Chipset

En un sistema informático, un chipset es un conjunto de componentes electrónicos en uno o más circuitos integrados que gestiona el flujo de datos entre el procesador , la memoria y los periféricos . El chipset suele encontrarse en la placa base de los ordenadores. Los chipsets suelen estar diseñados para funcionar con una familia específica de microprocesadores . Dado que controla las comunicaciones entre el procesador y los dispositivos externos, el chipset desempeña un papel crucial en la determinación del rendimiento del sistema . A veces, el término "chipset" se utiliza para describir un sistema en chip (SoC) utilizado en un teléfono móvil. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

En informática , el término chipset se refiere comúnmente a un conjunto de chips especializados en la placa base de un ordenador o en una tarjeta de expansión . En los ordenadores personales , el primer chipset para el IBM PC AT de 1984 fue el chipset NEAT, desarrollado por Chips and Technologies para la CPU Intel 80286 .

En los ordenadores domésticos , consolas de videojuegos y máquinas recreativas de los años 80 y 90, el término chipset se utilizaba para referirse a los chips de audio y gráficos personalizados. Algunos ejemplos son el chipset del Amiga original y el chipset del System 16 de Sega .

En los ordenadores personales con arquitectura x86 , el término chipset suele referirse a un par específico de chips en la placa base: el puente norte y el puente sur . El puente norte conecta la CPU con dispositivos de alta velocidad, especialmente la memoria RAM y los controladores gráficos , mientras que el puente sur se conecta a buses periféricos de menor velocidad (como PCI o ISA ). En muchos chipsets modernos, el puente sur incluye periféricos integrados , como Ethernet , USB y dispositivos de audio .

Las placas base y sus chipsets suelen provenir de diferentes fabricantes. A partir de 2021Entre los fabricantes de chipsets para placas base x86 se incluyen AMD , Intel , VIA Technologies y Zhaoxin .

En la década de 1990, VLSI Technology, con sede en Tempe, Arizona, fue uno de los principales diseñadores y fabricantes de chipsets. Algunas de sus innovaciones incluyeron la integración de la lógica del puente PCI, el acelerador gráfico GraphiCore 2D y la compatibilidad directa con DRAM síncrona, precursora de la memoria DDR SDRAM .

Los Apple Macintosh SE , Macintosh II y, posteriormente, la serie Quadras utilizaban chipsets de VLSI Technology , aunque se trataba de circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) diseñados por Apple. Tras la transición a PowerPC , Apple empleó diversos proveedores de ASIC para sus chipsets, como VLSI Technology, Texas Instruments , LSI Logic o Lucent Technologies (más tarde conocida como Agere Systems ). Cuando Apple adoptó Intel, utilizó chipsets de PC tradicionales.

En la década de 1980, Chips and Technologies fue pionera en la fabricación de chipsets para ordenadores compatibles con PC. Los sistemas informáticos producidos desde entonces suelen compartir chipsets de uso común, incluso en especialidades informáticas muy diversas. Por ejemplo, el NCR 53C9x , un chipset de bajo coste que implementaba una interfaz SCSI para dispositivos de almacenamiento, se podía encontrar en máquinas Unix como la MIPS Magnum , dispositivos integrados y ordenadores personales.

Los primeros PDA y teléfonos inteligentes adoptaron chipsets basados ​​en ARM, que combinaban CPU, GPU y otros chips, conectados mediante una interfaz de bus como AMBA . ^{[ 3 ]} Posteriormente, con la introducción del iPhone y el iPad , los chipsets SoC se utilizaron ampliamente en los teléfonos inteligentes. ^{[ 4 ]}

Tradicionalmente, en los ordenadores x86, la conexión principal del procesador con el resto de la máquina se realizaba a través del puente norte del chipset de la placa base. El puente norte era directamente responsable de las comunicaciones con dispositivos de alta velocidad (como la memoria del sistema y los buses de expansión principales, como las tarjetas PCIe, AGP y PCI, por ejemplo) y, a la inversa, de cualquier comunicación del sistema con el procesador. Esta conexión entre el procesador y el puente norte se denomina comúnmente bus frontal (FSB). Las solicitudes a recursos no controlados directamente por el puente norte se descargaban al puente sur, que actuaba como intermediario entre el procesador y el puente sur. El puente sur gestionaba "todo lo demás", generalmente periféricos de menor velocidad y funciones de la placa (principalmente la conectividad de discos duros y almacenamiento), como las comunicaciones USB, paralelas y serie. En la década de 1990 y principios de la de 2000, la interfaz entre un puente norte y un puente sur era el bus PCI. ^{[ 5 ]}

Antes de 2003, cualquier interacción entre una CPU y la memoria principal o un dispositivo de expansión como una o varias tarjetas gráficas (  ya fueran AGP , PCI o integradas en la placa base  ) era controlada directamente por el circuito integrado northbridge en nombre del procesador. Esto hacía que el rendimiento del procesador dependiera en gran medida del chipset del sistema, especialmente del rendimiento de la memoria del northbridge y su capacidad para enviar esta información de vuelta al procesador. Sin embargo, en 2003, la introducción de la serie de procesadores Athlon 64 de AMD ^{[ 6 ]} cambió esto. El Athlon  64 marcó la introducción de un controlador de memoria integrado incorporado al propio procesador, lo que permitió que este accediera y gestionara directamente la memoria, eliminando la necesidad de un northbridge tradicional para ello. Intel siguió el ejemplo en 2008 con el lanzamiento de sus CPU de la serie Core i y la plataforma X58 .

En los procesadores más recientes, la integración ha aumentado aún más, principalmente mediante la inclusión del controlador PCIe principal del sistema y los gráficos integrados directamente en la propia CPU. A medida que quedan menos funciones sin gestionar por el procesador, los fabricantes de chipsets han condensado las funciones restantes del puente norte y del puente sur en un solo chip. La versión de Intel es el " Platform Controller Hub " (PCH), mientras que la de AMD se denominó Fusion Controller Hub (FCH). El PCH todavía se denomina chipset. ^{[ 7 ]} Este es un puente sur mejorado para los periféricos restantes, ya que las funciones tradicionales del puente norte, como el controlador de memoria, la interfaz del bus de expansión (PCIe) e incluso el controlador de vídeo integrado, están integradas en el propio chip de la CPU (aunque el chipset suele contener conexiones PCIe secundarias). Sin embargo, el Platform Controller Hub también se integró en el paquete del procesador como un segundo chip para las variantes móviles de los procesadores Skylake . ^{[ 8 ]}

El FCH de AMD se ha descontinuado desde el lanzamiento de la serie de CPU Carrizo, ya que se ha integrado en el mismo chip que el resto de la CPU. ^{[ 9 ]} Sin embargo, desde el lanzamiento de la arquitectura Zen, todavía existe un componente llamado chipset que solo maneja E/S de velocidad relativamente baja, como puertos USB y SATA, y se conecta a la CPU con una conexión PCIe. En estos sistemas, todas las conexiones PCIe se enrutan directamente a la CPU. ^{[ 10 ]} La interfaz UMI que AMD usaba anteriormente para comunicarse con el FCH se reemplaza por una conexión PCIe. Técnicamente, el procesador puede funcionar sin un chipset; este solo continúa presente para la interfaz con E/S de baja velocidad. ^{[ 11 ]} Las CPU de servidor de AMD adoptan un diseño de sistema en chip autocontenido que no requiere un chipset. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Las interfaces de interconexión entre el puente norte y el puente sur que se utilizan actualmente son DMI ( Intel ) y UMI ( AMD ). Estas también se pueden usar para conectar un procesador con un chipset.

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