Du 420TX au Z370 : la grande histoire de 25 ans de chipsets Intel

La période “pré-chipset” (avant 1991)

Jadis, à l’époque des 8086/8088, les différentes fonctions entourant le processeur d’un ordinateur étaient confiées à de nombreux contrôleurs : le générateur d’horloge (par exemple un Intel 8284), le contrôleur de bus (un 8288), l’interface parallèle programmable (8255), le contrôleur DMA (8237), le contrôleur d’interruption programmable (8259), etc… Les progrès de miniaturisation aidant, il est petit à petit devenu possible de regrouper ces très nombreuses puces en quelques-une seulement. Le concept de « chip-set » était né.

Chez Intel, le premier « chip-set » n’était toutefois qu’un clone du POACH (PC-On-A-Chip) de ZyMOS fabriqué sous licence à partir de 1987 pour ses 80286 et 80386. Suivirent quelques autres jeux de puces, avec un niveau d’intégration toujours plus élevé, jusqu’à arriver aux premiers véritables chipsets contemporains, c’est à dire composés de deux (exceptionnellement trois) puces : le northbridge et le southbridge.

• Intel, du 8086 à l’Airmont

Les chipsets pour 80486 (1992-1994)

En 1992, Intel lance le 420TX (Saturn), l’un des premiers chipsets à prendre en charge le bus PCI 1.0. Il est toutefois limité aux seuls 486 en 5V (avec un FSB max de 33 MHz) et supporte jusqu’à 128 Mo de mémoire FPM. Suivront en 1994 les 420EX (Aries) et 420ZX (Saturn II). Le premier apporte le support du FSB 50 MHz et du PCI 2.0, tandis que le second gère jusqu’à 160 Mo de mémoire. Dans les deux cas, les 486 en 3,3V sont bien entendu supportés.

Les principales nouveautés :
– Bus PCI 1.0 (1992), PCI 2.0 (1994), PCI 2.1 (1994)
– 160 Mo mémoire max (1994)
– FSB 50 MHz (1994)

Les processeurs de l’époque :
– 80486 5V/3.3V

Les chipsets pour Pentium (1993-1997)

En 1993, les premiers Pentium 60 et 66 (P5) fonctionnent avec un chipset dédié, le 430LX (Mercury). Il supporte toujours la mémoire FPM (192 Mo max) et prend en charge le bus PCI 2.0. C’est, au passage, la première fois qu’Intel parle de « northbridge » et de « southbridge ».

L’année suivante, les premiers Pentium P54C en 3,3V arrivent et avec eux le chipset 430NX (Neptune). Il supporte un maximum de 512 Mo de mémoire FPM, une quantité astronomique pour l’époque, mais prend surtout en charge le multi-CPU. Suivront les 430FX (Triton) et son support de la mémoire EDO (Extended Data Out), le 430HX qui prend en charge jusqu’à 512 Mo de RAM, le 430VX et son support de la SDRAM et enfin le 430TX en 1997. Détail amusant, les 430FX et plus récents n’étaient pas capables de « cacher » la totalité de la RAM, mais seuls les 64 premiers Mo. Rajouter plus de mémoire vive conduisait donc parfois à réduire les performances…

Les principales nouveautés :
– FSB 66 MHz (1993)
– Compatible SMP (multi-CPU) (1994)
– 512 Mo mémoire max (1994)
– Mémoire EDO (1995)
– Mémoire SDRAM (1996)
– Bus USB (1996)
– Mode UDMA33 (1997)

Les processeurs de l’époque :
– Pentium

Les chipsets pour P6 (1995-1998)

En 1995, Intel sort le Pentium Pro, premier représentant de la (longue) lignée P6. Nouvelle architecture dit nouveau chipset : les 450KX (Mars) et 450GX (Orion) font donc leur apparition. Le premier prend en charge 1 Go de mémoire FPM tandis que le second gère jusqu’à 8 Go de mémoire. Les deux chipsets supportent en outre le multi-CPU.

En 1996, avec l’arrivée du Pentium Pro, Intel sort son célèbre 440FX (Natoma). Il gère 1 Go de mémoire mais surtout les mémoires EDO et Burst EDO. Suivent le 440LX (Balboa) et son support de la SDRAM et de l’AGP 2x, le 440EX sans support SMP et surtout le 440BX (Seattle) en 1998. Ce chipset est le premier à atteindre – officiellement – un FSB de 100 MHz. Les 440GX et 450NX, également lancés en 1998, sont quant à eux plutôt dédiés aux premiers processeurs Xeon.

Les principales nouveautés :
– Mémoire max 8 Go (1995)
– Compatible SMP (quad-CPU) (1995)
– Mémoire Burst EDO (1996)
– Bus USB (1996)
– Mémoire SDRAM (1997)
– AGP 2x (1997)
– Mode UDMA33 (1997)
– FSB 100 MHz (1998)

Les processeurs de l’époque :
– Pentium Pro
– Pentium II
– (Pentium III)
– (Celeron)

Les chipsets pour Pentium II et III (1999-2001)

Les premiers processeurs Pentium III (et Celeron) en Socket 370 sont accompagnés par une nouvelle gamme de chipsets (même si ces processeurs fonctionnent également avec certains chipsets précédents) : les 810-Series.

L’Intel 810 (Whitney), apparu en 1999, est le premier à proposer un IGP intégré. Il supporte un FSB maximum de 100 MHz, et jusqu’à 512 Mo de mémoire SDRAM PC100, mais est dépourvu d’AGP. Quelques mois après, le 810E apporte le support du FSB à 133 MHz et de la PC133.

Conscient que la SDRAM va bientôt atteindre ses limites, Intel fait le pari de la RDRAM : les chipsets i820 (Camino) et i840 (Carmel) sont les premiers à prendre en charge cette nouvelle mémoire (PC800), en plus du support du multi-CPU et de l’AGP 4x. Ils n’intègrent en revanche pas d’IGP.

L’échec de la RDRAM force Intel à revenir vers la SDRAM dès 2000, avec l’i815. Ce chipset reprend plus ou moins les caractéristiques de l’i810E, mais avec un support de l’AGP 4x. Il sera décliné en de nombreuses variantes (i815E avec support SMP, i815EP sans IGP et avec 3 banques mémoires, i815P, i815G, i815EG…).

Les principales nouveautés :
– Mémoire max 4 Go (1999)
– FSB 133 MHz (1999)
– IGP (1999)
– PCI 2.2 (1999)
– PCI-X/66 MHz (1999)
– Compatible SMP (multi-CPU) (1999)
– AGP 4x (1999)
– Mémoire RDRAM PC800 (1999)
– Mémoire SDRAM PC133 (1999)
– Bus USB 1.1 (1999)
– Mode UDMA66 (1999)
– Mode UDMA100 (2000)

Les processeurs de l’époque :
– Pentium II
– Pentium III
– Celeron

Les chipsets pour Pentium 4 (2000-2003)

Le Pentium 4 arrive sur le marché en novembre 2000, et avec lui un nouveau chipset : l’i850 (Tehama). Il pose les bases de la nouvelle plateforme du constructeur : bus à 400 MHz (100 MHz QDR), mémoire RDRAM PC800 (2 Go max), PCI 2.2 et AGP 4x. Une version dédiée aux Xeon, l’i860 (Colusa) est également proposée. En 2002, l’i850E inaugure le FSB533 et le support de la RDRAM PC1066.

Devant l’échec commercial de la mémoire RDRAM, Intel lance en 2002 l’i845 (Brookdale) qui supporte la SDRAM PC133 (3 Go max) et la DDR266 (2 Go max). De nombreuses variantes sont ici aussi successivement lancées : l’i845E avec uniquement le support de la DDR266 mais un FSB533, l’i845GL avec IGP intégré mais sans AGP, l’i845G avec AGP4x et IGP, l’i845GE, l’i845PE, l’i845GV…

Une nouvelle étape est franchie en 2003 avec l’arrivée de l’i875P (Canterwood). Ce chipset supporte le multi-CPU, le FSB 800, la DDR400 (4Go max), le PCI 2.3 et surtout l’AGP 8x. Le 865G sera également un grand succès commercial, avec des caractéristiques similaires (sauf le support SMP) et un Intel Graphics 2 intégré.

Suivront, avec des caractéristiques variables, les i865PE, i848P, i865GV…

Les principales nouveautés :
– FSB400 (2000), FSB533 (2002), FSB800 (2003)
– Mémoire RDRAM PC800 (2000), RDRAM PC1066 (2002)
– PCI 2.2 (2000), PCI 2.3 (2003)
– AGP 4x (2000)
– Mémoire DDR266/DDR333 (2002), DDR400 (2003)
– USB 2.0 (2002)
– Compatible SMP (quad-CPU) (2003)
– Mémoire max 4 Go (2003)
– AGP 8x (2003)
– SATA 1.5Gbps (2003)

Les processeurs de l’époque :
– Pentium 4, Pentium 4 EE
– Celeron, Celeron D
– (Pentium D)
– (Pentium XE)
– (Core 2)
– (Pentium Dual-Core)

Les chipsets pour Pentium D et XE (2004-2006)

En 2004, juste avant l’arrivée sur le marché des Pentium D et Pentium EE, Intel dévoile ses chipsets 900-Series. On découvre par exemple en juin de cette année le 915P (Grantsdale) et ses variantes avec IGP intégré (915G et 915GL), ainsi que le 925X (Alderwood). Cette nouvelle gamme introduit le support de la DDR2-533 (en plus de la DDR400) et du PCI-Express 16x. Le FSB reste pour le moment limité à 800 MHz (200 MHz QDR).

A la fin de l’année 2004, Intel rajoute le 910GL à son catalogue, une version d’entrée de gamme limitée au FSB533 et à la DDR400, avec un IGP (GMA 900) mais sans PCI-Express 16x. Le 925XE, toujours à la fin de l’année 2004, annonce quant à lui l’arrivée du FSB1066. Suivront les deux années suivantes les 915PL, 955X (8 Go max de mémoire DDR2-667), 945P et 945PL ou encore le 945G.

Les principales nouveautés :
– FSB800 (2004), FSB1066 (2004)
– PCI-Express 16x (2004)
– Mémoire DDR400 (2004)
– Mémoire DDR2-533 (2004), DDR2-667 (2005)
– Mémoire max 4 Go (2004), 8 Go (2005)
– Mode UDMA100 (2004)
– SATA 1.5Gbps (2004), SATA 3Gbps (2005)

Les processeurs de l’époque :
– (Pentium 4, Pentium 4 EE)
– Celeron, Celeron D
– Pentium D
– Pentium XE
– (Core 2, Core 2 Duo, Core 2 Extreme)
– (Pentium Dual-Core)

Les chipsets pour Core 2 (2005-2008)

Même si certains chipsets précédents sont déjà compatibles avec les processeurs Core 2, et que le chipset 975X (Glenwood) – une version mise à jour du 955 – donne dès 2005 un bon aperçu de ce qui va suivre, c’est véritablement à partir des P965 (Broadwater), G965 (IGP intégré) et Q965 (IGP intégré) que les choses sérieuses commencent. Compatibles avec la mémoire DDR2-800 (8Go max), le FSB1066 et le bus PCI-Express, ces chipsets sont toutefois limités aux Core 2 gravés en 65 nm. Il faudra attendre 2007 et l’arrivée des chipsets 3-Series (P31, P35, G31, G33, G35, Q33, Q35, X38) pour pouvoir officiellement utiliser les Core 2 en 45 nm. C’est également à ce moment là que le support de la DDR3-1066 et du FSB1333 font son apparition, de même que le VT-d (Q35 et X38 seulement). Le X38, modèle haut de gamme, gère jusqu’à 16 Go de mémoire DDR3-1333 et apporte le support du PCI-Express 2.0.

En 2008, Intel remet le couvert avec les chipsets 4-Series (P43, P45, G41, G43, G45, B43, Q43, Q45 et X48). La gestion de 16 Go de mémoire devient commune (seuls les chipsets d’entrée de gamme restent à 8 Go max), de même que le support de la DDR3-1333. Le bus PCI-Express 2.0 devient la norme (sauf sur le G41).

Les principales nouveautés :
– FSB1066 (2005), FSB1333 (2007)
– PCI-Express 2.0 (2007)
– Mémoire DDR2-800 (2005), DDR2-1066 (2007)
– Mémoire DDR3-1066, DDR3-1333 (2007)
– Intel VT-d (2007)
– Mémoire max 8 Go (2005), 16 Go (2007)
– Support ATI CrossFire (2005)

Les processeurs de l’époque :
– (Pentium 4, Pentium D)
– (Celeron D)
– Core 2 Duo, Core 2 Extreme
– Core 2 Quad
– Pentium Dual-Core

Les chipsets pour Core Nehalem (2009-2010)

Avec son architecture Nehalem, Intel a choisi d’intégrer le contrôleur mémoire directement dans le processeur. Le PCH (Platform Controller Hub) associé joue alors le rôle de southbridge et dialogue avec le CPU via une interface DMI 2.0 à 2 Go/s. En septembre 2009, le P55 (Ibex Peak) fait donc son apparition, suivi au début de l’année 2010 par les H55, H57 et Q57. Les principales différences entre ces chipsets sont à chercher du côté des lignes PCI-Express 2.0 à 2,5 GT/s (6 pour le H55, 8 pour les autres), du nombre de ports USB 2.0 (12 pour le H55, 14 pour les autres) ou encore du support du FDI (Flexible Device Interface), absent du P55.

Pour être tout à fait complet, on ne pas passer à côté du X58 qui, dès novembre 2008, permettait à Intel de lancer les premiers Core i7 Nehalem en très haut de gamme. Interfacé avec le processeur via un lien QPI (QuickPath Interconnect) à 25,6 Go/s, il est connecté à un southbridge ICH10 grâce à un lien DMI (4 lignes, soit 2 Go/s) et propose le support d’un maximum de 36 lignes PCI-Express 2.0. Il ne s’agit donc pas d’un PCH complet mais juste d’un pont entre le processeur, les périphériques PCI-Express et le southbridge.

Les principales nouveautés :
– PCH (« Platform Controller Hub »)
– Interface QPI (« QuickPath Interconnect »)
– Support FDI
– SATA 6Gbps (2011)

Les processeurs de l’époque :
– Core i3/i5/i7 (Lynnfield et Clarkdale)

Les chipsets pour Sandy Bridge & Ivy Bridge (2011-2012)

L’arrivée des Sandy Bridge coïncide avec le lancement des chipsets Cougar Point, au début de l’année 2011. Les P67 et H67 sont ainsi rapidement suivis par les H61, B65 et Q67 en février, puis par les Q65 et Z68 en cours d’année. Ils apportent entre autre le support du DMI 2.0 (4 Go/s) et du SATA 6Gbps (sauf sur l’entrée de gamme H61).Seuls les B65, Q65, H67 et Q67 conservent la compatibilité PCI, tandis que le P67 est le seul à ne pas supporter le FDI. Le H61 ne possède par ailleurs que six lignes PCI-Express 2.0 (à 5 GT/s), contre 8 lignes pour les autres. Notons au passage que les premières révisions B2 des P67 et H67 ont du être rappelées par Intel à cause d’un bug touchant le contrôleur SATA.

En 2012, Intel rafraichit son catalogue de chipsets pour Sandy Bridge et Ivy Bridge en lançant la gamme Panther Point. Les Z75, H77 et Z77 sont les premiers à arriver, rapidement suivis parles B75, Q75 et Q77. Les principales nouveautés sont l’arrivée de l’USB 3.0 et du PCI-Express 3.0 (sous réserve d’utiliser un CPU Ivy Bridge doté d’un contrôleur PCIe 3.0).

Les principales nouveautés :
– DMI 2.0 (4 Go/s)
– PCI-Express 3.0 à 5 GT/s (2012)
– USB 3.0 (2012)

Les processeurs de l’époque :
– Core i3/i5/i7 (Sandy Bridge et Ivy Bridge)

Les chipsets pour Haswell & Haswell Refresh (2013-2014)

Les processeurs Haswell, lancés en juin 2013, sont accompagnés par une nouvelle famille de chipsets baptisée Lynx Point. Six modèles différents sont lancés en même temps : les H81, B85, Q85, Q87, H87 et Z87. On retrouve les caractéristiques des chipsets Panther Point : interface DMI 2.0, SATA 6Gbps, USB 3.0 et support du FDI. Le bus PCI tire définitivement sa révérence. Les chipsets de cette gamme sont compatibles avec les processeurs Haswell Refresh, moyennant une mise à jour du BIOS.

Intel lance l’année suivante deux nouveaux chipsets, les Z97 et H97 (Wildcat Point). Plus aucun port SATA ne tourne à 3 Gbps, la norme étant désormais le SATA 6Gbps. On note également l’arrivée des premiers connecteurs M.2. Autre détail, seuls les Z97 et H97 acceptent les processeurs Broadwell. Le X99 est enfin à part, seul sur son marché élitiste très haut de gamme (Haswell-E).

Les principales nouveautés :
– M.2 (2014)

Les processeurs de l’époque :
– Haswell (Refresh), Broadwell

• Core i7-4770K Haswell : tout ça pour ça ?
  
• Intel Core i7-5775C et Core i5-5675C : Broadwell débarque !

Les chipsets pour Skylake (2015)

En juin 2015, Intel dévoile les chipsets 100-Series « Sunrise Point », destinés aux processeurs Skylake. Lancés entre aout et octobre de cette année, les H110, B150, Q150, H170, Q170 et Z170 apportent le support de l’interface DMI 3.0 (7,9 Go/s) et du SATA Express. Les ports USB 3.0 et SATA 6Gbps sont de plus en plus nombreux, de même que les lignes PCI-Express 3.0. Seuls les H170, Q170 et Z170 supportent toutefois le M.2, tandis que le H110 est clairement le modèle d’entrée de gamme (pas de SATA Express, seulement 4 ports USB 3.0 là où le Z170 en propose 10, seulement six lignes PCI-Express 2.0).

Les principales nouveautés :
– DMI 3.0 (2015)
– SATA Express (2015)

Les processeurs de l’époque :
– Skylake

Les chipsets pour Kaby Lake (2017)

Au tout début de l’année 2017, Intel dévoile ses chipset « Union Point » – 200 Series – dédiés aux processeurs Kaby Lake. La famille se compose des B250, Q250, H270, Q270 et Z270 : les différences entre ces puces sont à chercher du côté du nombre de lignes PCI-Express 3.0 (entre 12 et 24), du nombre de ports SATAe (1 à 3), du nombre de connecteurs M.2 (1 à 3 également) ou encore du nombre de ports USB 3.0 (6 à 10). Tous ces chipsets supportent en revanche la technologie Optane et reprennent l’interface DMI 3.0 des chipsets 100 Series. Bonne nouvelle, les chipsets 200 Series sont également compatibles avec les « anciens » processeurs Skylake.

Un peu à part sur le segment très haut de gamme, le chipset X299 (« Lewisburg ») prend de son côté en charge les processeurs Skylake-X et Kaby Lake-X sur socket LGA 2066. Il fait son apparition au deuxième trimestre 2017.

Les principales nouveautés :
– Support d’Optane

Les processeurs de l’époque :
– Kaby Lake

• Chipset Z170 ou Z270 ? Test et OC avec Skylake et Kaby Lake
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Et ensuite ?

Il y a seulement quelques mois qu’Intel a lancé ses chipsets 200 Series, on peut donc s’attendre à ce qu’ils restent sur le marché au moins jusqu’à la fin de l’année. Mais les chipsets 300 Series – Z370 et Z390 en tête, mais également H310, H370, B360, Q360 et Q370 – sont dans les starting-blocs : les premières cartes mères Z370 commencent officieusement à pointer le bout de leur nez, et avec elles les premiers Coffee Lake…