Srce računalnika

Objavljeno: 28.2.2006 11:12 | Avtor: Peter Šepetavc | Kategorija: Preizkusi | Revija: Februar 2006

Sistemski nabor je kot del osnovne plošče nekako skrit, ko ob nakupu pretehtavamo sestavne dele računalnika. Na podlagi sistemskega nabora izbirajo plošče navdušenci, večini, ki kupi že sestavljen računalnik, pa se še sanja ne, kaj imajo na osnovni plošči.

Kdo izdeluje sistemske nabore

Sistemski nabori so v osnovni precej manj zapletena vezja kot npr. procesorji, tako da ne čudi, da jih izdeluje kar nekaj podjetij. Med njimi najdemo tri največje izdelovalce procesorjev x86: Intel, AMD in VIA. Intel spada med večje izdelovalce sistemskih naborov, prav tako VIA, ki poleg naborov za procesorje Intel in AMD izdeluje nabore za lastno platformo VIA Epia. AMD je na trgu naborov precej manj dejaven in se je v zgodovini omejil na izdelavo lastnega nabora ob splovitvi nove tehnologije procesorjev, ko nabori drugih izdelovalcev še niso bili na voljo (kot npr. ob splovitvi prvega procesorja Athlon in prvega Athlona 64). Ko drugi izdelovalci nadoknadijo začetni zaostanek, se podjetje s trga naborov začasno umakne in se posveti procesorjem, partnerji pa poskrbijo za sistemske nabore. Oba, Intel in AMD, s svojimi nabori podpirata le lastne procesorje, VIA pa izdeluje nabore tako za AMD kot za Intel.

Porazdelitev trga sistemskih naborov

Poleg izdelovalcev procesorjev sta na trgu naborov dejavna tudi največja izdelovalca grafičnih procesorjev, ATI in nVidia. nVidia se je pred leti podala na trg naborov s tem, da je izdelala sistemski nabor za Microsoftov igralnik Xbox, ki je opremljen z Intelovim procesorjem. Pogodba je nVidii do nedavna prepovedovala izdelavo nabora za procesorje Intel, tako da je podjetje izkušnje pri izdelavi tega nabora uporabilo pri izdelovanju naborov za procesorje AMD. S predstavitvijo zadnjega rodu nVidiinih naborov pa je podjetje dejavno tudi na trgu naborov z Intelovimi procesorji.

nVidiin veliki tekmec ATI je na trgu sistemskih naborov dejaven precej manj časa. Izdelovanja naborov se je resneje lotil šele leta 2003, prej pa je dobavljal samo nekaj čipov v skupku, ki sestavljajo nabor. ATIjevi nabori so na voljo tako za Intelove kot AMDjeve procesorje.

Na koncu moramo omeniti še dva izdelovalca, ki sicer ne izdelujeta samo sistemskih naborov, sta pa po tem najbolj prepoznavna in najuspešnejša. Obe podjetji sta tajvanski: SiS in ALi/ULi. Usmerili sta se predvsem na sistemske nabore za osnovne plošče nižjega cenovnega razreda. Plošče z njunimi izdelki namreč v praksi malce zaostajajo za konkurenco po zmogljivostih, a moramo omeniti, da so npr. SiSovi nabori eni prvih, ki podprejo novosti na trgu, kot so novi vmesniki in vodila. ALi/ULi, ki je bil do nedavna v lasti Acerja, je pred kratkim prevzela nVidia in s tem svojo ponudbo razširila tudi na nabore nižjega cenovnega razreda. Gre za potezo, ki bo povzročila težave predvsem ATIju, saj je ATI pri svojih naborih pogosto uporabil čip podjetja ULi v povezavi s svojim.

Nabori za prenosnike

Pri prenosnikih ima sistemski nabor na neki način manjšo težo, saj si osnovne plošče z naborom ne moremo preprosto izbrati, oz. jo zamenjati kot pri namiznih računalnikih. Po drugi strani pa ima večina prenosnikov grafični procesor vgrajen v sam sistemski nabor, tako da je od nabora odvisna tudi 3D grafična zmogljivost prenosnika.

Podobno kot pri procesorjih za prenosnike je tudi pri sistemskih naborih za prenosnike jasno, kdo kraljuje med izdelovalci: Intel v okviru tehnologije Centrino ponuja skupek procesorja, sistemskega nabora in brezžičnega omrežnega vmesnika. To pomeni, da morajo izdelovalci prenosnikov, če želijo na ohišje nalepiti oznako Centrino (ki je med kupci prenosnikov zelo prepoznavna, tako da je odločitev v prid nakupu vseh sestavnih delov Centrina dokaj lahka), ob procesorju kupiti tudi Intelov sistemski nabor. Posledica tega je, da sistemskih naborov za prenosnike z Intelovimi procesorji konkurenčnih izdelovalcev ni. Intel pa s skupnim razvojem procesorja in nabora poskrbi za bolj usklajeno delovanje in nižjo porabo vseh sestavnih delov prenosnika, tako da bi morebitni konkurenti že po tehnološki plati težko dosegli velikana iz Kalifornije.

AMD je na trgu prenosnikov precej manj uveljavljen, podobno kot pri namiznih računalnikih pa s svojim procesorjem ne ponuja tudi sistemskega nabora. To je seveda dobro za odnose s partnerji, ki tako pridejo do svojega kosa pogače, pa tudi kupec ima na voljo različne modele prenosnikov z istim procesorjem, a različnimi nabori, in s tem nekoliko (resnici na ljubo zelo malo) več svobode pri izbiri lastnosti prenosnika. Po drugi strani analitiki opozarjajo, da je Intel s Centrinom pokazal, da je poraba sestavnih delov prenosnega računalnika odvisna od usklajenosti vseh sestavnih delov in skupen razvoj procesorja in nabora pri tem prinaša tehnološko prednost. AMD s svojimi prenosniškimi procesorji uporablja predvsem ATIjeve nabore. ATI ima namreč veliko izkušenj z izdelavo grafičnih procesorjev za prenosnike, ki jih je uporabil pri razvoju prenosniških naborov. Še manjši tržni delež imata VIA in SiS, ki sta pred splovitvijo procesorjev Pentium M imela kar precej

Kako delujejo

Sistemski nabor je skupek več čipov (v nekaterih primerih tudi samo enega), ki so vsi namenjeni opravljanju nekaterih nalog in se tudi prodajajo kot en skupni izdelek. V osebnem računalništvu je sistemski nabor navadno sestavljen iz dveh čipov, ki ju imenujemo severni most ("northbridge") in južni most ("southbridge"). V nekaterih primerih sta oba čipa na voljo na enem samem vezju, tako da je s tehnološkega vidika nesmiselno govoriti o posameznih delih - kljub temu se obe imeni uporabljata tudi za posamezne dele vezja na tem skupnem čipu, pač glede na to, kakšno nalogo opravljajo.

Ime obeh čipov izhaja iz shem osnovnih plošč. Na vrhu plošče je bil navadno narisan procesor, pod njim je severni most s pomnilnikom in grafičnim vmesnikom, na dnu plošče pa južni most, na katerega je priključena druga zunanja oprema računalnika.

Shema običajnega sitemskega nabora.

Severni most

Severni most je odgovoren za "hitre" povezave v računalniku. Pri tem je za končno zmogljivost računalnika najpomembnejša povezava med procesorjem in pomnilnikom, ki navadno poteka prek severnega mosta. Nanj so priključena tudi hitrejša vodila, kot so AGP in PCI Express, tako da prek severnega mosta poteka tudi komunikacija med grafično kartico in preostankom računalnika. Pri nekaterih sistemskih naborih je vanj vgrajen tudi grafični procesor (navadno nižjega zmogljivostnega razreda). Če gre za tak nabor, je grafični procesor vedno del severnega mosta, za grafični pomnilnik pa odščipne kar del sistemskega pomnilnika. Zadnja povezava, ki jo ima severni most, je namenjena komunikaciji z južnim mostom.

Severni most "določa", katere procesorje sistemski nabor podpira in kakšno vrsto pomnilnika lahko uporabimo v računalniku. Običajen sistemski nabor podpira le eno ali dve družini procesorjev, ki sta na istem podnožju in med seboj združljivi (npr. Pentium 4 in Celeron D), in eno vrsto pomnilnika. Seveda so tudi izjeme, tako da nekaj sistemskih naborov podpira tako pomnilnik DDR kot DDR2.

Zmogljivost severnega mosta določa zmogljivost celotnega sistemskega nabora, povezava med procesorjem in severnim mostom pa je nasploh najpomembnejša podatkovna pot v računalniku. Tako severni most določa največjo hitrost pomnilniškega vodila in količino pomnilnika, ki jo lahko namestimo na osnovno ploščo. Južni most mora biti s severnim združljiv, ni pa nujno, da je izdelek istega izdelovalca - ATI je v svojih prvih sistemskih naborih uporabljal južni most podjetja ULi, sam pa je razvil le severni most. Kljub temu so izdelovalci osnovnih plošč pri izbiri južnega mosta precej omejeni s severnim in se odločajo za kombinacijo čipov istega izdelovalca.

Severni most je eden izmed sestavnih delov računalnika, ki se precej greje. Zato imajo bolj ali manj vse osnovne plošče na severni most nameščeno hladilno rebro, ki mu nemalokrat dela "družbo" ventilator. Ker gre za ventilator manjših mer, se navadno vrti dokaj hitro in je tako lahko eden glasnejših sestavnih delov računalnika. Tisti, ki pri računalniku cenijo predvsem tiho delovanje, naj bodo zato pri izbiri osnovne plošče pozorni tudi na to, ali je severni most pasivno ali aktivno hlajen.

Kljub temu da gre za enega najpomembnejših čipov v računalniku (poleg sistemskega in grafičnega procesorja), pa severni most v prihodnje verjetno ne bo več imel take vloge, kot jo je imel do zdaj. AMDjevi procesorji Athlon 64 in Opteron imajo pomnilniški krmilnik že vgrajen v sam procesor in s pomnilnikom komunicirajo neposredno, brez severnega mosta. Severni most je tako precej manj zapleteno vezje in ga je laže združiti v en čip skupaj z južnim mostom. Drugi izdelovalci procesorjev se zaenkrat še niso odločili za tak korak, kljub temu pa lahko pričakujemo, da bo v prihodnje precej več procesorjev imelo tudi pomnilniški krmilnik, severni most pa bo skupaj z južnim združen v en čip, ki ga bomo seveda še vedno imenovali sistemski nabor (dokler ne bo kak izdelovalec tudi preostale naloge integriral v procesor).

Sistemski nabor navadno sestavljata dva čipa - severni most (zgoraj) in južni most (spodaj).

Južni most

Južni most je manj zapleten izmed obeh čipov, ki sestavljata sistemski nabor, in ga na osnovni plošči tudi laže neposredno vidimo. Ker gre za manj zmogljivo vezje, ga navadno ni treba dodatno hladiti s hladilnimi rebri, tako da je sam čip vsem na očeh, če odpremo računalnik. Južni most s procesorjem ni povezan neposredno, temveč prek severnega mosta. Povezava med severnim in južnim mostom je bila v preteklosti ozko grlo celotnega sistema, saj so izdelovalci navadno uporabili kar vodilo PCI. Pri sodobnih naborih za povezavo med obema čipoma skrbi namensko vodilo, ki je od izdelovalca do izdelovalca različno.

Južni most skrbi za vsa vodila in vmesnike, ki niso neposredno priključeni na severni most. "Odgovoren" je za razširitvena vodila PCI in PCI Express (del vodil PCI Express, namenjen komunikaciji z grafično kartico, je priključen neposredno na severni most) in v starejših računalnikih za vodilo ISA. Sestavni del južnega mosta je vhodno/izhodni vmesnik s krmilnikom za prekinitve, ki omogoča priključevanje pomnilniških naprav, kot so diski in optične enote, prek vodil IDE in SATA. Sodobni razširitveni vmesniki, kot sta USB in Firewire, so prav tako povezani prek južnega mosta, lahko pa podpirajo tudi starejše vmesnike za povezovanje z napravami, kot so zaporedni in vzporedni vmesnik ter vmesnik PS/2, čeprav za zadnje navadno skrbi dodaten čip, ki je povezan na južni most.

V večino današnjih osnovnih plošč je vgrajen tudi zvočni procesor, bodisi v južnem mostu ali pa na osnovni plošči kot poseben procesor, povezan z južnim mostom. Manj znane (in vidne) naloge južnega mosta so, da skrbi za varčevanje z energijo in da je vanj vgrajen urni signal, ki skrbi za takt procesorja.

Morebitne dodatne čipe na osnovni lošči, kot je npr. dodaten krmilnik SATA, ki je nameščen na večino osnovnih plošč višjega cenovnega razreda, s preostankom računalnika prav tako povezuje južni most.

Sistemski nabori za Intel in AMD

Največji izdelovalec naborov za Intelove procesorje je sam Intel. Trenutna ponudba Intelovih sistemskih naborov obsega izdelke družine naborov 800 in 900, pri čemer so prvi namenjeni nižjemu in srednjemu cenovnemu in zmogljivostnemu razredu računalnikov, nabori z višjo oznako pa zmogljivejšim sistemom.

Intel D955XBK (Intel 955X)

Paradni konj med Intelovimi sistemskimi nabori je Intel 975X. Gre za povsem nov nabor, ki ga je podjetje predstavilo skupaj s procesorji družine 900. Podpira procesorsko vodilo s taktom 800 ali 1066 MHz in do 8 GB pomnilnika DDR2, pri čemer je podprt tudi pomnilnik z odpravo napak ECC, seveda pa ne manjka podpora dvokanalnemu dostopu do pomnilnika. Za povezavo z eno ali dvema grafičnima karticama skrbi vodilo PCI Express (1 × 16x ali 2 × 8x). Severni in južni most sta povezana z vodilom DMI s prepustnostjo 2 GB/s.

Intel D975XBX (Intel 975X)

Južni most nabora podpira do osem priključkov USB 2.0, štiri priključke SATA, ki omogočajo združevanje diskov v diskovno polje RAID, šest vmesnikov PCI in šest vmesnikov PCI Express 1x. Zvočni procesor Intel HD Audio je v južni most vgrajen, izdelovalci osnovnih plošč pa lahko po želji na vmesnik PCI Express priključijo gigabitni omrežni vmesnik.

Shema nabora Intel 975X.

VIA s svojimi sistemskimi nabori pokriva tako AMDjeve kot Intelove procesorje, pri čemer je Intelom namenjena družina PT. PT894Pro, najzmogljivejši nabor iz družine, po lastnostih ne zaostaja za podobnimi izdelki. Gre za nabor s podporo vodilu PCI Express, precej bolj zanimiv pa je njihov po zmožnostih najboljši izdelek, PT880 Ultra. Nabor namreč omogoča enostaven prehod na nove tehnologije, ki so se uveljavile leta 2005, kot so vmesnik PCI Express in pomnilnik DDR2, pri tem pa ne pozablja na vse, ki želijo z novo ploščo uporabiti starejše grafične kartice AGP in pomnilnik DDR.

Albatron PX915GC Pro-G (Intel 915G)

Severni most ima tako dva pomnilniška krmilnika, DDR in DDR2, oba pa podpirata dvokanalni dostop do pomnilnika. V severnem mostu je še krmilnik za vmesnik PCI Express 16x in za vmesnik AGP. Obe grafični kartici lahko delujeta hkrati, vendar ne zmoreta prikazovati slike skupaj na istem zaslonu (kot npr. pri prikazu slike SLI). Povezava z južnim mostom poteka prek vmesnika V-Link.

Južni most so pri VII razdelili na tri dele: VIA Vynil Audio je zvočni procesor, ki omogoča osemkanalni zvok. VIA DriveStation je tržno ime za krmilnik IDE in SATA. Omogoča priklop do štirih naprav IDE in štirih SATA, pri čemer lahko slednje povežemo v diskovno polje RAID. VIA Connectivity pa skrbi za razširitvene vmesnike in povezave: šest priključkov PCI, osem priključkov USB 2.0 in modem.

Shema nabora VIA PT880 Ultra.

SiS se je na trgu uveljavil predvsem kot ponudnik poceni izdelkov, ki se na zgornjem delu trga po zmogljivostih ne morejo meriti z najboljšimi, se pa zato brez težav borijo s cenejšimi različicami naborov. Podjetje je bilo tudi eno prvih, ki je poskusilo oklestiti stroške proizvodnje nabora tako, da je severni in južni most združilo v en čip, vendar se tak model zaenkrat še ni najbolj prijel.

Asus P5VD1-X (Asus P5VD1-X)

SiS656FX je najzmogljivejši nabor podjetja SiS, ki podpira tudi dvojedrne Intelove procesorje. Pomnilniški krmilnik omogoča nekoliko svobode pri izbiri pomnilnika, saj podpira tako DDR (s taktom do 400 MHz) kot DDR2 (s taktom do 667 MHz). Vodilo PCI Express 1x omogoča priklop ene grafične kartice. Z južnim mostom je severni most povezan prek vodila MuTIOL s prepustnostjo 1 GB/s in taktom 533 MHz.

Foxconn SIS760GXK8MC-S (Foxconn SIS760GXK8MC-S)

Južni most omogoča priklop do štirih diskov SATA, ki jih lahko združujemo v diskovna polja RAID. Zvočni del sicer omogoča osemkanalni zvok, vendar za večino obdelave poskrbi gonilnik v operacijskem sistemu.

Med izdelovalci naborov za AMD je najbolj uveljavljeno podjetje nVidia. Družina naborov nForce je svojo pot začela kot eden prvih naborov z integriranim grafičnim procesorjem, prevladujoč tržni delež med nabori za AMD pa je podjetje doseglo s prvim naborom brez integrirane grafike, nForce 2. Trenutna ponudba ima že zaporedno številko 4, v okviru družine nForce4 pa ponuja nVidia kar nekaj izdelkov, ki se med seboj razlikujejo po zmogljivostih in seveda tudi po ceni. Zanimivo, da se nabori nForce4 v povezavi z Intelovimi procesorji niso najbolj uveljavili, kljub temu da je šlo za prvi nabor za Intelove procesorje, ki je omogočal priklop dveh grafičnih kartic v načinu SLI. Razlog je tudi v tem, da najzahtevnejši igričarji raje posegajo po AMDjevih procesorjih, saj se ti v igrah navadno bolje obnesejo.

AsRock K8N-Upgrade NF3 (nVidia nForce 3 250)

nForce 4 SLI 16x za Intel podpira do 40 stez PCI Express. Pri tem je povezavi z grafičnima karticama namenjenih 2 × 16 stez (pri večini naborov s podporo dvema grafičnima karticama si oba priključka delita 16 stez). Severni most podpira še dvokanalni dostop do pomnilnika DDR2. Ločnica med severnim in južnim mostom je pri nForce 4 SLI manjša kot pri drugih sistemskih naborih, saj vsak izmed čipov poskrbi za enega izmed vmesnikov PCI Express 16x. Posebnost nabora je v vgrajenem strojnem požarnem zidu. ActiveArmor je skupek strojne in programske opreme, ki vgrajeni gigabitni omrežni vmesnik zaščiti pred nepooblaščenimi dostopi in tako bolje skrbi za varnost sistema (če je požarni zid seveda dobro nastavljen), kot če bi si v sistem namestili katerega izmed programskih požarnih zidov. Novi nVidiini nabori so rekorder še na enem področju - podpirajo kar do deset priključkov USB 2.0.

Shema nabora nForce4 SLI 16x.

ATI je na trg sistemskih naborov vstopil precej pozneje od nVidie, zaostanek pa se pozna tudi pri tržnem deležu obeh podjetij, saj je ATI v precejšnjem zaostanku. Radeon Xpress 200 Crossfire naj bi zaostanek za nVidio in drugimi zmanjšal, saj po tehničnih značilnostih spada med zmogljivejše sistemske nabore na trgu. Gre za nabor, ki je na voljo tako v različici za Intelove procesorje kot za AMDje, večinoma pa po njem posegajo lastniki ATIjevih grafičnih kartic s podporo povezovanju Crossfire. Ta podobno kot nVidiin SLI omogoča hkratno delovanje dveh grafičnih kartic s skupnim prikazom slike na enem zaslonu.

MSI P4N Diamond (nVidia nForce 4 SLI Intel)

V različici za AMDjeve procesorje Xpress 200 seveda nima pomnilniškega krmilnika, je pa zato v vsakem primeru v severni most vgrajen grafični procesor. Obenem nabor podpira tudi priklop dveh grafičnih kartic PCI Express 16x, vsi grafični procesorji, tako na karticah kot v naboru, pa lahko sliko prikazujejo hkrati. Na severnem mostu je tudi krmilnik za preostanek vodil PCI Express.

Gigabyte GA-K8N Ultra SLI (nVidia nForce 4 SLI)

Južni most podpira do osem priključkov USB 2.0, štiri naprave SATA in štiri naprave IDE, vgrajen zvočni procesor ATI HD Audio pa skrbi za zvok in morebitni modem, ki ga lahko izdelovalec osnovne plošče namesti kar neposredno na ploščo.

Shema nabora ATI Radeon Xpress 200 Crossfire

Na koncu omenimo še sistemske nabore izdelovalca ULi. Podjetje je bilo že prej bolj kot po celotnih naborih znano po južnih mostovih, ki so jih prilagodili severnemu mostu naročnika. S prevzemom s strani nVidie bodo izdelki ULijevih inženirjev svoje mesto verjetno našli v nVidiinih sistemskih naborih nižjega cenovnega razreda.

DFI LANParty UT RDX200 (ATI Radeon Xpress 200 Crossfire)

Prihodnost sistemskih naborov

V bližnji prihodnosti bodo izdelovalci sistemskih naborov precej bolj na očeh kot nekdaj. Če je še pred nekaj leti veljalo, da sistemski nabor pravzaprav ni preveč pomemben, je danes izbira osnovne plošče in s tem nabora ena pomembnejših odločitev, ko kupujemo zmogljiv računalnik po delih. Večji poudarek osnovnim ploščam in sistemskim naborom je dala tudi navijaška skupnost. Pri doseganju čim boljših rezultatov pri navijanju je namreč nabor poleg dobrega hlajenja tisti del računalnika, ki odloča o stabilnosti sistema v ekstremnih razmerah.

Če se zazremo malo dlje v prihodnost, pa lahko računamo na to, da se bodo sistemski nabori precej spremenili. Prvi korak k temu je že AMDjeva selitev pomnilniškega krmilnika s severnega mosta na procesor. Temu bodo v naslednjih letih verjetno sledili tudi drugi izdelovalci procesorjev. Do selitve preostalih nalog, ki jih opravlja nabor, na procesor je tako samo še korak.

Novih izdelovalcev na trgu verjetno ne bo, vsaj ne v bližnji prihodnosti. AMD bo na trg prenosnikov verjetno začel dejavneje posegati šele, ko bo ponudil komplet čipov, primerljiv z Intelovim Centrinom. Ali bo za to razvil lasten nabor ali pa ga bo razvil v sodelovanju s katerim izmed podjetij, ki zdaj razvijajo nabore za AMDjeve namizne in mobilne procesorje, pa bo pokazal čas.

Tabela s podatki

Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
Prijava

ph

Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki