หน้าที่การทำงานของ Chip Set

1. ให้การสนับสนุนประสิทธิภาพการทำงานของ Processor แต่ละชนิด ปกติ Chip Set จะถูกออกแบบมาให้ใช้กับ Processor ในแต่ละชนิด เช่น Chip Set ที่ออกแบบมาให้ใช้กับ Processor 486 จะไม่สามารถใช้งานกับ Processor Pentium ส่วนใหญ่จะสามารถใช้งานได้ดีกับ Processor อื่น ๆเช่น Cyrix หรือ AMD เป็นต้น การเปลี่ยนไปใช้ Processor ต่าง ๆ เหล่านี้ กระทำได้โดยการย้าย Jumper บน Motherboard เท่านั้น อย่างไรก็ดี ขีดความสามารถที่ Motherboard สามารถยอมรับการติดตั้ง Processor แบบ 2 แรงดันไฟ ไม่ใช่เป็นเพราะประสิทธิภาพของ Chip Set

2. ให้การสนับสนุนความเร็วในการทำงานของ Processor การที่ Processor ที่มีความเร็วสูงสามารถทำงานบน Motherboard ได้ดี ก็ต้องอาศัยประสิทธิภาพการทำงานของ Chip Set ที่มีวงจรควบคุมที่สามารถสนับสนุนความเร็ว BUS ของ Processor ได้เป็นอย่างดี ด้วยเหตุนี้เรามักจะได้เห็นชุดของ Chip Set ที่สามารถทำงานบนขนาดความเร็วที่ต่างกัน เช่น 430FX,430HX,430VX ต่างก็สนับสนุนความเร็ว BUS ที่ 66 MHz. ขณะที่ 440BX สนับสนุนการทำงานของ BUS ที่ 100 MHz เป็นต้น

3. สนับสนุนการทำงานของ Processor หลายตัว (Multi Processor) ในระบบเดียวกัน Chip Set บางรุ่นสนับสนุนการติดตั้ง Processor หลาย ๆ ตัวบน Motherboard เดียวกัน โดยที่วงจรควบคุมของ Chip Set จะทำหน้าที่ประสานงานการทำงานของ Processor ทั้งสอง เพื่อที่จะไม่ให้ Processor เหล่านี้รบกวนการทำงานของกันและกัน โดยทำงานร่วมกับระบบปฏิบัติการเพื่อการจัดแบ่งภาระหน้าที่หรืองานระหว่าง 2 Processor ให้มีประสิทธิภาพสูงสุด การทำงานในลักษณะนี้เรียกว่า SMP ( Symmetric Multiprocessing )

4. ให้การสนับสนุนการทำงานของ Cache Memory Chip Set โดยทั่วไปสามารถให้การสนับสนุนการทำงานของ Cache Memory ดังนี้
- สนับสนุนขนาดของ Cache Memory ขนาดของ Cache Memory มีผลต่อความเร็วของเครื่อง PC เป็นอย่างมาก สำหรับเครื่องที่มีหน่วยความจำหลักเกิน 64 MB ควรที่จะมี Cache Memory ขนาด 512 KB เป็นอย่างน้อย ซึ่ง Chip Set หลายรุ่นสามารถทำให้ระบบสามารถมองเห็นได้มากถึง 1 MB หรือมากกว่า
- สนับสนุนชนิดของ Cache Memory ปัจจุบันมี Cache อยู่ 3 ชนิด หลักที่ใช้กันอยู่ ได้แก่ Asynchronous ,Synchronous Burst และ Synchronous Pipeline Burst Cache โดย Chip Set แต่ละรุ่นจะให้การสนับสนุนชนิดของ Cache ที่แตกต่างกัน เช่น Chip Set ส่วนใหญ่บนเครื่อง PC ที่ใช้ Processor 486 จะสนับสนุนแต่ Asynchronous Cache เท่านั้น นอกจากนี้ Chip Set ที่ให้กับ Processor Pentium ยุคแรก ๆ ก็สนับสนุน Asynchronous Cache เช่นเดียวกัน ส่วน Chip Set ที่ใช้กับ Processor Pentium 75 90 100 MHz. มักให้การสนับสนุน Synchronous Pipeline Cache ขณะที่ Chip Set รุ่น 430FX ,430Hx , 430VX , 430TX เป็นต้นมา ล้วนแต่ให้การสนับสนุน Synchronous Pipeline Cache ทั้งสิ้น
- สนับสนุนนโยบายการเขียนข้อมูลลงไปที่ Cache ลักษณะนี้เป็นวิธีการจัดการเกี่ยวกับการเก็บข้อมูลไว้ที่ Cache ซึ่งมีอยู่ 2 วิธีการ ได้แก่ แบบ Write Through ซึ่งก็คือการส่งสัญญาณเพื่อเขียนข้อมูลลงไปที่หน่วยความจำโดยเร็วที่สุด เมื่อ Processor ปล่อยข้อมูลออกมา ขณะที่ Write Back หมายถึง Processor จะเขียนข้อมูลลงไปไว้ที่ Cache ก่อน แล้วจึงค่อยเขียนข้อมูลลงไปที่หน่วยความจำหลักในอับต่อไป ซึ่ง Write Back เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า Write Through Chip Set ปกติจะมีวงจรควบคุมที่ให้การสนับสนุนนโยบายการเขียนข้อมูลทั้งสองแบบ
- สนับสนุนการจัดสรรหน่วยความจำของระบบเพื่อใช้ Cache เป็นขีดความสามารถของ Chip Set ที่จะมองเห็นหน่วยความจำหลักมากที่สุด เพื่อจะเอาข้อมูลในหน่วยความจำหลักนี้มาเก็บไว้ใน Cache ให้ได้ หมายความว่า Chip Set บางรุ่นสามารถนำเอาข้อมูลในหน่วยความจำหลักที่อยู่ในตำแหน่งเกินกว่า 64 MB มาเก็บไว้ใน Cache ขณะที่ Chip Set บางรุ่นก็ไม่สามารถ อย่างไรก็ดี Chip Set ในปัจจุบันสามารถมองเห็นข้อมูลในหน่วยความจำหลักได้สูงถึง 512 MB ซึ่งก็หมายความว่า เครื่อง PC ยังเร็วอยู่

5. ให้การสนับสนุนหน่วยความจำ DRAM
- สนับสนุนการติดตั้ง DRAM ขนาดสูงสุดบน Motherboard การที่เครื่อง PC สามารถติดตั้ง DRAM ขนาดสูงสุดได้เท่าใด ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ Processor และ Socket ของ DRAM เพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับ Chip Set อีกด้วย Chip Set ในปัจจุบัน สามารถมองเห็น DRAM ได้สูงถึง 2GB
- สนับสนุนเทคโนโลยีต่าง ๆ ของ DRAM เช่นเดียวกับขนาดของ DRAM ที่ต้องขึ้นอยู่กับ Chip Set เทคโนโลยีของ DRAM ที่สามารถติดตั้งบนเครื่อง PC ก็ขึ้นอยู่กับ Chip Set เช่นเดียวกัน เช่น Intel 430LX ไม่สามารถทำงานกับ EDO RAM ขณะที่ Intel 430FX ที่สามารถทำงานร่วมกับ EDO RAM ได้
- สนับสนุนการตรวจสอบ Parity หรือแก้ไขข้อผิดพลาดด้วย ECC การตรวจสอบความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในหน่วยความจำ รวมทั้งการแก้ไขความผิดพลาดนี้จัดเป็นหน้าที่ของระบบควบคุมการทำงานของหน่วยความจำโดย Chip Set บนเครื่อง PC ในปัจจุบันหน้าที่การทำงานที่เกี่ยวกับ Parity และ ECC เป็นเรื่องของ Chip Set กับ DRAM ที่ติดตั้ง Parity ซึ่งเป็น DRAM Bit ที่ 9 รวมทั้ง DRAM ที่ติดตั้ง ECC Chips อย่างไรก็ดี Chip Set บางรุ่นไม่สนับสนุน DRAM ที่ติดตั้ง ECC
- ควบคุมจังหวะการทำงานและการไหลของข้อมูลข่าวสารของหน่วยความจำ หน้าที่การทำงานที่จัดได้ว่าสำคัญที่สุดประการหนึ่งของ Chip Set ได้แก่ การควบคุมการอ่านและเขียนข้อมูลที่หน่วยความจำ จากนั้นก็ส่งถ่ายไปที่ Local Bus เช่น PCI หรือ AGP ที่ส่งมาจาก Processor การออกแบบ Chip Set ที่ได้คุณภาพ ชนิดของ Cache Memory ที่ใช้ อัตราความเร็วของหน่วยความจำหลักรวมทั้งชนิดของ Processor ที่ใช้ ล้วนแต่มีบทบาทที่สำคัญต่อประสิทธิภาพการถ่ายเทข้อมูลระหว่าง Processor ในระบบทั้งสิ้น
- ให้บริการถอดรหัส Address หน้าที่การทำงานของ Chip Set อีกประการหนึ่งได้แก่ การแปลข้อมูลข่าวสารเกี่ยวกับการอ้างอิงตำแหน่งของหน่วยความจำ หรือ I/O ที่ Processor ต้องการจะติดต่อด้วย หมายความว่า Chip Set สามารถถอดรหัสที่เป็น Address มาจาก Processor จากกนั้นก็จะเปลี่ยนเป็นสัญญาณควบคุมไปยังอุปกรณ์หน่วยความจำ หรือ I/I เพื่อเลือกใช้มัน ซึ่งสอดคล้องกับความต้องการของ Processor
- ควบคุมจังหวะการทำงานของหน่วยความจำ เนื่องจาก Processor เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานเร็วกว่าหน่วยความจำเสมอ ด้วยเหตุนี้ Processor จะต้องหยุดรอคอยจนกว่าหน่วยความจำจะปลดปล่อยข้อมูลที่มันต้องการออกมาเสียก่อน จึงเริ่มงานขึ้นใหม่ได้ ดังนั้น Processor จะต้องมีสถานะหนึ่งเรียกว่า Wait-State หรือสถานะการรอคอย ซึ่งนิยามของ Wait-State ได้แก่ สถานะการรอคอยการทำงานของ Processor ที่มีต่อหน่วยความจำหลักหรือ I/O ที่ทำงานช้ากว่า หน้าที่ของ Chip Set อีกประการหนึ่งได้แก่ ลดเวลาการรอคอยของ Processor ลงให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ การทำงาน Chip Set ในส่วนนี้ ได้แก่ การสอดแทรกสถานะการรอคอยที่เหมาะสมเข้าไปในแต่ละรอบการทำงานของระบบ หน่วยความจำหลักหรือ Cache Memory ยิ่งมีความเร็วมากเท่าใด จำนวนรอบของการรอคอยยิ่งน้อยลงเท่านั้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพของ PC ดีขึ้น
- ความสามารถในการตรวจสอบพบหน่วยความจำ (Memory Auto Dectection ) Chip Set ในปัจจุบันสามารถบ่งบอกชนิดของหน่วยความจำหลัก รวมทั้งอัตราความเร็วของมันที่ติดตั้งอยู่บน Motherboard ได้ ความสามารถในการตรวจสอบความเร็วของหน่วยความจำหลัก ซึ่งก็คือ DRAM นั้น จะทำให้ระบบสามารถปรับจังหวะความเร็วในการทำงานของสัญญาณนาฬิกาให้สอดคล้องต้องกัน เพื่อป้องกันปัญหาอาการรวนที่อาจเกิดขึ้นได้ หน่วยความจำหลักที่ใช้เทคโนโลยี SDRAM ในปัจจุบัน มักจะติดตั้งอุปกรณ์เล็ก ๆ ประเภท EEPROM ที่มีความจุขนาด 128 Byte ที่เรียกว่า SPD (Serial Presence Detect) อุปกรณ์ชิ้นนี้ติดตั้งอยู่บน SDRAM Module ภายใน Chip ตัวนี้ ประกอบไปด้วยข้อมูลข่าวสาร เกี่ยวกับขนาดความจุของ SDRAM ความเร็วของ SDRAM รวมทั้ง CAS Latency และชนิดความเร็วของ Bus ที่ใช้ เช่น PC100 ที่ใช้กับ Bus ขนาด 100 MHz. เป็นต้น Chip Set สามารถตรวจสอบพบคุณลักษณะของหน่วยความจำ SDRAM Module นี้ ได้ด้วยการอ่านข้อมูลที่มาจาก SPD จากนั้นก็จะปรับจังหวะการทำงานให้สอดคล้องกัน 6. ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ Peripheral และควบคุมการทำงานของ I/O Bus คอมพิวเตอร์โดยทั่วไปจะ I/O Bus อยู่ 2 ประเภท ได้แก่ ISA และ PCI Bus หน้าที่การทำงานของ Chip Set ส่วนหนึ่ง ได้แก่ การควบคุมการทำงานของ Bus ต่าง ๆ เหล่านี้ รวมทั้งควบคุมการถ่ายเทข้อมูลระหว่าง Processor กับ I/O Bus หรือจากหน่วยความจำ กับ I/O Bus หรือระหว่าง I/O Bus กับ I/O Bus ด้วยกัน
- สนับสนุนชนิดของ I/O Bus ที่ใช้ Chip Set แต่ละรุ่นให้การสนับสนุน I/O Bus ที่ไม่เหมือนกัน เช่น Chip Set ในยุคแรก ๆ ให้การสนับสนุนแต่ ISA Bus หรือ VL-Bus เท่านั้น ไม่สามารถทำงานร่วมกับ PCI Bus ได้
- ควบคุมดูแลการทำงานของ IDE/ATA Hard Disk Controller เครื่อง PC ในปัจจุบันที่มีอยู่ทั้งหมดจะมีชุดควบคุมอันเป็นวงจรควบคุมการทำงานของ IDE/ATA Hard Disk Controller ซึ่งอยู่ใน Chip Set เป็นที่เรียบร้อยแล้ว Chip Set ตัวนี้ได้แก่ South Bridge เช่น Intel 82371SB เป็นต้น ไม่เพียงเท่านั้น Chip Set ในปัจจุบันยังให้การสนับสนุนการทำงานของ Ultra DMA-33 หรือ Ultra DMA-66 อีกด้วย
- ควบคุมการทำงานของระบบ Interrupt ระบบ Interrupt เป็นระบบการขัดจังหวะการทำงานของ Processor โดยอุปกรณ์ I/O จุดประสงค์เพื่อให้ Processor นั้นหยุดพักภารกิจชั่วคราว แล้วหันมาให้บริการอุปกรณ์ I/O นั้น ๆ ปกติเครื่อง PC ดั้งเดิมจะใช้ Chip แบบ VLSI เบอร์ 8259A จำนวน 2 ตัว เพื่อการดูแลจัดการกับการขอ Interrupt โดยอุปกรณ์ I/O แต่ Chip Set โดยทั่วไปได้ผนวกเอา Chip 8259A ทั้ง 2 ตัวนี้มาไว้ใน Chip Set เรียบร้อยแล้ว
- สนับสนุนระบบ USB USB เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ทดแทน I/O Port หลาย ๆ แบบที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน เช่น Keyboard หรือ Mouse เป็นต้น ด้วยความเร็วที่เหนือกว่าชนิดทาบกันไม่ติด Chip Set ในปัจจุบันให้การสนับสนุน USB ถึง 2 Port ทำให้สามารถเชื่อต่ออุปกรณ์รอบข้างถึงมากถึง 127 อุปกรณ์
- สนับสนุนระบบ AGP หรือ Accelerated Graphics Port เป็นระบบ Bus แบบใหม่สำหรับภาคการแสดงผลที่มีความเร็วสูง สามารถทำงานด้วยความเร็วใกล้เคียงหรือเทียบเท่ากับ Bus ของ Processor เหมาะสำหรับงานกราฟฟิกประเภท 3D
- สนับสนุนการทำงานแบบ Plug and Play หรือ PnP เป็นคุณลักษณะพิเศษที่ใช้เทคโนโลยีที่ผ่านการปรับปรุงเพื่อการแก้ปัญหาการแย่งใช้ทรัพยากรของคอมพิวเตอร์ การทำงานของ Plug and Play นี้จะต้องขึ้นอยู่กับ Chip Set
- สนับสนุนการบริหารจัดการ การใช้พลังงานของคอมพิวเตอร์ ( Power Management ) Chip Set ในปัจจุบันสนับสนุนการลดพลังงานขณะที่เครื่องอยู่ในภาวะที่ไม่ทำอะไร ซึ่งจะช่วยให้เกิดการประหยัดพลังงานขึ้น เช่น ดับแสงบนจอภาพ หรือหยุดการทำงานของ Motor ของ IDE Hard Disk เป็นการชั่วคราว

ผู้เผยแพ่บทความ : http://www.santapol-c.ac.th