Северный мост на материнской плате – первый после процессора

Приветствую  всех читателей моего блога, и в продолжение темы о главном чипсете  компьютера я считаю необходимым более подробно описать северный мост на материнской плате. Это второй по важности ее компонент, который во многом определяет быстродействие системы. И сейчас, я постараюсь аргументировано доказать это утверждение.

Для начала разберемся с терминологией. На материнской плате имеется группа из двух чипов, выполняющих функции контролеров-концентраторов и обеспечивающих непосредственнее взаимодействие  CPU со всеми остальными устройствами и модулями компьютера.

Причем между чипами имеется четкое распределение обязанностей:

• Первый, напрямую соединенный с процессором системной шиной отвечает за работу с памятью и графическим адаптером;
• Второй, подключен к первому и организует работу всех устройств и портов, задействованных в воде-выводе и хранении информации;

Компоновка элементов чипсета на материнской плате всегда выполняется производителями таким образом, что первый чип располагался выше второго (при условии, что надписи на элементах расположены удобным для чтения образом).

Поэтому для удобства использования профессиональной терминологии первый назвали «северным мостом» (northbridge), а второй «южным» (southbridge). Убедиться в этом и посмотреть где находятся эти чипы, можно, взглянув на свою материнку, или вот на эту картинку:

Почему мостом, спросите вы? Да потому что каналы, с помощью которых они соединены с другими устройствами, обособлены,  не пересекаются и обеспечивают надежную двустороннюю связь.

Координатор взаимодействия компьютерных модулей

Оставим сегодня «южник» в покое и сосредоточим свое внимание на «северном мосте», для чего детально рассмотрим его параметры и связи. Northbridge в разных материнских платах может отличаться, и это зависит от производителя.

Как и любая микропроцессорная схема, он имеет такие характеристики как частота и производительность, которые можно посмотреть и даже изменить в BIOS, в разделе Advanced Chipset Features (Chipset features Setup). Такая  «модернизация» часто используется для разгона процессора, но делать это необходимо с учетом пропускной способности поддерживаемых северным мостом шин.

Давайте посмотрим на них и выясним, кто за что отвечает:

• Управляющим основным каналом взаимодействия с процессором могут выступать три типа магистральных двунаправленных системных шин: FSB, DMI, HyperTransport или QPI;
• Для соединения с видеокартой когда-то широко использовалась шина AGP, но со временем она была вытеснена универсальной и болем эффективной PCI Express;
• С оперативной памятью мост поддерживает связь через DDR контроллер;
• Согласование работы с южным мостом выполняется с помощью DMI или HyperTransport шины.

Как видите, северный мост связывает устройства наиболее современными способами соединения с достаточно высокой пропускной способностью. Это вынужденная мера, обусловленная ростом производительности всей системы в целом.

Работа в жарких условиях и возможные последствия

«Напряженный» режим работы Northbridge вызывает значительный нагрев самого чипа. Поэтому на него устанавливают систему пассивного охлаждения, обеспечивающую нормальную температуру, которая не должна превышать определенных значений.

В компьютерах размер пластин радиатора может в несколько раз превышать  габариты самого микропроцессора. А вот в ноутбуке такой возможности нет, поэтому нередки случаи, когда из-за перегрева северный мост выходит из строя, а вместе с ним и весь ПК. Вообще-то и на стационарном компьютере может произойти подобная ситуация, но в нем более удобный доступ и при необходимости можно самостоятельно заменить термопласту на радиаторе северного моста.

Поэтому, чтобы понимать значимость соблюдения температурного режима, вы должны знать, как выглядит «северник». Это классический BGA-чип,  на контактах которого имеются мельчайшие шарики из легкоплавкого металла. Его монтаж обеспечивается тремя действиями:

• правильно расположить;
• нагреть инфракрасным излучателем до температуры плавления шариков;
• слегка прижать чип по всей плоскости.

То есть? в лучшем случае, при перегреве северного моста у него оплавятся контакты (происходит «отвал чипа»). При такой поломке покупка нового чипа, возможно,  не потребуется. А в сервисном центре старому сделают «реболлинг» (наплавку новых шариков) и перемонтаж. Но может оказаться, что температурное воздействие затронет структуру микропроцессора. Тогда все гораздо хуже, особенно если материнская плата старой модели и ее компоненты в свободной продаже отсутствуют (покупка запчастей с рук рискованна, т.к. возможно, они прошли через кустарный ремонт).

На всякий случай я расскажу вам о признаках выхода из строя северного моста:

• проблемы с изображением на экране (появление искажений, полос, осветление или затемнение всего дисплея);
• ощутимое подтормаживание или зависание в процессе работы;
• самопроизвольная перегрузка;
• сообщение на синем экране (BSOD);
• устройство не загружается

Возможно, это позволит вам своевременно предпринять какие-то меры и предупредить ухудшение ситуации.

Прощай, северный мост

В завершение расскажу вам о том, что вообще-то славная эпоха северных мостов подошла к завершению. Все чаще производители CPU размещают модули, выполняющие функции контроля памяти и видеоадаптера, под крышку процессора. AMD поступает так с 2004 года (64-битные процессоры), а Intel с 2008. Такое решение имеет определенные достоинства:

• минимизировались задержки при обращении ЦП к ОЗУ;
• уменьшение активных элементов материнки упростило проектирование платы;
• модули, отвечающие за графику и память, попали в более комфортные условия с системой активного охлаждения;

Такая вот история северного моста материнской платы. Надеюсь, вам  было не только интересно, но и полезно узнать изложенную в этой статье информацию. На этом я заканчиваю. И напоминаю, что вас в  моем блоге ожидает рассказ о южном мосте.

Так что, до новых встреч на продолжении этой темы, удачи всем.