Чипсеты Intel i845E/G/GL: FSB 533МГц, интегрированная графика Brookdale-G и USB 2.0

Как мы помним, 6 мая Intel явила миру сразу три новых процессора Pentium 4 для новой системной шины с частотой 533 МГц (см. www.ferra.ru/online/system/17702). Тогда для их поддержки корпорацией был выпущен только один новый чипсет - i850E для памяти RDRAM PC800, который не нес в себе никаких принципиальных нововведений по сравнению с предшественником i850. Сегодня же Intel решила побаловать нас выпуском целых трех новых чипсетов для сегмента PC и памяти DDR, два из которых (i845E и i845G) поддерживают системную шину FSB 533 МГц, и два же (i845G и i845GL) имеют принципиально новое интегрированное графическое ядро Brookdale-G, сравнимое по скорости со знаменитым nForce 420 от NVIDIA. Кроме того, все три свежих чипсета содержат новый «южный» хаб ввода-вывода: ICH4 пришел, наконец, на смену уже порядком надоевшему и устаревшему ICH2, вышедшему почти 2 (!) года назад (www.ferra.ru/online/system/5362). Для полноты картины укажем официальные оптовые цены на новинки: $46 за i845G, $41 за i845E и $33 за i845GL.

1. Что с памятью?

Все эти три чипсета являются эволюционным (если не считать интегрированной графики) развитием хорошо известного нам i845 (см. www.ferra.ru/online/system/14710) и имеют с ним много общих черт. Так, все новички поддерживают до 2 Гбайт системной памяти DDR266/200 (двумя модулями, без поддержки ECC). Причем поддержка более быстрой памяти DDR333 в чипсетах i845G/GL (но не i845E!) технически возможна (есть соответствующие соотношения частот FSB и памяти; кстати, все новые чипсеты асинхронные, как и их предшественники, однако при FSB 533 МГц и памяти DDR266 в этих чипсетах присутствует псевдосинхронность, что позволяет им слегка прибавить по сравнению с i845), но практически пока не гарантируется корпорацией как по причине отсутствия на данный момент единого стандарта на модули памяти PC2700, так и из-за незавершенности кропотливой работы и многочисленных тестов (в них занято более 2500 человек при ежегодных инвестициях 300 млн. долларов) по согласованию, «валидации» и сертификации соответствующих продуктов (позиция Intel по этому вопросу описана нами, в частности, в этом материале). Полноценную поддержку DDR333 в чипсетах Intel мы увидим, скорее всего, только в новых релизах осенью этого года, когда выйдут i845PE и i845GE. К тому же, i845E имеет немного другой, чем у i845G/GL контроллер системной памяти, оптимизированный для использования встроенного видео.

Кроме того, два из этих чипсетов (i845G и 845GL) могут работать также с памятью SDRAM PC133. Это сделано, главным образом, по просьбам некоторых крупных OEM-производителей компьютеров, которые хотели бы иметь возможность использовать в low-end системах на Pentium 4 дешевую SDRAM. Несмотря на то, что сейчас цена на SDR и DDR почти сравнялась, для крупных OEM, выпускающих ПК миллионными тиражами, экономия каждого доллара несет крупную выгоду, а простенькой офисной машинке по большому счету не так уж важно, что система на PC133 будет на 10-15% медленнее аналога на памяти DDR. В розницу материнские платы на этих чипсетах с поддержкой PC133 поступать, скорее всего, будут в очень ограниченном количестве.

2. Шина AGP

В чипсетах i845E и i845G будет присутствовать прежняя шина AGP 4x с поддержкой только карт полуторавольтового стандарта (все современные видеокарты ему удовлетворяют), однако установка в платы на чипсетах i845x старых AGP 2x-карт, которые используют трехвольтовый интерфейс для сигналов шины, приведет к выходу из строя материнской платы (напомню, что у конкурентов Intel дела с этим в чипсетах для Pentium 4 обстоят получше). Также на неопределенный срок отложен выход в чипсетах Intel шины AGP 8x, хотя в чипсетах SiS, VIA и даже ALi эта шина уже должна вот-вот появиться (см., например, таблицы новых чипсетов в на www.ferra.ru/online/system/17610). В самом дешевом (из интеловских) чипсете i845GL, предназначенном для использования в low-end-системах на Pentium 4 c FSB только 400 МГц, шина AGP вообще отсутствует, то есть он, как и i810, предназначен для использования только интегрированного графического ядра, которое идентично встроенному в i845G. Кстати, чипсеты i845G и GL используют новый корпус 760-pin FCBGA с бОльшим числом выводов (цоколевка у обоих чипсетов одинакова), тогда как i845E - прежний 593-pin FCBGA, совместимый по выводам с предыдущим чипсетом i845 (что потребует минимальных переделок системных плат под i845E, связанных в основном с ICH4 и FSB 533 МГц).

В наиболее насыщенном из всех новых чипсетов i845G предусмотрены возможности для максимально широкой свободы выбора подключаемого монитора: помимо слота AGP 4x и встроенной графики с выдачей аналогового SVGA-сигнала (ЭЛТ) имеется возможность подключения в слот AGP специальной карты расширения, называемой Advanced Digital Display (ADD). На этой карте можно дополнительно реализовывать аналоговый TV-out и цифровой интерфейс DVO для цифровых же мониторов. При этом можно настраивать видеокодер для TV-out, LVDS и TMDS трансмиттера и получать изображение даже на двух мониторах одновременно (одно - VGA с интегрированной графической системы на материнской плате, а другое - с карты ADD). Правда практическая полезность такого решения (кроме как для презентаций) вызывает определенные сомнения, поскольку картинка на оба монитора будет выдаваться одинаковая. С другой стороны, освобождение системной платы от цепей цифрового видеовыхода (DVO) и вынесение их на отдельную плату, приобретаемую по мере необходимости, может только приветствоваться. Картами ADD используются не стандартные сигналы шины AGP, а свои собственные. В число поставщиков устройств ADD стандарта Intel DVO уже входят компании Chrontel, Silicon Image, Focus, Multimedia Bundle, National, SmartASIC, Philips и Thine.

3. Интегрированное графическое ядро

Графическое ядро Brookdale-G одинаково для чипсетов i845G и i845GL и работает на тактовой частоте 200 МГц. Оно частично напоминает ядро чипсета i830M, широко используемого нынче в мобильных компьютерах. Благодаря его наличию в этих чипсетах, главный («северный») чип носит название GMCH вместо MCH для чипсетов i845/845E. Внутри ядра используется 256-разрядная шина данных. Разумеется, граф. ядро употребляет для своих нужд часть общей системной памяти, однако предусмотрен ряд механизмов сбалансированного использования памяти для получения оптимальной производительности приложений с двумерной и трехмерной графикой. При проектировании нового графического ядра корпорация опиралась на свой большой опыт в этой области, поскольку за предыдущие годы Intel выпустила свыше 100 млн. наборов микросхем с интегрированной графикой, а легендарный i740, перевоплотившийся затем в граф. ядро чипсетов i810/815, был некоторое время эталоном качества (и наверное массовости тоже) среди карт для AGP 2x.

Более детально особенности нового графического ядра Intel мы рассмотрим в нашем следующем материале, а сейчас перейдем к «южному» хабу новых чипсетов.

4. Хаб ввода-вывода ICH4

Одним из заметных новшеств в новых DDR-чипсетах Intel является «южный» мост, или хаб ввода/вывода ICH4 - микросхема FW82801DB, помещенная в корпус, больший, чем для ICH2 (по размерам примерно как северный мост знаменитого i440BX). Во-первых, он содержит в себе контроллер 6 портов высокоскоростного интерфейса USB 2.0 (а это 480 Мбит/с на порт, что в 40 раз быстрее, чем для USB 1.1, используемого во всех чипсетах до сих пор). Для поддержки таких скоростей на 6 портах потребовалось применение нового расширенного интерфейса хост-контроллера (EHCI). Разумеется, все 6 портов обратно совместимы с USB 1.1 и поддерживают интеллектуальную коммутацию «по горячему». В частности, интерфейс USB 2.0 позволяет смотреть «живое» DVD-видео со скоростью 30 кадров в секунду (и даже несжатое видео достаточно высокого разрешения!), записывать CD на внешней «писалке» всего за 4 минуты и многое другое. Долгожданное появление USB 2.0 внутри чипсетов (до сих пор использовались лишь дискретные чипы контроллеров USB 2.0) выводит потребительские качества персональных компьютеров на качественно новый и массовый уровень. В нынешнем году ожидается наплыв периферийных устройств для этого интерфейса.

Во вторых, новый хаб ICH4 обладает улучшенным звуковым контроллером с 20-разрядным интерфейсом (AC’97), то есть позволяет подключать 20-битные ЦАП, что теоретически должно дополнительно повысить качество и чистоту звука по сравнению с 16-18-битными, используемыми в нынешних чипсетах (нужны ли эти дополнительные разряды на практике - читайте в нашем обзоре). Кроме того, предусмотрена поддержка 3 кодеков, что позволяет получить 6-канальный звук и/или упростить работу с модемом. В аудиоконтроллере хаба ICH4 есть также блоки Dual DMA для поддержки одновременного вывода звука по PCM и S/PDIF (полноценная поддержка цифрового аудиоинтерфейса).

Кроме того, помимо стандартной поддержки 6 слотов PCI («бытовые» 133 Мбайт/с), двухканального контролера UltraATA/100 (как мы знаем, Intel не будет поддерживать UltraATA/133) и LCI, присутствует шина SMBUS для улучшенного управления системой и поддержки ASF посредством внешней PCI LAN с мониторингом вЫключенного компьютера через LAN! В дополнение, в ICH4 по просьбе Microsoft внедрен высокоточный таймер событий (HPET), который пока бесполезен, но будет необходим для поддержки будущих операционных систем Microsoft. В частности, он обеспечит более плавную работу многозадачных и мультимедийных приложений реального времени (с будущими ОС), использует улучшенный API, более эффективную обработку прерываний, улучшенный программный DSL и др.

Несмотря на все эти нововведения и потребность в большей скорости передачи данных (для USB 2.0, аудиоконтроллера и др.) новый хаб использует шину связи между мостами чипсета (Intel Hub Link) с прежней достаточно низкой пропускной способностью 266 Мбайт/с (напомню, что большинство других чипсетостроителей уже перешло на более быстрые шины связи между мостами). Тем не менее, это все же новый интерфейс Hub Link 1.1 (с ICH2 использовался Hub Link 1.0), отличающийся от предшественника в основном электрическими сигналами (протоколы передачи остались прежними). Поэтому использование моста ICH4 с прежними чипсетами (включая новый i850E) пока невозможна (как и применение ICH2 в новых DDR-чипсетах Intel). Однако по неофициальным пока данным внутри корпорации сейчас идет работа по взаимоадаптации сигналов Hub Link 1.1 и 1.0 с тем, чтобы можно было использовать ICH2 в новых чипсетах и наоборот. Это сделано, в частности, по многочисленным просьбам производителей компьютеров и материнских плат, которые хотели бы иметь более гибкий выбор, простоту перепроектирования плат и возможность экономии на «южном» хабе (ICH2 естественно дешевле, чем ICH4). Не исключено даже создание специальных микросхем-преобразователей сигналов для сопряжения этих линков.

5. Плата Intel D845GBV на чипсете i845G

На новых DDR-чипсетах Intel уже выпущено (объявлено) множество системных плат. В частности, сама Intel имеет в своем арсенале по крайней мере 12 таких плат: по 4 на каждом из трех чипсетов. Платы D845EPT2, D845EPT2L (обе микро-ATX) и D845EBG2 и D845EBG2L (ATX) построены на чипсете i845E (L на конце означает присутствие на плате сетевого контроллера Intel PRO/100). Платы D845GLLY, D845GLLYL, D845GLAD и D845GLADL (все формата микро-ATX) базируются на i845GL, причем две первые из них предназначены для памяти PC133, а две другие - для DDR. Наконец, D845GRG, D845GRGL (микро-ATX) и D845GBV, D845GBVL (ATX) на чипсете i845G - это наиболее насыщенные и полнофункциональные решения для памяти DDR. Возможности всех плат в точности соответствуют спецификациям чипсетов, поэтому мы на этом останавливаться не будем. А в качестве примера рассмотрим плату Intel D845GBVL на i845G (на фото).

Весьма компактная (шириной всего 20,8 см) традиционного для Intel темно-зеленого цвета плата на чипсете i845G имеет на борту дополнительно сетевой контроллер на микросхеме LPC 47M172-NR и всего один COM-порт. Два слота DIMM поддерживают до 2 Гбайт системной памяти (только небуферизованные, не-ECC и нерегистровые модули, причем для объемных модулей - с использованием технологии чипов 512 Мбит). Официально память DDR333 платой не поддерживается (и заставить модули DDR266 работать на этой плате на частоте 333 МГц не получится), но если вставить в плату «честные» (по SPD) модули DDR333, то плата с ними прекрасно заработает на частоте 333 МГц. Таким образом, на свой страх и риск пользователи могут использовать с новыми чипсетами Intel и эту более быструю память. Единственный замеченный недостаток: при использовании DDR333 с данными версиями платы D845GBV и BIOS’а к ней интегрированный графический ускоритель работать отказался, хотя с памятью DDR266 он работал без нареканий.

Импульсный стабилизатор напряжения на процессоре выполнен весьма достойно (см. фото слева), а вот для остальных нужд используются простенькие линейные стабилизаторы, что не может не вызвать вопросов: ладно бы только для памяти (где DDR333 официально не нужна), но для чипсета со встроенной графикой стабилизатор хотелось бы иметь помощнее. На основном чипе чипсета установлен высокий радиатор без вентилятора (см. фото выше), однако в процессе активной работы он почти не греется, так что такое решение вполне оправдано. Кстати, этот радиатор намертво впаян в плату (новое слово в матерестроении?). Здесь можно еще отметить не очень удобное расположение разъема питания +12 В (провода от кабеля к нему идут поперек платы и «нависают» над кулером), хотя основной разъем питания ATX расположен достаточно удобно. Если разъем «+12 В» не подключен, плата работать не будет.

Сзади на плате расположены 4 разъема USB (все версии 2.0, естественно), а оставшиеся 2 порта USB 2.0 могут быть выведены на переднюю панель. Четырехканальный звук на плате выполнен при помощи кодека ADS1981A от Analog Devices. На заднюю панель выведены только два канала плюс линейный и микрофонный входы, причем - в традиционный для Intel вертикальный аудиоразъем без гейм-порта (вряд ли заядлый геймер будет покупать плату Intel и пользоваться при этом встроенным звуком J). Кстати подобные вертикальные аудиоразъемы стали потихоньку использовать и другие производители плат, хотя большинство современных (и недавнего прошлого) ATX-корпусов имеют недостаточно большой вырез, чтобы такой вертикальный аудиоразъем разместился без проблем. Аскетичная по перемычкам (джамперам) плата и в BIOS Setup не позволяет разгуляться настройкам: присутствуют лишь самые необходимые. Зато плата работает стабильно - без сучка и задоринки.

6. Производительность

Испытания производительности платы Intel D845GBVL на чипсете i845G и сравнение ее с предшественниками проводились по нашей обычной методике. В показанных здесь тестах использовались процессоры Intel Pentium 4 c частотой 2,4 ГГц и системной шиной 533 МГц (по умолчанию на всех диаграммах) и 400 МГц (если отмечено на диаграммах), внешний графический ускоритель ASUS V8200 (тесты внутреннего графического ядра см. в отдельной статье), винчестер Segate Barracuda ATA IV на 80 Гбайт и 512 Мбайт системной памяти DDR266 и DDR333. Для сравнения использовалась плата Intel на свеженьком чипсете i850E с памятью RDRAM PC800 (см. www.ferra.ru/online/system/17702).

Поскольку наша многочисленная практика тестирований показала, что для определения типовой (или средней) производительности той или иной платформы, а также ее сильных и слабых сторон (в плане быстродействия) совершенно не обязательно рассматривать результаты нескольких десятков в общем-то достаточно похожих друг на друга и поэтому бесполезных тестов (приложений), а достаточно внимательно изучить лишь нескольких специально отобранных и наиболее показательных тестов (приложений), то здесь мы не станем демонстрировать все полученные нами результаты. Покажем лишь самые характерные.

По скорости работы с системной памятью в потоковом тесте Sandra 2002 чипсет i845G вкупе с DDR266, конечно, заметно отстает от i850E. Однако с памятью DDR333 (да еще на системной шине 533 МГц) он все же берет вверх над системой с RDRAM, но более медленной системной шиной 400 МГц. Вероятно, здесь сказывается некоторая зависимость данного streaming-теста от латентности подсистемы процессор-память. По латентности (задержкам) при работе с системной памятью система i845G+DDR333 безусловно лидирует, а i845G+DDR266 почти одинакова с i850E+PC800 (для последней благоприятно действие более быстрой системной шины). Таким образом. С приходом новой системной шины 533 МГц последнее преимущество памяти DDR266 перед RDRAM (по латентности) сошло на нет, и лишь DDR333 способна восстановить «поруганную» честь DDR. Отмечу также, что при использовании встроенного графического ядра работа i845G с памятью заметно замедляется - как по латентности, так и по средней полосе пропускания.

Данные закономерности находят прямое отражение в результатах тестов реальных приложений. Так, в тесте SYSmark 2002 система на i845G+DDR333 почти догоняет i850Е (разница в среднем менее 1%), но с памятью DDR266 новые чипсеты Intel проигрывают существеннее - до 5%, причем особой разницы между FSB 533 и 400 МГц тут не заметно. При использовании встроенного графического ускорителя падение производительности в комплексном тесте SYSmark 2002 составляет около 3%, что в общем не так уж плохо (и уж точно не будет заметно в реальной работе). В платформозависимом тесте научных расчетов Science Mark V1.0 ситуация похожа: i845G+DDR333 лишь едва уступает i850E, опережает i850, а с DDR266 проигрыш усиливается, причем в последнем случае система даже уступает более медленному процессору на i850E! Весьма показательный тест архивирования WinRAR хорошо чувствует и системную шину, и память. Тут i845G+DDR333 опять превосходна (хотя до i850E не дотягивает все равно), зато с DDR266 проигрыш лидерам доходит до 13% (!), а со встроенным ускорителем он усиливается аж до 25%! Вот это уже можно почувствовать и на собственной шкуре. J При потоковом кодировании видео MPEG4 (тест FlasK DivX 4.11) система i845G+DDR333 также почти догнала одночастотную RDRAM, хотя с памятью DDR266 новые чипсеты здесь, конечно, сильно (до 10%) уступают платформе на i850E.

В тестах трехмерной графики (три диаграммы ниже) наблюдается в целом похожая картина, хотя в DirectX 8.0 (3Dmark 2001) платформа i845G+DDR333 даже слегка опережает i850E+PC800 (за счет лучшей латентности), а с памятью DDR266 новая система смотрится примерно на уровне i850+PC800 (на более медленной системной шине 400 МГц). В игровом OpenGL (тест Vulpine GLMark 1.1p) ситуация в точности повторяет закономерности предыдущего абзаца: i845G+DDR333 почти так же быстр, как i850E+PC800, а i845G+DDR266 заметно (до 4%) отстает от лидеров и даже от более медленных процессоров с памятью RDRAM. Похожая картина и в профессиональном OpenGL (тест SPEC viewperf v6.1.2): i845G+DDR333 идет вровень с платформами на PC800, а с DDR266 порой проигрывает им, даже несмотря на быструю системную шины (533 МГц).

Напоследок продемонстрируем быстродействие встроенного в чипсет контроллера USB 2.0 в сравнении с его дискретными конкурентами на чипах от NEC и VIA. Для тестов использовался внешний мобильный винчестер Sarotech Cutie!, описанный нами ранее и предоставленный для тестов компанией "Ф-Центр". Прежде всего, сильно порадовала скорость работы интерфейса USB 2.0 для контроллера Intel: если в предыдущих продуктах конкурентов она составляла около 20 Мбайт/с, то здесь - аж 33,3 Мбайт/с (см. диаграмму и результаты теста HD Tach 2.61), то есть при помощи корпорации Intel интерфейс USB 2.0 начинает, наконец, потихоньку раскрывать весь заложенный в него потенциал (по теории - до 60 Мбайт/с полезных данных в пиках передачи). Результаты производительности внешнего винчестера по USB 2.0 (с включенным и отключенным кэшированием записи в Windows XP, см. диаграмму) здесь определялись скорее скоростью самого жесткого диска, примененного во внешнем накопителе, которая была явно ниже возможностей USB 2.0 хаба ICH4 и примерно соответствовала возможностям контроллеров NEC и VIA. Тем не менее, почти во всех случаях работа накопителя с чипсетом Intel выглядела чуть лучше, чем с дискретными контроллерами. Что ж, новые горизонты скорости требуют новых накопителей, или, по крайней мере, контроллер USB 2.0 теперь не будет узким местом в этой цепочке. Контроллер UltraATA/100 (с использованием свеженького драйвера Intel Application Accelerator) также не ударил в грязь лицом, обогнав контроллеры конкурентов и даже ICH2 (эти результаты мы рассмотрим как-нибудь в другой раз). Впрочем, когда все ждут Serial ATA, слишком заботиться об UltraATA/100 уже не стоит: работает - и ладно.

7. Выводы

Таким образом, дебют системной шины 533 МГц с памятью DDR показал, что стандарт DDR266 неминуемо устаревает и сейчас пригоден (не дает заметного проигрыша в быстродействии) лишь в некоторых некритичных приложениях типа офисной работы, тогда как для большинства ресурсоемких приложений лишь применение новой DDR333 способно поднять производительность DDR-системы на уровень, сопоставимый с платформой на чипсете i850E и памяти PC800. Учитывая, что чипсеты SiS уже во всю работают с DDR333 (и даже с DDR400!), корпорации Intel стоит поспешить с внедрением полноценной поддержки этой памяти в свои чипсеты. Выводы по быстродействию встроенного графического ядра Brookdale-G мы сделаем в следующей статье, но сейчас можно заметить, что при использовании встроенной графики общая проиводительность системы в задачах, не требующих трехмерных расчетов, все же заметно снижается, в отличие, скажем, от двухканальной DDR в чипсете NVIDIA nForce 420. Так что и тут у Intel есть, куда стремиться, учитывая, что ее серверный чипсет для двухканальной DDR (Intel E7500), уже широко используется.