Arial Georgia Tahoma Times New Roman Verdana

Практическое исследование референсной материнской платы на чипсете NVIDIA nForce

Если закрыть один глаз и попробовать смотреть на мир вторым, восприятие окружающей действительности изменится. Нет, люди, дома и компьютеры останутся теми же, но эмоциональное правое полушарие или рассудочное левое (у правшей) придадут некоторый почти незаметный окрас видимой картинке, и даже цветовую гамму Windows, кажется, немного переколбасит. Доминирование одного из полушарий сказывается и на общем восприятии мира человеком, даже когда тот смотрит обоими глазами.

Примерно такие же механизмы, по-видимому, заставляют людей «болеть» за Intel или AMD. Intel, конечно, эмоционально попривлекательнее: это №1, это эталон, с которым сравнивают остальных, это «Intel Inside», и даже «ускоритель интернета» — это тоже он. AMD же предпочитают люди рациональные, идущие по жизни с лозунгом «Джипы — для бездорожья, а не для городских улиц», а также просто не обладающие большой суммой денег. Аналогична ситуация и с чипсетами: традиционно считающиеся самыми быстрыми, безглючными и дорогими чипсеты Intel — против легендарно глючащих, зато дешевых VIA со товарищи.

Выбор настоящих спецов очевиден: Intel+Intel vs. AMD+VIA — «дорого и круто» против «цена/производительность». Смущают ренегаты и отщепенцы, ставящие Intel на VIA, и конечно же, именно нежелание смешивать таким образом виски с соком заставило компанию Intel обратиться в суд. Все карты спутало появление на этом рынке небезызвестной NVIDIA. Ее процессорный чипсет с супер-пропускной способностью и супер(для интегрированных)-графикой (и это только северный мост!) вносит дисбаланс в привычную картину мира. Очень мощный и как минимум оправдывающий свою стоимость (плату от MSI уже можно купить в Германии примерно за $175–185) при имеющейся функциональности и ожидаемой производительности, ориентированный на корпоративный рынок (и это с процессором-то от AMD) чипсет вызывает огромный интерес.

Наш предварительный обзор нарисовал прекрасные перспективы, которые мы теперь имеем возможность проверить на практике. Данная статья изучает в первую очередь северный мост имеющейся у нас референсной платы от NVIDIA, а в ближайшее время вы сможете прочесть и исследование коммуникационных и звуковых возможностей чипсета.

Итак, предмет изучения: NVIDIA nForce reference board

У нас на тестировании был самый «вкусный» вариант чипсета — 420-D, поддерживающий 128-битную шину памяти в северном мосте IGP 128 и аппаратное кодирование Dolby Digital 5.1 в южном мосте MCP-D.

       

Плата, представляющая этот чипсет, выполнена в формате mATX, вследствие чего ее разводка оставляет желать лучшего: все элементы находятся в непосредственной близости друг от друга. А поскольку плата именно представляет чипсет, по максимуму реализуя потенциально доступные функции, — то и скученность различных функциональных разъемов еще та! Дать более детальное описание сложно: к сожалению, материнская плата попала к нам «голышом», не было ничего — ни руководства, ни шлейфов, и даже драйвера оказались у нас через пару дней после ее появления в лаборатории.

Чипсет nForce поддерживает SDR SDRAM, но на имеющемся образце от NVIDIA разъемов под этот тип памяти не было: то ли сказалась цена на DDR RAM, почти сравнявшаяся с ценой SDR, то ли просто пожалели места на компактной плате. Впрочем, «морить голодом» такой чипсет конечно же неразумно, большая пропускная способность памяти для него обязательна, иначе теряется все преимущество от революционной архитектуры.

Мы поступили наоборот: «скормили» плате модули Corsair PC2400, с пропускной способностью до 2400ГБ/с. В нашем тестировании, правда, разницы быть не должно, так как частота работы памяти составляет 133МГц, и теоретический выигрыш можно было бы получить, только уменьшая задержки штатно рассчитанной на 150МГц PC2400.

На плате установлены два слота PCI и один ACR — казалось бы, немного, но в комплекте идет карта расширения, предназначенная для установки в разъем ACR, так что этого вполне достаточно. Дело в том, что на этой карте размещено большинство тех устройств, которые могут понадобиться в работе — сетевой контроллер, модем или HomePNA, оптический выход типа Toslink и выводы для подключения центрального канала, сабвуфера, а также тыловых колонок. Вот как выглядят разъемы этой карты:

       
Справа разъем для инженерной отладки и в серийных платах его не будет

Поскольку на плате применен чипсет с интегрированным графическим ядром, привычное место разъема второго последовательного порта занял разъем VGA, а сам порт реализован в виде разъема на плате, к которому при желании можно подключить планку на заднюю или переднюю панель компьютера. Не слишком понятно решение оставить северный мост чипсета без радиатора — думается, что при серийном производстве плат микросхеме с достаточно высокой рабочей температурой уделят должное внимание. Порты ввода/вывода защищены плавкими предохранителями — впрочем, такое решение сейчас применяется поголовно всеми.

BIOS платы основан на прототипе от Phoenix (очень похожем на версию Medallion от Award) и, к сожалению, предлагает не слишком много настроек системы — так, нет возможности изменять частоту FSB (кроме выбора из штатных значений — 66,100 и 133МГц), хотя есть возможность задания коэффициента соотношения частот PCI, AGP и FSB. Из настроек таймингов памяти есть лишь выбор латентности CAS, да невнятные настройки «Normal» и «nForce Turbo Mode» — мы все время использовали последний. Естественно, можно включить или выключить PCI-устройства, такие как звуковой контроллер — это стандартная возможность современных материнских плат. Фрейм-буфер выделяется из основной памяти и его объем может составлять до 32МБ (доступны варианты 8 и 16МБ, но они абсолютно непрактичны, так как падение производительности в 3D будет катастрофическим вследствие нехватки места под текстуры). Вот практически и все, что можно сказать про BIOS — функциональность довольно стандартна.

После установки драйверов плата была представлена следующими устройствами в Device Manager:

Обратите внимание на два Memory Controller'а: собственно, именно их совместная работа и обеспечивает 128-битный доступ к памяти, для чего один из двух модулей надо обязательно вставить в разъем DIMM1. Разницу между использованием одного и двух контроллеров мы обязательно покажем в тестах: исследование подсистемы памяти — это первая линия нашего сегодняшнего тестирования.

Встроенное в чипсет ядро GeForce2 MX видится BIOS и ОС как обычная видеокарта GeForce2 Integrated GPU с 32МБ памяти:

Эти 32МБ, естественно, вычитаются из общего объема памяти системы. В стандартных драйверах от NVIDIA присутствует и закладка для разгона, но оверклокерам здесь поживиться нечем: частоты чипа (175МГц) и памяти (133МГц с результирующими 266МГц, так как память DDR) изменению не подлежат.

       

Как мы уже отмечали в нашем предварительном обзоре, производительность встроенного графического чипа должна находиться на уровне GeForce2 MX, а детальное сравнение этих двух видеорешений — это вторая линия нашего сегодняшнего исследования. В качестве оппонента встроенному видео была выбрана видеокарта Leadtek WinFast GeForce2 MX MAX (MX 400). Напомним, что частота чипа у этой карты равна 200МГц, а памяти — 166МГц, причем на плате находится 64МБ обычной SDR SDRAM.

В заключение отметим, что плата, к нашей радости, не доставила нам в процессе тестирования никаких проблем — стабильность ее работы была на высоте.

Оппонент: плата на VIA KT266A

Изучать новый чипсет конечно интересно, но без сравнения с конкурентами полученные результаты будут иметь очень мало смысла. В качестве оппонента плате на nForce мы взяли Epox 8KHA+. Причина очевидна: победителем нашего недавнего сравнения чипсетов под процессоры AMD вышел VIA KT266A, а первой платой, представляющей этот чипсет в нашей лаборатории, была плата от Epox. Естественно, nForce vs. KT266A — это третья линия нашего сегодняшнего сравнения.

Epox 8KHA+

Эта плата уже появлялась в некоторых обзорах, и на этот раз мы приведем ее описание для тех, кто возможно не читал его ранее.

Компания решила не мудрствовать лукаво и просто добавила плюсик к названию материнской платы, отметив тем самым возросшую производительность обновленного чипсета от компании VIA. Это первая серийная плата на KT266A, побывавшая в нашей лаборатории — что же, честь и хвала расторопной компании Epox. Плата отличается от своей предшественницы — платы 8KHA — лишь собственно чипсетом да более качественным AC'97 кодеком от Avance Logic. В остальном же они идентичны, поэтому при прочтении описания платы у читателя может возникнуть «дежа вю» — ощущение вторичности материала.

Итак, в коробке, выполненной в виде полупрозрачной пластиковой сумки (что отличает «особенные» платы этой компании), помимо самой платы можно найти 40- и 80-жильные кабели для подключения IDE-устройств, кабель для подключения флоппи-дисковода и планку с двумя дополнительными разъемами USB для задней панели компьютера. Естественно, в комплекте находится достаточно толстое описание платы на английском языке, в котором подробно освещены практически все вопросы, касающиеся установки платы и инсталляции драйверов. Помимо него есть краткое руководство, выполненное в виде книжки-раскладушки на 6 языках, среди которых, к сожалению, нет русского. Также в коробке был найден компакт-диск с драйверами к плате и небольшим (по сегодняшним меркам) набором бесплатных программ. Набор программ претерпел незначительные изменения относительно комплекта Epox 8KHA: Norton Antivirus 2001 был заменен менее популярным у нас пакетом PCCillin 2000, зато остались привычные Adobe Acrobat Reader 4.05 и Norton Ghost 6.03. Также можно отметить утилиту для изменения частоты процессора из DOS или Windows — Boostek. Вроде бы не слишком богато, но видимо, менеджеры компании делают ставку на привлечение покупателей другими способами.

Что же касается собственно платы, то о ней можно сказать намного больше интересного. Начнем традиционно — с разводки платы. Похоже, что стандартом у производителей плат стало помещение разъемов CD-in и AUX-in перед первыми слотами PCI — затрат на разработку платы, видимо, получается меньше :). Для сборщика же компьютера место не самое удобное. Ну да Бог с ними, прислушиваться никто не хочет. Помимо неудачного расположения компания решила сэкономить и на пластмассе для этих разъемов: из платы торчат не прикрытые ничем штырьки :). Об эстетике не говорю, но вот провода из таких разъемов выпадать будут точно. Мелочи, конечно, но все же. Зато наличие защелки на разъеме AGP и кулер от AAVID на северном мосту чипсета радуют — удобно и практично. Есть на плате и два привычных семисегментных светодиода для индикации прохождения процедуры POST. Описание отображаемых на них кодов имеется в руководстве. В цепях питания применены 12 LowESR конденсаторов емкостью 2200uF каждый — неплохое подспорье оверклокеру. Переключателей на плате всего два: один — для очистки содержимого CMOS, другой — для выбора базовой частоты (100 или 133МГц). Все остальные настройки платы делаются из BIOS Setup, к описанию которого мы и переходим.

BIOS этой материнской платы основан на версии 6.00 от Award и предоставляет: просто огромное количество настроек таймингов памяти, обширные регулировки работы шин AGP и PCI, а также возможность вручную распределять прерывания по слотам PCI. Помимо этого многих интересуют разгонные способности системы — и здесь покупатель этой платы не будет разочарован. Частота FSB регулируется от 100 до 200МГц с шагом в 1МГц, и, что немаловажно, есть возможности по изменению напряжения питания ядра процессора — до +/-0.1В с шагом в 0.025В, и изменению напряжения питания памяти — его можно поднять на 0.7В от номинала с шагом в 0.1В.

В заключение приведем сравнительные характеристики двух рассматриваемых плат:

Производительность

Тестовый стенд:

• Процессор AMD Athlon XP 1800+, Socket 462
• Материнские платы:
  • NVIDIA nForce 420-D reference board
  • Epox 8KHA+ (VIA KT266A)
• Память:
  • 2x128 MB PC2400 DIMM DDR SDRAM Corsair, CL2
  • 256 MB PC2100 DIMM DDR SDRAM Mushkin, CL2
• Видео:
  • Leadtek WinFast GeForce2 MX MAX (MX 400)
  • Asus 8200 GeForce3
• Seagate Barracuda ATA III, ST340824A, 7200 RPM, 40 GB
• CD-ROM Asus 50x

Программное обеспечение:

• Windows 2000 Professional SP2
• NVIDIA Detonator v22.50 (Vsync=Off)
• BapCo & Mad Onion SysMark 2001 Internet Content Creation
• BapCo & Mad Onion SysMark 2001 Office Productivity
• id Software Quake III Arena v1.17 demo001.dm3
• MadOnion 3Dmark 2001
• Ziff&Davis Business Winstone 2001
• Ziff&Davis Content Creation Winstone 2001
• SpecView Perf 6.1.2
• 3D Studio MAX 3.1
• Expendable Demo version
• DroneZmarK
• VirtualDub 1.4.7 + DivX 4.02 codec
• RazorLame 1.1.4 + Lame 3.89 codec
• WinAce 2.04

Начнем с синтетического теста WStream.

Напомним, что этот тест агрессивно работает с огромными векторами, измеряя пиковую производительность подсистемы памяти. Имеем следующие результаты:

1. Разницы между PC2400 (Corsair) и PC2100 (Mushkin) нет, да и не должно быть. А вот одновременное использование разъемов DIMM1&2 задействует оба контроллера памяти, обеспечивая 128-битный доступ к памяти, что дает «чистый» (не учитывающий затрат на работу с интегрированным видео) прирост в 4–5%.

2. Ну, от крутизны внешнего видео в этом тесте ничего не зависит, как вы можете убедиться сами. А вот использование встроенного видео отнимает ресурсы у контроллера(ов) памяти, следствием чего является одно-двухпроцентное снижение производительности при 128-битном доступе (2 контроллера) и заметно, на 7–8%, худшие результаты при использовании 64-битного доступа (контроллер-то один!).

3. С памятью nForce работает гораздо лучше KT266A, преимущество составляет 10–20% при 64-битном доступе и 15–25% при 128-битном доступе. DASP в действии выглядит впечатляюще, ничего не скажешь! Не забывайте, однако, что тест синтетический, и в реальных приложениях мы такой разницы, конечно, не увидим.

Добавлю еще, что мы провели тестирование подсистемы памяти с помощью Cachemem, но результаты получились настолько, скажем так, странные, что ни показывать их, ни вспоминать о них мы больше не хотим.

Причина странного поведения nForce в некоторых синтетических тестах кроется опять же в наличии DASP — механизма предвыборки с предсказанием. Если доступ к памяти хаотичен или слишком сложен для предсказания на основе заложенных в DASP алгоритмов, то наличие предвыборки способно заметно снизить производительность. К сожалению, мы не имели возможности отключить DASP, для того чтобы наглядно продемонстрировать степень и характер зависимости результатов тестов от наличия предвыборки.

Теперь группа нагружающих в первую очередь процессор приложений.

Абсолютно одинаковые результаты.

Тут разница в результатах есть, но на сложных для процессора «хаотических» алгоритмах сжатия с потерями DASP обеспечивает nForce копеечное превосходство в 2–3% над KT266A. В тестировании WinAce разница побольше (до 6–7%), но зато заметно небольшое отставание всех использующих встроенное видео тестовых платформ, обусловленное наличием пользовательского интерфейса. Причины этого объяснены выше.

А вот этот тест принес совершенно неподдающиеся нашему осмыслению результаты. Цифры перепроверены по несколько раз, на погрешность свалить разброс абсолютно невозможно.

Единственная возможная зацепка — пробуксовка DASP на достаточно нелинейном алгоритме. Вероятно, в двухканальном режиме DASP оперирует блоками большего размера, и штраф за неверное предсказание возрастает. Если у кого-нибудь появятся дополнительные мысли на счет этого теста или того, как отключить DASP, — пишите нам или в конференцию.

Приложения бизнес-класса: сравнивая между собой результаты подтестов SysMark и ZD Winstone, приходим к неизбежному выводу, что разница находится в пределах погрешности тестов.

Все тесты этого профессионального набора OpenGL-приложений показывают примерно одну и ту же картину: системы, использующие GeForce3, далеко в лидерах, причем с почти одинаковыми результатами вне зависимости от чипсета и скорости памяти — мы упираемся в «вычислительный» предел связки процессор+видеодрайверы, возможно, и в AGP-шину в том числе. Внешний GeForce2 MX везде выигрывает у внутреннего — эти тесты требуют очень плотной работы с памятью, и встроенный ускоритель конкурирует за доступ к ней с процессором, к тому же у внешнего более быстрый чип и, как следствие, более производительный T&L, — при этом на nForce результаты немного выше, чем на KT266A. А вот разница между 64- и 128-битным доступом к памяти очень хорошо видна по производительности встроенного видеочипа: при урезании до 64 бит тот просто задыхается. Единственный немного отличающийся результат — в тесте DX-06. Для него в первую очередь важна пропускная способность памяти — настолько, что внешний GeForce2 MX при 128-битном доступе обгоняет все GeForce3 с 64-битным. Полученные результаты лишний раз подтверждают наше мнение о значительной зависимости выполняемых на современных ускорителях тестов ViewPerf от платформы (процессор+чипсет+память). Ускорители способны пожирать огромные объемы данных, но ViewPerf подготавливает их «по старинке», находясь в плену иллюзий, что уж ускоритель-то загружен все время и точно не будет простаивать в ожидании данных.

Похожая картина получается и во всех тестах 3DMark. При использовании GeForce3 мы упираемся в ускоритель, внешний GeForce2 MX работает немного быстрее на nForce за счет более быстрого доступа к памяти, а встроенное видео ему проигрывает, особенно при 64-битной шине.

Напоследок — игры.

Тот же самый OpenGL и те же самые результаты. Ну, кроме режима 640x480 в Expendable — его простая для ускорителей графика упирает суммарную производительность в платформу. И еще отметим очень «грузный» DroneZmark — при настройках по максимуму увеличение пропускной способности до 128 бит выдает дополнительную пищу для GeForce3 и увеличивает общий fps.

Итак, что мы имеем в итоге?

А имеем нового лидера среди «податлонных» чипсетов. Кого-то не впечатлило превосходство над соперником — а вы ждали двукратного перевеса? Напомню на всякий случай: мы сравнивали nForce — первый опыт NVIDIA в чипсетостроении — с лучшим из имевшихся чипсетов, и он мягко, но уверенно перехватил у того лидерство. Скорость работы с памятью, особенно при выполнении «удачных» для предсказания DASP'ом тестов, очень впечатляет. Реальные приложения, правда, получают с этого сравнительно маленький навар, а при 64-битном доступе к памяти иногда даже проигрывают в скорости исполнения чипсету от VIA. Но мы, во-первых, не видим никаких причин для использования именно 64-битного режима — купить два модуля меньшего объема подчас выгоднее, во-вторых, на производительность новых приложений, особенно игр, 128-битный доступ может оказать крайне благотворное влияние, что нам демонстрирует, в частности, DroneZmark, а в-третьих, мы все-таки тестировали референс. Надо напоминать, что может добыть из воздуха (BIOS'а) ASUS? :)

Встроенное видео однозначно охарактеризовать сложнее. Во всех тестах, где участие видеоускорителя вообще требуется, внешний вариант показывал лучшие результаты, даже при полноценном, 128-битном доступе к памяти у внутреннего. Но тут все же надо сделать скидку на то, что внешний GeForce2 MX несколько превосходил встроенный по характеристикам. Пожалуй, тут окончательно можно будет сделать вывод только после прояснения вопроса с ценой.

Ну и совсем кратко: чипсет является самым производительным в своей группе уже сейчас и дает хороший задел на будущее покупателю. Но не забудьте купить два DIMM'а и мощный ускоритель, если хотите играть в современные игры.

Также напоминаю, что при оценке nForce вам надо будет принять во внимание не только результаты сегодняшнего тестирования и цену плат, но и данные нашего исследования коммуникационных и звуковых возможностей чипсета, статьи о которых ждите в ближайшее время.