Чипсет Intel 820


Наконец-то! 15 ноября корпорации Intel наконец-то удалось после многочисленных задержек и проволочек, вызванных как объективными, так и субъективными причинами, запустить в продажу платы на новом чипсете i820. Но, как гласит старая пословица: "Кто прошлое помянет, тому и глаз вон", потому в этом материале мы обсудим не причины сложившегося положения дел с i820, а то, что мы получили на рынке чипсетов.

Intel 440BX был действительно замечательным по своим возможностям и характеристикам чипсетом, однако со времени его выпуска прошло уже более полутора лет, технологии ушли вперед, и он перестал удовлетворять современным потребностям. Intel 820, еще один набор из семейства 800-х чипсетов, должен заменить старичка BX в системах среднего уровня, обеспечив, таким образом, пользователей современными технологиями в число которых входят:

  • Поддержка нового типа памяти RDRAM (Rambus) с принципиально новой архитектурой, обеспечивающей высокие скорости передачи данных
  • Графическая шина AGP 4x, обеспечивающая более высокую, чем раньше, скорость передачи информации между чипсетом и видеокартой
  • Процессорная 133-мегагерцовая шина с более высокой пропускной способностью, позволяющая использование новых процессоров, например, на ядре Intel Coppermine
  • Новая хабовая архитектура чипсета (Accelerated Hub Architecture), обеспечивающая более высокую скорость обмена данными между контроллерами (мостами)
  • Поддержка протокола IDE UltraDMA/66, позволяющего увеличить вдвое скорость передачи данных от дисковой подсистемы
  • Интегрированное AC'97-соединение для возможности подключения дешевых программных модема и звуковой карты
  • Интегрированный аппаратный датчик случайных чисел
  • Отказ от морально устаревшей шины ISA

Хабовая архитектура

Первое, что хотелось бы сказать, это то, что в целом i820, являясь очередным представителем семейства восьмисотых чипсетов, от i810 ушел недалеко. Естественно, это в первую очередь касается именно архитектуры чипсета. Это значит, что также как и i810, i820 состоит из трех чипов-хабов:

  • Intel 82820 — Memory Controller Hub (MCH) — контроллер системной шины и шин памяти и AGP
  • Intel 82801AA — I/O Controller Hub (ICH) — контроллер ввода-вывода
  • Intel 82802 — Firmware Hub (FWH) — хаб, содержащий системный BIOS и аппаратный датчик случайных чисел

Как видим, отличие от i810 есть только в одном, самом важном контроллере Intel 82820, а остальная пара микросхем присутствовала и у i810.

Ключевой особенностью хабовой архитектуры является то, что теперь для связи между контроллерами чипсета используется не достаточно медленная для этой цели шина PCI, обеспечивающая пропускную способность только 133 Мбайт/с, а специальная 32-битная 66-мегагерцовая шина с пропускной способностью 266 Мбайт/с. Правда, мера эта вынужденная, так как ранее южный мост содержал только IDE/ISA контроллер, а теперь в ICH включен еще и контроллер PCI, ранее находившейся в северном мосту. Взгляните на архитектуру i820:

Из диаграммы ясно следует чрезвычайно важный факт — в архитектуре не осталось шин, работающих на частоте 33 МГц, и при этом связывающих жизненно-важные компоненты системы: 33-мегагерцовая PCI, как интерфейс для подключения устройств расширения висит теперь с краю системы, как когда-то раньше ISA, которая нынче пропала совсем. Таким образом, полученная архитектура лишена узких мест и позволяет использование компонентами системы друг друга, минуя центральный процессор.

Memory Controller Hub (MCH)

Центральную роль в чипсете i820 играет именно этот хаб i82820, который обеспечивает взаимодействие между процессором, шиной AGP и системной памятью.

Естественно, в Memory Controller Hub не могли не появиться некоторые новые для интеловских чипсетов возможности. Первая — изменение списка поддерживаемых частот FSB. В их число наконец-то добавлена частота 133 МГц, процессоры под которую уже вовсю выпускаются, но до настоящего времени поддерживавшаяся только чипсетами VIA Apollo Pro 133(A), и интегрированным i810E. Следовательно, для обеспечения нормальной работы шины AGP, в i820 был введен отсутствовавший в i440BX делитель 1:2 для частоты AGP.

Неожиданным оказалось то, что i820 теперь не поддерживает процессоры с внешней частотой 66 МГц. То есть, пока следует забыть о применении процессоров Celeron c платами на i820, по крайней мере, в штатном режиме. Именно поэтому мы в ближайшее время не увидим плат на i820 с процессорным гнездом Socket370. Такая ситуация будет продолжаться, скорее всего, до распространения FC-PGA Coppermine, которые на данный момент из продажи отозваны, или до появления 100-мегагерцовых Celeron, также выполненных на ядре Coppermine, но имеющих интегрированный кеш второго уровня размером только 128 Кбайт.

i820 стал первым чипсетом от Intel, в котором нет поддержки памяти типа SDRAM. Вместо нее в MCH имеется контроллер Rambus, обеспечивающий поддержку двух слотов RIMM, в которые устанавливается память типа RDRAM. Изначально, i820 должен был поддерживать три слота RIMM, однако в последний момент из-за проблем со стабильностью, Intel пришлось пересмотреть спецификацию и уменьшить число поддерживаемых слотов RIMM до двух. Если учесть, что на настоящий момент максимальный размер имеющихся в продаже модулей RIMM составляет 128 Мбайт, это нам не сулит ничего хорошего — максимальный объем памяти, которую можно установить в плату на i820 на сегодняшний день ограничивается всего лишь 256 Мбайтами. Правда, рад производителей системных плат могут предлагать вопреки интеловской спецификации и трехслотовые платы, и, в принципе, это ничему не противоречит. По имеющейся у нас информации, три слота работают с проблемами только в некотором, крайне небольшом числе случаев, когда в последний третий слот устанавливается модуль памяти с размером, отличающимся от размеров других модулей.

Помимо нового типа памяти i820 стал первым интеловским чипсетом с шиной AGP, соответствующей специикации версии 2.0 и поддерживающей 4x mode. Пока этот режим, опять таки, был возможен только на платах с чипсетом VIA Apollo Pro133A.

AGP 4x

Подробно AGP 4x мы обсуждали в нашем обзоре чипсета VIA Apollo Pro133A, первого чипсета с поддержкой этого режима. Напомним вкратце, что благодаря увеличению в 2 раза частоты несущего сигнала, скорость передачи данных по AGP в этом режиме возрастает вдвое — с 528 Мбайт/с у AGP 2x до 1,06 Гбайт/с.

Вторым важным моментом в реализации шины AGP у i820 является поддержка режима fast writes, которым могут пользоваться видеокарты на базе NVIDIA GeForce256. Благодаря использованию fast writes данные в видеопроцессор из CPU могут передаваться напрямую, а не через системную память, как это делается обычно. В результате шина памяти будет разгружена от ненужных транзакций, а доступ 3D-ускорителя к данным несколько ускорится.

Что же касается реальных преимуществ от использования AGP 4x, то их пока нет. Наши тесты показали, что при использовании AGP 4x производительность системы в типовых 3D-играх возрастает не более чем на 1%. В чем же дело? Ответ, как всегда, прост. Пока нет приложений, которые могут полностью задействовать не то что 1,06 Гбайт/с, но даже и 528 Мбайт/с. Дело в том, что современные объемы текстур прекрасно помещаются в локальную память видеокарты, которая, кстати, имеет пропускную способность на уровне 2-3 Гбайт/с. Однако, по мере развития 3D в сторону получения фотореалистичной графики, размеры текстур будут расти и в будущем AGP 4x будет обеспечивать гораздо больший выигрыш в игровых приложениях. Пока же ситуация очень похожа на ту, что была при переходе от шины PCI к AGP или от AGP 1x к AGP 2x.

Единственное, что нам остается сделать, это сравнить качество реализации AGP у VIA Apollo Pro133A и Intel 820. Для этого мы измерили скорость передачи текстур в двух системах на разных чипсетах. При тестировании использовалась видеокарта на чипе NVIDIA Riva TNT2 с 16 Мбайтами локальной памяти.

Видим, что пока оба чипсета обеспечивают практически одинаковую скорость передачи данных через AGP, что является очень хорошим результатом для чипсета VIA Apollo Pro133A, так как ранее работа с этой шиной в наборах логики от VIA была организована не самым оптимальным образом.

Rambus DRAM

Вот мы и подошли к одному из самых важных и интересных моментов, касающихся i820. Но перед тем, как приступать к обсуждению скорости работы нового типа памяти, поддерживаемого Intel 820, немного теории.

С вводом AGP 4x, обеспеспечивающей пропускную способность 1,06 Гбайт/с становится совершенно очевидным тот факт, что самым главным узким местом в системе становится память. Применявшаяся до сих пор в интеловских платформах PC100 SDRAM может обеспечить передачу только лишь 800 Мбайт/с. А ведь с памятью работает не только видеокарта! Еще есть и процессор, 133-мегагерцовая шина которого может передавать до 1.06 Гбайт/с, да и жесткий диск с шиной PCI вносят свой вклад. Отсюда становится понятным, что жить с PC100 SDRAM дальше невозможно. Вот здесь-то пути основных производителей чипсетов разошлись: VIA просто стала разгонять обычную шину SDRAM, а Intel предложил использовать совершенно новую архитектуру Rambus.

В настоящий момент самая быстрая RDRAM использует 16-битную шину, но зато работающую на частоте 400 МГц, передача информации по которой ведется по обоим фронтам сигнала. То есть, реальная частота передачи данных составляет 800 МГц. Соответственно, таким образом обеспечивается пропускная способность в 1,6 Гбайт/с. Напомним, что ширина шины SDRAM, работающей на 100 или 133 МГц составляет 64 бита. Соответственно, пропускная способность PC100 SDRAM составляет 800 Мбайт/с, а PC133 SDRAM — 1,06 Гбайт/с.

Однако, не все так прозрачно. Из-за того, что в архитектуре RDRAM используется последовательное подключение чипов, этот тип памяти имеет гораздо большую латентность по сравнению с SDRAM. То есть, выборка данных из RDRAM осуществляется примерно раза в два медленнее, чем из SDRAM. Понятно, что этот недостаток будет сказываться сильнее всего в задачах, требующих работу с большим количеством разрозненных данных небольшого объема. С другой стороны, процессорный L2-кеш в этом случае может несколько компенсировать большую латентность RDRAM. Тем не менее, очевидно, что скорость работы системы с RDRAM по сравнению с системой, использующей SDRAM, будет зависеть от конкретных выполняемых задач.

Например, при тестировании систем на i820 с RDRAM и на i440BX и VIA Apollo Pro133A с PC100 и PC133 SDRAM тестом wstream получаются следующие результаты:

Этот тест выполняет несколько простых операций с гигантскими векторами данных: копирование, сложение, умножение на число и смешанные операции, задействуя при этом около 24 Мбайт памяти, потому результат не является для нас неожиданностью. В этом тесте определяющую роль играет высокая пропускная способность подсистемы памяти, и i820 с RDRAM легко вырывается вперед.

Если же мы прогоним на этих же системах CPUmark99, который не требует использования больших объемов информации, а оперирует разрозненными данными, то результат окажется не в пользу RDRAM:

Собственно, вот они — две стороны одной медали. Однако необходимо иметь в виду следующее. Во-первых, понятно, что тенденции в развитии современного программного обеспечения таковы, что размеры используемой информации будут только возрастать. В первую очередь к этому будут толкать производители игр и видеоускорителей, стремящихся к получению большей детализации и фотореалистичной графики. Ну а во-вторых, Rambus — технология, легко допускающая масштабируемость. Помимо увеличения частоты работы шины памяти допускается и увеличение ширины этой шины, что реализовано, уже, например в другом интеловском чипсете i840, в котором используется два параллельных 16-битных канала Rаmbus общей пропускной способностью 3,2 Гбайта/с.

Но это перспективы. А что же сейчас? В связи с проблемами у производителей чипов Rambus с выходом кристаллов, работающих на 400 МГц, Intel определил три типа RDRAM:

  • PC800 RDRAM с частотой 400 МГц и пропускной способностью 1,6 Гбайт/с
  • PC700 RDRAM с частотой 356 МГц и пропускной способностью 1,4 Гбайт/с
  • PC600 RDRAM с частотой 300 МГц и пропускной способностью 1,2 Гбайт/с

PC600 RDRAM, помимо всего прочего не может функционировать с процессорами, использующими чистоту системной шины 133 МГц. Все это значит только одно — теперь можно будет разгонять не только процессор, но и память :)

Внешне модули RIMM напоминают модули DIMM, однако, во-первых, имеют меньшее число контактов, а во-вторых, с обоих сторон закрыты металлическим экраном, защищающим от наводок и взаимного влияния модулей, работающих на больших частотах.

Из-за специфики архитектуры Rambus, на плате не может оставаться пустых слотов RIMM, и они должны быть заполнены специальными модулями CRIMM (Continuity RIMM), которые будут поставляться в комплекте с системными платами.

Что касается самого животрепещущего вопроса, цены, можно сказать одно — пока модули RIMM будут дорогим удовольствием. По предварительным оценкам стоимость, например, 128-мегабайтного модуля может опуститься в ближайшее время только до уровня $650-$700.

I/O Controller Hub (ICH)

Вторым по значимости хабом в архитектуре i820 является ICH, выполняющий функции ввода-вывода и объединяющий контроллеры IDE, PCI, AC97, LPC I/F, SMBus и USB. Приведем основные характеристики ICH:

  • Поддержка 33-мегагерцовой шины PCI, совместимой со спецификацией версии 2.2
  • Поддержка до 6 PCI слотов в ICH
  • Управление питанием
  • Выполняет функции контроллеров DMA и прерываний, а также функции таймера
  • Интегрированный IDE-контроллер с поддержкой Ultra DMA/66
  • Поддержка 2-х USB портов
  • SMBus совместима с большинством I2C устройств
  • Имеет выход для подключения AC97-совместимых кодеков аудио и модема
  • Поддержка интерфейса LPC (Low Pin Count)
  • Поддержка интерфейса FWH
  • Поддержка пробуждения от сети

Хотя в состав ICH ISA-контроллер не входит, это еще не означает, что плат на i820 с ISA-слотами не будет. Никто не мешает производителю системной платы подключить к шине PCI дополнительный ISA-контроллер, через который будет осуществляться функционирование шины ISA.

Контроллер же дисководов и портов, традиционно подсоединявшийся к шине ISA теперь подключается через специализированную 4-битную 33-мегагерцовую шину LPC, которая, в принципе, является той же ISA с несколько урезанными возможностями.

Как и любой другой современный набор логики, i820 поддерживает и новый протокол обмена данными с носителями информации UltraDMA/66. Благодаря этому пиковая пропускная способность интерфейса IDE возрастает вдвое — с 33 Мбайт/с до 66 Мбайт/с. На практике же скорость винчестера определяется скорее его механическими характеристиками, чем интерфейсом, однако современные IDE-жесткие диски, например, Seagate Barracuda ATA при чтении данных с первых треков обеспечивают скорость их передачи уже значительно больше, чем может прокачать старый Ultra DMA/33 протокол.

Еще одной возможностью, предоставляемой i820, является наличие AC'97 кодека. То есть, любая системная плата, построенная на этом чипсете, может использовать "бесплатный" встроенный в чипсет кодек, реализуя работу "программной" звуковой карты или модема. Часть работы (DSP) при этом ложится на процессор, потому уместно сказать о том, что использование PC'97-звука или модема снижает производительность системы. Правда, это снижение составляет для современных процессоров около 10-15%, что, в общем-то, не является критичным в большинстве задач.

Firmware Hub (FWH)

Третий, самый маленьких хаб — FWH представляет собой небольшую микросхему с интегрированной 4 или 8 Мбитной флеш-памятью, в которой хранится системный BIOS. Кроме этого, в FWD содержится и аппаратный датчик случайных чисел, основанный на реальном физическом процессе. FWH подключается к ICH посредством специальной 33-мегагерцовой шины, синхронизированной с PCI. К сожалению, именно синхронизация работы FWH с шиной PCI может сыграть злую шутку при разгоне системы. Дело в том, что практически все современные PCI-устройства относятся к увеличению частоты шины достаточно спокойно. О FWH такого сказать нельзя, потому именно эта маленькая микросхема может стать с выходом i820 "грозой" оверклокера. :)

Memory Translator Hub (MTH)

Этот концентратор не входит в базовый комплект i820 и был сделан Intel под давлением производителей системных плат для совместимости i820 со старой памятью PC100 SDRAM. В его функции входит трансляция обращений к RDRAM в обращения к SDRAM. То есть, установив эту дополнительную микросхему на i820-системную плату, производитель может разместить на своем продукте стандартные слоты DIMM, поддерживающие PC100 SDRAM.

Второе применение MTH возможно в RIMM-DIMM переходниках, которые позволят использовать в i820-плате с RIMM PC100 SDRAM.

Однако, я сразу же должен расстроить тех, кто надеется, что таким образом сможет получить производительную и дешевую систему на i820. К сожалению, трансляция обращений также занимает некоторое время, в результате чего системные платы на i820 с SDRAM работают процентов на 10 медленнее, чем материнские платы на i440BX.

Что касается поддержки PC133 SDRAM в i820, то про нее вообще можно забыть.

Производительность

Посмотрим, как ведет себя i820 в реальной работе. Для сравнения мы использовали 4 тестовых системы — на чипсетах i820, i440BX, VIA Apollo Pro133A, причем последняя работала как с PC100, так и с PC133 SDRAM. Конфигурация систем:

На i820:

  • Процессор Intel Pentium III 600B (4.5x133)
  • Системная плата Intel VC820
  • Видеокарта Chaintech Desperado AGP-RI40 (NVIDIA Riva TNT2, 16 Мбайт SDRAM)
  • Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
  • Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
  • 128 Мбайт PC800 RDRAM производства SEC

На i440BX:

  • Процессор Intel Pentium III 600 (6x100)
  • Системная плата ABIT BF6
  • Видеокарта Chaintech Desperado AGP-RI40 (NVIDIA Riva TNT2, 16 Мбайт SDRAM)
  • Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
  • Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
  • 128 Мбайт PC100 CAS2 SDRAM производства SEC

Остальная пара систем использовала плату с чипсетом VIA Apollo Pro133A. Одна система была сконфигурирована на использование 100-мегагерцового процессора и 100-мегагерцовой памяти:

  • Процессор Intel Pentium III 600 (6x100)
  • Системная плата Chaintech 6ASA4
  • Видеокарта Chaintech Desperado AGP-RI40 (NVIDIA Riva TNT2, 16 Мбайт SDRAM)
  • Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
  • Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
  • 128 Мбайт PC100 CAS2 SDRAM производства SEC

А вторая — на использование частоты шины процессора и памяти 133 МГц:

  • Процессор Intel Pentium III 600B (4.5x133)
  • Системная плата Chaintech 6ASA4
  • Видеокарта Chaintech Desperado AGP-RI40 (NVIDIA Riva TNT2, 16 Мбайт SDRAM)
  • Звуковая карта Creative Sound Blaster Live!
  • Жесткий диск IBM IBM DJNA 372200
  • 128 Мбайт PC133 CAS3 SDRAM производства Micron

К сожалению, от тестов i440BX на частоте FSB 133 МГц пришлось отказаться, так как тестовая система в этом случае работала нестабильно.

Во всех 3D-приложениях, если не указано иначе, использовалось разрешение 800 на 600 при 16-битном представлении глубины цвета.

Пара слов о плате на i820, на которой мы проводили тесты — VC820. Как можно видеть на фотографии, предоставленный нам сэмпл имел три слота RIMM, однако не стоит обольщаться — серийно производимые VC820, которые можно будет купить в магазинах будут иметь только 2 таких слота. В остальном, эта плата, выполненная в ATX-формате, имеет пять слотов PCI, один слот AGP, слот AMR и интегрированный звуковой чип Creative Labs ES1373.

Перейдем к цифрам.

В типовых офисных приложениях i820 показывает производительность на уровне i440BX. Зато система на VIA Apollo Pro133A, работающая с 133-мегагерцовой памятью вообще обгоняет систему с RDRAM.

Посмотрим, как же выполняются на i820 игровые приложения.

Результаты косвенно подтверждают вывод о том, что в будущих играх системы с RDRAM должны очень хорошо проявить себя. Как мы видим, в режиме с большей детализацией текстур система на i820 выходит вперед, тогда как в режимах, не использующих текстуры большого размера производительность i820 оказывается даже ниже, чем у системы на i440BX.

Вот еще одно подтверждение того, что на современных играх i820 не может как следует реализовать себя.

Зато в более современных играх, где используются более детализованные текстуры большего размера система на i820 работает достойно.

Выводы

С технологической точки зрения, i820 — замечательный чипсет, гарантирующий, благодаря поддержке прогрессивной технологии памяти Rambus, блестящую производительность для приложений будущего. Однако, мы с вами живем не в будущем, а в настоящем. И мало того, что сейчас возможности i820 остаются невостребованными, нам к тому же предлагается заплатить за них много больше, чем за нормально функционирующую на современных приложениях систему с памятью PC100 или PC133 SDRAM. Именно в силу этих обстоятельств, видимо, i820 сейчас не станет таким массовым, как i440BX. Многие пользователи, думающие о своем кошельке, сегодня предпочтут VIA Apollo Pro133A, обладающий практически такими же характеристиками. С другой стороны, нельзя отрицать и то, что перспективы i820 выглядят гораздо более заманчиво, чем у чипсетов конкурентов. Технология RDRAM при поддержке Intel скорее всего приживется и системы на i820 станут не только доступны, но и необходимы рядовому пользователю. Но это — завтра.

Что же касается действительно массовых дешевых чипсетов, то в ближайшее время таким продуктом от Intel вполне может стать выходящий в январе Solano, основанный на i810. Этот чипсет будет обладать долгожданной поддержкой дешевой памяти PC133 SDRAM, и возможностью апгрейда интегрированной видеоподсистемы, который может быть выполнен двумя путями. Либо путем установки специальных модулей AIMM (AGP Inline Memory Module), увеличивающих объем дисплейного кеша, либо установкой внешней AGP-видеокарты, для чего на платах, основанных на Solano, будет предусмотрен внешний AGP-порт, поддерживающий режим AGP 4x. Именно благодаря сочетанию трех важных качеств — выгодной цене, расширяемости и хорошей производительности, Solano уготовано блестящее будущее.

Система на i820 предоставлена российским представительством Intel




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.