Chipset northbridge et southbridge, PCH, FCH : rôle et définition

Le chipset est un un jeu de composants électroniques d’un circuit électronique qui est souvent méconnu.
Pourtant on trouve ce composant dans la plupart des appareils électroniques comme les ordinateurs, les les téléphones portables, consoles de jeux.
Sur un PC, la carte mère possède un chipset qui remplit des fonctions particulières.

Cet article vous propose de comprendre le rôle du chipset et vous donne quelques définitions concernant cette puce.

Introduction

Dans un PC, il existe de nombreuses composants Processeur, carte graphique, mémoire, carte d’extension clavier, etc qui doivent communiquer entre eux ou vers le processeur.
Pour cela, ces périphériques et composants peuvent avoir un BUS.
C’est à dire un circuit dédié qui permet l’échange de données.

Les composants du système et les périphériques – CPU, RAM, cartes d’extension, imprimantes, etc. – se connectent à la carte mère via des «bus». Chaque carte mère contient plusieurs types de bus différents, qui peuvent varier en termes de vitesse et de bande passante, mais pour des raisons de simplicité, nous pouvons les diviser en deux: bus externes (y compris USB, série et parallèle) et bus internes.

Mais comment réguler ce trafic et échange de données ?

C’est là que le chipset intervient.

Qu’est-ce que le chipset

Le chipset est une puce importante qui peut se trouver sur diverses cartes comme la carte mère ou la carte graphique.
Cette puce gère les échanges d’informations entre différents composants comme le processeur, la mémoire de l’ordinateur, carte graphique et les autres périphériques (USB, disque dur, etc).

Un chipset agit comme le centre de communication et le contrôleur de trafic de la carte mère, et il détermine en fin de compte les composants compatibles avec la carte mère, notamment le processeur, la RAM, les disques durs et les cartes graphiques.
Il dicte également vos futures options d’extension et dans quelle mesure, le cas échéant, votre système peut être overclocké.

Dans le cas du chipset d’un PC, ce dernier se trouve sur la carte mère.
Il est assez facile de trouver cette puce sur la carte mère car elle est assez volumineuse.
En réalité sur une carte mère, il existe deux puces électroniques qui forment le chipset.

Pour un aperçu général des composants d’un ordinateur, suivre ce lien :

Chipset NorthBridge, SouthBridge et FSB

Dans les anciens PC, le chipset est décomposé en deux composants principaux : Le NorthBridge et SouthBridge.
On peut traduire cela part le pont nord et le pont sud et qui gère chacun les échanges d’informations avec les différents composants de l’ordinateur.

• Le pont nord (northbridge MCH) ou bus principe ou encore bus système gère les échanges d’informations avec les composants rapides du PC comme le processeur, la mémoire RAM et les différents périphériques sur les ports PCI Express, AGPC. Ce pont nord possède le bus système (ou Front Side BUS [FSB]) qui permet ces échanges. Le FSB est remplacé petit à petit par le Quick Path Interconnect (QPI). Enfin, le North Bridge est directement connecté au processeur et donc se trouve à côté de ce dernier.
• Le pont sud (southbridge ICH) est plus lent que le pont nord et gère les informations qui ne sont pas traitées par le pond nord. Ce sont les périphériques moins rapides qui sont traités par ce dernier comme le clavier ou la souris PS/2, les cartes Ethernet, port série et parallèle etc. Le pont sud n’est pas directement connecté au processeur.

Enfin un exemple d’emplacements des deux puces South Bride et North Bridge sur la carte mère.
Le North Bridge se trouve toujours en haut de la carte alors que le South Bridge en bas.
Enfin la puce du chipset North Bridge est plus grosse.

Les ports PCI-Express rapides étaient reliés aux chipset NorthBride.
Les ports PCI-E plus lent au SouthBridge.

Chipset unique dans Platform Controller Hub (PCH) d’Intel

Intel propose un autre architecture depuis quelques années dites Platform Controller Hub (PCH).
Les deux chipsets sont remplacés par un chipset unique dit a Platform Controller Hub (PCH)

Une partie du northbridge MCH est intégré dans le processeur.
Ainsi dans les PC modernes, les périphériques très rapides comme la carte graphique ou le SSD sont connectés directement au processeur.
Ainsi le slot et port PCI-express le plus rapide possède un BUS reliés directement au processeur (CPU).

Les périphériques moins rapides comme la carte Ethernet, WiFi, Audio ou interface SATA ont un BUS reliés au chipset.
C’est la partie southbridge.

Enfin le PCH est ensuite connecté à la CPU via quelque chose appelé Direct Media Interface, ou DMI. Le DMI n’est en fait pas une nouvelle innovation et constitue le moyen traditionnel de relier northbridge à southbridge sur les systèmes Intel depuis 2004.

Les chipsets AMD ne sont pas si différents, l’ancien Southbridge étant désormais surnommé le Fusion Controller Hub, ou FCH.
Le CPU et le FCH sur les systèmes AMD sont ensuite connectés l’un à l’autre via l’Unified Media Interface ou UMI.
C’est fondamentalement la même architecture que celle d’Intel, mais avec des noms différents.

Le Quick Path Interconnect (QPI)

Le Quick Path Interconnect (QPI) est la nouvelle génération de chipset qui remplace le FSB.
Le QPI est une technologie Intel, son équivalent chez AMD et Nvidia est HyperTransport.
La principale différence avec le FSB est que le bus n’est plus partagé notamment le processeur et la mémoire possède leurs propres Bus pour dialoguer directement.
Le northbridge devient le IOH (I/O Hubs) et le Sudbridge le ICH I/O Controller Hub (ICH).

Voici un schéma typique du fonctionnement du Quick Path Interconnect (QPI).

Le rôle important du chipset

Le chipset a donc un rôle important sur un PC puisqu’il s’occupe des échanges de données.
Sans chipset, aucune information entre les différents composants de l’ordinateur ne peut se faire.
Par exemple, le processeur ne sera pas capable d’accéder à la mémoire RAM qui stocke les informations utiles pour effectuer les calculs.
Ainsi, si vous avez une processeur récent et rapide et une ancienne carte mère.
Si le chipset de la carte mère est plus lent que le processeur, ce dernier sera bridé puisque les échanges d’informations ne pourront pas aller à la vitesse maximale du processeur.

Lorsque l’on parle de chipset, on le réduit généralement au pont nord et le FSB ou QPI.
La vitesse du FSB est affichée en Ghz comme le processeur qui correspond au volume de données traitées en 1 seconde.
Mais aussi à la largeur du Bus, c’est à dire le volume de données qui peuvent être transmis simultanément. Cette largeur est définie en bits : 32-bits, 64-bits, etc.
En multipliant ces vitesses, il est possible de calculer le débit en octet, par exemple de 8 GT/s.

Le FSB étant plus ancien, il n’atteint pas le GT/s contrairement au QPI qui le dépasse aisément.
Ci-dessous un tableau des chipset Intel série 300 avec les vitesses de transmission de données.

Lorsque vous choisissez une carte mère, il faut donc bien vérifier le type de chipset pour connaître la vitesse de ce dernier.

Le chipset bus interne PCI-E et mémoire

Lorsque vous choisissez une carte mère, vous devez notamment vérifier le chipset qui la compose.
En effet, il dicte plusieurs éléments comme :

• Le type et fréquence de mémoire RAM supportée
• Le nombre de PCI-e disponible avec la génération et voies

Cela permet de s’assurer que le chipset est assez puissant par rapport au processeur et mémoire RAM que vous visez.

PCI-Express

Le bus interne principal des cartes mères modernes est connu sous le nom de PCI Express (PCIe). PCIe utilise des «voies», qui permettent aux composants internes tels que la RAM et les cartes d’extension de communiquer avec le processeur et vice versa.

Une voie se compose simplement de deux paires de connexions câblées: une paire envoie des données, l’autre reçoit des données. Ainsi, une voie 1x PCIe sera composée de quatre fils, 2x en a huit, et ainsi de suite. Plus il y a de fils, plus il est possible d’échanger de données. Une connexion 1x peut gérer 250 Mo dans chaque direction, 2x peuvent gérer 512 Mo, etc.

Le nombre de voies disponibles dépend du nombre de voies de la carte mère elle-même, ainsi que de la capacité de bande passante (nombre de voies) que le processeur peut fournir.
Selon la carte mère et le chipset, vous n’aurez donc pas le même nombre de slots PCI-E, générations et voies.

La mémoire RAM

Le Chipset peut gérer un certains types de mémoire, avec une fréquence et vitesse.
Ainsi, si vous choisissez une mémoire avec une fréquence supérieure à ce que le chipset peut gérer, celle-ci ne fonctionnera pas à pleine puissance.

Le tableau suivant liste les chipsets par type de processeurs et mémoire RAM.