La struttura di una scheda madre

I.I.S.S. “P. Calamandrei” – Dipartimento di Informatica – Laboratorio di Elettronica e TLC
Ultima revisione: 02/06/17
Autore :Marco Lanino
La Scheda madre del P.C.
Sommario:
La struttura di una scheda madre ............................................................................................................. 1
Le schede madri di oggi ........................................................................................................................... 2
Nordbridge e Southbridge ........................................................................................................................ 2
Gli Hub di Intel ....................................................................................................................................... 3
Soluzioni di AMD e Nvidia ........................................................................................................................ 3
Northbridge e i buffer per la memoria ...................................................................................................... 3
Southbridge:dall’interfaccia Pci a quella punto-punto ................................................................................. 4
Agp: Accelerated Graphics Port Interface .................................................................................................. 4
Il variegato mondo che vive nel Southbridge............................................................................................. 5
Bus Pci ........................................................................................................................................... 5
LPC (Low Pin Count Interface) ......................................................................................................... 6
Bios (Basic I/O System) ................................................................................................................... 6
Usb (Universal Serial Bus) ................................................................................................................ 6
Interfaccia IDE - EIDE ..................................................................................................................... 6
Codec Audio (AC Link) ..................................................................................................................... 6
Lan (Local Area Network) integrata .................................................................................................. 7
Tipi di Socket e CPU presenti ad oggi (DICEMBRE2004) sulle schede madri ................................................ 7
Carrellata di schede madri per diverse CPU ............................................................................................... 7
Asus P4P800-E Deluxe: MB per P4 socket 478 ...................................................................................... 7
Asus P5P800 : MB per P4 socket 775 .................................................................................................... 8
Asus NCCH-DL : MB dual Xeon Nocona socket 602 ................................................................................ 8
Asus A7N8X-E Deluxe : MB per Athlon XP socket A ............................................................................... 8
Asus K8N-E Deluxe : MB per Athlon64 e Sempron socket 754 ................................................................ 9
Asus A8N SLI – Deluxe : MB per Athlon64 FX /Athlon64 socket 639 ....................................................... 9
Asus SK8V : MB per Opteron o Athlon64 FX socket 940 ......................................................................... 9
Tyan S2880GNR: MB dual Opteron ..................................................................................................... 10
I principali Produttori mondiali di Motherboard ........................................................................................ 10
La struttura di una scheda madre
Da sempre la passione per l'informatica ha coinciso in molti casi con un nuovo e stimolante hobby, ovvero
comperare scatole contenenti parti di un computer per dare vita ad un sistema funzionante. Lo sviluppo tecnologico e la
disponibilità di una grande biblioteca di informazioni e guide, reperibile attraverso Internet, ha reso molto più facile
portare a termine questa sfida con successo. Le conoscenze tecniche richieste non sono eccessive e come in altri hobby
si impara molto con l'esperienza sul campo. Dare vita al proprio Pc può fornire forti sensazioni e gratificazioni, perché
tutto il processo di costruzione comporta la scelta dei giusti componenti e la loro attenta configurazione per ottenere un
computer funzionante, ben bilanciato ad un costo contenuto.
Dalla prima apparizione del computer il processore è stato l'elemento che ha attirato su di se tutte le attenzioni,
ma è la scheda madre il collante che permette di ottenere un Pc a partire da tutti gli altri componenti. Iniziamo ora un
viaggio che ci porterà ad analizzare come la tecnologia si è evoluta in questi anni; cercheremo di affrontare il discorso
con un approccio indipendente dal tipo di processore impiegato nel sistema, così da fornire gli strumenti necessari per
esprimere valutazioni oggettive sulle differenti architetture per il supporto ai processori VIA, AMD e Intel.
Tratteremo quindi i diversi componenti presenti sulle schede madri in commercio e alcune strategie e decisioni
adottate per semplificare in modo significativo l'aggiornamento delle piastre madri.
Prima di addentrarci in questo intricato mondo, spenderemo qualche parola per comprendere meglio
l'architettura generale di un computer. Questo ci aiuterà in seguito quando tratteremo alcune delle tecnologie impiegate
in questo settore.
L'unità di calcolo centrale (Cpu, Central Processing Unit) si è evoluta rapidamente ad ogni salto
generazionale; tuttavia anche il resto del sistema ha seguito una sua graduale evoluzione nel tempo. Il microprocessore
del primo Pc IBM è stato l'Intel 8088, funzionante a 4,77 MHz con un'architettura interna a 16 bit e un bus dati a 8 bit.
Ora, in queste stesse pagine, ci troviamo a parlare di processori con architettura a 32 bit o a 64 bit (AMD
“Opteron”,”Athlon64”,”Sempron64” o Intel “Itanium”); le frequenze di funzionamento si misurano in GHz (oggi si è
attorno ai 4 GHz), mentre i bus dati raggiungono parallelismi sempre più elevati (64, 128 bit) in attesa di soluzioni
seriali ad alta velocità .
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I progettisti di Cpu hanno svolto un grande lavoro per
spingere verso l'alto le frequenze di clock dei processori, in parte
anche per una mera questione commerciale: un processore con
frequenza più alta fa subito pensare ad un computer più veloce. I
MHz non sono però tutto quello che conta per rendere un
computer veloce e performante.
Nel corso degli anni lo sviluppo del software e la
molteplicità delle situazioni in cui viene impiegato il computer ha
cambiato in modo drastico il tipo di lavoro che viene svolto dalla
Cpu.
Anche se il processore continua a servire come
strumento per operazioni di matematica classica, per lo
spostamento di dati e per operazioni di raffronto, la principale
richiesta delle applicazioni odierne comporta calcoli che implicano
la grafica, segnali video e suoni. Questi nuovi tipi di informazioni
multimediali coinvolgono e movimentano massicce quantità di
informazioni attraverso tutto il sistema computer ed in particolar modo verso la scheda Video.
Le schede madri di oggi
La scheda madre del PC è lo scheletro ed insieme la muscolatura di base dell’elaboratore. I componenti centrali di una
motherboard sono costituiti dal chipset, cioè da una serie di integrati (di solito due) che presiedono alle funzioni
fondamentali della scheda: la gestione degli scambi di dati tra periferici, driver, controller e CPU. Il chipset è il nodo di
tutti i trasferimenti di dati ed agisce da collante tra processore e tutti i componenti del PC. Per questo l’efficienza della
scheda madre condiziona pesantemente tanto la stabilità quanto le prestazioni dell’intera piattaforma. I componenti che
normalmente compongono il chipset sono: Il NorthBridge e il SouthBridge, dove il termine bridge si riferisce alla
funzione di connettore fra Bus differenti. Il NB lega fra loro CPU, memoria*, motore grafico e SB, mentre il SB
ha in gestione le periferiche PCI, i canali ATA, il controller USB e le altre eventuali periferiche di I/O
integrate (ad es. il codec audio, il controller di rete, il modem integrato …).
* Esistono diverse CPU che includono il gestore di memoria a singolo o doppio canale. Per questo tipo di dispositivi il NB
risulta semplificato.
Nordbridge e Southbridge
La figura mostra quella che è l'architettura di massima
seguita dalla maggior parte delle schede madri attualmente in
commercio. L'architettura del sistema è sempre apparsa più
complicata, ma il livello di integrazione attualmente raggiunto
ha permesso di raggruppare tutto in due soli componenti
principali: il Northbridge (NB) e il Southbridge (SB). I
termini North e South si riferiscono alla posizione che i due
componenti assumevano lungo il bus Pci all'interno di uno
schema a blocchi. Il Northbridge connette tra loro il Fsb
al bus della memoria centrale, al bus Agp (o al PCI
Express) e al Southbridge.
Per un progettista vale la regola che tutte le
periferiche veloci convivono all'interno del NB, mentre
il SB è deputato a integrare tutti i bus per le periferiche
lente: Eide, Isa, Usb e così via.
Un tempo NB e SB erano collegati fra loro unicamente
attraverso il bus PCI, che, con la scomparsa del bus ISA, ha
poco alla volta preso in carico tutte le periferiche. Il bus PCI è a 32 bit ed opera ad una frequenza di 33 MHz; supporta
pertanto una banda passante di 133 Mbyte/s che deve essere condivisa da tutte le periferiche ad esso collegate. Ben
presto l’uso del bus PCI quale collegamento fra NB e SB si è rivelato insufficiente e così tutti i produttori hanno iniziato a
sviluppare soluzioni a bus non condiviso.
Il fatto che due differenti chip ricoprano ruoli diversi all'interno del Pc è il principale motivo per cui i progettisti
mostrano resistenze ad integrare tutto in un unico componente. Poiché gli standard delle interfacce mutano
rapidamente, sia per un aggiornamento delle stesse o per l'introduzione di nuove, i costruttori di schede madri possono
mantenere invariati alcuni NB e provvedere all'aggiornamento dei soli SB. È inoltre costoso realizzare chip con molti pin,
anche perché la maggior parte dei chipset ha dimensioni standardizzate con un limitato numero di pin. Un componente
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deve essere sufficientemente grande per permettere la disposizione dei fili (wire) che connettono i pin al die, anche se
questo può essere ridotto grazie all'evoluzione del processo di produzione.
Alcuni costruttori pensano di impiegare lo spazio aggiuntivo che si viene a creare all'interno dei componenti dei
chipset per integrare una cache L3 o un processore grafico; tuttavia questa strategia non ha ancora dimostrato di essere
effettivamente valida dal punto di vista dei costi/benefici.
Gli Hub di Intel
Intel è stata la prima, con la famiglia 800 a introdurre un nuovo tipo di connessione, denominato Hub Link
con Bus di soli 8 bit e frequenza di funzionamento di 133 MHz in modalità doppio fronte, per una ampiezza di banda di
266 Mbyte/s.
Con la conseguenza di aumentare la confusione all'interno del già caotico mondo delle schede madri, Intel ha
deciso di riferirsi ai componenti dei propri chipset con il termine Hub. Il Northbridge è identificato con la dicitura
Memory Controller Hub (Mch), mentre il Southbridge con la dicitura I/O Controller Hub (Ich).
Queste sono, in effetti, denominazioni più descrittive della funzione svolta dai componenti, ma non c'è una differenza
effettiva dei componenti con il NB e il SB classici. Un cambiamento sostanziale è stato introdotto nell'interfaccia che
collega questi due elementi: si è passati ad una connessione punto-punto, abbandonando l'impiego del bus Pci come
mezzo di comunicazione. Il bus Pci è diventato uno dei tanti bus gestiti all'interno del Southbridge.
Soluzioni di AMD e Nvidia
AMD ha sviluppato una sua soluzione, denominata Hyper Transport Technology, utilizzata anche da Nvidia, da Microsoft
nella sua console X-Box e nelle GPU nForce e nForce2. Invece dell'impiego di una singola porta, l'Hyper Transport
Technology fornisce due canali (di ampiezza variabile a seconda dei tipi da 2 bit a 32 bit) unidirezionali per ottenere
operazioni full duplex. L'interfaccia può così operare a frequenze elevate grazie all'utilizzo di due fili per ciascun canale
(coppia differenziale). Accreditata di una frequenza di funzionamento oltre i 400 MHz con trasmissione Double Data Rate,
e capace di 800 Mbit al secondo per ogni coppia di pin, questa interfaccia provvede fino a 800 MByte al secondo per ogni
connessione a 8 bit I/O (3,2 GByte al secondo per ciascuna via di connessione a 32 bit, per un aggregato teorico di 6,4
GByte al secondo).
Visto che fra i membri del consorzio Hyper-transport figurano anche VIA e SiS, è teoricamente possibile che questa
connessione assurga a livello di standard e che venga quindi utilizzata a breve anche da Intel.
Northbridge e i buffer per la memoria
Il compito del NB è di gestire il traffico dati movimentato su quattro differenti bus. Il chip deve gestire un incrocio a
quattro vie, dove tutti desiderano avere un accesso facile e rapido verso la memoria Dram di sistema. L'obiettivo del
progettista è di realizzare un'architettura capace di gestire in modo efficiente le richieste di accesso alla memoria di
sistema ( Dram ); un NB ben studiato e bilanciato eviterà l'insorgere di colli di bottiglia che abbattono le prestazioni
generali del sistema computer.
I primi controller della memoria erano orientati a servire prevalentemente il processore, poiché la maggior parte del
traffico dati era inteso per essa. Come abbiamo menzionato poco fa i computer moderni movimentano enormi quantità
di dati tra le diverse periferiche con tempi di attesa che devono essere minimi. Il NB ora deve permettere la simultaneità
di accesso alla memoria, ovvero ogni periferica deve vedersi connessa in maniera dedicata alla memoria.
I parametri su cui si può giocare per incrementare le prestazioni sono molteplici:

Incremento della frequenza di clock del Front Side Bus (FSB), cioè del bus che collega il NB alla
CPU

Ottimizzazione l’architettura del controller della memoria

Aumento della frequenza di lavoro delle memorie e diminuzione dei tempi di latenza.

Raddoppio del canale da e verso la memoria di sistema DDR
Nota:
Il controller della memoria si è ultimamente spostato all’interno di molte CPU. Ciò ha contribuito ad aumentare la
complessità dei chip ed il suo numero totale di connessioni (pin) verso la MB, ma ha velocizzato le operazioni di accesso
alla RAM. Si è semplificata in questo modo l’architettura del NB, per contro il SB, è stato arricchito dei controller SATA
(Serial-ATA) e RAID (per configurazioni ad HD multipli). Inoltre potrebbe a breve non più essere antieconomico fondere
SB e NB in un solo chip.
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Viene ora riportato lo schema a blocchi relativo al chipset VIA KT333, che pur non essendo recentissimo,
rappresenta un buon riferimento per quanto riguarda i collegamenti che il chipset ha con il resto dell’HW
Southbridge:dall’interfaccia Pci a quella punto-punto
L'utilizzo del bus Pci come connessione tra il NB e il SB è progressivamente diventata, come già
spiegato, uno dei principali colli di bottiglia delle odierne architetture, poiché si tratta di una interconnessione
a mezzo di un canale condiviso, ampio 32 bit e funzionante a 33 MHz. A livello teorico quindi il bus Pci consente un
picco di banda dati passante pari a 133 MByte al secondo; tuttavia il valore medio reale, misurato durante un traffico
sostenuto è inferiore ai 40 MByte al secondo. Con l'interfaccia EIde che si raggiunge i 100 MByte al secondo in
modalità di lettura burst, le periferiche connesse al SB hanno la possibilità di saturare il bus nel momento in cui
cercano di accedere alla memoria di sistema attraverso l'interconnessione Pci tra NB e SB.
Ritornando alle considerazioni iniziali, già una decina di anni fa ai progettisti apparve chiaro che il bus Pci
non fosse più in grado di sostenere il traffico che si generava tra il SB e il NB. Nacquero così bus specifici e
proprietari a banda più ampia, in grado di far fronte alle nuove esigenze.
Agp: Accelerated Graphics Port Interface
Il sottosistema grafico si trovava prima collegato al bus Pci, ma l'architettura condivisa di questo bus stava
divenendo sempre di più il collo di bottiglia che impediva di ottenere prestazioni superiori in ambito grafico. Microsoft e
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Intel avevano previsto che il chip grafico si sarebbe evoluto fino a diventare uno degli elementi chiave all'interno
dell'architettura dei moderni computer, spostando in parte l'attenzione dalla Cpu e dal sistema operativo.
L'evoluzione delle schede grafiche ha portato all'integrazione di quantitativi di memoria
paragonabili a quelli della memoria di sistema, con un parallelo aumento vertiginoso delle prestazioni dei
processori grafici.
Un processore multimediale è un'unità di calcolo specializzata nel gestire task multimediali (decodifica video,
accelerazione di trasformazioni 3D in hardware ecc.), così da ridurre il carico di lavoro della Cpu. Poiché il trend di
sviluppo nel campo della grafica si consolidò su questo andamento, Intel sviluppò l'interfaccia Agp come sistema di
controllo per il sottosistema grafico. Nella sua prima apparizione il bus Agp doveva permettere al controller grafico di
utilizzare la memoria di sistema per immagazzinare le informazioni relative alle texture.
L'architettura si è poi evoluta permettendo l'impiego della memoria di sistema per parcheggiare tutti i tipi di
dati grafici. In realtà lo sviluppo dei chip grafici, capaci ormai di disegnare parecchi miliardi di pixel al
secondo, ha imposto la realizzazione di un sistema di memoria specializzato ed estremamente veloce (Ddr
e DDRII) integrato direttamente sulla Pcb della scheda grafica, con capacità variabili dai 64 ai 256 e più
MB.
La connessione Agp è risultata essere una valida soluzione per sgravare il bus Pci dall'enorme traffico generato
dalla scheda grafica e accrescere al tempo stesso la banda dati tra la Cpu e lo stesso sottosistema grafico. La situazione
è comunque in continua evoluzione: attualmente la connessione Agp lavora a 8X.
La tecnologia AGP 3.0, di cui fa parte AGP8x, è stata l’ultima versione dell’interfaccia parallela, prima di passare
da quest’anno alla soluzione grafica seriale basata su bus PCI Express, che già nella sua versione iniziale dispone di
banda 16x rispetto alle specifiche originali AGP.
Alcune schede madri appartenenti alla fascia di basso costo eliminano completamente la memoria grafica e
lavorano con un sistema di memoria unificato (Uma, Unified Memory Architecture). L'approccio Uma è stato impiegato
con processori grafici di fascia bassa, ma le prestazioni 3D sono poco soddisfacenti. Un’altra generazione di chipset
utilizza un approccio con memoria condivisa (Smac Shared Memory Architecture) con l'impiego di core grafici più evoluti
e memoria Ddr. Integrando il core grafico direttamente all'interno del Northbridge si può eliminare in maniera completa il
bus Agp. Ciò introduce risparmi su sistemi ad esempio utilizzati per l’office automation.
Il variegato mondo che vive nel Southbridge
Come abbiamo già anticipato, mentre il Northbridge gestisce il traffico ad alta velocità, il Southbrige connette
tutte le più disparate periferiche e offre una serie di funzioni che rendono il Pc differente da qualunque altro tipo di
sistema computerizzato. Molti applicativi di vecchia generazione si aspettano periferiche legacy all'interno del sistema;
tutto questo sopravvive e viene reso disponibile dal SB. Gran parte del supporto legacy rientra nel bus Isa: una vecchia
interfaccia a 16 bit funzionante a 8MHz e molto difficile da eliminare.
Questo bus risale alla prima apparizione del Pc IBM AT e fornisce un picco di banda passante pari a soli 16
MByte al secondo, con un profilo di trasmissione sostenuta ben più basso.
Molti degli utenti Pc hanno trovato e trovano tuttora difficoltà per migrare al sistema Plug-and-Play con schede
o chip integrati che usano il bus Isa. Parte delle nuove schede madri in commercio hanno completamente eliminato
questo tipo di bus, ma molti SB forniscono tuttora il bus Isa come una opzione per i progettisti. Invece di impiegare il
bus Isa, il SB fornisce altre soluzioni a costi contenuti per periferiche a basse prestazioni.
Queste nuove interfacce vengono trattate all'interno dell'elenco descrittivo delle funzioni integrate nel SB.
Bus Pci
Ora che alcuni SB hanno connessioni dedicate verso il NB il bus Pci è diventato uno dei tanti bus gestiti dal SB.
Sgravate del carico di lavoro legato all'interconnessione tra i componenti del chipset, le periferiche Pci sono divenute
molto più utili. È doveroso notare che le schede madri possiedono periferiche collegate a questo bus anche se negli slot
Pci non sono presenti schede.
Queste periferiche Pci sono integrate all'interno dei SB di molti chipset: i controller Ide, quelli Usb, l'SMBus e
così via. Molti chipset utilizzano un bridge Pci-to-Pci così da non dover impiegare il bus Pci principale per far comunicare
tra loro queste unità.
In questi mesi il PCI Express sta poco alla volta sostituendosi all’ormai datato bus PCI, si tratta di un'architettura
di I/O ad alta velocità, multifunzionale e scalabile fino a 10 Gigabit di velocità, è destinata a unificare l'architettura di I/O
per i PC desktop, i PC portatili, i server, le piattaforme di comunicazione, le workstation e i dispositivi embedded. Inoltre,
consoliderà le diverse connessioni parallele di tipo simile (bus) disponibili nelle attuali piattaforme. Il risultato si traduce
in un'ampia adozione multipiattaforma e in una migrazione più conveniente alla nuova generazione di tecnologie di I/O.
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Ad esempio, le attuali schede grafiche sono collegate tramite porte Accelerated Graphics Port (AGP) a velocità AGP 8x, in
grado di trasferire i dati a circa 2 GB/secondo. In confronto, con le 16 "corsie" di PCI Express, ciascuna delle quali
trasferisce i dati in seriale a 2,5 Gb/secondo, è possibile raggiungere velocità di 4 GB/secondo in entrambe le direzioni.
LPC (Low Pin Count Interface)
Una delle principali ragioni per cui il bus Isa è sopravvissuto così a lungo è che gran parte delle periferiche non
necessitano della complessità del bus Pci. Per soddisfare questa necessità, Intel ha inventato un altro tipo di bus; si
tratta di un bus con interfaccia a 4 bit utilizzato per connettere prevalentemente chip Super I/O. Il Super I/O è il luogo
dove sopravvivono tutte le periferiche legacy più vecchie: porte seriali, porta parallela, porta giochi, porte PS/2 per
mouse e tastiera, infrarosso e controller per il lettore floppy. Questo chip include spesso funzioni di monitoraggio del
sistema.
Bios (Basic I/O System)
Il Bios è un software che opera a basso livello e controlla le periferiche presenti sulla scheda madre. Il
processore esegue il codice Bios non appena il computer viene avviato, permettendo il test per verificare il corretto
funzionamento della memoria e l'assegnazione delle risorse di sistema alle diverse periferiche. Cambiando le impostazioni
all'interno del menu del Bios, l'utente può personalizzare le impostazioni della scheda madre. Molte di quelle recenti
hanno eliminato la configurazione via jumper, permettendo di impostare tutti i parametri attraverso il software del Bios.
Alcune schede madri offrono inoltre la possibilità di utilizzare una vasta gamma di parametri,
anche fuori specifica, per la felicità degli overclocker. Intel chiama il proprio chip Bios Firmware Hub (Fwh), si tratta
sostanzialmente di un Bios caricato su una flash programmabile connessa al sistema attraverso l'interfaccia Lpc.
Usb (Universal Serial Bus)
Questo bus di tipo seriale è stato disegnato per interfacciarsi con periferiche esterne come mouse, tastiere,
scanner, fotocamere, ecc. Il flusso dati è relativamente basso (fino a 12 Mbit al secondo) per l'Usb 1.1, mentre risulta
decisamente più elevato per l’USB2 è in grado di competere con lo standard IEEE 1394 (Firewire) nel supporto delle
periferiche veloci. In generale il SB possiede uno o due controller Usb, ciascuno in grado di gestire due porte. L'Usb è
stato studiato per permettere una catena di periferiche esterne così da minimizzare il numero di cavi che vengono
collegati al Pc. Bisogna ricordare che un hub Usb non alimentato è in grado di fornire un massimo di 100 mA su ogni
porta, mentre periferiche come una fotocamera digitale richiedono anche 500mA per funzionare in modo corretto.
Interfaccia IDE - EIDE
Il controller dei dischi è uno degli elementi in rapida mutazione nell'architettura del Pc e la sua analisi
approfondita va oltre lo scopo di questo articolo. Il termine Ide (Integrated Drive Electronics, elettronica di controllo
integrata sul disco) significa che gran parte dei sistemi di controllo dei dischi rigidi sono integrati sul disco stesso, invece
di essere contenuti sulla scheda madre. Intesa inizialmente come alternativa economica all'interfaccia Scsi (Small
Computer System Interface), la tecnologia Ide si è evoluta per supportare trasferimenti di dati veloci e dischi con grandi
capacità di memorizzazione. La denominazione ANSI prevede il nome Ata (Advanced Technology Attachment); inoltre
verso la metà degli anni '90 l'evoluzione dell'interfaccia ha portato alla definizione dell'Enhanced Ide (Eide, Interfaccia
Ide Avanzata) promossa da Western Digital e FastATA Technology sponsorizzata da Seagate.
Per incrementare ulteriormente la velocità di questa interfaccia è stato introdotto l'utilizzo di connettori a 80 fili
che hanno permesso di raggiungere livelli di trasmissione dati pari a 66 MByte al secondo (Ata-66) e di 100 MByte al
secondo (Ata-100). La maggior parte dei chipset supporta solo due canali Ide, ciascuno dei quali può essere
popolato da un'unità primaria (master) e una secondaria (slave). L'impiego di controller Ata su scheda Pci
consente di aumentare il numero di canali disponibili e quindi il numero di periferiche che possono essere connesse al
sistema.
Tutte le schede dell’ultima generazione supportano invece il nuovo standard Serial ATA (SATA), che utilizza
un’interfaccia seriale per veicolare il flusso di dati, offendo una banda più ampia (150 Mbyte/s) e cavi di interconnessione
molto più compatti. Inoltre, attraverso appositi controller, è ormai comune il supporto alle modalità di funzionamento
RAID 0 e RAID 1, RAID 0+1, RAID 5 per i dischi fissi.
Codec Audio (AC Link)
Il chipset è disegnato per consentire la connessione digitale a semplici chip esterni per la gestione di segnali
miscelati (analogici/digitali) per l'audio e la telefonia. Minimizzando il circuito esterno, il resto delle funzioni sono gestite
dal chipset in hardware o in emulazione software. Intel ha sviluppato le specifiche AC Link per facilitare
l'implementazione software di queste funzioni, anche se qualcuno può storcere il naso pensando di assorbire risorse della
Cpu per questi scopi.
L'attuale versione AC '97 2.2 fornisce un'interfaccia a 5 segnali verso un codec esterno. Nel caso dell'audio, l'AC
Link si connette a un chip che integra un codec, un convertitore digitale/analogico per pilotare i diffusori audio e un
codec analogico/digitale per pilotare i segnali analogici in ingresso. Nel caso della telefonia la periferica esterna integra
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anche un'interfaccia fisica (PHY) per la connessione alla linea telefonica. Chip AC '97 sono disponibili anche per le
tecnologie di rete.
L'impiego dell'AC Link ha senso per ragioni di costo. Tuttavia esistono anche controindicazioni nel rimpiazzare
hardware dedicato con algoritmi software eseguiti dal processore.
Le prestazioni generali del sistema possono diminuire in maniera drastica. Nel caso dei chip audio, molti giochi
impiegano canali audio multipli con flussi audio che devono essere mixati tra loro. Un altro esempio è l'elaborazione di
complesse funzioni per ricreare effetti di audio posizionale (HRTF, Head-related Transfer Function). Queste funzioni
generalmente richiedono schede Pci con un processore DSP (Digital Signal Processor, processore per segnali digitali) e
un piccolo quantitativo di memoria locale. Spostare l'elaborazione sull'unità di calcolo aiuta a vendere processori con alte
frequenze di clock, ma potrebbe non essere la soluzione migliore per chi desidera una qualità audio elevata.
Nel caso di una periferica modem AC Link, gran parte dell'elaborazione viene eseguita dall'unità di calcolo
centrale. Questa è una migrazione diretta verso i Soft Modem, soluzione molto utilizzata per ridurre il costo dei modem
hardware.
Lan (Local Area Network) integrata
Il networking è un altro settore dove i progettisti stanno cercando nuove soluzioni per spostare il carico di
lavoro sul processore. L'idea è che i produttori si muoveranno verso la produzione di piccole schede riser, che
includeranno tutte le funzionalità necessarie all'utente.
Il costo di una scheda riser è molto inferiore a quello di una scheda Pci. Nascondere una funzione all'interno del
chipset rende difficile valutarne la qualità; non è più infatti possibile leggere il codice identificativo del chip ethernet per
poterne stabilire la qualità e le funzioni.
Tipi di Socket e CPU presenti ad oggi (DICEMBRE2004) sulle schede
madri
Socket
Socket A
Socket 478
Socket 602
Socket 603
Socket 604
Socket 754
Socket 775
Socket 939
Socket 940
CPU
AMD Athlon XP
Intel Pentium 4
Scheda tipo
Asus A7N8X-X
Asus P4P800-E
Intel Xeon
Asus NCCH-DL
Athlon64 e Sempron
INTEL Pentium4
AMD Athlon64 e Athlon FX
AMD Athlon64 e Opteron
Asus
Asus
Asus
Asus
K8N-E Deluxe
P5P800
A8N-E Deluxe
SK8V
Carrellata di schede madri per diverse CPU
Asus P4P800-E Deluxe: MB per P4 socket 478
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
Intel 865PE / ICH5R
800 MHz
4xDDR (dual channel) – 400 MHz max 4GB
100x2 + 133x1 + SATAx4
0, 1, 0+1
AGP 8x
Gigabit Lan
2x1394a
5
0
8
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Asus P5P800 : MB per P4 socket 775
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
Intel 865PE / ICH5
800 MHz
4xDDR (dual channel) – 400 MHz max 4GB
100x2 + SATAx2
0, 1, 0+1
AGP 8x
Gigabit Lan
5
0
8
Asus NCCH-DL : MB dual Xeon Nocona socket
602
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
Intel 875P
800 MHz
4xDDR (dual channel) 400 MHz
Max 4 GB
133x2 – SATAx4
0, 1, 0+1
AGP 8x
Gigabit Lan3
1x1394a
2x PC 32 bit
2x PC 64bit (PCI-X)
6
Asus A7N8X-E Deluxe : MB per Athlon XP socket A
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
nForce2 – ST
400 MHz
3xDDR Ram (dual channel) -400 MHZ max 3 GB
133x2 – SATA x2
0, 1 su SATA 2 porte
Pro/AGP 8x
Dual Lan: 1xGigabit – 1x 10/100
2x 1394a
5
6
8
I.I.S.S. “P. Calamandrei” – Dipartimento di Informatica – Laboratorio di Elettronica e TLC
Ultima revisione: 02/06/17
Autore :Marco Lanino
Asus K8N-E Deluxe : MB per Athlon64 e Sempron socket 754
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
nForce 3 – 250Gb
HT800
3xDDR Ram (dual channel) -400 MHz max
3 GB
133x2 – SATA x6
0, 1 , 0+1 , 5 su SATA 4 porte
0, 1 su SATA 2 porte
AGP 8x
1xGigabit
2x 1394°
5
8
Asus A8N SLI – Deluxe : MB per Athlon64 FX /Athlon64 socket 639
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
nForce 4
HT 1000
4xDDR Ram (dual channel) -400 MHZ max
4 GB
133x2 – SATA x8
0, 1 , 0+1 , 5 su SATA 4 porte
0, 1 su SATA 4 porte
PCIe 16x
Gigabit – WiFi 802.11g
2x 1394a
3
3
10
Asus SK8V : MB per Opteron o Athlon64 FX socket 940
Chipset
FSB
Memorie DDR
EIDE e SATA
Funzioni RAID
Slot VIDEO
LAN
FIREWIRE
PCI
PCI Express
USB
K8T800
HT 800
4xDDR (dual channel) 400 MHz max 8GB
133 x2 – SATA x8
0, 1, 0+1, 5 su SATA 4 porte
0, 1 su SATA 4 porte
PCIe 16x
Gigabit – WiFi 802.11g
2x 1394a
3
3
10
9
I.I.S.S. “P. Calamandrei” – Dipartimento di Informatica – Laboratorio di Elettronica e TLC
Ultima revisione: 02/06/17
Autore :Marco Lanino
Tyan S2880GNR: MB dual Opteron
Scheda madre destinata a piattaforme
a 64 bit DUAL OPTERON (doppio
processore AMD). Si noti il doppio
socket 940 e la mancanza del chip
AMD 8151 per il supporto dell’AGP
3.0. Si deduce dunque che la scheda è
destinata alla realizzazione di
configurazioni workstation/server per il
calcolo numerico.
Si noti infine la presenza di 2 canali
PCI-X distinti, il primo (Ch.A) che
dispone di 2 slot a 64 bit operanti a 33
e 66 MHz, mentre il secondo (Ch.B)
dispone di altri 2 slot operanti a
33,66,100 e133 MHz.
I principali Produttori mondiali di Motherboard
Produttore
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Nazionalità
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Taiwan
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10