I/O コントローラ ハブ

I/O コントローラ ハブ( ICH ) は、 CPUとマザーボード(具体的にはIntel ハブ アーキテクチャに基づくIntelチップセット)間のデータ通信を管理するために使用されるIntel サウスブリッジマイクロチップのファミリです。ノースブリッジと呼ばれる 2 番目のサポート チップとペアになるように設計されています。他のサウスブリッジと同様に、ICH は周辺機器の接続と制御に使用されます。

CPU 速度が上がり、CPU とサポート チップセット間のデータ転送が高速化するにつれ、サポート チップセットがプロセッサとマザーボード間のボトルネックとして浮上しました。そのため、2008 年のIntel 5 シリーズからは、従来のノース ブリッジ チップとサウス ブリッジ チップの一部の機能を CPU 自体に組み込み、残りの機能を単一のプラットフォーム コントローラ ハブ(PCH)に統合した新しいアーキテクチャが採用され、従来の 2 つのチップ構成が置き換えられました。

ICH の最初のバージョンは、1999 年 6 月にIntel 810 ノースブリッジとともにリリースされました。その前身であるPIIX は、133 MB /sの帯域幅を持つ内部PCIバスを介してノースブリッジに接続されていましたが、ICH は、 8ビット幅、266 MB/s のバスを介してノースブリッジにリンクする独自のインターフェイス (Intel Hub Interfaceと呼ばれます) を使用しました。

ハブ インターフェイスは、マザーボード上のさまざまなコンポーネント間のポイントツーポイント接続です。もう 1 つの設計上の決定は、マザーボード上の固定された南北軸をスター構造に置き換えることでした。

ICH とともに、Intel は「ハブ」という用語の他の用法も進化させたことに注意してください。したがって、ノースブリッジはメモリ コントローラ ハブ(MCH) となり、統合グラフィックス ( Intel 810など) が搭載されている場合は、グラフィックスおよびメモリ コントローラ ハブ (GMCH) となりました。

その他の ICH 機能には次のものがあります:

• PCI Rev 2.2 に準拠し、33 M​​Hz PCI 操作をサポートします。
• 高度な構成および電源インターフェイス(ACPI) のサポート
• Ultra ATAをサポートする統合IDEコントローラ
• 24個の割り込みソースをサポートする統合I/O APIC
• I²Cデバイスをサポートするシステム管理バス（SMBus）
• AC'97 2.1 準拠リンク
• 低ピン数(LPC) インターフェース

ICH には 2 つの種類があります。

• 82801AA (ICH) - Ultra ATA/66 サポート、6 つの PCI スロット、Alert on LANサポート
• 82801AB (ICH0) - Ultra ATA/33 サポート、4 つの PCI スロット、LAN 上のアラートなし

2000 年初頭、Intel は i820 ノースブリッジで大きな挫折を経験しました。顧客はRDRAMに高額を支払うことを望まず、i810 または i440BX マザーボードを購入するか、競合製品に乗り換えました。急いで開発された PC-133 SDRAM をサポートする 82815 ノースブリッジは、Intel がミドルレンジ セグメントで挽回するための手段となりました。

ICH1 または新しい ICH2 (360 ピン) を 82815 の横に配置できます。ICH2 は Intel の 82850 チップセットでも使用できます。このチップセットは、以前の 82820 と同様に RDRAM の使用を必要とし、Pentium 4 CPU をサポートしていました。初めて、外部 PHY チップに応じて、ファースト イーサネットチップ (82559) がサウスブリッジに統合されました。

PATAインターフェイスは ATA/100 に高速化され、 USB接続の数は4 つに倍増しました。統合された AC'97 サウンド コントローラは、最大 6 チャンネルのサウンドをサポートするようになりました。

ICH2-Mと呼ばれるモバイル版もありました。

以下のバリエーションが存在しました:

• 82801BA (ICH2)
• 82801BAM (ICH2-M) モバイル

2001 年に Intel は ICH3 をリリースしました。ICH3 には、E7501 ノースブリッジで動作するサーバー バージョンの ICH3-S と、i830 および i845 ノースブリッジで動作するモバイル バージョンの ICH3-M の 2 つのバージョンがありました。デスクトップ マザーボード用のバージョンはありません。

ICH2 と比較すると、変更点は限定的でした。PATA コントローラでの「ネイティブ モード」のサポート、最大 6 つの USB-1.1 デバイス、SMBus 2.0、および動作中に省電力デバイスの電源をオフにできる最新の SpeedStep バージョンです。チップには 421 個のピンがありました。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801CA (ICH3-S) サーバー
• 82801CAM (ICH3-M) モバイル

ICH4 は、2002 年の Intel のサウスブリッジでした。最も重要な革新は、6 つのポートすべてで USB 2.0 をサポートしたことです。サウンド サポートが改善され、最新の AC'97 仕様バージョン 2.3 に対応しました。前世代と同様に、ICH4 には 421 ピンがありました。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801DB (ICH4) ベース
• 82801DBM (ICH4-M) ベースモバイル

2003 年に、i865 および i875 ノースブリッジと組み合わせて、ICH5 が作成されました。SATAホスト コントローラが統合されました。ICH5R バリアントは、SATA ポートで RAID 0 もサポートしました。8つの USB-2.0 ポートが利用可能でした。このチップはACPI 2.0 を完全にサポートしていました。460 ピンでした。

1999 年以来、266 MB/秒のハブ インターフェイスがボトルネックになると考えられていました。そのため、新しいチップ世代では、Intel は MCH に直接接続されたギガビット イーサネット コントローラー用のオプション ポートを提供しました。

このCSAテクノロジの目的は、直接メモリ アクセスによってギガビット LAN のレイテンシを削減し、非リムーバブル ディスクと PCI データ トラフィック用に ICH と MCH 間のハブ インターフェイスの帯域幅を解放することでした。

2004 年半ば以降、大手マザーボード メーカーは、ICH5 を搭載したマザーボードに対する苦情の割合が増加していることに気づきました。原因は、特定の ICH5 ステッピングの ESD耐性が不十分だったことです。

特に、フロントパネル経由で USB デバイスを接続すると、静電気の放電によりチップが故障しました。Intel はこの問題に対処するため、ESD 耐性を高めた ICH5 を出荷しました。USB ポートでの効果的な ESD 防止対策は、USB-2.0 高速信号の品質を損なう可能性があるため、困難でコストがかかります。多くのマザーボード メーカーは、コスト上の理由から、フロントパネル コネクタに必要な高品質の安全装置を省略していました。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801E (C-ICH) コミュニケーション
• 82801EB (ICH5) ベース
• 82801ER (ICH5R) RAID
• 82801EBM (ICH5-M) ベースモバイル
• 6300ESB (ESB) エンタープライズ サウスブリッジ

ICH6 は、i910 および i915 MCH とペアになるIntel 初のPCI Expressサウスブリッジでした。これにより、4 つの PCI Express ×1 ポートが利用可能になりました。より高速な ×16 ポートは MCH に収容されました。ボトルネックのハブ インターフェイスは、1 方向あたり 1 GB /s の帯域幅を持つ新しいダイレクト メディア インターフェイス(実際には PCI Express ×4 リンク)に置き換えられました。Intel High Definition Audioのサポートも含まれていました。さらに、AC'97と従来の PCI 2.3 も引き続きサポートされていました。

2 つの SATA ポートが追加され、1 つの PATA チャネルが削除されました。ICH6R バリアントは、RAID モード 0、1、0+1 および Intel 固有の「Matrix RAID」をサポートしました。

ICH6R と ICH6-M は、初めてAHCI SATA コントローラを実装しました。チップには 652 ピンがありました。当初、Intel は、ワイヤレス LAN用のソフトウェア アクセス ポイントを含む ICH6W と ICH6RW という名前でさらに 2 つのバリエーションを市場に投入する予定でした。これらのチップは公開されています。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801FB (ICH6) ベース
• 82801FR (ICH6R) RAID
• 82801FBM (ICH6M) ベースモバイル
• 6311ESB (ESB2) エンタープライズ サウスブリッジ
• 6321ESB (ESB2) 組み込み向けLAN内蔵エンタープライズサウスブリッジ

ICH7 は、Intel の新しいハイエンド MCH、i955X とともに 2005 年半ばに出荷が開始されました。2 つの PCI express ×1 ポート、最大 300 MB/秒のデータ転送速度を実現する SATA 2.0 コントローラ (モバイル バージョンではこの機能は無効)、および Intel の「Active Management Technology」のサポートが追加されました。ICH7DH、ICH7R、ICH7-M、ICH7-M DH チップのみが AHCI をサポートしています。ICH7 (ベース) および ICH7-U (ウルトラ モバイル) チップは AHCI をサポートしていません。

ICH7R はさらに RAID 5 をサポートします。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801GB (ICH7) ベース
• 82801GR (ICH7R) RAID
• 82801GDH (ICH7DH) デジタルホーム
• 82801GBM (ICH7M) モバイル
• 82801GHM (ICH7M DH) モバイルデジタルホーム
• PC82801GU (ICH7-U) ウルトラモバイル

ICH8 はいくつかの異なるバージョンで提供されており、965 クラスの MCH チップを補完するものです。非モバイル ICH8 には従来の PATA インターフェイスがなく、AC'97 が 1 つだけあります。実際には、ほとんどのベースボード メーカーは、JMicronやMarvellなどのメーカーの追加チップを使用して、PATA に適した接続タイプを提供していました。

ICH8 は、 以前は MCH で対応されていた eSATAとギガビット イーサネットを制御する最初の ICH モデルでした。基本バージョンには SATA 2.0 ポートが 4 つだけ含まれています。

ICH8R (RAID) 以上のチップは、6 つの SATA デバイスをサポートします。さらに、ICH8DH (Digital Home) にはクイック レジューム機能があり、Intel Viiv認定システムで P965 および/または G965 と一緒に使用できます。

ICH8DO (Digital Office) の対応製品は Q965 MCH であり、これらを組み合わせることでIntel vPro互換性が実現します。

これには次のバリエーションがあります:

• 82801HB (ICH8) ベース
• 82801HR (ICH8R) RAID
• 82801HH (ICH8DH) デジタルホーム
• 82801HO (ICH8DO) デジタルオフィス
• 82801HM (ICH8M) モバイル
• 82801HBM (ICH8BM) ベースモバイル
• 82801HEM (ICH8EM) 拡張モバイル

ICH9 は、2007 年 5 月にP35 (Bearlake) チップセットで登場しました。これにより、PATA サポートがすべて削除されました。実際には、多くのマザーボード メーカーが、サードパーティ チップを使用して PATA サポートを提供し続けています。公式には、ICH9R、ICH9DH、ICH9DO チップのみが AHCI をサポートしています。

このパーツには次のバリエーションがあります:

• 82801IB (ICH9) ベースは公式にはAHCIもRAID もサポートしていませんが、簡単な BIOS 修正で AHCI のサポートを追加できます。^[1]
• 82801IR (ICH9R) RAID ( AHCIおよびRAIDサポート付き)
• 82801IH (ICH9DH) AHCIおよびRAIDサポートなしのデジタル ホーム
• 82801IO (ICH9DO) AHCIおよびRAIDサポート付きデジタル オフィス
• 82801IBM (ICH9M) ベースモバイル
• 82801IEM (ICH9EM) 拡張モバイル
• 82801IUX (ICH9M-SFF) ウルトラモバイル

Intel は、2008 年 6 月にP45および P43 (Eaglelake) チップセットとともに ICH10 サウスブリッジを発売しました。

ICH10 は、「ノースブリッジ」デバイスへの 1 GB/s 双方向DMIインターフェイスを実装します。これは、「低速」周辺機器へのさまざまなインターフェイスをサポートし、一連のハウスキーピング機能をサポートします。

ICH10 は CPU の負荷を軽減し、消費電力も削減します。

ICH10 は直接的な PATA または LPT サポートを提供しません。特に、「ホットスワップ」機能がサポートされています。

RAID バリアントは、「ターボ メモリ」と呼ばれる新しいテクノロジもサポートしています。これにより、マザーボード上のフラッシュ メモリを使用して高速キャッシュが可能になります。

周辺機器のサポートには以下が含まれます:

• 6 つの PCIe バージョン 1.1 ポート。2 + (4 ×1) または 2 + (1 ×4) として構成できます。
• PCIバス
• レガシーIDEまたはAHCIモードのSATA 3 Gbit/sポート6個。外部eSATAをサポート可能
• インテル ハイデフィニション オーディオ
• 統合ギガビットLAN
• AHCIサポート
• 2 つのEHCIホスト コントローラ (最大 12 個の USB 2.0 接続をサポート) と、低速およびフルスピード USB デバイスを処理するためのUHCIコントローラ

このパーツには次のバリエーションがあります:

• 82801JB (ICH10) ベース
• 82801JR (ICH10R) RAID
• 82801JH (ICH10D) デジタルホーム
• 82801JO (ICH10DO) デジタルオフィス

CPU の速度が上がるにつれて、 CPU とサウスブリッジ間のデータ転送による制限により、プロセッサとマザーボードの間にボトルネックが発生しました。そのため、 Intel 5 シリーズ以降では、ノースブリッジチップとサウスブリッジチップの一部の機能が CPU に移動され、他の機能がプラットフォームコントローラハブ(PCH)に統合されるという新しいアーキテクチャが採用されました。

• メモリコントローラ、統合 GPU ( Intel HD Graphics )、グラフィックスカードインターフェイス ( PCIe x16 ) などのノースブリッジの一部機能は CPU に統合され、サウスブリッジの従来の役割に加えて PCH が残りの機能を引き継ぎました。そのため、ノースブリッジは廃止されました。
• その他のノースブリッジ機能とすべてのサウスブリッジ機能は、新しいプラットフォーム コントローラー ハブに移行されました。これには、クロッキング (システム クロック)、フレキシブル ディスプレイ インターフェイス(FDI)、およびダイレクト メディア インターフェイス(DMI) が含まれます。FDI は、チップセットが統合グラフィックスを備えた CPU のサポートを必要とする場合にのみ使用されます。

• Intel チップセットのリスト
• プラットフォーム コントローラ ハブ(PCH)
• システム コントローラ ハブ(SCH)
• PCI IDE ISA アクセラレータ(PIIX)
• ノースブリッジ（コンピューティング）
• サウスブリッジ（コンピューティング）

• Intel 82801AA (ICH) および Intel 82801AB (ICH0) I/O コントローラ ハブ
• Intel 82801BA I/O コントローラー ハブ 2 (ICH2) および Intel 82801BAM I/O コントローラー ハブ 2 モバイル (ICH2-M) データシート
• Intel 82801CA I/O コントローラ ハブ 3 (ICH3-S) データシート
• Intel 82801CAM I/O コントローラー ハブ 3 (ICH3-M) データシート
• Intel 82801DB I/O コントローラ ハブ 4 (ICH4) データシート
• Intel 82801DBM I/O コントローラー ハブ 4 モバイル (ICH4-M) データシート
• Intel 82801E 通信 I/O コントローラ ハブ (C-ICH) データシート
• Intel 82801EB I/O コントローラー ハブ 5 (ICH5) および Intel 82801ER I/O コントローラー ハブ 5 R (ICH5R) データシート
• Intel 6300ESB I/O コントローラ データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 6 (ICH6) ファミリー データシート
• Intel 631xESB/632xESB I/O コントローラ ハブ データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 7 (ICH7) ファミリー データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 8 (ICH8) ファミリー データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 9 (ICH9) ファミリー データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 10 (ICH10) ファミリー データシート
• Intel I/O コントローラー ハブ 10 (ICH10) ファミリー仕様の更新