شرائح الشمال مقابل شرائح الجنوب - الاختلافات بين الاثنين

شرائح الشمال مقابل شرائح الجنوب: كيف يمكننا تحديدها؟ أصبح مفهوم مجموعة الشرائح مهمًا جدًا على مر السنين ، خاصة عندما يتعلق الأمر بمعدات الألعاب. يطلق المصنعون وحدات المعالجة المركزية الجديدة الخاصة بهم وغالبًا ما يكونون جنبًا إلى جنب مع شرائح جديدة ووحدات تحكم في الذاكرة. إذا كنت لا تزال لا تعرف ما نتحدث عنه ، فسوف نوضح في هذه المقالة كل الشكوك حول هذه المفاهيم ، ونتعمق في السمة الرئيسية للوحة الأم: الشرائح.

ما هي الشرائح وما أهميتها

يشير مصطلح مجموعة الشرائح إلى مجموعة شرائح أو دائرة متكاملة قادرة على أداء عدد من الوظائف. من حيث الكمبيوتر ، تتعلق هذه الوظائف بإدارة الأجهزة المختلفة المتصلة باللوحة الأم والاتصال المتبادل بينهما.

تم تصميم مجموعة الشرائح دائمًا استنادًا إلى بنية المعالج المركزي ، وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. هذا هو السبب في أننا عندما نتحدث عن مجموعة الشرائح ، يجب أن نتحدث أيضًا عن وحدات المعالجة المركزية المتوافقة معها والإمكانيات التي تقدمها لنا من حيث السعة والسرعة. لذلك ، فإن الشريحة هي التحكم في الاتصالات والشريحة أو الرقائق المسؤولة عن التحكم في حركة البيانات على اللوحة الأم. نحن نتحدث عن وحدة المعالجة المركزية ، وذاكرة الوصول العشوائي ، والأقراص الصلبة ، وفتحات PCIe ، وفي النهاية جميع الأجهزة التي يمكن توصيلها بالكمبيوتر.

في الوقت الحاضر نجد شريحتين على اللوح ، أو بالأحرى على اللوح والمعالج ، الجسر الشمالي أو الشمالي ، والجسر الجنوبي أو الجنوبي. يكمن سبب الاتصال بهم بهذه الطريقة في موقعهم على السبورة ، الأول في الأعلى الأقرب إلى وحدة المعالجة المركزية (شمال) والثاني أدناه (جنوب). بفضل مجموعة الشرائح ، يمكننا اعتبار اللوحة الأم الناقل الرئيسي للنظام. المحور القادر على ربط العناصر من جهات تصنيع مختلفة وذات طبيعة مختلفة بطريقة متكاملة وبدون تعارض بينها. على سبيل المثال ، لوحة Asus ، مع وحدة معالجة مركزية Intel وبطاقة رسومات Gigabyte.

منذ ظهور أول المعالجات الإلكترونية القائمة على الترانزستور ، 4004 ، 8008 ، وما إلى ذلك ، ظهر مفهوم الشرائح. مع ظهور أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، أصبح استخدام رقائق إضافية على اللوحة الأم لإدارة ذاكرة الوصول العشوائي والرسومات ونظام الصوت وما إلى ذلك شائعًا. كانت وظيفتها واضحة ، وهي تقليل عبء العمل عن المعالج الرئيسي ، واستخراجه في دوائر أخرى متصلة به.

الجسر الشمالي: الوظائف والميزات

الجسر الشمالي Intel G35

سنرى شرائح الشمال مقابل شرائح الجنوب تحدد ما هي وكيف تعمل كل واحدة. سنبدأ بالأهم ، وهو الجسر الشمالي.

تعد الشرائح الشمالية أهم دائرة بعد وحدة المعالجة المركزية نفسها. في السابق ، كانت موجودة على اللوحة الأم وأسفلها مباشرةً ، باستخدام شريحة مجهزة تقريبًا بمبدد حراري. اليوم ، تم دمج الجسر الشمالي مباشرة في المعالجات من Intel و AMD ، الشركات المصنعة الرائدة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.

وظيفة هذه الشرائح هي التحكم في كل تدفق البيانات التي تذهب إلى أو من وحدة المعالجة المركزية إلى ذاكرة الوصول العشوائي ، أو ناقل AGP (قبل) أو PCIe (الآن) من بطاقة الرسومات ، وأيضًا من شريحة الجنوب نفسها. هذا هو السبب في أنه يطلق عليه أيضًا MCH (مركز وحدة تحكم الذاكرة) أو GMCH (جرافيك MCH) ، نظرًا لأن العديد من الشرائح الشمالية تحتوي أيضًا على رسومات مدمجة. لذا فإن مهمتها هي التحكم في تشغيل ناقل المعالج أو ناقل الجانب الأمامي (FSB) وإجراء توزيع البيانات بين العناصر المذكورة أعلاه. يتم حاليًا تضمين جميع هذه العناصر في سيليكون واحد داخل وحدة المعالجة المركزية ، ولكن لم يكن هذا هو الحال دائمًا.

تطور الجسر الشمالي

تم دمج العمارة الداخلية للجسر الشمالي في AMD Ryzen 3000

في البداية ، كان لكل من لوحات AMD و Intel وحتى الشركات المصنعة الأخرى مثل IBM هذه الشرائح موجودة فعليًا على اللوحة. في مواجهة الحاجة إلى إنشاء دوائر متكاملة تستهلك مساحة صغيرة وتقليل عدد المهام للمعالجات ، كانت الطريقة الوحيدة هي فصلها ، وتوصيل وحدة المعالجة المركزية بها من خلال FSB.

كان تعقيدها تقريبًا على مستوى المعالجات ، لذلك أنتجت أيضًا الحرارة واحتاجت خافضات حرارة. كما أنها كانت الطريقة الوحيدة لزيادة سرعة النظام. بدلاً من رفع مضاعف وحدة المعالجة المركزية ، كان ما تم القيام به هو رفع مضاعف FSB ، والذي سيكون اليوم BCLK أو Bus Clock. وبفضل هذا ، انتقلت الحافلة في النهاية من 400 ميجاهرتز إلى 800 ميجاهرتز ، مما أدى إلى ارتفاع تردد وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي.

كان السبب الرئيسي وراء بدء الشركات المصنعة الرئيسية لوحدة المعالجة المركزية في دمج هذه الشرائح داخل وحدات المعالجة المركزية الخاصة بهم يرجع إلى وقت الاستجابة الذي أدخلته. مع تجاوز المعالجات بالفعل تردد 2 غيغاهرتز ، بدأ الكمون بين ذاكرة الوصول العشوائي وذاكرة الوصول العشوائي يمثل مشكلة واختناقًا كبيرًا. بعد ذلك ، أصبح الاحتفاظ بهذه الوظائف على شريحة منفصلة أمرًا سيئًا.

بدأت Intel باستخدام مجموعة شرائح شمالية مدمجة في وحدة المعالجة المركزية من بنية Sandy Bridge في عام 2011 وتغيير تسمية وحدات المعالجة المركزية الخاصة بها إلى Intel Core ix. لا تزال وحدات معالجة Nehalem مثل Intel Core 2 Duo و Quad تحتوي على جسر شمالي منفصل عنها.

وإذا تحدثنا عن AMD ، فقد بدأت الشركة المصنعة في استخدام هذا الحل من معالجات Athlon 64 الأولى في وقت مبكر من عام 2003 مع تقنية HyperTransport لتوصيل الجسر الشمالي والجنوبي. الشركة المصنعة التي بدأت هندسة x86 مع 64 بت والتي ستضيف وحدة تحكم في الذاكرة إلى وحدة المعالجة المركزية الخاصة بها قبل منافسيها بوقت طويل.

الجسر الجنوبي: الوظائف والميزات

AMD X570

العنصر التالي في مقارنة مجموعة الشرائح الشمالية مقابل شرائح الجنوب سيكون الجسر الجنوبي أو يسمى أيضًا ICH (مركز وحدة تحكم الإدخال) في حالة Intel و FCH (دمج محور وحدة التحكم) في حالة AMD.

يمكننا القول بعد ذلك أن الجسر الجنوبي هو أهم شريحة موجودة على اللوحة الأم منذ أن تم نقل الجسر الشمالي إلى وحدة المعالجة المركزية. هذا هو فرقه الأول ، لأنه في الوقت الحاضر لا يزال مثبتًا عليه وعمليًا في نفس الوضع منذ إنشائه. هذه المجموعة الإلكترونية مسؤولة عن تنسيق أجهزة الإدخال والإخراج المختلفة التي يمكن توصيلها بالكمبيوتر.

نحن نفهم من خلال أجهزة الإدخال والإخراج كل شيء يعتبر منخفض السرعة مقارنة بناقل ذاكرة RAM. نتحدث على سبيل المثال عن منافذ USB ، ومنافذ SATA ، أو بطاقة الشبكة أو الصوت ، والساعة ، وحتى إدارة الطاقة APM و ACPI التي يديرها BIOS أيضًا. هناك العديد من الاتصالات بهذه الشريحة ، وينضم إليها ناقل PCIe 3.0 أو 4.0 أيضًا ، اعتمادًا على إنشاء وحدة المعالجة المركزية.

اكتسبت الشرائح قوة كبيرة في الوقت الحالي ، بسرعات تتجاوز 1.5 جيجا هرتز ، وتحتاج إلى أنظمة تبريد نشطة كما هو الحال في الجيل الجديد AMD X570. أقوىها مثل AMD المذكورة آنفاً و Intel Z390 ، لديها ما يصل إلى 24 ممر PCIe لتوزيع الاتصالات المختلفة للأجهزة الطرفية عالية السرعة مثل M.2 SSDs وفتحات PCIe الأخرى الموجودة في منطقة التوسع للوحة.

هذه الرقاقة موجودة منذ البداية في عام 1991 بمفهوم هندسة الحافلات المحلية. في ذلك ، تم تمثيل ناقل PCI في وسط الرسم التخطيطي ، بينما كان لدينا الجسر الشمالي صعودًا ، والجسر الجنوبي نزولًا ، المسؤول عن الأجهزة "الأبطأ".

شرائح الجنوب الحالية وأهميتها

لا تقوم مجموعة الشرائح بإدارة أجهزة الإدخال / الإخراج على اللوحة فحسب ، بل تلعب أيضًا دورًا مهمًا جدًا في التوافق مع وحدة المعالجة المركزية. في الواقع ، في معظم الحالات ، تظهر مجموعات الشرائح جنبًا إلى جنب مع وحدات المعالجة المركزية الجديدة التي تم طرحها في السوق ، وهي مرتبطة ببنيتها.

ليس هذا هو الحال دائمًا ، نظرًا لأن كل من AMD و Intel يحتويان على شرائح متوافقة مع أجيال مختلفة من وحدات المعالجة المركزية ، على الرغم من أنه حسب الحالة ، ستتوفر وظائف معينة أم لا. على سبيل المثال ، تدعم مجموعة شرائح AMD X570 PCIe 4.0 جنبًا إلى جنب مع AMD Ryzen 3000 الجديدة. ولكن إذا وضعنا Ryzen 2000 على لوحة ، وهو أيضًا متوافق ، فستصبح الحافلة PCIe 3.0. سيحدث نفس الشيء مع سرعة ذاكرة الوصول العشوائي وملامح مصنع JEDEC. يعتمد هذا التوافق إلى حد كبير على BIOS والبرامج الثابتة الخاصة به ، لأنه مسؤول في نهاية المطاف عن إدارة المعلمات الأساسية للعناصر المختلفة على اللوحة.

شرائح إنتل الحالية

شرائح	MultiGPU	حافلة	ممرات PCIe	معلومات
بالنسبة للجيل الثامن والتاسع من معالجات Intel Core مقبس LGA 1151
B360	لا	DMI 3.0 إلى 7.9 جيجابايت / ثانية	12 × 3.0	شرائح متوسطة المدى الحالية. لا يدعم رفع تردد التشغيل ولكنه يدعم ما يصل إلى 4x USB 3.1 gen2
Z390	CrossFireX و SLI	DMI 3.0 إلى 7.9 جيجابايت / ثانية	24 × 3.0	مجموعة شرائح Intel أكثر قوة حاليًا ، تُستخدم في الألعاب ورفع تردد التشغيل. عدد كبير من ممرات PCIe التي تدعم +6 USB 3.1 Gen2 و +3 M.2 PCIe 3.0
HM370	لا (شرائح كمبيوتر محمول)	DMI 3.0 إلى 7.9 جيجابايت / ثانية	16x 3.0	مجموعة الشرائح الأكثر استخدامًا حاليًا في دفتر ملاحظات الألعاب. يوجد متغير QM370 مع 20 حارة PCIe ، على الرغم من أنه لا يستخدم إلا قليلاً.
لمعالجات Intel Core X و XE في مقبس LGA 2066
X299	CrossFireX و SLI	DMI 3.0 إلى 7.9 جيجابايت / ثانية	24 × 3.0	مجموعة الشرائح المستخدمة لمعالجات إنتل الحماسية

شرائح AMD الحالية

شرائح	MultiGPU	حافلة	ممرات PCIe فعالة	معلومات
للجيل الأول والثاني من معالجات AMD Ryzen و Athlon في مقبس AMD
A320	لا	PCIe 3.0	4x PCI 3.0	إنها مجموعة الشرائح الأساسية في النطاق ، والموجهة نحو المعدات المبتدئة مع وحدة APU Athlon. يدعم USB 3.1 Gen2 ولكن ليس رفع تردد التشغيل
B450	كروس فاير إكس	PCIe 3.0	6x PCI 3.0	مجموعة شرائح متوسطة المدى لـ AMD ، والتي تدعم رفع تردد التشغيل وأيضًا جهاز Ryzen 3000 الجديد
X470	CrossFireX و SLI	PCIe 3.0	8x PCI 3.0	الأكثر استخداما لمعدات الألعاب حتى وصول X570. لوحاتها بسعر جيد وتدعم أيضًا Ryzen 3000
للجيل الثاني من معالجات AMD Athlon و الجيل الثاني والثالث من Ryzen في مقبس AM4
X570	CrossFireX و SLI	PCIe 4.0 x4	16x PCI 4.0	يتم استبعاد الجيل الأول فقط من Ryzen. وهي أقوى شرائح AMD التي تدعم حاليًا PCI 4.0.
لمعالجات AMD Threadripper مع مقبس TR4
X399	CrossFireX و SLI	PCIe 3.0 x4	4x PCI 3.0	مجموعة الشرائح الوحيدة المتاحة لـ AMD Threadrippers. ممرات PCI القليلة مدهشة حيث أن وحدة المعالجة المركزية تحمل كل الوزن.

ملخص الاختلافات شمال شرائح مقابل شرائح الجنوب

من خلال التوليف ، سنقوم بتفكيك جميع وظائف مجموعتي الشرائح لجعل الأمر أكثر وضوحًا لما يتم تخصيص كل واحدة له.

معمارية AMD Ryzen 3000 - X570

وظائف شمال شرائح الحالية

مع مرور الوقت ، ازدادت وظائف شرائح الشمال مقابل شرائح الجنوب بطريقة مدهشة إلى حد ما. في حين أن الإصدارات الأولى المدمجة في وحدات المعالجة المركزية تعاملت فقط مع التحكم في ناقل ذاكرة RAM ، فقد قامت الآن بتوسيع خياراتها مع وصول ناقل PCI-Express. دعونا نرى ما هي كل منهم:

• وحدة التحكم في الذاكرة والحافلة الداخلية: لا تزال هذه هي الوظائف الرئيسية. بالنسبة إلى AMD ، لدينا ناقل Infinity Fabric ولناقل Intel ناقل Ring و Mesh. ناقل 64 بت قادر على معالجة ما يصل إلى 128 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي في القناة المزدوجة أو القناة الرباعية (سلاسل 128 أو 256 بت في وقت واحد) مع ما يصل إلى 5100 ميجاهرتز في حالة AMD Ryzen 3000 الجديدة. الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية والجسر الجنوبي: بالطبع لدينا حافلة الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية والجسر الجنوبي الذي رأيناه. في حالة Intel ، تسمى DMI وهي في الإصدار 3.0 بسرعات نقل تبلغ 7.9 غيغابايت / ثانية. بالنسبة إلى AMD ، استخدم 4 حارات PCIe 4.0 في وحدات المعالجة المركزية الجديدة الخاصة بها ، والتي تصل أيضًا إلى 7.9 جيجابايت / ثانية. جزء من ممرات PCIe: تتمتع المعالجات الحالية ، أو بالأحرى الجسور الشمالية ، بالقدرة على توجيه البيانات مباشرة من فتحات PCIe. يتم قياس السعة في الممرات ، ويمكن أن يكون لها من 8 إلى 48 Threadrippers. هذه تذهب مباشرة إلى فتحات PCIe x16 لبطاقات الجرافيكس وحتى محركات أقراص M.2 SSD. أجهزة تخزين عالية السرعة: في الواقع ، هذه إحدى وظائف مجموعة الشرائح الشمالية الآن. يعالج جزءًا من التخزين وفقًا لتصميم اللوحة ونطاقها. تقوم AMD دائمًا بتوصيل فتحة M.2 PCIe x4 بوحدة المعالجة المركزية ، في حين أن Intel تفعل نفس الشيء لذكريات Intel Optane. منافذ USB 3.1 Gen2: حتى يمكننا العثور على منافذ USB متصلة بوحدة المعالجة المركزية ، وخاصة واجهة Intel Thunderbolt 3.0. الرسومات المتكاملة: بالمثل ، تحتوي العديد من وحدات المعالجة المركزية الحالية على رسومات مدمجة أو IGP ، والطريقة لنقلها إلى لوحة الإدخال / الإخراج للوحة هي من خلال وحدة التحكم الداخلية مع منفذ HDMI أو منفذ DisplayPort. بهذه الطريقة لدينا القدرة على تشغيل المحتوى بدقة 4K 4096 × 2160 @ 60 إطارًا في الثانية بدون مشاكل. Wi-Fi 6: بالإضافة إلى ذلك ، ستدمج وحدات المعالجة المركزية الجديدة وظائف الشبكات اللاسلكية مباشرة في رقائقها الجديدة ، مما يضيف المزيد من الوظائف مع معيار Wi-Fi الجديد الذي يعمل مع بروتوكول IEEE 802.11ax.

الجيل الثامن من معالجات Intel Core و Intel Z390

وظائف جنوب شرائح الحالية

من جانب الجسر الجنوبي ، سيكون لدينا حاليًا جميع الوظائف التالية:

• ناقل مباشر إلى وحدة المعالجة المركزية: كما ذكرنا سابقًا ، سيتم توصيل شرائح الشمال والجنوب من خلال ناقل لإرسال البيانات ذات الصلة إلى وحدة المعالجة المركزية. تعمل كل من Intel و AMD بسرعة قريبة من 8 جيجابايت / ثانية اليوم. جزء من ممرات PCIe: الجزء الآخر من ممرات PCI التي لا تحتوي عليها وحدة المعالجة المركزية هو الجسر الجنوبي ، في الواقع ، سيكونون بين 8 و 24 اعتمادًا على أداء مجموعة الشرائح. يتم توصيل فتحات M.2 PCIe x4 وفتحات PCIe التوسعة ومنافذ عالية السرعة مختلفة مثل U.2 أو SATA Express. منافذ USB: ستذهب معظم منافذ USB مباشرة إلى هذه الشرائح ، باستثناء حالات معينة كما ذكرنا من قبل. نتحدث حاليًا عن منافذ USB 2.0 و 3.1 Gen1 (5 Gbps) و 3.1 Gen2 (10 Gbps). الشبكة وبطاقة الصوت: سيكون مكونا التمدد الأساسيان الآخران هما بطاقة شبكة إيثرنت وبطاقة الصوت ، وهي متصلة دائمًا بمجموعة الشرائح هذه. منافذ SATA ودعم RAID: وبالمثل ، سيتم دائمًا ربط التخزين البطيء بالجسر الجنوبي. تتراوح السعة من 4 إلى 8 منافذ SATA. كما أنه يوفر القدرة على إنشاء RAID 0 و 1 و 5 و 10. ناقل ISA أو LPC: لا يزال هذا الناقل صالحًا على اللوحات الأم الحالية. لقد قمنا بتوصيل المنافذ المتوازية والمتسلسلة ، بالإضافة إلى الماوس ولوحة المفاتيح PS / 2. ناقل SPI و BIOS: بالمثل ، يتم الحفاظ على هذا الناقل ، مما يوفر الوصول إلى تخزين الفلاش الخاص بـ BIOS. SMBus لأجهزة الاستشعار: درجة الحرارة وأجهزة استشعار RPM تحتاج أيضًا إلى حافلة لإرسال البيانات ، وهذا سيكون مسؤولاً عن القيام بذلك. تحكم DMA: يوفر هذا الناقل الوصول المباشر إلى ذاكرة RAM لأجهزة ISA. إدارة طاقة ACPI و APM: أخيرًا ، تدير مجموعة الشرائح جزءًا من إدارة الطاقة ، وتحديدًا كيفية عمل وضع توفير الطاقة لإيقاف تشغيل النظام أو تعليقه.

استنتاج حول شرائح الشمال مقابل شرائح الجنوب

حسنًا ، يصل هذا المقال إلى هذه النقطة التي نفصل فيها بالتفصيل ما يتكون منه الجسر الشمالي والجسر الجنوبي. بالإضافة إلى ذلك ، شهدنا تطورها وجميع وظائف كل منها على اللوحات الأم الحالية.

الآن نترك لك بعض مقالات الأجهزة لمواصلة التعلم:

إذا كان لديك أي أسئلة أو تريد إجراء تصحيح حول المحتوى ، فاترك لنا تعليقًا في المربع. نأمل أن تجدها مفيدة.