Northbridge

Το northbridge γνωστό και ως MCH (Memory Controller Hub=Κεντρικός Ελεγκτής Μνήμης) ή ως ΙΜC (Integrated Memory Controller=Ενσωματωμένος Ελεγκτής Μνήμης) στα συστήματα της Intel (οι AMD, VIA, SiS και άλλες εταιρείες συνήθως χρησιμοποιούν επίσης northbridge), είναι το ένα από τα δύο τσιπ βασισμένα στη τσιπσετ λογική πυρήνων, τοποθετημένα επάνω στην μητρική πλακέτα. Το έτερο τσιπ αποκαλείται southbridge. Ο διαχωρισμός του τσιπσετ στα northbridge και southbridge συναντάται συχνά, ωστόσο υπάρχουν σπάνιες περιπτώσεις όπου αυτά τα δυο έχουν συνδυαστεί σε ένα μόνο συστατικό και μόνο σε περιπτώσεις όπου η πολυπλοκότητα της αρχιτεκτονικής, του σχεδιασμού και του κόστους του συστήματος το επιτρέπουν.

Λειτουργικότητα

Ένα τυπικό northbridge διαχειρίζεται τις επικοινωνίες μεταξύ της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας, της Μνήμης Τυχαίας Προσπέλασης (RAM), των καρτών γραφικών βασισμένων στον δίαυλο AGP ή στον PCI Express (όπως ο PCIe x16) και του southbridge. Μερικά northbridge ενσωματώνουν επίσης ελεγκτές γραφικών, γνωστούς και ως GMCH(Graphics and Memory Controller Hub=Κεντρικός Ελεγκτής Γραφικών και Μνήμης), χαρακτηριστικό που συναντάται στα συστήματα της Intel.
Επειδή διαφορετικοί τύποι επεξεργαστών και μνήμης RAM απαιτούν διαφορετική σηματοδοσία, ένα northbridge μπορεί να είναι συμβατό μόνο με ένα ή το πολύ με δύο κλάσεις επεξεργαστών (για παράδειγμα οι σειρές παραγωγής Pentium και Core 2 ανήκουν σε διαφορετικές κλάσεις) και γενικώς μόνο με ένα τύπο RAM. Υπάρχουν ελάχιστα τσιπσετ τα οποία είναι συμβατά με παραπάνω από δύο τύπους RAM (συνήθως κάτι τέτοιο συμβαίνει τις περιόδους μετάβασης από την μια τεχνολογία στην άλλη). Για παράδειγμα, το northbridge από το τσιπσετ NVIDIA nForce2 είναι συμβατό μόνο με επεξεργαστές τύπου Socket A σε συνδυασμό με DDR SDRAM, ενώ το τσιπσετ Intel i915g είναι συμβατό μόνο με επεξεργαστές τύπου Pentium 4 ή Celeron σε συνδυασμό με μνήμες DDR ή DDR2. Τέλος το νέο τσιπσετ της Intel, Intel P55 Express, θα είναι συμβατό κατά κόρον με τους επεξεργαστές της Intel, Lynnfield Core i5, στα 45nm.

Σπουδαιότητα

Σε ένα τυπικό σύστημα μητρικής πλακέτας, το northbridge αποτελεί τον πιο καθοριστικό παράγοντα όσον αφορά τον αριθμό, την ταχύτητα, και τον τύπο του/των CPU καθώς και την ποσότητα, την ταχύτητα και τον τύπο της RAM που μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Άλλοι παράγοντες όπως η ρύθμιση της τάσεως και ο διαθέσιμος αριθμός των συνδέσμων επίσης παίζουν ρόλο. Συνήθως όλα τα τσιπσετ είναι συμβατά μόνο με ένα τύπο επεξεργαστή, και με τον μέγιστο αριθμό των μνημών RAM να κυμαίνεται ανάλογα με τον τύπο του επεξεργαστή και της αρχιτεκτονικής της μητρικής πλακέτας. Τα συστήματα με επεξεργαστές της σειράς Pentium συχνά είχαν όριο τα 128ΜΒ, ενώ τα περισσότερα Pentium 4 συστήματα είχαν όριο τα 4GB. Από τους πρώτους κιόλας Pentium Pro, η αρχιτεκτονικές της Intel μπορούν να φιλοξενήσουν φυσικές διευθύνσεις μεγαλύτερες των 32bit, συχνά 36 bit, το οποίο έδωσε την δυνατότητα για χωρητικότητα 64GB, ωστόσο τέτοιες μητρικές πλακέτες είναι πολύ σπάνιες εξ’ αιτίας άλλων παραγόντων(περιορισμοί των λειτουργικών συστημάτων και το μεγάλο κόστος κατασκευής).
Ένα northbridge μπορεί να δουλέψει μόνο με ένα ή δύο διαφορετικά southbridge. Σε αυτό το πλαίσιο, επηρεάζει ορισμένα από τα άλλα χαρακτηριστικά που ένα συγκεκριμένο σύστημα μπορεί να έχει με τον περιορισμό των τεχνολογιών που είναι διαθέσιμες με τον ‘’συνεργάτη’’ του, southbridge.
Το northbridge διαθέτει τη δική του μνήμη σε μορφή πίνακα αναζήτησης (μονάδα διαχείρισης μνήμης I/O). Επίσης διαχειρίζεται τις ανταλλαγές δεδομένων για τον εμπρόσθιο δίαυλο (Front-Side Bus, FSB), τον δίαυλο της μνήμης και την θύρα γραφικών (AGP).
Η τελευταίας γενιάς αρχιτεκτονική της Intel, η Intel Hub Architecture (IHA) αντικατέστησε το τσιπσετ τύπου northbridge/southbridge. Τα τσιπσετ αρχιτεκτονικής ΙΗΑ επίσης αποτελούνται από δύο μέρη: τον GMCH (Graphics and AGP Memory Controller Hub=Κεντρικό Ελεγκτή Γραφικών και Μνήμης) και το ICH (I/O Controller Hub=Κέντρικός Ελεγκτής Εισόδου/Εξόδου). Η αρχιτεκτονική ΙΗΑ χρησιμοποιείται στη σειρά 800 των τσιπσετ της Intel, το οποίο είναι το πρώτο x86 τσιπσετ με αυτήν την αρχιτεκτονική.

Πρόσφατες Εξελίξεις

Ο ελεγκτής μνήμης, ο οποίος διαχειρίζεται την επικοινωνία μεταξύ της CPU και της RAM, ενσωματώθηκε με τον κυρίως επεξεργαστή στον επεξεργαστή AMD64, ενώ η Intel επίσης ενσωμάτωσε τον ελεγκτή μνήμης στον επεξεργαστή με τους επεξεργαστές τους βασισμένους στην μικροαρχιτεκτονική Nehalem.
Ένα ακόμα παράδειγμα αυτού του είδους είναι το τσιπσετ nForce3 της NVIDIA για τα συστήματα με επεξεργαστή AMD64 το οποίο είναι ένα μοναδικό τσιπ. Περιλαμβάνει όλες τις δυνατότητες ενός κανονικού southbridge με θύρα AGP και συνδέεται απευθείας με την CPU. Στα συστήματα με nForce4 προορίζεται να μετασχηματιστεί σε MCP (Media Communications Unit, Μονάδα Μέσων Επικοινωνίας).
Στις 8 Σεπτεμβρίου 2009 κυκλοφόρησε το τσιπσετ της Intel βασισμένο στην αρχιτεκτονική ΙΗΑ, το Intel P55 Express.

Northbridge και Υπερχρονισμός

Το northbridge παίζει σημαντικό ρόλο στο πόσο πολύ μπορούμε να κάνουμε υπερχρονισμό (overclocking) σε έναν υπολογιστή, καθώς η συχνότητα λειτουργίας του χρησιμοποιείται από τη CPU έτσι ώστε να μπορέσει να σταθεροποιήσει την δική της συχνότητα. Στα σημερινά μηχανήματα, αυτό το τσιπ γίνεται όλο και πιο καυτό καθώς οι υπολογιστές γίνονται πιο γρήγοροι και για αυτό το λόγο απαιτείται ένα εξαιρετικό σύστημα για την κατάλληλη ψύξη του υπολογιστή.