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計算機俗稱電腦。在一臺電腦上,主要有哪些芯片?他們分別做什麼用途?從本期開始,我將陸續向大家簡要介紹一下。本文及後續文章主要參考《工業計算機硬件技術支持手冊》來編寫。但內容更淺顯通俗一些,從事技術類工作的朋友,應參考原著作。

下面是依據電腦架構圖的形式,來標註常用芯片在電腦中的位置示意圖。

1,中央處理器。

電腦上最核心的部件是中央處理器,英文名稱為:Central Process Unit,簡稱CPU。CPU是電腦上最大規模的集成電路,也是大家熱捧的 技術最先進的半導體芯片。CPU的發展史,很大程度上代表了半導體技術的發展史。摩爾定律則更直觀地表述了CPU的迅猛發展勢頭。以Intel CPU為例,從8086到586、686,再從酷睿1代,到酷睿12代,CPU芯片內部集成的晶體管數量,基本上都是每兩年翻一倍。是幾何式的增長。但我們有些學校還在教學8086、80286,是不是差距有點大?

2,圖形處理器。

圖形處理器是顯示卡中的核心控制單元。英文名稱為:Graphics Processing Unit,簡稱GPU。英特爾生產的許多CPU或橋芯片內部,都集成了GPU。但集成的GPU運算能力有限,只適合普通電腦用戶。對於美工類設計人員,則必須購買獨立的顯示卡。許多獨立顯示卡上的GPU運算能力超強。但其耗電量和發熱量也很大,價格也很昂貴。

3,橋芯片。

早期的電腦,有兩個橋芯片,分別為南橋(South Bridge,簡寫作SB)和北橋(North Bridge,簡寫作NB)。後來Intel改稱GMCH(Graphics and Memory Controller Hub)和ICH(I/O Controller Hub),但人們仍然習慣於將GMCH稱為北橋,將ICH稱為南橋。現在英特爾又把橋芯片合成一個了,稱為Platform Controller Hub,簡稱PCH。不同的PCH,其功能有所不同。

大部分PCH內部,都包含了PCIe控制器、USB控制器、SATA控制器、SMBUS控制器、GPIO控制器、高清音頻(HD Audio)的數字控制器部分、網絡控制器等等。有些PCH,還會內置一些圖形控制器,即部分GPU功能。

PCH必須配合指定的CPU才能正常工作。PCH和CPU之間由專門的總線信號來通訊。

4,超級I/O芯片

現在的超級I/O芯片,上游接口大多數是LPC接口。其功能相對比較固定。主要是提供串口(COM)、並口(LPT)、PS/2鍵盤鼠標接口、看門狗(WDT)、GPIO、硬件監視(HWM)、部分開機時序的管理等功能。

5,BIOS Flash芯片

現在刷寫BIOS資料的Flash芯片一般都是掛在LPC 總線上。視主板功能的多少,以及BIOS的複雜程度,來選用適當容量的Flash芯片。精美的圖形設置界面和較多的功能,都需要耗費較多的儲存空間。

6,各種圖形轉換芯片。

DDI是英特爾產品中的數字顯示接口,英文名稱為Digital Display Interface,簡稱DDI。經過BIOS配置,並配合外部電平轉換電路或電平轉換芯片的處理,可以連接DP、HDMI、DVI等顯示器。如果要連接VGA或LVDS,可以利用轉換芯片,將DP信號轉換為VGA或LVDS信號,再連接VGA顯示器或LVDS顯示屏。

大部分芯片組(CPU+PCH)內置的GPU,都會帶有eDP接口,可以直接連接到eDP屏或經過轉換後連接LVDS屏。

7,各種PCIe控制芯片。

芯片組引出來的PCIe總線,可以連接到各種PCIe設備或功能卡。每種功能卡上至少要用到一顆控制芯片。比如網絡控制器、SATA控制器等等。這些控制器,也稱為轉換芯片。它能讓這些設備通過PCIe總線與電腦通訊。

8,各種USB接口主控芯片。

現在USB接口可以連接的設備太多了,大家見到最多的就是USB接口的鍵盤和鼠標,還有U盤、各種USB讀卡器、USB HUB等等,每一種設備,裡面至少需要一顆主控芯片。

9,HDA音頻芯片。

電腦的音頻接口分兩部分:數字部分通常內置在PCH內部,數字轉模擬部分則做成獨立的芯片,稱為HD Audio Codec,即高清音頻編解碼器。這種芯片一般依照英特爾發佈的HDA規範(high definition audio specification)來設計。

10,內存及其它芯片。

內存芯片、網絡芯片、電池管理芯片、串口芯片以及其它芯片,基本上一看到名稱,就知道是作什麼用途了,這一期就不再介紹了,如遇有時間,我會單獨各寫一期文章來介紹。

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