Серверные чипсеты: как они работают и чем отличаются от десктопных
Введение
Что такое чипсет на серверной плате – вопрос, который многие обходят стороной. Кажется, это просто техническая деталь, скрытая на плате, о которой практически не вспоминают. Но на деле чипсет – это важная составляющая всей логики, которая помогает серверу работать с накопителями, сетевыми интерфейсами, периферией и не только.
Сегодня архитектура процессоров меняется, и чипсет постепенно уступает свои позиции, растворяясь в структуре CPU – центрального процессора. Но так ли он бесполезен? И действительно ли дни чипсетов сочтены? Узнаете в этой статье.
Что такое чипсет?
Чипсет – набор микросхем, управляющий взаимодействием между центральным процессором и остальными компонентами системы. Он обеспечивает подключение накопителей, слотов расширения, сетевых и периферийных интерфейсов.
Материнская плата с чипсетом от AMD, скрытым под радиатором пассивного охлаждения. Источник: .
Через чипсет проходят сигналы от устройств к CPU и обратно. От него зависит, сколько линий PCIe доступно на плате, сколько портов USB работает, поддерживаются ли NVMe, SAS и SATA. Он контролирует ввод-вывод, поддерживает RAID, отвечает за питание отдельных узлов и работу с аппаратными средствами.
Роль в серверной архитектуре
Чипсет расширяет возможности CPU. Он обеспечивает поддержку большого количества накопителей и периферии, которую процессор не может обслужить напрямую. Через него организована работа NVMe, SATA и SAS-дисков. Поддерживаются различные уровни RAID – как программные, так и аппаратные.
От чипсета зависит количество дополнительных PCIe-линий, которые можно использовать для GPU, сетевых карт или контроллеров. Он управляет работой портов USB, COM, TPM, а также обеспечивает доступ к интерфейсам BMC, IPMI, Redfish.
Некоторые полезные функции, например, температурный мониторинг, управление вентиляторами и настройка энергопитания, также реализуются на уровне чипсета. Он координирует работу устройств между собой, снижает нагрузку на центральный процессор и улучшает стабильность всей системы на уровне архитектуры сервера.
Отличие серверного чипсета от десктопного
Серверный чипсет поддерживает работу с регистровой ECC-памятью. Это память с коррекцией ошибок, которая позволяет избежать сбоев при круглосуточной нагрузке. Поддерживается горячая замена накопителей, работа с SAS-интерфейсами, несколько линий PCIe с независимой адресацией. Реализована полноценная работа с RAID-массивами, включая NVMe.
Чипсет Intel x38 и контроллер-хаб Intel ICH9 отдельно от материнской платы. Источник: .
Серверный чипсет рассчитан на работу в дата-центрах: круглосуточно, при высоких температурах, с большим количеством одновременно активных устройств. В него встроены средства удаленного управления – BMC, IPMI, Redfish – позволяющие следить за сервером, даже если операционная система не загружена.
Десктопный чипсет, за редким исключением, лишен этих возможностей. Он не поддерживает ECC, не работает с SAS, имеет ограниченное число PCIe-линий, не поддерживает удаленное администрирование. RAID, если и есть, только программный. Устройства горячей замены не обслуживаются. В бытовых и офисных ПК такие функции не нужны, поэтому упор сделан на мультимедиа, подключение стандартных внешних устройств.
Архитектура и устройство чипсета в серверах
Речь не просто про отдельную микросхему на плате, а часть общей архитектуры, которая менялась с развитием процессоров. Раньше чипсет был центральным элементом управления, но сегодня его роль ослабевает.
Схематическое изображение структуры взаимодействия чипсета с остальными компонентами материнской платы. Источник: .
Современные серверные платформы переходят к SoC, в которой все больше функций «переезжает» в CPU.
Современный подход – SoC-решения
В случае с подходом System on Chip (SoC) основная логика платформы сосредоточена в самом процессоре. Последний берет на себя функции работы с памятью, PCIe, контроллерами ввода-вывода, часто даже сетевыми интерфейсами. Это упрощает материнскую плату, сокращает задержки, уменьшает энергопотребление.
Переход к SoC особенно заметен в платформах с процессорами AMD EPYC (SP5, SP6), в решениях на базе ARM, где отдельного набора микросхем просто нет – вся логика встроена в один или несколько кристаллов CPU. Чипсет становится не обязательным компонентом, а скорее вспомогательной частью для узкоспециализированных задач.
Историческая справка
Раньше чипсет делился на два моста: северный и южный. Северный мост отвечал за работу с оперативной памятью, шиной PCIe и связь с процессором, а южный – за USB, накопители, сеть, звук и другую периферию.
Со временем производители начали переносить функции северного моста прямо в процессор. Intel сделала это одной из первых, встроив в CPU контроллер памяти и PCIe. Южный мост остался, но как единственная микросхема – собственно, чипсет.
Дальше уже функции южного моста начали перекочевывать в CPU. Особенно активно это происходит в серверных платформах, где важны плотность, стабильность и скорость обмена данными. Сейчас классический чипсет встречается все реже. Его задачи либо встроены в CPU, либо распределены между другими компонентами.
Связь с CPU через DMI и другие интерфейсы
У Intel связь между CPU и чипсетом организована через интерфейс DMI (Direct Media Interface). Это выделенный канал, по которому проходит весь обмен между центральным процессором и чипсетом. На современных платформах, например с сокетом LGA4677 (Xeon Scalable), используется DMI 4.0 или DMI 5.0 – с высокой пропускной способностью и низкими задержками.
У AMD подход другой. Во всех современных платформах на базе EPYC функции отдельного набора микросхем фактически встроены в сам процессор. Внутри CPU несколько кристаллов соединены между собой через скоростную внутреннюю шину (Infinity Fabric). Связь между логикой и ядрами реализована внутри корпуса CPU, без отдельного внешнего интерфейса к чипсету. Поэтому выделенного чипсета у AMD на серверных платформах нет – вся логика работает непосредственно в процессоре.
Функциональные возможности серверных чипсетов
Несмотря на общий тренд на интеграцию функций в CPU, серверные чипсеты по-прежнему выполняют важные задачи. Они помогают организовать работу накопителей, портов ввода-вывода, слотов расширения и систем управления. Их наличие особенно актуально в системах с расширенной конфигурацией, где одного центрального процессора недостаточно для покрытия всех потребностей.
Встроенные функции RAID для NVMe и SAS/SATA накопителей
Чипсеты могут обеспечивать базовую или расширенную поддержку RAID-массивов. Это дает возможность объединять накопители в конфигурации RAID 0, 1, 5, 10 и другие – как на уровне SATA/SAS, так и на уровне NVMe. В некоторых платформах поддерживается VROC (Virtual RAID on CPU) – технология Intel, позволяющая использовать RAID для NVMe-дисков при помощи чипсета и лицензии, без необходимости ставить отдельный RAID-контроллер.
Такой функционал особенно важен в начальном и среднем серверном сегменте, где RAID нужен, но отдельный аппаратный контроллер ставить нецелесообразно. Через чипсет можно настроить зеркалирование данных, ускорить чтение и повысить надежность без лишних затрат.
Работа с PCIe и расширение числа линий
Процессоры предоставляют ограниченное количество PCIe-линий, и, если этого недостаточно для всех устройств – на помощь приходит отдельный набор микросхем. Он может содержать собственные PCIe-линии, которые доступны независимо от тех, что предоставляет серверный центральный процессор.
Такие линии обычно подключаются к менее критичной периферии – например, сетевым адаптерам, USB-контроллерам, дополнительным накопителям или картам расширения. Иногда используется гибридная логика: часть линий напрямую от CPU, часть через набор схем. Это позволяет гибко настраивать конфигурацию сервера без перераспределения ядер или перестановки устройств между сокетами.
Высокоскоростная периферия
Чипсет управляет большинством периферийных интерфейсов, которые используются для подключения внешних устройств, диагностики и сервисного доступа.
Современные серверные чипсеты включают поддержку множества портов:
- USB-порты, включая USB 3.2 Gen2×2 и USB 4;
- COM-порты для подключения оборудования и удаленного доступа;
- TPM-интерфейс для модулей аппаратной безопасности;
- SPI для прошивки BIOS и системной инициализации;
- интерфейсы управления и диагностики (например, debug-порты).
В серверной системе все эти порты управляются именно через чипсет, позволяя гибко взаимодействовать с устройствами, не нагружая центральный процессор.
Возможность работы со средствами администрирования
Чипсет может взаимодействовать с контроллерами управления, которые обеспечивают удаленный доступ к серверу. Это позволяет отслеживать температуру, управлять питанием, перезагружать машину и обновлять прошивку без ОС.
Через чипсет осуществляется связь с BMC (Baseboard Management Controller), а также с интерфейсами IPMI и Redfish. Это стандарт для всех современных серверных решений, особенно в корпоративной среде. Без этой связки удаленное управление невозможно, а значит – и полноценная работа сервера в стойке или дата-центре.
Обзор современных серверных чипсетов
Несмотря на переход серверных платформ на SoC, на рынке пока остаются актуальные чипсеты в рабочих станциях и отдельных серверных решениях.
Intel C741, W790
Intel C741 – полноценный серверный чипсет, разработанный для работы с новыми процессорами Xeon серии 6 (Sapphire Rapids). Он обеспечивает поддержку расширенных RAID-функций, SAS-контроллеров, IPMI, большого количества PCIe-линий, а также корпоративной периферии. Подходит для стоечных серверов и систем с высокой плотностью.
Серверная материнская плата ASUS Z13PE-D16 со встроенным чипсетом Intel C741 (скрыт под радиатором пассивного охлаждения). Источник: .
Intel W790 – набор микросхем для рабочих станций. Он ориентирован на настольные системы с процессорами Xeon W2400/W3400. Поддерживает ECC-память, PCIe Gen5, множество USB и SATA-портов, но не включает серверные функции, такие как IPMI или работу с SAS. Чаще используется в инженерных станциях, системах для визуализации и сложных расчетов.
ARM и нестандартные решения
ARM-архитектура изначально строилась по принципу System on Chip, поэтому здесь отдельного набора микросхем в классическом понимании нет. Производители ARM-процессоров, такие как Ampere, Huawei Kunpeng, Amazon Graviton, разрабатывают SoC-платформы, где все необходимое уже встроено: контроллеры памяти, PCIe, управление питанием, сеть, интерфейсы безопасности, мониторинга.
Такой подход делает ARM-серверы более энергоэффективными и компактными. Они меньше зависят от внешней логики, проще в производстве и легче масштабируются. Это особенно важно в облачных дата-центрах, где на первом месте – плотность, теплоотдача и цена. ARM-платформы задают тон будущей серверной архитектуры.
Будущее серверных чипсетов
Серверная архитектура стремительно развивается, и роль чипсета меняется. Все меньше задач остается за пределами процессора. То, что раньше выполнялось набором внешних микросхем, теперь встроено в сам CPU. Обычные чипсеты постепенно теряют значение, и в будущем либо исчезнут как класс, либо радикально изменят свое назначение.
Полный переход в SoC
Современные серверные платформы уже перешли к модели SoC – System on Chip. Процессоры берут на себя функции, которые раньше обрабатывал чипсет: контроллеры памяти, RAID, управление PCIe, порты ввода-вывода, даже элементы удаленного администрирования. Отдельная микросхема, раньше обязательная на каждой плате, становится ненужной.
Визуальная схема работы модели System on Chip, согласно которой все функции чипсета перенесены в центральный процессор. Источник: .
В платформах AMD (сокеты SP5, SP6) и ARM (Ampere, Graviton, Kunpeng) чипсета как физического компонента больше нет. Intel также движется в этом направлении – Xeon Scalable Gen6 и будущие линейки уже работают по принципу полной интеграции. В ближайшие годы чипсеты как отдельные устройства исчезнут с серверных плат. Их функции окончательно перейдут в CPU или специализированные контроллеры.
AI-инструкции и ускорители
Если чипсеты хотят остаться на плате, им нужно стать полезными. Один из вариантов – интеграция искусственного интеллекта. Это могут быть модули NPU (Neural Processing Unit), которые ускоряют задачи машинного обучения, предобработки данных, аналитики и безопасности прямо на уровне системной логики.
Такой чипсет сможет брать на себя работу по анализу телеметрии сервера, обеспечивать интеллектуальное распределение нагрузки, автономную работу систем охлаждения или даже локальную AI-обработку логов и событий.
Для этого потребуется интеграция:
- AI-инструкций на аппаратном уровне;
- микроускорителей NPU или DPU;
- расширенной логики анализа состояния системы;
- поддержки новых интерфейсов взаимодействия с CPU и BMC.
Без этого чипсет окончательно растворится внутри процессора. Добавление AI-возможностей – один из немногих путей сохранить его актуальность.
Заключение
Отдельный набор микросхем остается важным элементом серверной платформы, особенно в системах, где нужна расширенная периферия, RAID, удаленное управление и дополнительные линии PCIe. В 2025 году при выборе серверной платформы обращайте внимание на чипсеты последних поколений – чем они новее, тем больше функций встроено, выше совместимость с современными накопителями и сетевыми интерфейсами, и тем дольше платформа останется актуальной.
