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I/O Controller Hub
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I/O Controller Hub (ICH) ist die Bezeichnung für den Mikrochip Intel 82801, der auf Hauptplatinen mit Intel-Chipsatz als Southbridge fungiert und die Peripheriegeräte anbindet.
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ICH/ICH0 (82801AA/AB)
Der i82801 wurde 1998 von Intel als Southbridge für zukünftige Chipsätze nach der Zeit der sehr erfolgreichen BX-Northbridge 82443 entwickelt. Anders als sein Vorgänger 82371 (PIIX) war der 82801 nicht mehr über einen internen PCI-Bus mit 133 MByte/s, sondern über eine proprietäre Schnittstelle, die von Intel Hub Interface genannt wurde, mit 266 MByte/s (Busbreite 8 Bit) an seine Northbridge angeschlossen. Das Hub-Interface war eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten auf der Hauptplatine. Hintergedanke war, weg von der starren Nord-Süd-Achse auf der Hauptplatine hin zu einer eher sternförmig orientierten Struktur zu kommen. Parallel zum ICH wurden daher zahlreiche weitere "Hubs" entwickelt: Die bisherige Northbridge wurde zum Memory Controller Hub (MCH). Wenn sie zusätzlich einen Grafikkern integrierte, sprach man vom GMCH. Für den Server-Einsatz konnte der ICH über das Hub Interface um den Chip 82806 ergänzt werden, der zusätzliche PCI-64-Ports bereitstellte. Der klassische BIOS-Flashbaustein wurde mit einem Hardware-Zufallszahlengenerator (basierend auf thermischem Rauschen) aufgewertet und fortan Fimware Hub (FWH) genannt. Mit der neuen Northbridge 82820 setzte Intel voll auf das damals ebenso moderne wie teuere Rambus DRAM. Um auf Server-Hauptplatinen mehr Arbeitsspeicher unterbringen zu können, gab es den 82803 Memory Repeater Hub (MRH), mit dem ein Rambus-Kanal auf zwei Kanäle aufgesplittet werden konnte. Auf Druck der Hauptplatinen-Hersteller wurden ein Memory Translator Hub (MTH) und ein MRH-S entwickelt, um dennoch weiterhin Hauptplatinen für SDRAM bauen zu können. Die Chips funktionierten jedoch nie völlig problemfrei und mussten schließlich begraben werden.
Die erste Version des ICH hatte 241 Pins und unterstützte bis zu sechs PCI-Geräte, ATA/66-IDE, zwei USB-1.1-Ports und die damals noch jungen Standards ACPI und APIC. Erstmals wurde eine AC97-basierte 3-Kanal-Soundlösung in die Southbridge integriert. Da es keine PCI-Verbindung mehr zwischen North- und Southbridge gab, wurde der PCI-Arbiter in den ICH verlegt. Zur damaligen Zeit verfolgten Intel und Microsoft mit Nachdruck die "Legacy free"-Initiative, in deren Rahmen man veraltete Schnittstellen wie den ISA-Bus und RS-232 durch moderne Anschlüsse ersetzen wollte. "Altlasten" wie ISA-Busse, Super-I/O-Chips (für Tastatur, Maus, parallele Schnittstellen etc.) ließen sich über ein standardisiertes Low-Pin-Count-Interface (LPC) an den ICH anschließen. Auch der bereits angesprochene Fimware Hub fand hier seinen Platz.
Für den Einsatz auf i810-basierten Niedrigpreis-Hauptplatinen entwickelte Intel eine abgespeckte Variante des ICH, den 82801AB ICH0. Er war auf ATA/33 und vier PCI-Geräte beschränkt und beherrschte kein Wake on LAN.
ICH2 (82801BA/BAM)
Im Jahr 2000 hatte Intel mit der i820-Northbridge Schiffbruch erlitten. Die Kunden waren nicht bereit, die hohen Preise für RDRAM zu bezahlen und kauften entweder billige i810-Hauptplatinen oder wechselten zur Konkurrenz. Die eilig entwickelte 82815-Northbridge für PC-133-SDRAM wurde Intels Rettungsanker im Mittelklasse-Segment. Ihr konnte wahlweise der 82801AA oder der neue ICH2 (360 Pins) zur Seite gestellt werden. Erstmals wurde ein Fast-Ethernet-Chip (82559) in die Southbridge integriert, der jedoch einen externen PHY-Chip benötigte, um die Verbindung nach draußen herstellen zu können. Das IDE-Interface wurde auf ATA/100 beschleunigt und die Anzahl der USB-Anschlüsse auf vier verdoppelt. Der Soundchip beherrschte nun 6-Kanal-Klang.
Von diesem Chip gab es auch eine mobile Variante ICH2-M (82801BAM), die ihren Teil zur Verlängerung der Akkulaufzeiten in Notebooks beitrug. Sie unterstützte einige weitere ACPI-Energiesparmodi die über die normalen Fähigkeiten des 82801BA hinausgingen, Intels SpeedStep, und konnte den Takt der angeschlossenen PCI-Geräte bei Bedarf senken, um noch mehr Energie zu sparen.
ICH3 (82801CA/CAM)
Der 2001 erschienene ICH3 war in einer Server-Version ICH3-S im Gespann mit der E7501-Northbridge, und in der Mobilversion ICH3-M erhältlich, die mit den Northbridges i830 und später der Mobile-i845 verkauft wurde. Es existiert keine Variante für Desktop-Hauptplatinen. Im Vergleich zum ICH2 beschränkten sich die Änderungen auf Details: Der IDE-Controller unterstützte jetzt den "Native Mode", es konnten bis zu sechs USB-1.1-Geräte angeschlossen werden, SMBus 2.0 und die neueste SpeedStep-Version wurden unterstützt, und nicht benötigte Geräte konnten im laufenden Betrieb abgeschaltet werden. Der Chip hatte 421 Pins.
ICH4 (82801DB/DBM)
Der ICH4 war Intels Southbridge für das Jahr 2002. Wichtigste Neuerung war die Unterstützung von USB 2.0 auf allen sechs Ports. Der Soundchip wurde aufgebohrt und entsprach der neuesten AC97-Spezifikation, Version 2.3. Wie die Vorgängergeneration hatte der ICH4 421 Pins.
ICH5 (82801EB/ER)
Mit den Northbridges i865 und i875 wurde 2003 der ICH5 eingesetzt. Neu war ein integrierter Serial ATA-Hostcontroller. Die Variante ICH5R beherrschte zusätzlich RAID 0 auf den SATA-Ports. Es standen acht USB-2.0-Ports zur Verfügung. Der Chip unterstützte jetzt vollständig ACPI 2.0. Er hatte 460 Pins.
Das 1999 eingeführte Hub Interface mit 266 MByte/s Bandbreite entwickelte sich zunehmend zum Flaschenhals. In der neuen Chipsatz-Generation bot Intel daher einen optionalen Port von einem Gigabit-Ethernet-Controller direkt zum MCH an. Ziel dieser Communication Streaming Architecture genannten Technik war einerseits, die Latenzen für Gigabit-LAN durch direkten Speicherzugang zu verringern, und anderseits das an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit stoßende Hub Interface zwischen ICH und MCH soweit wie möglich für Festplatten- und PCI-Datenverkehr freizuhalten.
Seit Mitte 2004 bemerkten vor allem die großen Hauptplatinen-Hersteller eine erhöhte Reklamationsquote bei mit ICH5 ausgestatteten Hauptplatinen. Ursache war die ungenügende ESD-Festigkeit bestimmter ICH5-Chargen. Insbesondere beim Anschluss von USB-Geräten über Frontpanels starben die Chips reihenweise durch Entladungen statischer Elektrizität. Intel reagierte später auf das Problem, indem nur noch ICH5 mit erhöhter ESD-Toleranz ausgeliefert wurden. Unabhängig davon sind effektive ESD-Schutzmaßnahmen an USB-Ports aber ohnehin nur schwer und unter Kostenaufwand zu realisieren, da sie leicht auf die Signalqualität des USB-2.0-Highspeed-Signals durchschlagen können. Bei Frontpanel-USB-Anschlüssen werden die notwendigen hochqualitativen Sicherungen daher auch gerne aus Kostengründen weggelassen.
ICH6 (82801FB/FR/FBM)
Der ICH6 war Intels erste PCI-Express-Southbridge. Er stellte vier PCI-Express x1-Ports zur Verfügung. Schnelle x16-Ports für PEG-Grafikkarten waren im MCH untergebracht. Der Flaschenhals Hub Interface wurde durch ein neues "Direct Media Interface" mit 1 GByte/s pro Richtung ersetzt. Neu war Unterstützung für Intels High Definition Audio Interface. Aber auch AC97 und das klassische PCI 2.3 wurden noch im gewohnten Umfang unterstützt. Den zwei zusätzlichen SATA-Ports fiel allerdings ein IDE-Kanal zum Opfer. Die Variante ICH6R unterstützte wie gehabt RAID 0 sowie zusätzlich RAID 1, RAID 10 und das Intel-spezifische "Matrix RAID". Im ICH6R und ICH6-M war ein AHCI-SATA-Controller implementiert. Die Chips hatten 652 Pins.
Ursprünglich hatte Intel geplant, zwei weitere Varianten unter den Namen ICH6W und ICH6RW auf den Markt zu bringen, die einen Software-Accesspoint für Wireless-LAN enthalten sollten. Diese Chips sind schlussendlich nicht erschienen.
ICH7 (82801GB/GR)
Der ICH7 kam ab Mitte 2005 gemeinsam mit Intels neuestem Highend-MCH zum Einsatz, dem i955X. Neu hinzugekommen sind zwei zusätzliche PCI-Express x1-Ports, ein beschleunigter SATA-Controller für bis zu 300 MB/s Übertragungsrate sowie Unterstützung für Intels "Active Management Technology". Der ICH7R beherrscht nun zusätzlich auch RAID 5.
ICH8 (82801HB/HR/HDH/HDO)
Der ICH8 wird in vier verschiedenen Versionen angeboten und ist die Southbridge zu den 965er Chips von Intel. Mit dem ICH8 wird endgültig auf das althergebrachte IDE-Interface und AC97 verzichtet. In der Praxis möchten die meisten Mainboard-Hersteller IDE allerdings noch unterstützen und bieten entsprechende Anschlussmöglichkeiten über zusätzliche Chips von JMicron oder Marvell. Als erster ICH beherrscht der ICH8 eSATA und Gigabit-Ethernet (vormals im MCH untergebracht). Die Basisversion 82801HB besitzt nur vier SATA-II Ports. Der ICH8R (RAID) hat wie auch die restlichen Chips die Möglichkeit, sechs SATA-Geräte anzuschliessen. Zusätzlich verfügt der ICH8DH (Digital Home) über Quick Resume und kann zusammen mit dem P965 bzw. G965 in VIIV-zertifizierten Systemen eingesetzt werden. Das perfekte Gegenstück zum ICH8DO (Digital Office) ist die Q965-Northbridge, welche zusammen vPro kompatibel sind.
