مادربورد

مقدمه:
بسياري از سازندگان مادربورد گونه هاي نسبتا متفاوتي از يك تخته مدار مادر پايه را مي سازند كه هر كدام امكانات متفاوتي دارند، چيپ ست تعيين كننده اين امكانات است.
به عنوان مثل تخته مدارهايي را مقايسه مي كنيم كه از چپ ست هاي Intel 845,Intel 845GE بهره مي گيرند هر دو تخته مدار پردازنده هاي pentium 4 را پشتيباني مي كنند اما ۸۴۵ داراي حداكثر سرعت گذرگاه (bus) 400 مگاهرتز است و ۸۴۵GE سريعتر با سرعت ۵۳۳ مگاهرتز كار مي كند. هر چه سرعت گذرگاه بالاتر

باشد، پردازنده شما سريعتر مي تواند دستورالعمل ها را به پخش هاي ديگر PC بفرستد.
چيپ ست ها اختلافات ديگري نيز دارند، مانند نوع RAM كه ميتوانيد نصب كنيد، يا تعداد بخش هاي تعبيه شده روي تخته مدار مادر. بعضي از چيپ ست ها شامل امكانات صوتي و ويدئويي مجتمع شده هستند، البته اين بخش ها امكانات وسيعتر كارتهاي ويدئويي و صدا را ندارند مولي باعث مي شوند قيمت كلي كامپيوتر پايين بيايد. در بسياري از موارد امكان انتخاب چيپ ست را نداريد. فقط موقع مقايسه قيمت ها به چيپ ست نيز توجه كنيد(۴)
اگر در يك كامپيوتر شخصي cpu نقش مغز را به عهده داشته باشد مادربورد نقش سيستم عصبي آن را بازي مي كند.مادربورد پايه واساسي است اصلي براي ايجاد ارتباط وانتقال داده ها بين پردازنده حافظه PCI,AGP(memory) درايوهاي ديسك و وسايل جانبي خارجي. در كنار CPU مهمترين عضو مادربورد هسته عضو مادربورد هسته منطقي چيپ ست مي باشد.
بعضي از شركت هاي كامپيوتر-شركت Nvidia به جاي platform processor از واژه chipset استفاده مي كنند. يك چيپ ست در مادربورد قابليت ها وتوانايي هاي يك كامپيوتر را مشخص مي كند كه با چه نوع cup و حافظه اي سازگاري دارد اينكه چه نوع و چه تعداد وسايل جانبي را مي توان به كامپيوتر متصل كرد.(۶)
چيپ ست بي شك يكي از مهمترين اجزا در هر سيستم است به اين دليل كه به بقيه سخت افزار در يك سيستم حكمراني مي كند. گردش داده ها را بين سخت افزار يك سيستم هم آهنگ مي كند علاوه بر اين چيپ ست سخت افزرا كامپيوتر را تعيين مي كند چيپ ست علاوه بر اين نوع cpu اي را كه ميتوان استفاده تعريف ميكند. اين مسئله به اين دليل مي تواند باشد كه هر چيپ ست در حقيقت براي معماري يك نوع cpu طراحي شده است.(۵)

وظايف ونحوه عمل NORTH BRIDGE:
در طراحي معماري چيپ ست هاي north Bridge ,N/S به چيپ يا چيپ ست هايي اطلاق مي شود كه cpu را به حافظه، گذرگاه pcI ،حافظه نهان سطح ۲ AGP (cache) متصل مي كند .چيپ هاي NB توسط FSB با cpu در تماس اند.
NB يكي از دو چيپ اي است كه اعمال چيپ ست ها را كنترل مي كند. چيپ ديگر SB است.
NB مي تواند از چندين چيپ گسسته از هم تشكيل شده باشد در حالي كه SB معمولا يك تراشه اي است.(۱)

وظيفه اصلي NB انتقال داده ها از CPU به AGP,memory و ايجاد اين امكان است كه از داده هاي موجود در cpu به صورت كامل استفاده شود. در واقع NB نقش كليدي در Mother borard دارد.
از بين سه وظيفه مهم NB ، كنترل كردن دستيابي به حافظه مهمترين وظيفه ميباشد.
به طوري كه انجام اينكار داراي اين مشكل است كه ترافيك بسيار زياد در خواست ها از cpu وگذرگاه SB,AGP را هم درگير خواهد كرد. فراهم كردن داده براي اين اجزا وظيفه اصلي NB است و كارايي آن با توجه به زمان فراهم كردن داده ها و سرعت كلاك تعيين مي شود.

كنترل كردن گذرگاه CPU انتقال داده و يا از پردازنده و در رابطه بودن با سطوح مختلف Ccche يكي ديگر از وظايف مهم NB است. هر قدر كه چيپ ست سريعتر اين اعمال را انجام دهد كارايي cpu بيشتر خواهد بود(۲).

وظايف ونحوه عمل south BRIDGE:
در طراحي معماري تراشه هاي South Bridge ,N/S تراشه اي است كه اعمال I/O كامپيوتر مانند اعمال BIOS,serial ,auDic,USB سيستم، گذرگاه ISA .كنترل وقفه ها و كانال هاي IDE را كنترل مي كند. به عبارتي ديگر همه اعمال يك پردازنده به جز حافظه AGP,PCI را انجام مي دهد.(۱)
اعمال يك چيپ ست به دو دسته تقسيم مي شود دسته اي كه معمولا توسط دو تراشه انجام مي شود North Bridge south Bridge كه اين دو chip را مي توان به عنوان chip هاي دروني وبيروني هم تعبير كرد. اين دو chip hub و SIS آنها را controller مي نامد ولي هدف اصلي استفاده از آنها اين است كه N/S پلي از داده ها بين مجموعه اي مشخص از BUS ها ايجاد مي كند.
بلاك دياگرام چيپ ست (pentium 4) 845PE ساخت شركت اينتل كه در واقع مطابق ترين چيپ ست با استاندارد هاي موجود را شرح مي دهد در شكل زير آورده شده است.

با توجه به شكل مي بينيم كه NB وظيفه ايجاد پل ارتباطي بين حافظه، CPU,BUS,AGP را بر عهده دارد در حالي كه SB وظيفه ايجاد اين ارتباط را بين ATA,IDE Disk drive ,usB,Cpu را بر عهده دارد. در واقع يك تقسيم وظيفه بين SB,NB وجود دارد براي تسريع انجام اعمال بين آنها.(۲)
شركت SIS يك تراشه ۷۴۵ طراحي مي كرد كه هر دو S,N chip را در خود جاي داده است كه داراي فوايد و معايبي است از جمله اينكه قيمت آن نسبت به چيپ هاي ديگر كمتر است، سرعت بيشتري دارد، ولي در عين حال نياز به طراحي يك چيپ ست كاملا جديد براي upgrade شدن است به عنوان مثال ارتقا دادن USB1.1 به USB2.2 نيازمند طراحي يك چيپ كاملا جديد است(۲)

اتصال به وسايل جانبي ديگر:
در مقايسه NB با SB چيپ ست هاي متعلق به SB وسايل جانبي بسياري با BUS هاي متفاوت و با سرعت ها و طراحي هاي مختلف را پشتيباني مي كنند –كنترل كردن پاس هاي مربوط به Ethernetc PSH,IDE,USB ناحيه كاري SB را مشخص مي كند.
اگر تكنولوژي هاي جديدي مانند GiGabit Ethernet,Firewire , IEEE معرفي شوند بدون شك BUS داده مربوط به آنها در SB خود را نمايان مي كند(۲)

از سال ۱۹۹۷ روي بهتر كاركردن روي بهتر كار كردن چيپ ست تمركز بيشتري شد چرا

كه در آن زمان Data از NB به يا از Ram به cpu منتقل مي شد.
SB كه هم به مراتب گسترش يافت ولي تمركز بر روي افزايش دادن وسايل جانبي بودكه امكان متصل شدن به SB را داشته باشند.
اين توسعه براي NB تمركز براي افزايش گستره باند Baud width بين RAM و CPU بود.

در يك مادربورد pent II گذرگاه داده I/O به طور مستقيم به cpu سيستم متصل شده بود گذرگاه داده I/O ( كه در تقابل با گذرگاه pcI ) است با فركانس كاري ۳۳MHZ كار مي كند واين در حدود ۳/۱ و يا ۴/۱ فركانس CLK سيستم مي باشد .(۳)
در اين معماري (چيپ ست PentII )گذرگاه داده Bridge , PCI را به هم متصل مي كند.
در سال ۹۹-۱۹۹۸ AMD و Intel طراحي ساخت اين چيپ ها توسعه دادند.
يك طراحي جديد براي اين چيپ ست ها بر مبناي كنترل كنند HUB (MCH) به جاي (ICH)I/O controller HUB NB به جاي SB به كار برده مي شود.
ICH,MGH نامگذاري شركت Intel هستند كه شركت هاي AMD,VIA ديگر نام هاي ديگري براي اين دو انتخاب كرده اند. ولي نحو عملكرد آنها مشابه است. اولين چيپ شركت IBO , Intel بود(۳).
MCH يك كنترل كننده است كه بين AGP,RAM