電腦芯片組的發展-近代後期 (上)

年代起訖:2004 – 2009

Intel 在 2004 ~ 2009 年之間出了一大票芯片組,所以這篇的篇幅應該會是整個歷代芯片組介紹之中最長的,因為我想把所有維持雙芯片架構的 Intel 芯片組一次講完,所以這篇會一口氣從 910/915 家族講到 4 系列芯片組。

Intel 910/915 芯片組家族 (Grantsdale)

發佈時間:2004 年 06 月、2004 年 09 月 (910GL)、2005 年 03 月 (915PL、915GL)芯片組成:82915/82910 (G)MCH + ICH6 家族

電腦芯片組的發展-近代後期 (上)

910/915 芯片組家族是 Intel 865 芯片組家族的後繼作,作為第一款使用 9 字頭命名的芯片組,當然是有架構上的變動才會如此大動作的改變命名方式囉,首先是加入了對 PCI Express 接口的支持 (AGP 通道當然也就隨之被淘汰了),除此之外在南北橋之間的聯機方式也有了大幅度的改進,使用了全新的 Direct Media Interface (DMI) 取代了原先的 Intel Hub Architecture (IHA),DMI 的設計上跟 PCI Express x4 很類似,能夠提供最高 2GB/s 的數據傳輸速率 (實際上是上行與下行各 1 GB/s,不過還是比起之前 IHA 的 266 MB/s 高太多了)。

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除此之外在內存支持能力方面也有大幅度的改變,915 芯片組家族中的部分型號可以同時支持 DDR400 與全新的 DDR2 533 內存,不過 915/910 家族的全部成員都不具備支持 ECC 內存的能力,至於擴展能力的部分,由於換上了 ICH6 系列南橋芯片所以也有了飛躍性的成長,例如 HD Audio 與 PCI Express 的支持。

至於處理器支持的部分則依舊是搭配 LGA775 (其實 915 家族是 LGA775 插槽宣佈之後第一款正式支持的芯片組,只是更早的產品也能搭配使用而已) 或 Socket 478 制式且前端總線速度在 800 MHz 或以下的 Pentium 4、Celeron D 家族處理器 (支持 Prescott),並且可以支持 EM64T 技術。

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915G/915GL/915GV/910GL 這四款芯片組具備 Intel 所發展的第三代內建顯示單元-Graphics Media Accelerator (圖形媒體加速器, GMA) 900,相較於先前所使用的 Extreme Graphics 2 而言有了長足的進步,不過對上獨立顯示適配器的時後仍然只是雞肋而已,雖然能夠支持 DirectX 9.0 標準,但畢竟缺乏硬件著色器等重要組件而使用軟件仿真代替註定了這款內建顯示單元遠遠不及獨立顯示適配器。

915/910 芯片組家族一共有 910GL、915P、915PL、915G、915GL、915GV 六個成員,為了方便整理彼此之間的差異所以我將它們製作成這個表格:


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備註:根據 Intel 官方的文書記載,儘管 915 芯片組家族 (915PL 除外) 最高可以尋址到 8 GB,32 位處理器的接受上限僅為 4 GB。

Intel 925X/925XE 芯片組 (Alderwood)

發佈時間:2004 年 06 月 (925)、2004 年 11 月 (925XE)芯片組成:82925 (MCH) + ICH6 家族

Intel 925X 芯片組是與 Intel 915/910 芯片組家族一起推出的產品,目標定為類似於今日的 X79、X99 這類的旗艦平臺,不過由於當年還沒有將消費性平臺切割成主流與 HEDT 平臺兩塊,所以實際上 925X 與 915P 的差距並不是那麼大。

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925X 在內存支持方面不同於 915/910 芯片組家族同時可以支持 DDR2/DDR 內存的設計,僅能搭配雙通道 DDR2-533 內存使用,除此之外還加入了對 ECC 內存的支持能力,內存尋址能力亦只到 4 GB,但 925X 的內存控制器性能也較強,加入了對 Turbo Mode 的支持 (當然 925X 也支持 EM64T),不過讓人匪夷所思的是 925X 的內存尋址能力反而比 915 家族還要差,安裝 4 GB 的內存只能認到 3.2 ~ 3.5 GB 左右。

至於稍晚推出的 925XE 與 925X 的差別則是 925XE 支持前端總線高達 1066 MHz 的 Pentium 4 Extreme Edition 處理器,但取消了對 ECC 內存的支持。

Intel 945/946/955 芯片組家族 (Lakeport)

發佈時間:2005 年 04 月 (955X)、2005 年 05 月 (945P/945/945GC/945GZ)、2006 年 03 月 (945PL)、2006 年 07 月 (946PL/946GZ)芯片組成:82945/82946/82955X (MCH) + ICH7 家族

代號為 Lakeport 的 Intel 945/946/955 芯片組家族可以說是 Intel 歷代芯片組當中在市場上生命週期最長的一代,從 2005 年發佈開始一路到 2010 年在市場上都還可以買得到基於 945G 芯片組的主板 (因為這款芯片組能夠搭配的處理器實在是太多了,從 Pentium 4 中晚期的版本開始一路到 Core 2 時代結束之間的處理器幾乎通通都可搭,不過不幸的是由於供電設計的不同,並不是表示隨便一張基於 945/946/955 家族芯片組的主板就可以搭上你手上的處理器,要看兼容性清單才知道。)

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從上面的架構圖可以很容易發現,其實 945/946/955 芯片組家族的架構與 915/910 芯片組家族非常的類似,北橋芯片負責的功能幾乎是一樣的,主要的差異則是家族成員中有一部分能夠支持 1066 MHz 的前端總線,並且新增對 DDR2-667 內存的支持。

值得注意的是,由於 Intel 試圖防止主板廠商運用消費性市場芯片組來製作搭配 Xeon 處理器的主板,因此作了一些處理最終導致 915/925 系列芯片組無法搭配 Pentium D 等多核心處理器使用,而 945 系列芯片組則沒有這個問題。

除此之外主要的差異基本上出現在南橋芯片的部分,換上了新的 ICH7 家族帶來了一些新的功能,像是理論數據傳輸率翻倍的第二代 SATA 等,除此之外 PCI Express 通道與 SATA 端口的數量也有所增加。

與 915/910 芯片組家族相同,945/946/955 芯片組家族的成員也非常的多,足足有 945P、945PL、945G、945GC、945GZ、946PL、946GZ、955X 八種,規格對照如下 (由於寬度不足所以 955X 的規格請參考註記部分):


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註記:955X 絕大多數規格與 945P 相似,但內存支持容量提高為 8 GB,並加入對 ECC 內存的支持

最後要提的是 945G/945GC/945GZ/946GZ 的內建顯示部分,除了 946GZ 以外其他三款都是搭配 Intel GMA 950 (又被稱為第 3.5 代 Intel 整合圖形核心),架構上與 915G 搭配的 GMA 900 相當接近,因此弱點也差不多,至於 946GZ 則是搭配了與下一代芯片組 Q965/Q963 比較接近的 GMA 3000,基本上這兩款內建顯示單元與前代的差異主要只有 Vertex Shader 的版本從 2.0 升級到 3.0 與能與系統分享的內存量有所增加而已。

Intel 975X 芯片組 (Glenwood)

發佈時間:2005 年 11 月芯片組成:82975X (MCH) + ICH7 家族

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基本上 Intel 975X 芯片組沒有太多特別的地方,算是 955X 的改進版吧?主要是 PCI Express x16 通道的部分增加了可以用於支持 CrossFire 雙顯示適配器的設計,也就是可以動態設定 Slot 1 為 x1/x8/x16、Slot 2 為 x1/x8 (總共還是隻有 16 條通道,這是沒有改變的)。

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除此之外就是內存支持能力的提升了,可以搭配的內存速度提高到 DDR2-800 (其實是到 Core 2 Duo 發佈之後才增加這項的),並且繼續保有支持 ECC 內存的能力。

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Intel 965 芯片組家族 (Broadwater)

發佈時間:2006 年 06 月芯片組成:82965 (MCH) + ICH8 家族

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這是 Intel 最後一系列以 900 系列命名的芯片組,當時是作為 945 芯片組家族的後續產品推出,命名上比較特別的是以往放在後面的英文字綴被拿到前面了,而且 965 芯片組家族的成員相比 945 與 915 芯片組家族來說單純許多,只有四個成員。

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整體來說其實這一世代並沒有帶來甚麼大的改變,雖然南橋芯片換上了 ICH8,不過實際上與 ICH7 的分別也只有 USB 2.0 與 SATA 端口各多兩組而已,至於北橋的部分主要的改變出現在內存控制器的地方,納入了對 DDR2-800 內存的支持,同時這也是第一款搭配 Core 2 Duo 處理器推出的芯片組家族。

反而這一代裡面變化最大的地方是出現在 G965 芯片組所搭載的內建顯示核心上,GMA X3000 做為第四代的 Intel 內建顯示單元幾乎可以說是整個重新設計了一輪,加入了硬件著色器的設計改進了第三代內建顯示單元最大的弱點,在架構上更加接近一般的獨立顯示適配器,並且將 Pixel Shader 版本由 2.0 提升到了 3.0 版本,同時也加入了對 OpenGL 1.5 的支持,除此之外 MPEG-2 硬件譯碼能力的支持也有所擴展。

至於 Q965/Q963 所搭配的 GMA 3000 則基本上只是第三代 Intel 內建顯示單元的小改版而已 (跟 946GZ 使用的差不多),實際上比較接近 GMA 950,與 GMA X3000 有很大的不同。

965 芯片組家族的成員一共有 Q965、Q963、G965、P965 四款,規格比較如下:


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註記:Q965/Q963 本意是針對辦公室市場,因此實際上針對一般消費性用戶的產品只有 P965 與 G965 兩款。

Intel 3 系列芯片組、X48 芯片組 (Bearlake)

發佈時間:2007 年 06 月、2007 年 09 月 (X38)、2008 年 03 月 (X48)搭配南橋:ICH7 家族 (僅 G31)、ICH8 家族 (少見)、ICH9 家族

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3 系列芯片組大概是 Intel 歷史上在同一代當中推出最多分支的一次,前後 Bearlake 這個研發計劃一共生出了 X38、P35、P31、G31、G33、G35、Q33、Q35、X48 九款芯片組之多 (主板廠商大概吐血了吧這個,哪來這麼多型號的主板可以推出,庫存不就堆到恨天高了?)。

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基本上 3 系列芯片組從北橋芯片這個角度來看,算是一次比較大的改版,除了增加對 1333 MHz FSB 的支持之外,這也是第一次加入對 DDR3 內存的支持 (僅部分型號),可以搭配 DDR3-1066 或 DDR3-800 內存使用,能夠搭配的內存容量上限也有所提升 (大多數型號搭配 DDR3 內存都可以支持到 8 GB,搭配 DDR2 內存的時候則是 4 GB),但全系列都不支持 ECC 內存 (X38/X48 亦然)。

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比較特別的是針對高階平臺推出的 X38 與 X48 芯片組 (其實好像只有內存控制器的部分比較強跟多了一組 PCI Express x16 的差別,除此之外最大的差別大概是外型吧?X38/X48 跟處理器有點像被加上了 IHS 均熱板,其他 3 系列芯片組就沒這等待遇了),實際上這兩者幾乎是一模一樣的芯片,只是在命名上 (或許還有體質上) 有所不同而已,要說 X48 是特挑版 (為了支持 1600 MHz FSB) 的 X38 其實也不為過,兩者代號也都是 Bearlake (不過主板廠商在 X48 主板上有一些電路設計還是不太一樣所以並不能直接推出馬甲板,因為高頻率對供電方面的要求更嚴格了),這是我將 X48 歸類在這裡跟 3 系列芯片組一起談的原因。

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由於 3 系列芯片組的家族成員太多了所以我只好把表格轉九十度了:


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註記:除 X48 支持 1600 MHz FSB 外,其餘型號均僅支持至 1333 MHz FSB (G31/P31 賬面規格為 1066 MHz FSB,但絕大多數主板廠商都還是聲稱其可以支持 1333 MHz FSB),除此之外僅 X38、X48、Q35 支持 VT-d 虛擬化技術。

最後要看的是內建顯示單元的部分,基本上與 965 芯片組家族的情況非常類似,僅有 G45 一款使用的 GMA X3500 內建顯示單元屬於第四代 Intel 整合繪圖核心的範疇,可以說是 GMA X3000 的改良版本,主要差異為 Shader Model 全面提升到 4.0 版本與加入對 DirectX 10.0 的支持,並將對 OpenGL 的支持提升到 2.0 版本。

至於其他型號使用的 GMA 3100 就屬於第 3.5 代 Intel 整合繪圖核心的末代作品了,所以弱點跟 GMA 950、GMA 3000 差不多,性能也沒有甚麼很讓人驚豔的提升,對 DirectX 的支持能力也停留在 9.0c。

Intel 4 系列芯片組 (Eaglelake)

發佈時間:2008 年 06 月、2008 年 08 月 (G41/Q43/Q45)、2008 年 12 月 (B43)搭配南橋:ICH7 家族 (僅 G41)、ICH10 家族

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在 3 系列芯片組推出一年之後誕生的 4 系列芯片組是 Intel 最後一代用於 LGA775 制式處理器與初代 Core 架構的芯片組,有著代表這個時代結束的意義,因此我把它選為本節介紹的最後一款芯片組。不過 4 系列芯片組在架構上的改變不是很明顯,基本上你可以把它當成加上理論數據傳輸率加倍的 PCI Express 2.0,並且將雙顯示適配器支持拓增到更多型號上的 3 系列芯片組。

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其實從開發代號與系列編成上也可以看得出來 4 系列芯片組跟 3 系列芯片組的親緣關係很接近,同樣都以動物 + Lake 命名,家族成員的數量與規格也差不多複雜 (當時造成使用者與主板廠商不少困擾,論壇上經常可以看到有人在詢問該買哪一種才好)。

4 系列芯片組中的所有成員都能夠支持最高 1333 MHz 的 FSB,內存部分則均支持雙通道的 DDR3-1066 或 DDR2-800 內存並且均不支持 ECC 內存,容量上限的部分則翻倍提高為 16 GB。至於南橋的部分呢,除了 G41 是搭配 ICH7 家族以外,所有型號均搭配 ICH10 家族南橋芯片 (不過根據北橋芯片的不同只能挑選特定的 ICH10 家族成員)。

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不過關於多顯示適配器支持的部分,那段期間其實頗多人對此感到困惑,或許要說是 Intel 又押錯寶了也不為過吧 (又或許是 NVIDIA 方面有甚麼問題)?Intel 在 3、4 系列芯片組搭配的多顯示適配器方案都是 ATi 主導的 CrossFire X,對於 NVIDIA 陣營的 SLI 技術則沒有提供官方支持 (不過大部分主板廠商還是都有實作 SLI 技術的支持啦)。


電腦芯片組的發展-近代後期 (上)


註記:僅 Q45 支持 VT-d 虛擬化技術,僅 Q45、Q43 支持 TXT 安全技術與 TPM 1.2 安全模塊。

接下來看到內建顯示單元的部分,4 系列芯片組的內建顯示單元全部都屬於第 4 代 Intel 整合繪圖核心 (終於…),因此對於除了 G45 以外的型號來說內建顯示單元的性能可說是有了大幅度的成長,X4500 整體來說與 X3500 可說是相當接近,規格差異主要出現在硬件加速的能力上 (這也是 X4500 與 X4500 HD 的差異處),增加了完整的 MPEG-2 影片硬件譯碼能力,至於 X4500 HD 則是在 X4500 的基礎上額外加入了對 VC1 與 AVC 影片的完整硬件譯碼能力。

Intel ICH 第三世代

照例接下來要看的是南橋芯片的部分了 (雖然這篇的篇幅到目前為止已經快要接近前面幾篇的兩倍了),2004 ~ 2009 這五年之內 Intel 將 ICH 改朝換代了五次 (一路從 ICH6 ~ ICH10),而且到了後面有很多混搭的情形 (通常是最低階產品跑去搭 ICH7)。

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ICH6 是 Intel 第一款具備 PCI Express 接口的南橋芯片 (具備四條 PCI Express 通道),而且也是第一次換上 DMI 接口 (請參考前面對 915 芯片組家族的介紹),從各方面來說都算是歷來最大的一次改版,除此之外還加入了對 HD Audio 高解析音效的支持 (不過仍然包含傳統的 AC'97 與 PCI 2.3 總線),至於在硬盤接口的部分,ICH6 將 SATA 端口的數量加倍來到 4 個,並且取消了其中一條 ATA 頻道。

電腦芯片組的發展-近代後期 (上)

而在 2005 年中推出的 ICH7 相較於 ICH6 來說,可以說是沒甚麼變化,主要的特色是將 SATA 控制器的版本升級到第二代 SATA 接口,因此理論數據傳輸率得以翻倍來到 300 MB/s,並增加了額外兩條 PCI Express 通道與對 AMT 管理技術的支持,除此之外 ICH7R 能夠支持的 RAID 模式也有所增加,加入了對 RAID5 與 RAID1+0 的支援。

電腦芯片組的發展-近代後期 (上)

之後的 ICH8 最主要的特色是徹底取消了對傳統 IDE 硬盤接口的支持 (不過有很多主板廠商還是自行外加了其他芯片來提供 IDE 接口),並且大幅提高了 USB 2.0 端口的數量 (從 4 個提升到 10 個之多)。

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最後要談的則是分別在 2007 年 05 月與 2008 年 06 月推出的 ICH9 (上圖) 與 ICH10 (下圖),這兩款難橋芯片的賬面規格相當接近,主要的差異在於 ICH10 將 LPT 打印機的支持給拔掉了,不過實際上 ICH10 還加入了一些可以降低處理器負擔與更加省電的設計。

電腦芯片組的發展-近代後期 (上)

而相較於 ICH8 來說,ICH9、ICH10 則有增加額外兩組 USB 2.0 端口、徹底移除傳統 PCI 總線支持與加入對 VT-d、TXT 等新技術支持能力這些新特性。

ICH6 ~ ICH10 規格比較表

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延續上一篇的主題,這篇依然是談 Intel 平臺的部分,不過主要是看同期的第三方廠商推出的產品 (沒意外的話這篇與下篇大概是最後二次有第三方 Intel 平臺芯片組出現了,畢竟進入 Intel 5 系列之後就只剩下自家芯片組獨霸,而下一篇還會出現的原因是 NVIDIA 的 nForce 也推出不少 Intel 平臺版本的產品,我打算放在下篇 AMD 平臺的時候一起介紹)。


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