칩셋

칩셋(, )은 컴퓨터 시스템에서 프로세서, 메모리, 주변기기 사이의 데이터 흐름을 관리하는 하나 이상의 집적 회로에 들어 있는 전자 부품의 집합이다. 칩셋은 보통 컴퓨터의 메인보드에서 발견된다. 칩셋은 일반적으로 특정 마이크로프로세서 제품군과 함께 작동하도록 설계된다. 프로세서와 외부 장치 간의 통신을 제어하기 때문에 칩셋은 시스템 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 때때로 "칩셋"이라는 용어는 휴대전화에 사용되는 시스템 온 칩(SoC)을 설명하는 데 사용되기도 한다.

 컴퓨터 
컴퓨팅에서 칩셋이라는 용어는 흔히 컴퓨터의 메인보드나 확장 카드에 있는 전문화된 칩들의 집합을 가리킨다. 개인용 컴퓨터에서 1984년 IBM PC AT를 위한 최초의 칩셋은 인텔 80286 CPU용으로 칩스 앤드 테크놀로지스가 개발한 NEAT 칩셋이었다.

섬네일|left|오리지널 아미가 칩셋의 다이어그램
섬네일|CPU, GPU, 노스브리지(NB), 사우스브리지(SB)를 보여주는 IBM ThinkPad T42 노트북 메인보드의 일부

1980년대와 1990년대의 가정용 컴퓨터, 비디오 게임 콘솔, 아케이드 하드웨어에서 칩셋이라는 용어는 커스텀 오디오 및 그래픽 칩에 사용되었다. 대표적인 예로 오리지널 아미가 칩셋과 세가의 시스템 16 칩셋이 있다.

X86 기반 개인용 컴퓨터에서 칩셋이라는 용어는 종종 메인보드의 특정 칩 쌍인 노스브리지와 사우스브리지를 가리킨다. 노스브리지는 CPU를 매우 고속인 장치, 특히 RAM과 그래픽 컨트롤러에 연결하고, 사우스브리지는 저속인 주변기기 버스(PCI 또는 ISA 등)에 연결한다. 많은 현대적 칩셋에서 사우스브리지에는 이더넷, USB, 오디오 장치와 같은 일부 온칩 통합 주변기기가 포함되어 있다.

메인보드와 그 칩셋은 서로 다른 제조사에서 만드는 경우가 많다.  기준으로 X86 메인보드용 칩셋 제조사에는 AMD, 인텔, 비아 테크놀로지스 및 자오신이 있다.

1990년대에 칩셋의 주요 설계 및 제조사는 애리조나주 템피에 위치한 VLSI 테크놀로지였다. 이들의 혁신 중 일부는 PCI 브리지 로직, GraphiCore 2D 그래픽 가속기 및 DDR SDRAM 메모리의 전신인 동기식 DRAM의 직접 지원 통합을 포함했다.

애플 매킨토시 SE, 매킨토시 II 및 이후의 매킨토시 쿼드라 시리즈는 애플이 설계한 ASIC임에도 불구하고 VLSI 테크놀로지의 칩셋을 사용했다. 파워PC로 전환한 후 애플은 VLSI 테크놀로지, 텍사스 인스트루먼트, LSI 코퍼레이션 또는 루슨트 테크놀로지(이후 애저 시스템즈로 알려짐)와 같은 다양한 ASIC 공급업체의 칩셋을 사용했다. 애플이 인텔로 전환했을 때는 전통적인 PC 칩셋을 사용했다.

1980년대에 칩스 앤드 테크놀로지스는 PC 호환 컴퓨터용 칩셋 제조를 개척했다. 그 이후로 생산된 컴퓨터 시스템들은 널리 분산된 컴퓨팅 전문 분야 전반에 걸쳐 흔히 쓰이는 칩셋을 공유하는 경우가 많다. 예를 들어, 저장 장치에 SCSI 인터페이스를 구현하는 저가형 칩셋인 NCR 53C9x는 MIPS 매그넘과 같은 유닉스 머신, 임베디드 장치 및 개인용 컴퓨터에서 찾아볼 수 있었다.

 스마트폰 
초기 PDA와 스마트폰은 CPU, GPU 및 기타 칩을 결합하고 AMBA와 같은 버스 인터페이스로 연결된 ARM 기반 칩셋을 채택했다. 이후 아이폰 (1세대)과 아이패드 (1세대)의 도입과 함께 SoC 칩셋이 스마트폰에서 널리 사용되게 되었다.

 PC에서의 프로세서 통합 추세 
섬네일|인텔 캐논 레이크 플랫폼 컨트롤러 허브 (PCH) 다이
전통적으로 x86 컴퓨터에서 프로세서와 나머지 기계 간의 일차적 연결은 메인보드 칩셋의 노스브리지를 통해서였다. 노스브리지는 고속 장치(시스템 메모리와 PCIe, AGP, PCI 카드와 같은 기본 확장 버스가 흔한 예임)와의 통신 및 반대로 프로세서로의 모든 시스템 통신을 직접 담당했다. 프로세서와 노스브리지 사이의 이 연결은 흔히 프론트 사이드 버스(FSB)라고 불린다. 노스브리지가 직접 제어하지 않는 자원에 대한 요청은 사우스브리지로 넘겨졌으며, 노스브리지는 프로세서와 사우스브리지 사이의 중개자 역할을 했다. 사우스브리지는 USB, 병렬 및 직렬 통신과 같이 일반적으로 저속인 주변기기와 보드 기능(가장 큰 것은 하드 디스크 및 저장 장치 연결) 등 "그 외 모든 것"을 처리했다. 1990년대와 2000년대 초반에 노스브리지와 사우스브리지 사이의 인터페이스는 PCI 버스였다.

2003년 이전에는 CPU와 주기억장치 또는 AGP, PCI 혹은 메인보드 통합형 그래픽 카드와 같은 확장 장치 간의 모든 상호작용은 프로세서를 대신하여 노스브리지 IC에 의해 직접 제어되었다. 이로 인해 프로세서 성능은 시스템 칩셋, 특히 노스브리지의 메모리 성능과 이 정보를 프로세서로 다시 보내는 능력에 크게 의존하게 되었다. 그러나 2003년 AMD의 애슬론 64 시리즈 프로세서 출시로 이러한 상황이 바뀌었다. 애슬론 64는 통합 메모리 컨트롤러를 프로세서 자체에 내장하여 프로세서가 메모리에 직접 접근하고 처리할 수 있게 함으로써, 이를 위해 전통적인 노스브리지가 필요했던 상황을 없앴다. 인텔도 2008년 Core i 시리즈 CPU와 X58 플랫폼을 출시하며 그 뒤를 따랐다.

최신 프로세서에서는 시스템의 주요 PCIe 컨트롤러와 통합 그래픽을 CPU 자체에 직접 포함함으로써 통합이 더욱 심화되었다. 프로세서가 처리하지 않는 기능이 줄어들면서, 칩셋 벤더들은 남은 노스브리지와 사우스브리지 기능을 단일 칩으로 응축했다. 인텔 버전은 "플랫폼 컨트롤러 허브"(PCH)라고 하며 AMD 버전은 퓨전 컨트롤러 허브(Fusion Controller Hub, FCH)라고 불렸다. PCH는 여전히 칩셋이라고 불린다. 이는 메모리 컨트롤러, 확장 버스(PCIe) 인터페이스 및 온보드 비디오 컨트롤러와 같은 전통적인 노스브리지의 임무가 CPU 다이 자체에 통합됨에 따라(칩셋에는 종종 보조 PCIe 연결이 포함되기도 함) 남은 주변기기를 위한 강화된 사우스브리지 역할을 한다. 하지만 플랫폼 컨트롤러 허브 또한 스카이레이크 프로세서의 모바일 변종을 위해 두 번째 다이로서 프로세서 패키지에 통합되었다.

AMD의 FCH는 Carrizo 시리즈 CPU 출시 이후 CPU의 나머지 부분과 동일한 다이에 통합되면서 단종되었다. 그러나 Zen 아키텍처 출시 이후에도 여전히 USB 및 SATA 포트와 같이 상대적으로 저속인 I/O만 처리하고 PCIe 연결을 통해 CPU에 연결되는 칩셋이라 불리는 구성 요소가 존재한다. 이러한 시스템에서 모든 PCIe 연결은 CPU로 직접 라우팅된다. 이전에 AMD가 FCH와의 통신에 사용하던 UMI 인터페이스는 PCIe 연결로 대체되었다. 엄밀히 말하면 프로세서는 칩셋 없이도 작동할 수 있으며, 저속 I/O와의 인터페이스를 위해서만 계속 존재한다. AMD 서버 CPU는 대신 칩셋이 필요하지 않은 독립형 시스템 온 칩 설계를 채택한다.

현재 사용되는 노스브리지와 사우스브리지 간의 상호 연결 인터페이스는 DMI(인텔)와 UMI(AMD)이다. 이들은 프로세서에서 칩셋으로 연결하는 데에도 사용될 수 있다.

 같이 보기 
 엔비디아 엔포스 칩셋 비교
 AMD 칩셋 목록
 인텔 칩셋 목록
 노스브리지
 사우스브리지
 초고밀도 집적 회로
 비아 칩셋

 각주 


분류:메인보드
분류:집적 회로