ชิปเซต

Chipset

ในคอมพิวเตอร์นั้น ถือเป็นหัวใจหลักในการประมวลผล แต่ซีพียูจะประมวลผลได้นั้น ต้องมีการรับ-ส่งข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก จากอุปกรณ์รับเข้า-ส่งออก (Input-Output)จากอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ ซึ่งการควบคุมการทำงาน กลวิธีในการต่อเชื่อม การรับ-ส่งข้อมูลเหล่านั้น ถูกควบคุมโดยชิ้นส่วนอิเลคทรอนิคส์ที่มีโครงสร้างคล้ายซีพียู เรียกว่า ชิปเซ็ต งานทุกอย่างที่ซีพียูไม่ได้กระทำจะถูกทำโดยชิปเซ็ตได้แก่ การควบคุมและเป็นทางผ่านของข้อมูลจากอุปกรณ์ต่างๆ เช่น การส่งข้อมูลจากหน่วยความจำหลักไปยังซีพียู การส่งผ่านข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ จากไดรฟ์ซีดีรอม รวมถึงการส่งข้อมูลของแผงวงจร (Card) ต่างๆ เช่น VGA Card, AGP Card, Sound Card งานเหล่านี้เกิดขึ้นโดยการควบคุมของ Chipset ทั้งสิ้น จะเห็นได้ว่าข้อมูลทั้งหมดที่ผ่านเข้าออกจากซีพียูจะต้องผ่าน Chipset ให้ Chipset เป็นผู้จัดการทั้งสิ้น

ความหมายของ Chipset Chip Set เป็นคำผสมระหว่าง Chip และ Set ดังนี้

• Chip คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็คทรอนิกส์ ที่มีลักษณะทางกายภาพเป็นวัตถุรูปร่างสี่เหลี่ยม มีขาโลหะ ที่เป็นระยางออกมารอบๆ ตัว จำนวนขาโลหะที่ยื่นออกมาก็ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนในการออกแบบ และ หน้าที่ที่ถูกกำหนดในการใช้งาน

• Set หมายถึง กลุ่ม, หมวดหมู่, หรือสิ่งที่จัดมารวมกัน ดังนั้น ความหมายโดยรวมของ Chipset คือ กลุ่มของชิ้นส่วนอิเล็กทรอกนิกส์ที่ได้รับการออกแบบให้ทำงานเป็นหน่วย สำหรับควบคุมการทำงานต่างๆ ของเมนบอร์ด ซึ่งเปรียบเสมือนเป็นผู้จัดการของซีพียูและเป็นหัวใจในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดบน Mainboard พร้อมทั้งเป็นจุดศูนย์รวมของเทคโนโลยีอันทันสมัยทั้งหลาย

หลักการทำงานของชิปเซ็ต

โดยทั่วไป ชุดChipset จะประกอบด้วย Chip มากกว่า 1 Chip และ chipset แต่ละตัวจะมี transistor มากกว่า 1 ล้านตัว ซึ่งมีหลากหลายหน้าที่ โดยสรุปได้ดังนี้

1. หลักการทำงานหลักของ Chipset คือควบคุมการทำงานและการเชื่อมต่อของการรับส่งข้อมูลระหว่างหน่วยความจำหลัก หรือ อุปกรณ์รับเข้า-ส่งออก หรือ อุปกรณ์ต่อพ่วงต่าง ๆ

2. ทำหน้าที่ควบคุมและเป็นทางผ่านของข้อมูลจากอุปกรณ์ต่าง ๆทุกอย่างที่ซีพียูไม่ได้ทำ เช่น การส่งข้อมูลจากหน่วยความจำหลักไปยังซีพียู การส่งผ่านข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ จากไดรฟ์ซีดีรอม รวมถึงการส่งข้อมูลของแผงวงจร (Card) ต่าง ๆ

3. ทำหน้าที่เป็นตัวกำหนดจัดการไม่ว่าจะเป็นเรื่องของการกำหนดความถี่ ให้แก่บัสทั้งระบบ หรือจะเป็นการจำกัดสิทธิในการให้ใช้ ซีพียู กำหนดให้เมนบอร์ดนั้นต้องมี Slot แบบใดบ้าง

4. สนับสนุนการทำงานของ Processor หลายตัว (Multi Processor) โดยที่วงจรควบคุมของ Chip Set จะทำหน้าที่ประสานงานการทำงานของ Processor ทั้งสอง ไม่ให้แต่ละ Processor รบกวนการทำงานของกันและกัน โดยทำงานร่วมกับระบบปฏิบัติการโดยเรียกการทำงานในลักษณะนี้เรียกว่า SMP ( Symmetric Multiprocessing )โครงสร้างของ Chipset โดยปกติอุปกรณ์ต่างๆ และส่วนประกอบของเมนบอร์ด มักจะทำงานร่วมกันในลักษณะที่เรียกว่า "สอดประสานไปด้วยกัน (Synchronous)" โดยใช้ความถี่สัญญาณนาฬิกาเป็นหลัก และบนเมนบอร์ดจะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนหนึ่งที่คอยทำหน้าที่ให้กำเนิดสัญญาณนาฬิกา

ชิปเซตจะทำหน้าที่ช่วยจัดการ ในการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต่อพ่วงกับเมนบอร์ด โดยแบ่งออกเป็น 2 โครงสร้าง คือ

1. โครงสร้าง North Bridge และ South Bridge

2. โครงสร้าง Accelerated Hub Architecture

หน้าที่ของ Chipset ในส่วนของโครงสร้าง North Bridge

Chipset ที่ทำหน้าที่ในฝั่ง North Bridge คือ จะทำการควบคุมอุปกรณ์ RAM และ AGP ทำการเชื่อมต่อโดยตรงกับ CPU และ VGA Card หรือ AGP Card หน่วยความจำหลัก และหน่วยความจำแคช (Static RAM) และ Slot สำหรับต่ออุปกรณ์ต่างๆ ที่ต่อผ่าน PCI Bus ทั้งหมด ซึ่งถูกควบคุมผ่านสะพานทิศเหนือ จะเห็นว่า Chipset ในฝั่ง North Bridge เป็นอุปกรณ์หลัก ที่ทำหน้าที่ควบคุมของคอมพิวเตอร์

หน้าที่ของ Chipset ในส่วนของโครงสร้าง Southern Bridge

หน้าที่อื่นๆ ที่เหลือของ Chipset เป็นงานของ Southern Bridge ได้แก่ การควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripheral Devices) Hard disk, CD-ROM Drive , Slot IDE, USB, ACPI Controller และ Flash BIOS รวมทั้งควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ที่ต่อเชื่อมกับ ISA Bus ด้วย หน้าที่เพิ่มอีกอย่างหนึ่งของ Southern Bridge คือเป็นตัวควบคุม Power Management Controllers

การเลือกใช้ Chipset

เมื่อเราพิจารณาแล้วว่าจะใช้ CPU จากค่ายใหนเราก็เลือกใช้ Main Board ที่สนับสนุน CPU นั้นโดยอาจต้องคำนึงถึง ชื่อของผู้ผลิต Main Board ด้วยเพราะถึงแม้ว่าจะใช้ Chipset เดียวกัน มีคุณสมบัติเหมือนกันแต่ก็มีประสิทธิภาพที่ต่างกันอีกทั้งยังมีเสถียรภาพที่ต่างกันด้วย ซึ่งในเรื่องของ เสถียรภาพนั้นเป็นเรื่องที่สำคัญมากในการเลือก Main Board เพราะ Main Board มีเสถียรภาพต่ำก็จำทำให้เครื่องคอมฯของเราหยุดทำงานบ่อยโดยไม่ทราบสาเหตุ ซึ่งผู้ผลิตบางรายจะเน้นในเรื่องเสถียรภาพเป็นหลัก บางรายเน้นที่ความเร็วเป็นหลัก ซึ่งราคาก็จะแตกต่างกันไป ดังนั้นก่อนที่เราจะพิจารณาซื้อ Mainboard ควรที่จะหาข้อมูลของ Mainboard ที่เราจะซื้อเพื่อมาพิจารณาก่อนว่ามีปัญหาหรือเปล่า ราคาเท่าไหร่ ประสิทธิภาพเป็นอย่างไร ซึ่งข้อมูลเหล่านี้สามารถหาได้จาก นิตยสารคอมพิวเตอร์ทั่วไป หรือบน Internet
หลักการพิจารณาเลือกซื้อ Chipset มีจุดสำคัญดังนี้
• เป็นชิพเซ็ตสำหรับซีพียูรุ่นใด ซีพียูที่มีสถาปัตยกรรมต่างกันต้องการชิพเซ็ตที่แตกต่างกัน
• รองรับความเร็งสูงสุดของบัสได้เท่าใด
• รองรับการทำงานร่วมกับหลาย ๆ ซีพียูได้หรือไม่
• รองรับการทำงานร่วมกับหน่วยความจำชนิดใด
• รองรับการขยายขนาดความจุของหน่วยความจำได้สูงสุดที่เท่าไหร่
• ความสามารถอื่น ๆ ซึ่งโดยมากมักจะไม่แตกต่างหรือมีผลต่อกันมากนัก เช่น รองรับ
• ระบบบัส PCI หรือ PCI X รุ่นใด รองรับมาตรฐาน PCI Express หรือไม่

บทสรุป

ซีพียูจะทำงานได้เต็มที่เพียงใดจะขึ้นอยู่กับการทำงานของส่วนประกอบอื่น ๆด้วย ซีพียูที่เร็วอาจถูกจำกัดให้ช้าลงด้วย Cache ที่ช้ากว่า หรือซีพียูและ RAM เร็วทั้งคู่อาจไม่สามารถติดต่อกันได้ทันหากระบบบัสมีความเร็วต่ำหรือมีขนาดเล็กกว่า ซึ่งต้องพึ่งพาองค์ประกอบหลักที่มีความสำคัญอย่างมากบนเมนบอร์ด เป็นส่วนประกอบที่ติดตั้งมาให้แล้วอย่างถาวรอยู่บนเมนบอร์ด ไม่สามารถถอดหรือเปลี่ยนแปลงได้ นั่นคือ Chipset เป็นตัวกำหนดว่าเมนบอร์ดนี้
- จะสามารถใช้กับ CPU ชนิดใดได้บ้าง
- รองรับหน่วยความจำชนิดใดบ้าง
- มี Slot ประเภทใดถูกติดตั้งไว้บนเมนบอร์ดได้
- สามารถรองรับการทำงานร่วมกับอุปกรณ์ประเภทใดได้บ้าง
- เป็นตัวกลางในการทำหน้าที่ในการประสานงานระหว่าง CPU กับ หน่วยความจำ
- ตัวควบคุมแคช(Cache Controller)
- ตัวควบคุมฮาร์ดดิสก์ (IDE Controller)
- ตัวควบคุมบัส PCI

ในส่วนของ Chipset ผู้ผลิตจะต้องทำการพัฒนาอย่างไม่หยุดนิ่ง เพื่อรองรับการทำงานของ CPU และอุปกรณืใหม่ๆได้ ทั้งนี้ผู้ผลิตเองก็เริ่มที่จะนำแนวคิดกรีนโซลูชั่นมาใช้เป้นส่วนหนึ่ง ซึ่งจะช่วยในการปรับปรุงระบบความร้อน, ความเสถียรของระบบเพื่อถนอมอายุการใช้งานของส่วนประกอบและเพิ่มความสามารถในการประหยัดไฟฟ้าได้สูงสุด ในอนาคตอาจเป็นไปได้ที่หน้าที่ของ Chipset จะลดลงและเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานให้กับส่วนอื่นต่อไป