mãe pode ter estão controladores USB, SATA e de rede adicionais. Estes dispositivos são conectados ao chip ponte sul através de uma pista individual PCI Express x1. No entanto, em algumas placas-mãe estes dispositivos poderão ser conectados ao chip ponte norte, se o controlador PCI Express integrado ao chip ponte norte tiver pistas PCI Express suficientes.

A ponte sul é também conectada a dois outros chips disponíveis na placa-mãe: o chip de memória ROM, mais conhecido como BIOS (BIOS é um dos programas dentro deste chip), e o chip Super I/O, que é o responsável por controlar dispositivos antigos tais como portas seriais, porta paralela, unidade de disquete e portas PS/2 para teclado e mouse.

Na Figura 6 você pode ver um diagrama que mostra a função da ponte sul no computador.


Figura 6: A ponte sul

Conexão Entre as Pontes

Quando o conceito de pontes começou ser usado, a comunicação entre a ponte norte e a ponte sul era feita através do barramento PCI, como mostramos na Figura 7. O problema é que a largura de banda do barramento PCI (132 MB/s) será compartilhada por todos dispositivos PCI do sistema e todos dispositivos conectados à ponte sul, em especial os discos rígidos..


Figura 7: Comunicação entre a ponte norte e a ponte sul usando o barramento PCI

Quando placas de vídeo topo de linha (até então as placas de vídeo eram PCI) e discos rígidos de alto desempenho foram lançados, foi criado um “gargalo” no barramento PCI. Para placas de vídeo de alto desempenho, a solução foi a criação de um novo barramento conectado diretamente à ponte norte, chamado AGP (Accelerated Graphics Port, Porta Gráfica Acelerada). Deste modo, a placa de vídeo passou a não ficar mais conectada ao barramento PCI, não prejudicando o desempenho.

A solução final veio quando os fabricantes de chipsets começaram a usar uma nova abordagem: eles criaram uma conexão dedicada de alto desempenho entre a ponte norte e a ponte sul, e conectaram os dispositivos PCI na ponte sul. Esta é a arquitetura usada atualmente. Slots PCI padrão, se disponíveis, são conectados à ponte sul. Pistas PCI Express podem estar disponíveis tanto na ponte norte quanto na ponte sul. Geralmente, pistas PCI Express disponíveis no chip ponte norte são usadas para placas de vídeo, enquanto que as pistas disponíveis no chip ponte sul são usadas para conectar slots mais lentos e dispositivos on-board como controladores USB, SATA e de rede adicionais.


Figura 8: Comunicação entre a ponte norte e a ponte sul usando uma conexão dedicada

A configuração desta conexão dedicada dependerá do modelo do chipset. Os primeiros chipsets da Intel a usarem esta arquitetura apresentavam um canal dedicado de 266 MB/s. Este canal era half-duplex, o que significa que a ponte norte e a ponte sul não podiam “falar” ao mesmo tempo. Apenas um chip podia transmitir dados de cada vez.

Atualmente, a Intel utiliza uma conexão dedicada chamada DMI (Direct Media Interface ou Interface de Mídia Direta), que usa uma arquitetura semelhante à do PCI Express, com pistas usando comunicação em série e canais distintos para transmissão e recepção de dados (ou seja, comunicação full-duplex). A primeira versão da DMI utiliza quatro pistas e é capaz de atingir uma taxa de transferência de dados de 1 GB/s (2,5 Gbps por pista) em cada direção, enquanto que a segunda versão da DMI atinge o dobro, 2 GB/s. Alguns chipsets para computadores móveis usam duas pistas em vez de quatro, reduzindo a taxa de transferência à metade.

A AMD utiliza um caminho de dados dedicado chamado “A-Link” que nada mais é que uma conexão PCI Express com um nome diferente. A “A-Link” e a “A-Link II” usam quatro pistas PCI Express 1.1 e, portanto, atingem uma taxa de transferência de 1 GB/s. A conexão “A-Link III” utiliza quatro pistas PCI Express 2.0, atingindo uma taxa de transferência de 2 GB/s.

Se você quiser saber mais detalhes sobre um determinado chipset, vá à página do seu fabricante. Aqui você pode encontrar uma lista completa dos fabricantes de chipsets e seus respectivos endereços na internet.

Originalmente em http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Tudo-o-Que-Voce-Precisa-Saber-Sobre-Chipsets/568

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