主機板的晶片組是甚麼？－John pan

今天的電腦走向單晶片平台的路，「平台」指的是晶片組主機板、處理器、記憶體這三大基礎元件需要互相搭配，才能順利組出一台運作正常的電腦，不同架構間差異有時非常大，針對市場、用途各自不同，在選購零組件前了解自己需求選對應的平台很重要。

認識晶片組 (Chipset)，晶片組 (Chipset) 是主機板上最大的晶片，也是平台架構的軸心，至於為什麼叫做晶片組呢？

要認識晶片組在這裡我要先聊歷史，大約在2007年以前分為南橋 (South bridge) 與北橋 (North bridge) 兩大晶片故得名，當時我們通常使用北橋的名稱來稱呼晶片組，北橋主要負責的項目有：

包含記憶體控制器 (整合Memory Controller, IMC)。

包含部份的 PCI Express 匯流排通道 (為了滿足顯示卡的頻寬需求，所以很早就開始將顯示卡用的 PCI-E 通道移到北橋，因為離 CPU 比較近，延遲也比較短，其實記憶體控制器當時放在北橋而不放在南橋也是這個原因)。
做為 CPU 與記憶體之間的橋樑 (這是北橋名稱的由來)。
早期晶片組中，北橋 (NORTHBRIDGE) 的周圍架構：
CPU <== 前端匯流排 (FRONT SIDE BUS, FSB) ==> 北橋 <== 記憶體匯流排 (MEMORY BUS) ==> 記憶體

至於另一顆晶片－南橋呢？南橋在Intel的架構裡面當時又被稱做ICH (I/O Controller Hub)，顧名思義是負責掌理各種I/O，其實概略的分法就是頻寬需求沒那麼大的，就通通扔給南橋處理。
因此南橋負責的項目豐富許多，有這些：
High Definition Audio (HD 高品質音效) 或 AC97 音效 Codec
板載 (On-board) 的 SATA 介面
除了顯示卡用通道以外的 PCI Express 匯流排通道
網路晶片的 MAC (Media Access Control) 部份
USB 2.0 / 3.0 介面

以下就是一張典型的早期晶片組 (Intel X48 Express Chipset，大約是 2007 年左右的產品，是末代使用傳統晶片組架構的 Intel 平台)架構圖：

然而隨著記憶體頻寬需求越來越高，CPU 的製造工藝也不斷上升能夠整合更多的電晶體，Intel 在 2008 年發佈的 Nehalem 微架構 (也就是初代 Core i 系列處理器) 中正式將 DDR3 記憶體控制器整合入處理器中，也就是 Integrated Memory Controller (IMC) 架構，至此北橋的功能只剩下顯示卡 PCI Express 通道，逐漸失去其重要性。

之後 Intel 在 2011 年推出的 Sandy Bridge 微架構中，一不做二不休便將 PCI Express 通道也整合入處理器中，從此晶片組只剩下南橋一顆晶片，但基於習慣所以我們還是稱其為晶片組，而同時 Intel 也將南橋的名稱從 ICH 改為 Platform Controller Hub (PCH)，之後我們稱呼晶片組時，就是使用南橋的名稱作為平台名。

目前電腦主機板的主要架構：
CPU <=== 直接通道 ===> 記憶體與顯示卡
↑
DMI ( DIRECT MEDIA INTERFACE，DMI 匯流排)
↓
PCH

以下就是一張目前近代的晶片組 (Intel X99 Express Chipset，2014 年推出) 的架構圖，可以很明顯看到 PCI-E 顯示卡通道與記憶體都已經整合到 CPU 之中，晶片組實際上只剩下一顆晶片，稱為 PCH：