نورثبريدج (الحوسبة)

في مجال الحوسبة، يُعد الجسر الشمالي (أو جسر المضيف ، أو مركز تحكم الذاكرة ) شريحة دقيقة تُشكل بنية مجموعة الشرائح المنطقية الأساسية على اللوحات الأم ، وذلك للتعامل مع المهام عالية الأداء، وخاصةً في أجهزة الكمبيوتر الشخصية القديمة . وهو متصل مباشرةً بوحدة المعالجة المركزية عبر ناقل النظام الأمامي (FSB)، ويُستخدم عادةً بالتزامن مع جسر جنوبي أبطأ لإدارة الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية وأجزاء أخرى من اللوحة الأم. ^{[ 1 ]}

تاريخيًا، كان فصل وظائف معالجات وحدة المعالجة المركزية (CPU) وشرائح الجسر الشمالي والجسر الجنوبي ضروريًا لصعوبة دمج جميع المكونات على شريحة واحدة . ^{[ 2 ]} ومع ذلك، مع ازدياد سرعات المعالجات بمرور الوقت، ظهرت مشكلة عنق الزجاجة نتيجةً للقيود المفروضة على نقل البيانات بين المعالج ومجموعة الشرائح الداعمة له. ^{[ 3 ]} بدأ التوجه نحو دمج الجسور الشمالية قرب نهاية العقد الأول من الألفية الثانية - على سبيل المثال، كانت وحدة معالجة الرسومات Nvidia GeForce 320M في جهاز MacBook Air عام 2010 عبارة عن شريحة مدمجة تجمع بين الجسر الشمالي والجسر الجنوبي ووحدة معالجة الرسومات. ^{[ 4 ]}

في أجهزة الكمبيوتر القديمة التي تعمل بمعالجات إنتل، كان يُطلق على الجسر الشمالي أيضًا اسم مركز تحكم الذاكرة الخارجية أو مركز تحكم الرسومات والذاكرة في حال تزويدها بمعالج رسومات مدمج. ومع مرور الوقت، أصبحت هذه الوظائف مدمجة بشكل متزايد في شريحة المعالج نفسها، ^{[ 5 ]} بدءًا من وحدات تحكم الذاكرة والرسومات. ومنذ العقد الثاني من الألفية، سمح تصغير حجم الرقاقات وتحسين كثافة الترانزستورات بزيادة تكامل مجموعة الشرائح، وأصبحت الوظائف التي يؤديها الجسر الشمالي تُدمج الآن غالبًا في مكونات أخرى مثل الجسر الجنوبي أو المعالجات نفسها. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أصدرت كل من إنتل وإيه إم دي شرائح معالجة مدمجة فيها جميع وظائف الجسر الشمالي ضمن وحدة المعالجة المركزية. ^{[ 6 ]} أُعيد تسمية الجسر الجنوبي المقابل من قِبل إنتل إلى مركز التحكم بالمنصة، ومن قِبل إيه إم دي إلى مركز التحكم في فيوجن . استمرت معالجات إيه إم دي إف إكس في الحاجة إلى شرائح جسر شمالي وجنوبي خارجية. أما معالجات إنتل كور الحديثة، فقد دُمج الجسر الشمالي فيها على شريحة وحدة المعالجة المركزية، حيث يُعرف باسم وحدة التحكم غير الأساسية أو وكيل النظام .

تتولى الجسر الشمالي عادةً إدارة الاتصالات بين وحدة المعالجة المركزية ، وفي بعض الحالات ذاكرة الوصول العشوائي ، وبطاقات الفيديو PCI Express (أو AGP )، والجسر الجنوبي . ^{[ 7 ] [ 8 ]} تحتوي بعض الجسور الشمالية أيضًا على وحدات تحكم فيديو مدمجة، تُعرف أيضًا باسم مركز تحكم الرسومات والذاكرة في أنظمة إنتل. نظرًا لأن المعالجات وذاكرة الوصول العشوائي المختلفة تتطلب إشارات مختلفة، فإن الجسر الشمالي الواحد يعمل عادةً مع فئة أو فئتين فقط من وحدات المعالجة المركزية، ونوع واحد فقط من ذاكرة الوصول العشوائي.

توجد بعض الشرائح التي تدعم نوعين من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)؛ وعادةً ما تُتاح هذه الشرائح عند الانتقال إلى معيار جديد. على سبيل المثال، كان الجسر الشمالي من شريحة Nvidia nForce2 لعام 2002 يعمل فقط مع معالجات Socket A المقترنة بذاكرة DDR SDRAM .

لن تعمل مجموعة شرائح Intel i875 إلا مع الأنظمة التي تستخدم معالجات Pentium 4 أو معالجات Celeron التي تزيد سرعة الساعة فيها عن 1.3 جيجاهرتز وتستخدم ذاكرة DDR SDRAM، ولن تعمل مجموعة شرائح Intel i915G إلا مع معالجات Intel Pentium 4 و Celeron، ولكنها تستطيع استخدام ذاكرة DDR أو DDR2 . 

باور بي سي

تُوجد رقائق الجسر الشمالي عادةً في أجهزة الكمبيوتر الشخصية التي تعمل بمعالجات x86، ولكنها موجودة أيضًا في منصات أخرى، مثل منصة PowerPC . ومن الأمثلة الشائعة على الجسر الشمالي في منصة PowerPC أجهزة الكمبيوتر القديمة من Apple التي تعمل بمعالجات PowerPC، مثل iMac G5 ، الذي استخدم رقاقة الجسر الشمالي IBM CPC945. ووفقًا لمذكرة من مطوري Apple، كانت رقاقة الجسر الشمالي في جهاز Power Mac G5 متصلة بـ "جسر وسيط"، والذي بدوره كان متصلًا بجسر جنوبي. ^{[ 9 ]}

يُستمد الاسم من رسم بنية النظام على شكل خريطة. يقع المعالج المركزي (CPU) في أعلى الخريطة، مُقابلًا لاتجاه الشمال في معظم الخرائط الجغرافية العامة. يتصل المعالج المركزي بشريحة النظام عبر جسر سريع (الجسر الشمالي) يقع شمال باقي مكونات النظام كما هو موضح في الرسم. ثم يتصل الجسر الشمالي بباقي مكونات شريحة النظام عبر جسر بطيء (الجسر الجنوبي) يقع جنوب باقي مكونات النظام كما هو موضح في الرسم.

يلعب الجسر الشمالي دورًا هامًا في تحديد مدى إمكانية رفع تردد تشغيل الحاسوب ، حيث يُستخدم تردده عادةً كخط أساس لتحديد تردد تشغيل وحدة المعالجة المركزية. ترتفع درجة حرارة هذه الشريحة عادةً مع زيادة سرعة المعالج، مما يستدعي تبريدًا أكبر. هناك حدٌّ لرفع تردد تشغيل وحدة المعالجة المركزية، إذ تُقيَّد الدوائر الرقمية بعوامل فيزيائية مثل أزمنة الصعود والهبوط والتأخير والتخزين للترانزستورات ، وحاصل ضرب عرض النطاق الترددي لكسب التيار، والسعة الطفيلية ، وتأخير الانتشار ، والتي تزداد مع (من بين عوامل أخرى) درجة حرارة التشغيل ؛ ونتيجةً لذلك، تفرض معظم تطبيقات رفع تردد التشغيل قيودًا برمجية على المضاعف وإعداد الساعة الخارجية. إضافةً إلى ذلك، تُعدّ الحرارة عاملًا مُحدِّدًا رئيسيًا، إذ يتطلب تنشيط ترانزستورات تأثير المجال داخل وحدات المعالجة المركزية جهدًا كهربائيًا أعلى، وهذا الجهد العالي يُنتج كميات أكبر من الحرارة، مما يستدعي حلول تبريد أكثر فعالية على الشريحة.

• محرك إدارة إنتل (ME)