Das geht in der Presse doch reichlich durcheinander. Gerade wegen ATI/AMD wird Chipsatz immer häufiger mit Grafik-Prozessoren in Zusammenhang gebracht.
TATSACHE ist:
Ein Chipsatz besteht traditionell aus zwei kleinen Chips (Northbridge und Southbridge), die die Kommunikation des Prozessors mit dem Mainboard gewährleisten. Bei Athlon 64 ist die Northbridge teilweise überflüssig geworden, weil die RAM-Verwaltung (sonst Hauptaufgabe der Northbridge) in den Prozessor rein verlegt wurde.
MIT GRAFIK haben Chipsätze daher wenig zu tun. Die in fast allen Rechner vorhandene separate Grafikkarte wird über den PCI-Bus oder PCI-Express-Bus, den die Northbridge ebenfalls steuert, an den Prozessor angebunden.
Eine AUSNAHME sind Billig-Chipsätze, vor allem für Notebooks oder für Platz sparende Rechner im Mikro-ATX-Format.
Bei denen KANN in die Northbridge auch eine einfache Grafikfunktion eingebaut werden, die freilich nur für Office-Aufgaben taugt (vergleichbar einer Billig-Grafikkarte für 40 Euro). Intel macht das mit dem 900G-, 915G- und 945G-Chipsatz (man beachte das "G"!), Nvidia mit dem nForce 410 bis 430 Chipsatz.
VERWIRRUNG kommt offenbar auf, weil mit Nvidia und ATI zwei traditionelle Grafikkarten-Herstelle Chipsätze liefern, die aber nur zu einem kleinen Teil überhaupt integrierte Grafikkfunktionen haben.
Die meisten wie nforce 3, 4 oder 5 oder Intel 915, 945 und 965/975 enthalten KEINE integrierten Grafikfunktionen.
Die Behauptung, mit Chipsätzen sei das große Geld zu verdienen, ist Unsinn. Die kosten vielleicht 20 % des Mainboard-Preises, also ca. 20 Euro pro Board. Wahr ist allerdings, dass CPU-Hersteller ihre Prozessoren nicht gut verkaufen können, wenn es zuwenig passende Chipsätze gibt. Das war bei Intel letzten Winter mit dem 945-Chipsatz teilweise der Fall. Nvidia sprang mit dem nForce 4, der auch SLI ermöglicht, in die Bresche.
Um CENTRINO macht Intel seit Jahren einen starken Marketing-Rummel, an dem bei näherer Betrachtung wenig dran ist. Centrino enthält außer der North- und Southbridge noch einen dritten Chip von Intel, der der WLAN-Verwaltung (drahtlose Netze) enthält. Intel griff nun zum dem Marketing-Trick, den Prozessor mit in das Centrino-Paket zu schnüren. Centrino besteht daher aus Pentium-M, North- und Southbridge sowie WLAN-Chip. Durch diese "Lieferung aus einer Hand" ist eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet, die Notebookhersteller zu schätzen wissen. Das war's.
Nun will Intel dieses "Plattform-Marketing" auch auf Desktop-Modelle ausweiten. Mehr als Marketing ist das aber nicht. Denn schon seit 15 Jahren gibt es Mainboards, die Intel-eigene Chipsätze enthalten. Da ist dann auch alles aus einer Hand. Ob die Netzwerkkarte oder WLAN auch noch von Intel ist, ist zweitrangig.
Aufbau und Aufgaben des Mainboards
Auf den ersten Blick hin könnte man meinen, ein Mainboard besteht aus einem Plastikbrett, vielen Chips und Sockeln darauf, die mit Leiterbahnen auf diesem Brett verdrahtet sind. So ganz falsch ist das sicherlich nicht, jedoch übersieht man ganz einfach, dass die Mainboards schichtenweise aufgebaut sind. Es befinden sich also nicht nur Leiterbahnen auf dem Board, sondern auch darin und darunter. Beim derzeitigen Stand der Technik werden Boards für Dual-CPU´s 6-8-lagig gebaut, bei den Single-CPU Boards geht der Trend vom 6- zum 4-lagigen, denn weniger Lagen bedeuten geringere Produktionskosten.
Chipsatz
Die Funktionsweise des Chipsatzes ist äußerst komplex. Die heutigen Chipsätze sind richtige Funktionsgiganten: Aufgaben, die früher von vielen einzelnen Chips (z. B. Tastaturcontroller, Uhrenbaustein, Programmable Interrupt Controller (PIC), etc.) erfüllt wurden, werden heute von wenigen, kleinen Bausteinen übernommen, die den Namen "Chipsatz" gar nicht mehr verdienen. Die Bemühungen gehen so weit, dass man alle Funktionen in einen einzigen Chip integrieren möchte - nicht zuletzt natürlich, um die Kosten zu senken.
Der erste Ansatz zur Integration der Einzelchips kam 1988 von "Chips and Technologies", einer mittlerweile von Intel aufgekauften Firma, mit dem NEAT-Chipsatz für den 80286. Die Chipsatzintegration schritt immer weiter fort, bis "Chipzilla" Intel die Bridge-(Brücken-) Architektur erfand. Hier besteht der Chipsatz hauptsächlich aus einer "Northbridge" und einer "Southbridge". Ein weiterer Ansatz zur Integration bis auf zwei Hauptchips kam ebenfalls von Intel, als die Hub-Architektur eingeführt wurde. "Weltmeister" der Integration ist jedoch die gegenüber Intel kleine Chipsatzschmiede von SiS, denen es mit den Chipsätzen 635 und 735 gelang, Northbridge und Southbridge in einem einzigen Chip zu vereinen. Mitlerweile geht man davon teilweise wieder ab, da man mit dem Bridge-System schneller neue Features integrieren kann.
Bridge-Architektur
Wie bereits erwähnt, wurde die Bridge-Architektur von Intel entwickelt, und wird mittlerweile von anderen Chipsatzherstellern wie VIA, SiS oder ALi mit mehr oder weniger großen Modifikationen adaptiert.
Ein Bridge-Chipsatz besteht hauptsächlich aus zwei Chips, der sogenannten Northbridge und der Southbridge. Namensgebend für diese Chips sind zum einen ihre Lage im Schaltdiagramm (North = Norden, also oben; South = Süden, also unten), und zum anderen ihre Eigenschaft als Bindeglieder, was mit dem Wort Bridge ( = Brücke, also ein Bindeglied) zum Ausdruck gebracht werden soll.
Hauptaufgabe der Northbridge ist die Anbindung der CPU an das System. Des weiteren sind auch AGP-Bus, RAM und der PCI-Arbiter (PCI-"Schiedsrichter"; kontrolliert die Zugriffe auf die PCI-Geräte) in der Northbridge integriert. Die Northbridge verhält sich demnach auch wie ein PCI-Gerät und ist über den PCI-Bus an die Southbridge angeschlossen. Neuere Konzepte benutzen jedoch nicht mehr den PCI-Bus als Verbindung von North- und Southbridge, da er mit 133MB/s zu langsam scheint. Stattdessen werden andere Bus-Systeme integriert, damit die Daten schneller zwischen den Bridges ausgetauscht werden können. Dazu gehört VIA's "V-Link" mit bis zu 533MB/s, Intel's "Hub-Link" mit 266MB/s, Hub-Link 2.0 mit bis zu 1GB/s und "Infiniband" mit 500MB/s pro Kanal, AMD´s "HyperTransport" mit 6.4GB/s, SiS' MuTIOL mit maximal 1GB/s, ServerWorks IMB (Inter Module Bus) mit 3.2GB/s und weitere.
Da in der Northbridge offensichtlich kaum Schnittstellen integriert sind, muss die Southbridge für diese Aufgabe herhalten, weshalb moderne Southbridges ob ihrer Funktionsvielfalt oft den Beinamen "Super Input/Output Controller" erhalten. Dieser Begriff stammt jedoch aus früheren Zeiten, als es einen Chip gab, der für Floppy, IDE, Serielle-, Parallele-, Infrarot- und BIOS-Schnittstellen zuständig war. Dieser "Super I/O" ist mittlerweile in die Southbridge integriert. Sie beinhaltet zusätzlich zu den Funktionen des "Super I/O" noch den SMB (System Management Bus), RTC (Real Time Clock), CMOS (nichtflüchtiger BIOS-Bestandteil), (A)PIC, APM (Advanced Power Management) und ACPI (Advanced Configuration And Power Management Interface), PCI-to-ISA Bridge und Hardwaremonitoring.
Hub-Architektur
Seit der Einführung der i8xx-Chipsätze verfolgt Intel nicht mehr die Bridge-Architektur, sondern versucht die Komponenten via sogenannter Hubs ( = Radnaben) anzubinden. Eingeführt wurde diese Architektur mit dem i810 ("Whitney"). Im Gegensatz zum Bridge-System werden die Komponenten bei Hubs eher in einer Stern-Struktur angeordnet. Die verschiedenen Hubs sind jetzt untereinander nicht mehr mit dem PCI-Bus, sondern über das "Hub-Link Interface" verbunden, welches in der Version 1 bis zu 266MB/s an Daten transportieren kann, ab Version 2.0 sogar bis zu 1GB/s.
Cache
Häufig tauchen im Zusammenhang mit dem Cache die Begriffe "Write-Back" und "Write-Through" auf. Auch diese Mechanismen haben eine Auswirkung auf die cacheable Area. Diese beiden Begriffe beschreiben das Verhalten bei einem Schreibzugriff, denn auch dabei kann es vorkommen, dass die Zieladresse gerade vom Cache erfasst wird. Bei Write-Through werden die Daten nicht nur in den Cache geschrieben, sondern auch gleichzeitig in den Hauptspeicher. Bei Write-Back wird zunächst einmal nur der Cacheinhalt verändert. Damit diese Daten später nicht verloren gehen, wenn dieser Teil des Cache für andere Daten benötigt wird, muss der Cachecontroller sie zu diesem Zeitpunkt zurückschreiben. Dieser Schreibvorgang sollte natürlich nur dann ausgeführt werden, wenn auch tatsächlich Änderungen vorliegen, damit keine Performanceverluste auftreten. Dazu vermerkt der Cachecontroller im sogenannten Dirty-Tag, ob dieser Teil des Cache verändert wurde und deshalb erst zurückgeschrieben werden muss. Einige Chipsätze zweigen das Dirty-Tag vom normalen Tag-RAM (das auch Adress-Tag genannt wird) ab. In diesem Fall halbiert sich die cacheable Area im Write-Back-Betrieb, da das Adress-Tag nun 1 Bit schmaler geworden ist. Wer ein Board mit einem Chipsatz besitzt, der beide Betriebsarten beherrscht, der kann beruhigt zugunsten der cacheable Area auf den Write-Back-Betrieb verzichten, da der Write-Back-Modus bei den modernen CPUs und Chipsätzen die Leistung nur noch minimal steigern kann.
Häufig taucht die folgende Frage auf: "Die cacheable Area meines Boards ist nur 64MB groß. Kann ich trotzdem mehr Speicher einbauen?" Die Antwort heißt: Ja. Aber man muss, wie schon gesagt, mit Performanceverlusten rechnen. Mehr Hauptspeicher wäre nur dann sinnvoll, wenn dadurch verhindert wird, dass der Rechner ständig "swappt", wie es z. B. bei der Bearbeitung sehr großer Bilder mit dem Photoshop geschehen kann - selbst ungecachetes RAM ist um ein vielfaches schneller als eine Festplatte! Es sollte aber klar sein, dass das nur eine Notlösung darstellt.
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