我们主板上有两个非常重要的芯片，分别叫做北桥芯片组和南桥芯片组。它们的功能是什么？要知道早期的制造工艺比较粗糙，晶体管数量也比较少，所以以前的处理器集成度不高，大量的功能都要由主板芯片组来承担。芯片组分为南桥芯片组和北桥芯片组两部分，其中北桥负责CPU与内存的数据交换、图形处理、CPU与PCIE的数据交换，而南桥负责系统的输入输出功能。
所以北桥芯片也叫“图形和内存控制器”，南桥叫“输入/输出控制器”。北桥芯片组因为与CPU连接紧密，所以位于主板上靠近CPU的位置，而南桥芯片组则位于远离CPU的位置，所以我们可以区分北桥和南桥。
现在的CPU制造技术越来越先进，集成度越来越高。内存控制器已经集成到了CPU中，连显卡也并入了CPU(我们称之为核显)，而PCIE控制器则由南桥管理。所以北桥芯片组的功能被瓜分了，所以现在的英特尔芯片组取消了北桥，只保留了南桥，而AMD只有早期的主板。
因为北桥没了，我们说的芯片组指的是南桥芯片组。南桥芯片组的作用是什么？在整个电脑中起什么作用？下面详细解释一下。
先说PCIE。PCIE是一种高速传输总线，既是接口又是通道。既然这么快，为什么不让所有设备都用这个接口或者总线呢？按理说所有的电脑设备都可以更快！
其实理论是真的，它的主要问题还是受限于成本和市场。PCIE作为一种超高速串行总线，为了达到很快的速度，有非常高的频率设置，而且高频总线对电路设计的要求非常非常高，所以PCIE总线对主板的布线是一个非常大的考验！为了安装这种高速总线，主板不得不做成多层，以解决高频总线带来的各种需求。比如X570为了支持PCIE4.0华硕主板，6层起步！而且主板的材质比之前的X470高很多，这也解释了为什么X570的主板比X470贵很多。
PCIE是直接连接到CPU的PCIE控制器上的，所以可以保证它非常非常低的延迟和非常非常快的速度。但是PCIE控制器能够提供的PCIE通道数量是有限制的，CPU也要考虑电路的设计成本。然而，我们的电脑上有太多的设备必须通过PCIE通道连接CPU，这对主板的布线来说是一个巨大的挑战！然而，CPU没有必要与所有外围设备实时通信。这时候就需要有一个可能代替CPU的角色来和设备进行通信。这个角色就是南桥芯片组。
南桥芯片组一般位于主板右下角。一般来说，AMD芯片组的主板都会在南桥芯片组上加一个风扇进行散热，所以我们很容易发现。但是英特尔的芯片组产生的热量相对较低，所以通常不需要配备风扇。相反，它上面放置了一个铝鳍片来帮助散热。
(Z390主板南桥芯片位置)
南桥芯片组是和CPU一样的硅片，功能是帮助CPU和外围设备交互。怎么做？在电脑的所有设备中，内存对速度的要求非常高，所以内存直接与CPU相连，PCIE也是直接与CPU相连。其他对通信实时性要求不高的设备，如声卡、网卡、固态硬盘、机械硬盘、USB等，都连接到南桥芯片组，南桥采集数据后传输到CPU进行处理。这就是南桥芯片组的工作原理。
附上英特尔官网提供的Z390芯片组结构图。因为是英文的，我来评论一下。想看其他的可以去官网下载。
看完结构图有没有发现问题？直接连接CPU的PCIE3.0通道有16个，插件方式分别为X16/X8+X8/X8+X4+X4。现在所有的显卡基本都是PCIE X16，一个显卡占用了所有直接连接CPU的16个通道。这时候插个M.2 PCIE X4固态，会和显卡抢带宽吗？我可以肯定的告诉你，M.2和显卡用的PCIE通道是不共享的，因为M.2用的PCIE通道不是直接连接CPU的，M.2用的是南桥芯片组的24个非直连PCIE3.0通道。所以显卡和M.2 CPU的PCIE和南桥的PCIE不冲突。
回到Intel的结构图，CPU和南桥通过DMI3.0总线连接，实际上是PCIE3.0X4，而AMD的结构图直接标注了PCIE，也就是说CPU和南桥之间的数据带宽上限是PCIE3.0X4(4Gb/S)。这就解释了为什么市面上的SSD基本都用PCIE3.0X4总线，包括M.2接口。因为M.2使用的是南桥的PCIE通道，所以速度不能超过CPU和南桥之间的带宽。也就是说南桥连接的所有设备的速度都不能超过4GB/s，所以目前最快的民用M.2 SSD 970PRO只能卡在3.6GB/S左右，无法突破4GB/S。
(AMD主板结构图)
有些人可能会有疑问。从Intel的架构图中可以清楚的看到，有24个PCIE3.0通道没有直接连接到南桥芯片。为什么CPU和南桥之间只有这么小的PCIE3.0X4通道？这是因为连接到南桥的所有设备通常很难同时工作。大多数情况下，只有一台或两台设备在传输。即使几个设备同时从南桥向CPU传输数据，这些设备也不可能同时全部满载。虽然PCIe的速度只有PCIE3.0X4，但是南桥上同时满载的设备非常少，在目前的情况下已经相当够用了。
说了这么多，相信你已经明白南桥芯片组在电脑中的作用了。
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