Puente Sur(South Bridge) de un ordenador

¿Qué es el Puente Sur(South Bridge) de un ordenador?

Puente Sur(South Bridge) de un ordenador denominado ICH (input Controller hub) en el caso de Intel y FCH (fusión controller hub) para el caso de AMD. El puente sur es el chip más importante en la placa madre luego que el puente norte se reubicara en la CPU, su función principal es coordinar los diferentes dispositivos de entrada y salida. Ejemplo los puertos USB, puertos SATA, tarjeta de red o de sonido, el reloj, e incluso la administración de potencia eléctrica APM y ACPI que también la gestiona la BIOS. Son muchas las conexiones de este chip, y a ello se le une también el bus PCIe 3.0 o 4.0 en función de la generación de CPU.

Puente Sur(South Bridge) de un ordenador

Funciones del South Bridge(Puente Sur) o chipset

  • Puertos USB: los puertos USB van conectados directamente a este chipset, excepto en determinados casos. En la actualidad tenemos puertos USB 2.0, 3.1 Gen1 (5 Gbps) y 3.1 Gen2 (10 Gbps).
  • Bus directo a la CPU: En las placas madre más antiguas el chipset norte y sur estaban conectados a través de un bus para enviar los datos pertinentes a la CPU. En la actualidad tanto en Intel como AMD actúan a una velocidad cercana a 8 GB/s .
  • Puertos SATA y soporte RAID: el almacenamiento de menos velocidad estará conectado al puente sur. Además, tiene la capacidad de crear los distintos sistemas RAID.
  • Bus ISA o LPC: está presenta todavía este bus en las placas madres actuales. Gracias a este bus podemos conectar los puertos paralelos y serie, además de los PS/2 de mouse y teclado.
  • Tarjeta de red y de sonido: estos componentes siempre van a estar conectado al chipset Sur.
  • Bus SPI y BIOS: de igual forma, se mantiene este bus proporciona acceso al almacenamiento flash de la BIOS.
  • Parte de los carriles PCIe: los otros carriles PCI que no tiene la CPU, están en el puente sur, gracias a estos, se conectan ranuras M.2 PCIe x4, ranuras PCIe de expansión y distintos puertos de alta velocidad como U.2 o SATA Express.
  • Controlador DMA: este bus es el encargado de proporcionar el acceso directo a la memoria RAM a los dispositivos ISA.
  • Administración de energía ACPI y APM: finalmente el chipset gestiona parte de la gestión de energía, concretamente la forma en que actúa el modo de ahorro de energía para apagar o suspender el sistema.
  • SMBus para sensores: los sensores de temperatura y RPM también necesitan un bus por el que enviar los datos, y éste será el encargado de hacerlo.
PCH de una placa madre

Funciones y características del puente sur

Dado que el Northbridge se ha trasladado a la CPU, el Southbridge es el chip más importante de la placa base. Esta es la primera diferencia, ya que aún hoy está unido a ella y se encuentra esencialmente en el mismo lugar desde su creación. Este conjunto electrónico se encarga de coordinar los distintos dispositivos de entrada y salida que se pueden conectar al ordenador.

Los dispositivos de entrada y salida comprenden todo lo que se considera lento en comparación con el bus RAM. Por ejemplo, hablamos de los puertos USB, los puertos SATA, las tarjetas de red y de sonido, los relojes e incluso la gestión de energía APM y ACPI, que son gestionados por la BIOS. Hay muchos puertos en este chip que se conectan a través del bus PCIe 3.0 o 4.0, dependiendo de la generación de la CPU.

Los chipsets modernos se han vuelto tan potentes a velocidades superiores a 1,5 GHz que requieren sistemas de refrigeración activa, como la nueva generación AMD X570; los más potentes como AMD e Intel Z390, para distribuir los distintos conectores de periféricos de alta velocidad como las SSD M.2 Los más potentes, como AMD e Intel Z390, tienen hasta 24 carriles PCIe y otras ranuras PCIe situadas en la zona de expansión de la placa.

Este chip existe desde 1991, cuando se introdujo el concepto de arquitectura de bus local. En él, el bus PCI se mostraba en el centro del esquema, con un puente norte arriba y un puente sur abajo, responsables de los dispositivos «lentos».

El chipset sur o PCH en la actualidad

En la actualidad se ha redibujado el mapa del chipset, desapareciendo el puente norte y logrando que las conexiones que antes se hacían desde él ahora se hagan directamente desde la CPU. Esto hace que los datos viajen más rápido y nuestro procesador aumente mucho más el rendimiento. Por lo que el chipset está formado por lo que antes se conocía como puente sur y ahora como PCH (Platform Controller Hub).

El bus que conecta el PCH con el procesador debe trabajar muy rápido, pero no es capaz de llegar a tener la frecuencia a la que operan los procesadores. Para lograr mejorar el rendimiento y conseguir una comunicación más directa del procesador con los distintos componente, hubo que eliminar el bus que conectaba el puente norte con el procesador, ya que esto provocaba bajas frecuencias, hacían cuello de botella y ralentizaban el procesamiento de datos hacia el procesador.

Un chipset actual agrupa una gran cantidad de buses de la placa madre, que han dejado de tener sus propios controladores independientes a agruparse dentro del propio PCH. Además, de controlar las salidas de vídeo HDMI, DisplayPort, DVI e incluso VGA mediante las líneas PCIe que tiene delimitadas. También ofrece control sobre distintos sistemas de I/O, como pueden ser tarjetas de red inalámbricas, sistemas Bluetooth y puertos de infrarrojos.

Puente Norte(North Bridge) de un ordenador

¿Qué es el Puente Norte(North Bridge) de un ordenador?

El Puente Norte(North Bridge) de un ordenador es el integrado que controla las funciones de acceso que entran y salen de la CPU, PCIExpress o AGP, memorias RAM, vídeo integrado (dependiendo de la placa) y Southbridge. Su función principal es la de manejar el funcionamiento del bus del procesador, la memoria y el puerto AGP o PCI-Express. De esa forma, sirve de conexión entre la placa base y los principales componentes de la PC(por esta razón se le llama puente). Es decir, el soporte que tenga una placa madre para determinado tipo de microprocesadores, memorias RAM o placas AGP estará limitado por las capacidades del Northbridge de que disponga. También es conocido como MCH(Memory Controller Hub) en sistemas Intel y GMCH(graphic MCH) si incluye el controlador del sistema gráfico.

En los sistemas Intel, el puente norte también se denomina concentrador de controladores de memoria (MCH). Este sector se encuentra en la parte superior de las placas base de tamaño ATX y se denomina «Norte», un término que no se utilizaba antes de la llegada de ATX.
Normalmente, el puente norte controla la comunicación entre la CPU, la RAM y la AGP o PCI Express, mientras que el puente sur controla la comunicación con la CPU. Por lo general, el North Bridge sólo puede funcionar con un tipo de CPU y un tipo de RAM (muy pocos conjuntos de chips admiten dos tipos de RAM).

Por ejemplo, el chipset Intel i915g sólo funciona con procesadores Pentium 4 y Celeron y puede utilizar memoria DDR o DDR2. El chipset Intel i875, por su parte, funciona con procesadores Pentium 4 y Celeron a 1,3 GHz o más y sólo puede utilizar memoria DDR SDRAM.
El puente norte de la placa base determina el número, la velocidad y el tipo de CPU (o procesadores), así como la cantidad, la velocidad y el tipo de memoria que puede utilizar el ordenador. También es la zona que más calor genera y siempre requiere algún tipo de disipador.


Puente Norte(North Bridge) de un ordenador

Evolución del puente Norte

Originalmente, tanto las placas de AMD como las de Intel, e incluso otros fabricantes como IBM, tenían estos chipsets físicamente en la placa. Debido a la necesidad de crear circuitos integrados que ocuparan menos espacio y redujeran las tareas del procesador, la única opción era separarlos y conectarlos a la CPU a través del FSB.

Como su complejidad se aproximaba a la del procesador, generaba mucho calor y requería un disipador. Además, esta era la única forma de hacer overclock; en lugar de subir el multiplicador de la CPU, se subía el multiplicador del FSB, que hoy sería el BCLK o reloj del bus. Con ello, la frecuencia del bus pasó de 400MHz a 800MHz, lo que significó que las frecuencias de la CPU y de la RAM también aumentaron.

La razón principal por la que los principales fabricantes de CPUs empezaron a incorporar este conjunto de chips en sus CPUs fue la latencia que implicaba. Dado que la frecuencia del procesador ya superaba los 2 GHz, la latencia entre las memorias RAM era un problema y un importante cuello de botella. Mantener estas funciones en un chip separado empezó a ser una desventaja.

A partir de la arquitectura Sandy Bridge en 2011, Intel utilizó un chipset Nord integrado en la CPU y cambió la nomenclatura de la CPU a Intel Core ix. Aun así, las CPUs Nehalem como los Intel Core 2 Duo y Quad tenían un Northbridge diferente a éste.

Y si hablamos de AMD. el fabricante empezó a utilizar esta solución ya en 2003 con el primer procesador Athlon 64, utilizando la tecnología HyperTransport para conectar los puentes norte y sur. el fabricante que inició el viaje de la arquitectura x86 con 64 bits. por delante de sus rivales. Construyendo controladores de memoria en sus CPUs mucho antes que ellos.

Puente Norte o Chipset en la Actualidad

En la actualidad el Puente Norte se ha integrado dentro de la circuitería correspondiente al propio procesador al que da servicio. Por lo que en las placas actuales ya no vamos a tener presente el Puente Norte.

AMD, con los procesadores Athlon 64, decidió cambiar esta arquitectura, el objetivo principal era eliminar las latencias(demoras) que generaban en los procesadores el tener el controlador de memoria fuera del núcleo. AMD integró el controlador de memoria dentro del procesador, eliminando de esta manera la necesidad de un North Bridge. Por lo que el South Bridge, pasó a controlar el acceso a los buses PCI, PCIe y AGP, aparte de todas las funciones que ya hacía anteriormente. Y se le denominó, simplemente, chipset.

Intel continuó con el uso del North Bridge en sus placas base, hasta la llegada de los primeros procesadores con arquitectura Core moderna. En la actualidad, es la CPU la encargada de administrar, no el bus de la RAM y el bus PCIe perteneciente a la o las tarjeta/s gráfica/s.

Funciones principales del Chipset o PCH de un ordenador

  • lanzamiento de tarjeta de video;
  • lanzamiento del procesador;
  • manejo de memoria;
  • reconocimiento de los parámetros del bus del sistema.

Funciones actuales del chipset norte

Con el tiempo, la funcionalidad de los conjuntos de chips del Norte frente a los del Sur ha aumentado de forma bastante inesperada. Las primeras versiones integradas en la CPU sólo se encargaban de controlar el bus RAM, pero con la llegada del bus PCI Express, las posibilidades se han ampliado. Echemos un vistazo a todos ellos.

  • Controladores de memoria y buses internos: siguen siendo las características principales; AMD tiene el bus Infinity fabric, Intel tiene el bus de anillo y de malla. En el caso del nuevo AMD Ryzen 3000, un bus de 64 bits que puede direccionar hasta 128 GB de RAM a un máximo de 5100 MHz en canales duales o cuádruples (cadenas de 128 o 256 bits simultáneamente).
  • Comunicación entre la CPU y el Southbridge: Por supuesto, también existe el bus de comunicación entre la CPU y el Southbridge que hemos visto hasta ahora: Intel lo llama DMI, con una tasa de transferencia de 7,9 GB/s en la versión 3.0; AMD utiliza cuatro carriles PCIe 4.0 en sus nuevas CPU y alcanza 7,9 GB/s.
  • Algunos de los carriles PCIe: Los procesadores actuales o el northbridge tienen la capacidad de dirigir los datos directamente desde la ranura PCIe. La capacidad se mide en carriles y va desde 8 carriles hasta un desgarrador de rosca con 48 carriles. Estos se conectan directamente a las ranuras PCIe x16 para tarjetas gráficas y SSD M.2.
  • Dispositivos de almacenamiento rápido: de hecho, esta es una de las características que el conjunto de chips tiene ahora en el norte. El diseño de la placa y de la serie se encarga de parte de la memoria; AMD siempre adjunta la ranura M.2 PCIe x4 a la CPU, mientras que Intel hace lo mismo con la memoria Optane.
  • Puertos USB 3.1 Gen2: Encontrarás puertos USB en la CPU, especialmente la interfaz Thunderbolt 3.0 de Intel.
  • Gráficos integrados: Del mismo modo, muchas CPUs actuales tienen gráficos integrados, o IGP, y la forma de llevarlos al panel de E/S de la placa es a través de un controlador interno con conectores HDMI o DisplayPort. De este modo, podrás reproducir contenidos 4K a 4096×[email protected] FPS sin problemas.
  • Wi-Fi 6: Además, la nueva CPU integra las funciones de red inalámbrica directamente en el nuevo chip, lo que proporciona aún más funcionalidad con el nuevo estándar Wi-Fi basado en el protocolo IEEE 802.11ax.

¿Es importante tener disipación de calor en el Puente Norte(North Bridge) de un ordenador?

El Puente Norte debido a la carga de trabajo como por ejemplo: el procesamiento de datos gráficos, es uno de los componentes del CPU que más se calienta, por lo que puede presentar elevadas temperaturas. Es por esto, que es esencial mantener bien refrigerado este componente. Se debe tratar de mantenerlo cerca o debajo de los 30 grados, ya que en muchos casos, puede llegar a superar los 50 grados, y es allí donde se pueden presentan inconvenientes para el ordenador.

El puente norte(North Bridge) en su gran mayoría tiene disipadores, que permiten una transferencia de calor con el medio ambiente. Tenemos que saber que el mismo está dentro de un chasis y se calienta bastante, si la caja no se ventila bien. Así que si se encuentra en una zona con altas temperaturas, es importante ventilar bien la caja. Para ello, podemos utilizar un pequeño ventilador o disipador que mantenga la caja del CPU bien ventilada, adicionando un flujo de aire continuo para elevar la eficiencia del disipador pasivo y bajar la temperatura del chipset de manera económica, y utilizando los recursos que tenemos a la mano.