Чипсет Intel X58 под процессоры микроархитектуры Nehalem


В ноябре 2008 года компания Intel анонсировала новую процессорную микроархитектуру, новое семейство процессоров с этой микроархитектурой и новый сокет для этих процессоров. О подробностях всего перечисленного вы сможете прочитать в нашем специальном обзоре, посвященном выходу Nehalem. Здесь же упомянем кратко, что пока анонсированы лишь старшие процессоры на базе Nehalem, имеющие 4 физических ядра с технологией SMT (Simultaneous Multi-Threading — это хорошо известная нам технология Hyper-Threading, присутствовавшая у процессоров Pentium 4), что обеспечивает 8 виртуальных ядер. Такое ядро, производимое по 45-нанометровому техпроцессу, носит название Bloomfield. Помимо естественной перестройки процессорной микроархитектуры (изменения в иерархии кэш-памяти, SMT, новые процессорные инструкции и пр.), анонсированные модели отличает также интегрированный контроллер памяти — теперь он переехал из чипсета поближе к основному потребителю. В вышедшем ранее прочих ядре Bloomfield контроллер памяти трехканальный, рассчитанный на DDR3-1066, а ожидаемые во второй половине 2009 года младшие ядра на базе Nehalem — Havendale (с интегрированным графическим ядром начального уровня) и Lynnfield — будут иметь двухканальный контроллер, привычный для сегодняшних чипсетов.

Процессор Core i7 (сторона с крышкой-теплорассеивателем)           Процессор Core i7 (сторона с контактными площадками)

Также Havendale и Lynnfield будут связываться с чипсетом по шине DMI (которой в сегодняшних решениях соединены мосты чипсетов Intel), а вот Bloomfield использует для этой цели новую шину QPI, разработанную Intel для связи процессоров (сокетов) между собой — функционально это приблизительный аналог шины HyperTransport, широко применяемой в решениях AMD. Для установки на плату новые процессоры, анонсированные под торговыми марками Core i7 и Core i7 Extreme Edition, требуют, разумеется, нового сокета — Socket 1366 (вместо нынешнего Socket 775). Вполне ожидаемо, бóльшая часть новых контактов в сокете нужна для обеспечения связи процессора с модулями памяти; также значительно увеличили свое представительство контакты питания/земли и некие зарезервированные контакты (вероятно, отвечающие за второй канал QPI, нужный серверным моделям на базе Nehalem).

Socket 1366 с открытой крышкой

Естественно, что для поддержки всех новых процессоров потребуются новые чипсеты (так как прежние соединялись с процессором по шине FSB). В данной статье мы рассмотрим топовый X58 Express, начинающий линейку чипсетов Intel 5x и предназначенный в пару к процессорам на топовом ядре Bloomfield. Поскольку свежевыпущенных моделей Core i7 и Core i7 Extreme Edition не так много, а новый сокет недолго будет оставаться единственным новым, такое решение вполне логично: производители всего сейчас получили возможность как следует заработать на энтузиастах. Ну а к моменту прихода Nehalem в массовый сегмент рынка Intel выпустит и более демократичные по цене и возможностям чипсеты, платы на которых будут использовать новый сокет (ведь у тех процессоров будет двухканальный контроллер памяти и другая шина для связи с чипсетом) — Socket 1156.

Процессор Core i7 установлен в сокет

Intel X58 Express

Северный мост чипсета теперь уже не получается называть MCH (Memory Controller Hub), Intel пришлось использовать аббревиатуру IOH (Input/Output Hub), хотя, честно говоря, название южных мостов компании (ICH) означает то же самое — I/O Controller Hub. Ну, как бы то ни было, продолжим для однозначности называть этот блок чипсета северным мостом и взглянем на его ключевые характеристики (которых осталось так мало!):

  • поддержка новых процессоров (представленных на момент анонса статьи семействами Core i7 и Core i7 Extreme Edition), основанных на микроархитектуре Nehalem, при подключении к этим процессорам по шине QPI;
  • 2 графических интерфейса PCI Express 2.0 x16, с возможностью разбить каждый на два графических интерфейса с половинной скоростью или даже на четыре с четвертной скоростью;
  • дополнительный интерфейс PCI Express 2.0 x4, с возможностью разбить его на два интерфейса с половинной скоростью;
  • шина DMI (с пропускной способностью ~2 ГБ/с) до южного моста ICH10/R.

Заметим, что вполне традиционно вышедший первым топовый чипсет новой линейки использует старый южный мост, а новый появится лишь в момент выхода чипсетов среднего уровня. Впрочем, на текущий момент объективно отсутствуют потребности в новых периферийных интерфейсах (разве что USB 3.0 уже появился хотя бы на горизонте), так что недостатком применение ICH10/R даже для топового чипсета никак не является. Также напомним функциональность применяемых южных мостов:

  • до 6 портов PCIEx1 (PCI-E 1.1);
  • до 4 слотов PCI;
  • 6 портов Serial ATA II на 6 устройств SATA300 (SATA-II, второе поколение стандарта), с поддержкой режима AHCI и функций вроде NCQ (у ICH10 работоспособность этого режима гарантирована только под Windows Vista), с возможностью индивидуального отключения, с поддержкой eSATA и разветвителей портов;
  • возможность организации RAID-массива (только для ICH10R) уровней 0, 1, 0+1 (10) и 5 с функцией Matrix RAID (один набор дисков может использоваться сразу в нескольких режимах RAID — например, на двух дисках можно организовать RAID 0 и RAID 1, под каждый массив будет выделена своя часть диска);
  • 12 устройств USB 2.0 (на двух хост-контроллерах EHCI) с возможностью индивидуального отключения;
  • MAC-контроллер Gigabit Ethernet и специальный интерфейс (LCI/GLCI) для подключения PHY-контроллера (i82567 для реализации Gigabit Ethernet, i82562 для реализации Fast Ethernet);
  • поддержка Intel Turbo Memory(только для ICH10R);
  • High Definition Audio (7.1);
  • обвязка для низкоскоростной и устаревшей периферии, прочее.

Теперь поговорим об изменениях и новых технологиях в чипсете.

В отношении процессорной поддержки все очень просто: чипсет имеет порт QPI, и любые процессоры, использующие эту шину (нынешнее ядро Bloomfield), в платах на базе Intel X58 заработают. Правда, максимальная пропускная способность порта QPI может отличаться: 4,8 или 6,4 GT/s (миллиардов пересылок в секунду), что соответствует 9,6 или 12,8 ГБ/с в каждом из двух направлений одновременно. Разница в пропускной способности определяется типом использованного процессора (больше — для Core i7 Extreme Edition), причем бóльшая пропускная способность обеспечивается не за счет повышенной базовой частоты (как это было в прежней Quad-Pumped Bus FSB), а за счет увеличения множителя относительно базовой BCLK (133 МГц).

Графический интерфейс X58 обеспечивает в максимальной на сегодня конфигурации: 2 независимых порта PCI Express 2.0 x16. Правда, максимальная — не значит уникальная: точно такими же возможностями обладали X38 и X48, а также старшие чипсеты NVIDIA — но, конечно, под Nehalem это первый чипсет с такими характеристиками. Причем для Bloomfield это не только первый, но и, скорее всего, единственный чипсет вообще: Intel младшие продукты в линейке 5x выпустит только для поддержки Havendale и Lynnfield. NVIDIA также отказалась от идеи разрабатывать чипсет под Bloomfield (хотя вроде бы и имеет лицензию на шину QPI, так что технически в состоянии это сделать), но обещает выпустить новую линейку под младшие процессоры микроархитектуры Nehalem.

Важным следствием этого отказа NVIDIA стала долгожданная для многих новость: впервые чипсет сторонней компании получил лицензию на поддержку SLI. Правда, это разрешение обставлено рядом условий: лицензию придется получать конкретному производителю на конкретную модель материнской платы, для чего предусмотрена специальная сложная процедура с внедрением идентификационной информации в BIOS. Альтернативным решением, которое рекомендует NVIDIA, является установка на плату моста (или даже двух мостов) nForce200 (от самóй NVIDIA). Впрочем, учитывая и без того очень высокую стоимость материнских плат под Socket 1366, количество решений с nForce200 ожидается экстремально низким. Далее, поскольку никуда не делась и поддержка чипсетами Intel конфигурации CrossFireX, Intel X58 становится абсолютно уникальным чипсетом — первым в мире с официальной одновременной поддержкой SLI и CrossFireX!

А теперь немного отстранимся от приведенных спецификаций и взглянем на картину в целом. По сути, северный мост чипсета X58 — это один большой контроллер PCI Express [2.0] для подключения внешней графики. Да, он еще занимается арбитражем данных от/для периферийных контроллеров южного моста (но является при этом только лишним звеном в цепочке), а также, просто «чтобы место не пропадало», имеет лишние 4 линии PCI-E 2.0 для подключения периферии. Логичным казалось бы передать функцию обеспечения графического интерфейса одному из других блоков логики, а связку процессор+чипсет сократить до двух элементов. (Напомним, что наборы системной логики, состоящие из одной микросхемы, регулярно демонстрировала в прошлом NVIDIA.)

Почему такое решение не реализовано? Ну, во-первых, этот путь вовсе не обязателен: нынешние прекрасно себя чувствующие на рынке чипсеты AMD используют двухмостовую схему именно с таким распределением функциональности, когда северный мост нужен только в качестве контроллера графической шины. Во-вторых, помимо необходимости переделывать рабочий южный мост ICH10 для поддержки большого количества линий PCI Express 2.0, вспомним еще и про тепловыделение: мосты, отвечающие за два порта PCIEx16, сами по себе достаточно горячие, чтобы их интеграция создавала ряд проблем.

Текущее же решение Intel выглядит так: X58, в качестве топового чипсета, поддерживающего 36 линий PCI-E 2.0, будет двухчиповым, с традиционной архитектурой, но для платформ среднего уровня, которые станут доступны во второй половине 2009 года, будет выпущен одночиповый P55 (и его младшие собратья). При этом контроллер PCI-E 2.0 (правда, лишь на 16 линий, как, в общем, и положено по статусу платформе среднего уровня) будет интегрироваться не в бывший южный мост, а в тогдашние процессоры (с новым сокетом). Процессоры эти зато будут избавлены от необходимости содержать горячую производительную шину QPI — сейчас она нужна для обмена данными с видеоускорителями, ведь пропускная способность одного порта PCIEx16 (2.0) составляет 16 ГБ/с, что ненамного меньше, чем у QPI при работе с процессорами Core i7, ну а для одновременной полной загрузки обоих графических портов не хватит и пропускной способности QPI при работе с Core i7 Extreme Edition. (Другое дело, что на текущий момент вообще не существует решений, обеспечивающих полную загрузку двух портов PCIEx16 (2.0), но этого и не требуется, так как такая гигантская пропускная способность не востребована видеокартами.)

Поскольку последующие чипсеты Intel (по крайней мере, среднего уровня) будут представлять собой слегка модифицированный нынешний южный мост (и вполне заслуживали бы названия ICH11 вместо P5x), то связь с ними процессор будет поддерживать по прекрасно знакомой нам шине DMI, так что вполне корректно будет сказать, что северный мост чипсета целиком переехал в процессор.

Тепловыделение X58, разумеется, уменьшилось в сравнении с предыдущими топовыми чипсетами Intel, за счет удаления контроллера памяти, но в целом не так уж сильно (опять-таки, не будем забывать про QPI). Данные о последних чипсетах Intel мы свели в единую табличку, хотя однозначной картины они не создают: на тепловыделение дополнительно влияет техпроцесс производства микросхем, который, начиная с P45, изменился на 65-нанометровый.

Чипсет (северный мост) X58 IOH X48 MCH X38 MCH P45 MCH
Процессорная шина, пропускная способность QPI, 25,6 ГБ/с FSB, 12,8 ГБ/с FSB, 10,7 ГБ/с FSB, 10,7 ГБ/с
Контроллер памяти, максимальный режим 2×DDR3-1600 2×DDR3-1333 2×DDR3-1333
Контроллер PCI Express 2.0 2×PCIEx16 + PCIEx4 2×PCIEx16 2×PCIEx16 PCIEx16
Тепловыделение максимальное расчетное (TDP), Вт 24,1 30,5 26,5 22
Тепловыделение в простое (Idle), Вт 8,5 15,1 12,3 9

Однако, по большому счету, самое важное следствие для нас состоит в том, что никаких особых требований к охлаждению X58 нет, греется этот чипсет на уровне среднего P45, хотя нет сомнений, что производители материнских плат постараются превзойти себя в конструировании громоздких и помпезных систем охлаждения на своих топовых платах.

Заключение

Нельзя сказать, что Intel X58 привносит какие-то полезные новшества, из-за которых мы рекомендуем к покупке платы на базе этого чипсета. В то же время, разумеется, такие платы неизбежно будут покупаться, ибо альтернативы для систем под Socket 1366 просто не существует. Таким образом, если вы горите желанием собрать компьютер на топовом процессоре с микроархитектурой Nehalem (нынешнее ядро Bloomfield), выбор очевиден, а по прочтении этой статьи вы еще и представляете себе, какие базовые возможности будет иметь купленная плата. Мы не можем озвучить сколько-нибудь серьезных претензий к X58: это очень достойный чипсет топового уровня, обладающий уникальной особенностью — одновременной официальной поддержкой SLI и CrossFireX. Единственным недостатком систем с сокетом Socket 1366 будет неадекватно высокая цена (даже несмотря на довольно демократичную стоимость младших процессоров Core i7), но это атрибут топовых конфигураций. Напомним, что массовые системы на базе Nehalem мы увидим лишь во второй половине 2009 года.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.