英特爾主流服務(wù)器芯片組技術(shù)對(duì)比分析

　　在面向高端應(yīng)用的服務(wù)器領(lǐng)域，服務(wù)器主板的作用顯得尤為重要。服務(wù)器相對(duì)于普通的微機(jī)系統(tǒng)需要多路處理器支持、需要支持更高容量的內(nèi)存、需要支持更為快速的磁盤和更大帶寬的網(wǎng)絡(luò)接口，更為重要的是服務(wù)器主板需要更高的穩(wěn)定性。而主板芯片組在這些規(guī)格特性中扮演了最為重要的角色，本文即將探討的就是在服務(wù)器領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的英特爾服務(wù)器芯片組技術(shù)。

　　和PC一樣，服務(wù)器主板芯片組一般由北橋芯片和南橋芯片組成。英特爾的北橋芯片被稱為Chipset Memory Controller Hub (MCH)，主板的北橋芯片組決定主板可以支持的CPU種類、前端總線頻率、內(nèi)存規(guī)格和容量等等，并且北橋芯片是處理器和高速設(shè)備的聯(lián)系紐帶，包括內(nèi)存、高速PCI Express等設(shè)備的總線就是構(gòu)架于北橋之上。目前應(yīng)用于服務(wù)器主板的主流英特爾北橋芯片有面向入門級(jí)應(yīng)用的Intel 3000/3010，面向主流應(yīng)用的Intel 5000P/5000V，面向高端應(yīng)用的Intel 7300，以及最新的支持英特爾45nm至強(qiáng)處理器的Intel 3200/3210，Intel 5400等。

　　而主板南橋芯片組決定著支持的擴(kuò)展插槽和擴(kuò)展接口的種類和數(shù)量，并且負(fù)責(zé)完成相對(duì)低速的系統(tǒng)設(shè)備的連接，如USB2.0接口、SATA接口、PCI-E x4、PCI-x、低速的PCI等等，同時(shí)，南橋芯片集成電源管理功能，也可以集成音頻芯片如AC’97，節(jié)省系統(tǒng)成本。目前主流應(yīng)用的英特爾南橋芯片有ICH7/ICH7R、Intel 631xESB/632xESB等等。
 
　　        北橋芯片和南橋芯片之間為了實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的傳輸，是通過(guò)高速的總線進(jìn)行連接的。在PC主板應(yīng)用上，南北橋芯片之間的連接技術(shù)有Intel的Hub Link技術(shù)、Intel的DMI總線技術(shù)、VIA的V-Link技術(shù)、SIS的Multi-Threaded“妙渠”技術(shù)等。而在服務(wù)器主板應(yīng)用上，南北橋之前需要更高速的總線進(jìn)行連接，在入門級(jí)的Intel 3000/3010和Intel 3200/3210芯片組上采用取代了Hub link技術(shù)的DMI總線技術(shù)；而在高端的Intel 5000P/V、Intel 7300和Intel 5400芯片組上則采用ESI（Enterprise South Bridge Interface）總線技術(shù)，并且采用PCI-Express總線進(jìn)行輔助通訊，來(lái)保證大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅惩ā?br />
 

二、服務(wù)器主板芯片組解析

　　介紹完服務(wù)器主板的一些相關(guān)技術(shù)之后，下面來(lái)對(duì)目前主流應(yīng)用的英特爾服務(wù)器主板芯片組來(lái)做對(duì)比和解析。由于支持英特爾65nm工藝至強(qiáng)處理器的芯片組如Intel 3000/3010、Intel 5000P/V、Intel 7300等芯片組上市已久，相關(guān)的技術(shù)文章很多，在這里就只作簡(jiǎn)單對(duì)比分析，不再詳細(xì)介紹。而英特爾在去年年底發(fā)布45nm新四核至強(qiáng)處理器之后，為了充分發(fā)揮新四核至強(qiáng)處理器的性能，英特爾發(fā)布了支持45nm至強(qiáng)的Intel 5400芯片組和Intel 3200/3210芯片組，在下文中將對(duì)最新的Intel 5400芯片組做詳細(xì)介紹。

　　1、 面向入門應(yīng)用的Intel 3000/3010芯片組

        英特爾3000/3010芯片組專門設(shè)計(jì)用于入門級(jí)單處理器服務(wù)器平臺(tái)，支持LGA775封裝的雙核英特爾至強(qiáng)3000系列、英特爾奔騰4處理器600系列、英特爾奔騰D處理器800系列和900系列以及英特爾賽揚(yáng)D處理器。

        首先來(lái)看一下Intel 3000芯片組構(gòu)架圖：

　　從芯片組構(gòu)架圖可以清楚地看出Intel 3000芯片組支持單顆處理器，MCH支持533/667/1066MHz單條前端總線。支持雙通道ECC DDR2 533/667內(nèi)存，內(nèi)存帶寬為10.6GB/s。每條內(nèi)存通道可以支持2個(gè)內(nèi)存插槽，DIMM數(shù)量最大支持4個(gè)，最大內(nèi)存容量支持8GB。 #p#page_title#e#

　　南橋采用ICH7，支持兩個(gè)千兆以太網(wǎng)控制器，支持4組SATA接口和8個(gè)USB2.0接口。ICH7支持SATA 3G以及AHCI規(guī)格，提供RAID 0、1、5及10模式支持。ICH7內(nèi)建4個(gè)PCI Express x1總線，可以組建為1個(gè)PCI Express x4接口。南北橋之前通過(guò)DMI總線進(jìn)行連接，這和桌面級(jí)主板是相同的，DMI總線提供2GB/s的帶寬。

　　再來(lái)看一下Intel 3010芯片組構(gòu)架圖：

　　對(duì)比兩張構(gòu)架圖可以清楚地看出，英特爾3000 MCH同英特爾3010 MCH功能基本是相同的，最大的區(qū)別就在于英特爾3000 MCH支持一個(gè)PCI Express x8端口，而英特爾3010 MCH可以支持兩個(gè)PCI Express x8端口或一個(gè)PCI Express x16端口。

 

2、 面向主流應(yīng)用的Intel 5000P/V芯片組

　　Intel 5000P/V芯片組是設(shè)計(jì)用于主流應(yīng)用的雙路處理器平臺(tái)，支持LGA771封裝的65nm工藝的英特爾雙核至強(qiáng)5000/5100處理器和英特爾四核至強(qiáng)5300處理器，也可以支持最新的45nm四核至強(qiáng)5400系列處理器。

　　首先來(lái)看一下Intel 5000P芯片組的構(gòu)架圖：

　　從芯片組構(gòu)架圖可以看到Intel 5000P MCH支持雙路處理器，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙獨(dú)立系統(tǒng)總線（DIP）支持兩顆處理器，兩條前端總線頻率均為1066/1333MTS。Intel 5000系列芯片組開(kāi)始支持FB-DIMM，全緩沖內(nèi)存（FB-DIMM）， FB-DIMM是Intel開(kāi)發(fā)的一種內(nèi)存模組技術(shù)，并不是一種新的內(nèi)存芯片技術(shù)，但這一技術(shù)改變了內(nèi)存子系統(tǒng)的體系架構(gòu)。該系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，類似于PCI Express的信號(hào)總線是與傳統(tǒng)DIMM的最大不同。

        全緩沖內(nèi)存技術(shù)從DDR2、DDR3技術(shù)上發(fā)展起來(lái)，F(xiàn)B-DIMM與內(nèi)存控制器之間的數(shù)據(jù)與命令傳輸不再是傳統(tǒng)的并行線路，而采用了類似于PCI-Express的串行接口多路并聯(lián)的設(shè)計(jì)，以串行的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。相對(duì)于普通內(nèi)存，全緩沖內(nèi)存模組可以提供更高的內(nèi)存帶寬和更大的內(nèi)存容量。

從Intel 5000P的芯片組構(gòu)架圖可以看到，MCH支持四通道內(nèi)存技術(shù)，支持DDR2-533/667內(nèi)存規(guī)格，每個(gè)內(nèi)存通道數(shù)據(jù)帶寬可以達(dá)到5.3GB/s，那么四個(gè)通道總的內(nèi)存帶寬可以達(dá)到21GB/s?？梢詽M足1333MHz前端總線處理器21GB/s的數(shù)據(jù)帶寬，所以從這里看出Intel 5000P MCH在設(shè)計(jì)時(shí)為支持45nm至強(qiáng)處理器1333MHz前端總線留足了余量。每個(gè)內(nèi)存通道可以支持4個(gè)雙列DIMM，總共可以支持16個(gè)DIMM插槽，內(nèi)存總量可以達(dá)到64GB。

　　再來(lái)看一下Intel 5000V的芯片組構(gòu)架圖：

　　從構(gòu)架圖對(duì)比可以看出兩個(gè)芯片組的區(qū)別是Intel 5000V MCH則僅支持2個(gè)FB-DIMM內(nèi)存通道，每個(gè)通道最高可支持4 DIMMs，總共可支持8 DIMM，最高內(nèi)存容量可達(dá)16 GB。 5000P MCH支持3個(gè)x8 PCI-Express通道，每通道可以進(jìn)一步配置為2個(gè)x4通道，其中1個(gè)x8通道（或者配置為2個(gè)x4通道）用于同南橋芯片ESB2通訊。5000V MCH則僅提供1個(gè)x8（或者配置為2個(gè)x4通道）用于同南橋芯片ESB2通訊。

　　南橋芯片均采用了Intel 631xESB/632xESB，支持6組SATA接口，8個(gè)USB2.0接口，內(nèi)建兩個(gè)PCI-E x4總線，和一個(gè)PCI-x 133總線。并且均支持雙千兆以太網(wǎng)控制器。

        3、 面向高端的支持多路處理器的Intel 7300芯片組

　　Intel 7300芯片組是面向高端應(yīng)用的多路處理器平臺(tái)，支持英特爾四核至強(qiáng)7300和雙核至強(qiáng)7200處理器。

　　首先來(lái)看構(gòu)架圖：

　　從構(gòu)架圖可以看出，Intel 7300 MCH通過(guò)4條獨(dú)立的1066MTS前端總線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的支持四路處理器。支持四路全緩沖內(nèi)存通道，每通道支持8個(gè)雙列DIMM插槽，每條內(nèi)存通道數(shù)據(jù)帶寬可達(dá)8GB/s，總體內(nèi)存帶寬可達(dá)32GB。如果使用8GB FB-DIMM（2Gbit x 4，stacked DRAM芯片），那么最高可提供256GB的系統(tǒng)內(nèi)存。

　　Intel 7300 MCH支持7個(gè)PCI-E x4總線，可以組裝為1個(gè)PCI-E x8接口，1個(gè)PCI-E x8輔助ESI總線和南橋ESB芯片進(jìn)行通訊。南橋依舊采用Intel 631xESB/632xESB，在這里不做贅述 #p#page_title#e#

 

4、支持45nm至強(qiáng)新四核處理器的Intel 5400芯片組

　　Intel 5400芯片組既是服務(wù)器又是工作站的雙用平臺(tái)，最大的特點(diǎn)就是支持Intel剛剛發(fā)布的45nm處理器，并提供1600MHz前端總線，而且它所支持的內(nèi)存容量和PCI-E都比前一代有所增強(qiáng)。特別適合服務(wù)器應(yīng)用和高性能HPC計(jì)算應(yīng)用等解決方案。

　　來(lái)看一下架構(gòu)圖：

　　Intel 5400芯片組，MCH提供雙FSB處理器接口，四個(gè)全緩沖DIMM內(nèi)存通道，9個(gè)x4 PCI Express總線可以配置為x8或者x16接口，一個(gè)Enterprise South Bridge Interface（ESI）總線，6個(gè)系統(tǒng)管理的SM總線接口。此外芯片組在FSB中集成24MB嗅探篩選器，探聽(tīng)篩選器功能是消除被探聽(tīng)的處理器的前端總線上不必要的探聽(tīng)，消除被探聽(tīng)的總線上的探聽(tīng)可以將整個(gè)帶寬提供給數(shù)據(jù)傳輸，有助于減少處理器的前端總線發(fā)生數(shù)據(jù)堵塞的情況，提高前端總線的效率。并發(fā)探聽(tīng)支持有效地減少了由于多探聽(tīng)延遲造成的性能衰減。探聽(tīng)篩選器儲(chǔ)存著所有系統(tǒng)緩存線的標(biāo)簽和一致性狀態(tài)信息，它用來(lái)決定帶有地址的緩存線是否被緩存和緩存到哪里，一致性協(xié)議引擎（CE）訪問(wèn)探聽(tīng)篩選器來(lái)查看條目，升級(jí)添加條目或者廢止探聽(tīng)篩選器中的條目。

　　Intel 5400芯片組主要面向于工作站和高性能計(jì)算（HPC）系統(tǒng)，支持Intel雙核至強(qiáng)5100系列處理器、四核至強(qiáng)5300系列處理器、四核至強(qiáng)5400系列處理器和雙核至強(qiáng)5200處理器。Intel 5400芯片組支持雙路處理器，支持雙獨(dú)立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)前端總線，前端總線可以運(yùn)行在266MHz（1066MTS）、333MHz（1333MTS）或者400MHz（1600MTS）。兩條前端總線的數(shù)據(jù)帶寬是獨(dú)立的，上行最高17GB/s或者21GB/s，下行8GB/s或者10GB/s。MCH支持38位尋址空間，最高支持128GB物理內(nèi)存。 

MCH支持4個(gè)全緩沖內(nèi)存通道，每個(gè)通道可以支持4個(gè)雙列全緩沖DDR2 DIMM。因此，MCH可以最高支持16個(gè)DIMM，內(nèi)存容量最大可以支持128GB。如果內(nèi)存規(guī)格為DDR2-533，那么每個(gè)全緩沖內(nèi)存通道可以達(dá)到4.25GB/s（533x64/8）的讀取帶寬，四個(gè)內(nèi)存通道總的讀取帶寬可以達(dá)到17GB/s；由于FB-DIMM采用了非對(duì)稱設(shè)計(jì)，上行信號(hào)線為14bit，其下行信號(hào)線為10bit，所以數(shù)據(jù)的寫入帶寬小于數(shù)據(jù)讀取帶寬，總的數(shù)據(jù)寫入帶寬為8.5GB/s。如果內(nèi)存規(guī)格為DDR2-667，那么每個(gè)全緩沖內(nèi)存通道可以達(dá)到5.325GB/s的數(shù)據(jù)讀取帶寬，四個(gè)內(nèi)存通道的總數(shù)據(jù)讀取帶寬可以達(dá)到21.3GB/s；四個(gè)內(nèi)存通道總數(shù)據(jù)寫入帶寬為10.7GB/s。

　　5400芯片組提供的PCI Express通道總數(shù)達(dá)到了40個(gè)。MCH提供了9個(gè)基于PCI-E 2.0規(guī)格的x4 PCI Express端口，可以組合為PCI Express x8或者PCI Express x16接口。 如果組合為PCI Express x16，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Gbps，可以作為顯卡或者高性能計(jì)算應(yīng)用。

　　上圖所列出了8個(gè)基于PCI-E 2.0規(guī)格的x4 PCI Express端口。另外一個(gè)x4 PCI Express用于連接到北橋，輔助ESI總線，擴(kuò)大向631xESB/632xESB南橋傳輸數(shù)據(jù)的帶寬。

一個(gè)x4 PCI Express用于連接到北橋，輔助ESI總線

        Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub集成了一個(gè)Ultra ATA 100控制器，6個(gè)SATA控制端口，1個(gè)EHCI控制器，4個(gè)UHCI控制器支持8個(gè)外部USB 2.0接口，1個(gè)LPC接口控制器和一個(gè)flash BIOS接口控制器。除此之外Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub包含1個(gè)PCI接口控制器，集成Azalia / AC’97數(shù)字音頻控制器，集成LAN控制器，1個(gè)ASF控制器和1個(gè)ESI（Enterprise South Bridge Interface）與MCH進(jìn)行通訊。Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub提供數(shù)據(jù)緩沖和接口仲裁，使得系統(tǒng)接口操作更為有效，并且提供所需的數(shù)據(jù)帶寬使系統(tǒng)獲得最優(yōu)的性能。Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub集成RAID功能提升SATA磁盤的性能。

 

Enterprise South Bridge Interface

　　Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub的高級(jí)電源管理特性支持一直開(kāi)著（Full-on），睡眠（Stop Grant），掛起到內(nèi)存（Suspend to RAM），掛起到硬盤（Suspend to Disk）和軟關(guān)機(jī)（Soft-Off power）功能。通過(guò)集成的LAN功能，Intel 631xESB/632xESB I/O Controller Hub可以支持報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)格式ASF（Alert Standard Format） #p#page_title#e#遠(yuǎn)程管理。ASF向當(dāng)前計(jì)算機(jī)用戶本地報(bào)警和向管理應(yīng)用程序遠(yuǎn)程報(bào)警。如果感應(yīng)器（如溫度、電力、風(fēng)扇以及機(jī)箱侵入感應(yīng)器等）檢測(cè)到一些主要環(huán)境事件，ASF 就會(huì)發(fā)出遠(yuǎn)程報(bào)警。 在沒(méi)有操作系統(tǒng)的環(huán)境下，ASF 還擔(dān)負(fù)了其它報(bào)警任務(wù)，包括密碼無(wú)效、系統(tǒng)心跳和啟動(dòng)失敗指示等。

　　從上面的介紹可以看出，在Intel 5400芯片組中并沒(méi)有什么新的技術(shù)，它只是Intel 5000系列芯片組和下一代芯片組之間的過(guò)渡產(chǎn)品。

        三、總結(jié)
　　
　　        看到這里，想必網(wǎng)友們對(duì)目前面向主流應(yīng)用的英特爾服務(wù)器主板芯片組有了一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)，由于篇幅和筆者水平有限，不能介紹的非常詳盡。如果大家需要了解目前主流服務(wù)器主板產(chǎn)品，請(qǐng)大家繼續(xù)關(guān)注中關(guān)村在線服務(wù)器頻道的后續(xù)文章。