天堑变通途──南北桥连接总线发展史
硬件周刊
作为主板电路的核心，芯片组在一定意义上决定了主板的级别和档次。为了便于主板厂商的规模生产，芯片组产品大多采用南北桥分开的设计，其中北桥芯片负责与CPU、内存、AGP显卡的联系，南桥芯片负责I/O接口以及IDE设备的控制。南北桥之间的连接带宽及传输效率，在一定程度上影响着系统的性能。
自从Intel率先将南北桥传输通道从PCI总线中分离出来后，各路“诸侯”纷纷效仿。放眼当前的南北桥传输方案，可称得上五花八门。“读史使人明智”，为了让大家对南北桥传输技术有着更好的了解，本文将对它的发展历程作个回顾。
Intel 引领变革
1.Hub-Link 1.0
在芯片组的发展史上，i810系列芯片组是具有创新精神的产品。从它开始，Intel采用了中心体系加速架构，以前的南、北桥芯片分别被ICH(Input/Output Controller Hub，输入/输出控制中心)和GMCH(Graphics & Memory Controller Hub，图形与内存控制中心)所取代。在体系架构上，最显著的变化就是PCI总线的部分功能下放到ICH上，IDE设备控制器也从PCI总线挪到ICH，从而为更高速硬盘接口的发展打下了基础。这些改进措施后来也被其他兼容芯片组厂商采纳。
作为Intel最早专用于GMCH和ICH芯片连接的总线版本，Hub-Link 1.0总线使用了总线宽度为8位、工作频率为133MHz的双倍数据传输总线，可以提供266MB/s的带宽。Hub-Link 1.0总线主要用于i810/i815/i820/i850系列、i845D等芯片组。
2. Hub-Link 1.1
Hub-Link 1.1总线提供的带宽依然只有266MB/s，虽然速度和1.0版相同，但两者在设计上有很大区别，所以它们并不通用。Hub-Link 1.1总线主要用于i845E/i845G/i845GL等芯片组。
3. Hub-Link 1.5
Hub-Link 1.5总线的速度同样只有266MB/s，它依然兼容Hub-Link 1.0规范，但简化了电路设计。Hub-Link 1.5总线主要用于i845PE/i845GE/i845GV、i848P、i865PE/i865G/i865GV/i865P、i875P等芯片组。
4. Hub-Link 2.0
为了满足服务器里高速设备对带宽的需求，Hub-Link 2.0总线将总线宽度扩展到16位，工作频率提升至266MHz，传输带宽达到1.06GB/s。Hub-Link 2.0总线主要用于E7500等服务器芯片组，它共有三条Hub-Link 2.0总线，分别将MCH北桥与三枚PCI/PCI-X桥接芯片连接起来，主板厂商可以根据自身需要选择64位PCI与PCI-X槽的灵活搭配。
5. Digital Media Interface
在i915/i925芯片组上，期盼已久的PCI Express总线终于正式登场。GMCH和ICH芯片之间的互连技术，也从原来的Hub-Link进化为Digital Media Interface(数字媒体连接，简称DMI)，传输带宽一举提升至单向1GB/s、双向2GB/s，DMI总线还针对PCI Express采取一些优化措施。
VIA 紧跟潮流
1. V-Link
在Intel发展Hub-Link总线的同时，VIA也在积极发展自身的V-Link总线。V-Link的工作频率只有66MHz，但总线宽度达到32位，可以提供266MB/s的带宽。V-Link总线主要用于Apollo Pro266、P4X266/P4M266/P4X266A/P4M266A、KT266/KT266A/KT333等芯片组。
2. 8× V-Link
8× V-Link是V-Link总线的增强版，它将工作频率提升至133MHz，总线宽度仍然采用32位，可以提供533MB/s的带宽。8× V-Link主要用于P4X333/P4X400、PT800、KT400/KM400/KT400A/KM400A/KT600/KT880、K8T800/K8M800等芯片组。
3. Ultra V-Link
Ultra V-Link总线可以提供高达1.06GB/s的带宽，目前主要用于PM800/PT880/PM880、K8T800 Pro芯片组上。新近发布的PT894芯片组，也使用Ultra V-Link总线连接新款VT8251南桥芯片。
SiS 独树一帜
1.单芯片时代的MuTIOL总线
面对竞争对手在南北桥连接技术上的进展，SiS的MuTIOL总线来得最迟，但起点是最高的。MuTIOL总线最早是出现在SiS635、SiS735单芯片中。虽然采用单芯片设计，但SiS635、SiS735的内部依然存在相应功能的南北桥逻辑，应用在单芯片内部的MuTIOL总线，由8条独立的数据总线构成，南桥逻辑中的8个设备都拥有一条独立的33MHz/32bits总线与北桥逻辑连接，每条总线拥有133MB/s带宽，8条加起来就是1.04GB/s，这样的带宽水平在同一时期是竞争对手“望尘莫及”的。
2.双芯片时代的MuTIOL总线
在SiS645芯片组上，SiS又重新转回传统双芯片的南北桥设计。为了降低主板的布线难度，以前在单芯片内部采用的分离式总线不再可取，MuTIOL总线“悄悄”经历了一次变革，它将总线宽度降低到16位，但工作频率提升至266MHz，可以提供533MB/s的带宽。
随着USB 2.0的正式登场，为了最大限度地满足它对带宽的需求，自SiS963南桥开始，MuTIOL总线的工作频率又被提升至533MHz，可以提供高达1.06GB/s的带宽，主要用于SiS648、SiS746以及后继芯片组。
3.MuTIOL+HyperStreaming
为了充分利用MuTIOL总线的高带宽优势，SiS又将成熟的MuTIOL技术进一步延伸，推出功能更为强大的HyperStreaming架构。不论是南桥芯片控制的各种外围设备，还是北桥芯片控制的内存和AGP接口，HyperStreaming都可以对它们的数据流作有效管理。HyperStreaming架构主要用于SiS R659/655FX/648FX/661FX、SiS755/755FX/760和SiS748/746FX/741等芯片组。
4.MuTIOL+Advanced HyperStreaming
Advanced HyperStreaming是HyperStreaming技术的加强版，它加入先进的串行数据流加速技术，可以加快数据在CPU、内存与北桥芯片之间的传递速度，进一步提升系统的内存性能。Advanced HyperStreaming目前主要应用于SiS655TX、SiS656、SiS756等芯片组。
其他南北桥连接技术
1.HyperTransport
对于HyperTransport总线，大家印象最深的莫过于Athlon 64/Athlon 64 FX处理器对它的支持。事实上，HyperTransport技术也可应用于芯片组的南北桥连接上。目前，HyperTransport第一版最高可以实现双向12.8GB/s的传输带宽，厂商还可以根据产品需要灵活调整工作频率以及数据宽度，从而为不同的应用环境提供不同的带宽。
采用HyperTransport总线作为南北桥连接，最早始于NVIDIA的nForce系列芯片组，后来的nForce2系列芯片组也将它延续下来，它们使用了8位的数据线，可以提供800MB/s的传输带宽。目前使用HyperTransport技术作为南北桥连接的还有AMD8000、ALi M1687芯片组。
2. A-Link
A-Link是ATi开发的南北桥连接总线技术，它的工作频率为66MHz，总线宽度达32位，搭配自身的南桥芯片时，可以提供266MB/s的带宽。A-Link还拥有向后兼容PCI总线的特性，早期的Radeon IGP芯片组就曾经搭配过VIA 686B等第三方南桥芯片，但那时南北桥间的带宽只能达到133MB/s。A-Link目前主要用于Radeon 9100 IGP、RS350等芯片组。
结语
在Intel的大力推广下，PCI Express已经成为新一代总线的标准，它具有布线简单、带宽提升潜力大等多方面优势，纵观目前五花八门的南北桥互连技术，未来是否会被PCI Express总线所取代？还是让我们拭目以待吧……
