Płyty główne i pamięć RAM
Artykuł
Paweł Pilarczyk, Poniedziałek, 26 listopada 2001, 23:40
Producenci chipsetów dla płyt głównych co i rusz przedstawiają nowy zestaw układów, który ma sprawić, że nasz komputer będzie działał jeszcze lepiej. Raz najszybsze rozwiązanie prezentuje AMD (760), innym razem SiS (735), a ostatnio głośno jest o chipsecie VIA (KT266A). Teraz do piaskownicy wprowadził się także graficzny gigant - NVIDIA - który w wiaderku przyniósł ze sobą pierwszy chipset dla płyt głównych w swojej historii - nForce. W naszym laboratorium testujemy właśnie - na żywo - pierwszą w Polsce płytę główną z tym chipsetem, MSI K7N420 Pro.


NVIDIA nForce - IGP

27.11 g. 03:03 Chipset NVIDIA nForce znany był na początku pod nazwą Crush. Skąd nagle u NVIDII chipset dla płyt głównych, skoro dotychczas produkowała ona wyłącznie układy graficzne? Odpowiedź jest krótka: Xbox. NVIDIA otrzymała od Microsoftu blisko 100 mln dolarów na rozwój chipsetu dla konsoli Xbox, więc gdy już ten był gotowy, nieco go okrojono (żeby nie wejść w zatargi z Microsoftem) i przystosowano do współpracy z procesorami AMD Athlon/Duron.


Architektura chipsetu nForce, zwana "NVIDIA nForce Platform Processing Architecture", na pierwszy rzut oka jest typowa: na chipset składają się na dwa układy - mostek północny, nazywany przez NVIDIĘ "procesorem ze zintegrowaną grafiką" (IGP - Integrated Graphics Processor) oraz mostek południowy, czyli "procesor odpowiedzialny ze media i komunikację" (MCP - Media and Communications Processor). Określanie obu chipów mianem "procesorów" jest w pełni uzasadnione, o czym się za chwilę przekonamy.


IGP - Integrated Graphics Processor

IGP pełni rolę standardowego mostka północnego, a więc ma wbudowany interfejs do procesora (Athlon/Athlon XP/Duron), kontroler pamięci DDR, interfejs PCI i interfejs AGP. Standardowo wbudowano weń układ graficzny GeForce2 MX pracujący z częstotliwością 175 MHz. Jest on zatem najsilniejszym dostępnym dotąd układem graficznym zintegrowanym w chipsecie dla płyt głównych. W odróżnieniu od zewnętrznej karty graficznej, w IGP wewnętrzna magistrala AGP pracuje z częstotliwością 100 MHz (zamiast 66 MHz), a więc jakby w trybie "AGP 6x". Jednak zewnętrzny interfejs AGP udostępniany przez nForce pracuje już w trybie 4x (66 MHz).

Zintegrowane w IGP jądro graficzne wykorzystuje pamięć systemową. W jej obrębie rezerwowane jest do 64 MB pamięci, które płyta główna zabiera z dostępnego RAM-u już przy bootowaniu się komputera.


Oczywiście nie zintegrowany chip graficzny czyni z nForce produkt tak interesujący, jak... wbudowany kontroler pamięci, którego architektura określana jest mianem TwinBank Memory Architecture. Teoretycznie jest to kontroler pamięci DDR o 128-bitowej (!) magistrali (dwukrotnie szerszej niż stosowana dotychczas, 64-bitowa). W praktyce składa się on z dwóch niezależnych kontrolerów krzyżowych (jak w GeForce3), MC0 i MC1, każdy o 64-bitowej szerokości szyny danych. Dzięki temu na płytach nForce nie musimy stosować specjalnych modułów pamięci, a zwykłe DIMM-y PC2100 (DDR266), które - jak wiecie - mają 64-bitową szynę danych. Aby zatem wykorzystać w pełni przepustowość kontrolerów pamięci udostępnianą przez nForce (maksymalnie 4,2 GB/s!), musimy na płycie obsadzić... dwa moduły DIMM. Jeśli na płycie zainstalujemy jeden moduł, będzie on obsługiwany tylko przez jeden kontroler chipsetu nForce, a efektywna przepustowość pamięci wyniesie 2,1 GB/s.


Oczywiście przy obsadzeniu na płycie dwóch modułów pamięci PC2100 DDR, wąskim gardłem będzie sama magistrala EV6 procesorów AMD, która przy FSB 266 MHz (dla procesorów Athlon/Athlon XP) ma przepustowość 2,1 GB/s. Po co więc wspomniane 4,2 GB/s? A więc przypomnijmy, że nForce ma przecież wbudowany układ graficzny w mostku północnym. Jeśli procesor konsumować będzie swoje 2,1 GB/s, to drugie 2,1 GB/s pozostaną dla wbudowanego GeForce2 MX. Dwa niezależne, 64-bitowe kontrolery pamięci pozwalają na jednoczesny transfer danych do CPU i GPU.

Chipset nForce produkowany jest w dwóch wersjach: mocniejsza zwie się nForce 420, zaś słabsza - nForce 220. Różnią się od siebie mostkiem północnym. W przypadku pierwszej określany jest on mianem "IGP-128", gdyż ma opisany powyżej 128-bitowy kontroler pamięci (a właściwie dwa kontrolery o 64-bitowych szynach). Z kolei słabsza wersja, "IGP-64", ma tylko jeden kontroler o 64-bitowej magistrali pamięci.

Jak już wspominaliśmy, by uzyskać pełną przepustowość 4,2 GB/s, na płycie głównej z chipsetem nForce 420 musimy obsadzić dwa moduły DIMM pamięci DDR. Żeby było ciekawiej, IGP-128 obsługuje... maksymalnie trzy sloty DIMM. Logika nakazywałaby obsługę nie trzech, a czterech slotów DIMM, wówczas po obsadzeniu wszystkich czterech modułów, za dwa odpowiadałby pierwszy kontroler pamięci chipu IGP-128, a za kolejne dwa - drugi kontroler. Tak jednak nie jest, bowiem widocznie z jakichś problemów konstrukcyjnych, IGP-128 obsługuje maksymalnie trzy sloty.

Na płytach głównych z chipsetem nForce znajdziemy właśnie trzy sloty pod moduły DIMM: jeden odosobniony, obsługiwany przez pierwszy kontroler pamięci, i dwa sloty obsługiwane przez drugi kontroler. Aby uzyskać największą wydajność podsystemu pamięci, musimy obsadzić jeden moduł w pierwszym slocie i jeden lub dwa moduły w drugim bądź drugim i trzecim slocie pamięci. Jeśli zainstalujemy tylko jeden moduł, efektywnie płyta nForce 420 będzie działała jak nForce 220 (o jednym, 64-bitowym kontrolerze pamięci) lub - jak każda inna płyta pod procesory AMD z chipsetem VIA, AMD czy SiS.


Podwójny, krzyżowy kontroler pamięci w IGP to nie wszystkie innowacje. W mostku północnym wbudowano jeszcze jeden procesor - DASP (Dynamic Adaptive Speculative Pre-Processor). Zasadniczo jest to jednostka sprzętowego pobierania wyprzedzającego, która działa na zasadzie podobnej do analogicznej jednostki w jądrach Tualatin (Pentium III/Celeron), Palomino (Athlon XP) czy Morgan (Duron). IGP zawiera 8-drożną pamięć cache, w której umieszczane są dane często pobierane z pamięci systemowej. Jeśli procesor DASP zaobserwuje potwarzające się wzorce pobieranych danych, załaduje kolejną porcję danych, zanim zapotrzebowanie na nie zgłosi CPU lub GPU. A więc gdy procesor komputera zażąda kolejnej porcji danych, jest duże prawdopodobieństwo, iż te będą już czekały na niego w pamięci cache IGP.

Jednostka pobierania wyprzedzającego jest nowością w chipsetach dla płyt głównych, bowiem dotychczas obecna była jedynie w jądrach najnowszych procesorów Intela i AMD. Zresztą NVIDIA twierdzi, iż opatentowała system pobierania wyprzedzającego w chipsetach. Co ciekawe, wedle niektórych źródeł, podobne jednostki obecne są już w chipsetach i860 i... i845.

Dyskusyjną jest natomiast sprawa koegzystencji jednostki pobierania wyprzedzającego w chipsecie (IGP) i CPU (Palomino czy Morgan). Dwie podobne jednostki mogą się wzajemnie kłócić. Oczywiście postaramy się to sprawdzić podczas naszych testów.

NVIDIA nForce - MCP

27.11 g. 03:05 Omawiając chipset jako całość, nie można pominąć mostka południowego nForce, MCP (Media and Communications Processor). Udostępnia on standardowe funkcje typowe dla mostków południowych: kontroler UltraATA/100, kontroler USB (6 portów), kontroler sieciowy (10/100 Mbps Fast Ethernet oraz 1/10 Mbps HomePNA), wbudowany modem 56 Kbps. Co bardzo istotne, na praktycznie wszystkich płytach głównych z chipsetem nForce znajdziemy gniazdko RJ-45, czyli wyprowadzenie kontrolera sieci Ethernet.


To, co wyróżnia MCP spośród innych mostków południowych, to wbudowany potężny procesor dźwiękowy, zwany APU (Audio Processing Unit). Składa się z czterech jednostek: Setup Engine, Voice Processor, Global Processor i Dolby Interactive Content Encoder.


Setup Engine przygotowuje wszystkie parametry dla pozostałych trzech procesorów zawartych w APU. Voice Processor zawiera podstawowe funkcje obróbki na cyfrowych potokach audio, zaś efekty miksuje w 32 buforach. Global Processor to w pełni programowalny procesor sygnałowy (DSP - Digital Signal Processor), zdolny wykonać cztery miliardy operacji na sekundę. Odpowiedzialny jest za takie efekty, jak pogłos czy echo, korekta graficzna czy pozycjonowanie dźwięku 3D (dzięki filtrom HRTF, a także poprzez symulację pochłanianie, odbicia i wytłumiania dźwięku). O Dolby Digital Interactive Content Encoder napiszemy za chwilę.

APU to pierwszy układ całkowicie zgodny z podsystemem dźwiękowym interfejsu DirectX 8. Generuje sprzętowo 64 niezależne kanały 3D lub 256 kanałów 2D i jest w pełni zgodny z systemami EAX 2 i I3DL2 (Interactive 3D Audio Level 2).

To jeszcze nie wszystko: MCP dostępny jest w dwóch wersjach: prostsza to po prostu "MCP", zaś mocniejsza otrzymała sufiks "-D", zatem jej pełna nazwa to "MCP-D". Czym różni się od "MCP"? Otóż zawiera zintegrowany, sprzętowy koder (nie mylić z dekoderem!) systemu Dolby Digital 5.1 (AC3) - wspomniany "Dolby Interactive Content Encoder". Dźwięk w każdej aplikacji, nawet nie przystosowanej do DD5.1, jest w czasie rzeczywistym kodowany do sześciokanałowego formatu AC3, a następnie w postaci cyfrowej może być wyprowadzony na stosowne wyjście cyfrowe (S/PDIF). Jeśli do wyjścia tego podłączymy zewnętrzny dekoder Dolby Digital, będący składnikiem domowego zestawu HiFi, to ten rozłoży odebrany sygnał na sześć dyskretnych (niezależnych) głośników.


Jako że NVIDIA nie miała czasu na opracowanie własnego systemu kodowanie dźwięku do formatu Dolby Digital, więc zakupiła licencję na procesor DSP Parthus MediaStream, którego funkcje zintegrowała w MCP-D.

Sprawą trochę wątpliwą jest sens integrowania kodera Dolby Digital w podsystemie dźwiękowym komputera biurkowego. Wiadomo bowiem, że komputery same sprawnie radzą sobie z pozycjonowaniem dźwięków na kilku niezależnych kanałach, więc wystarczy prosta cztero- czy sześciokanałowa karta dźwiękowa i kilka analogowych głośniczków podpiętych do stosownych wyjść. Nie trzeba tu wcale angażować systemu Dolby Digital.

Co innego w przypadku konsoli Xbox, która ma stać w pokoju dziennym, a więc tam, gdzie swoi też telewizor czy wieża HiFi. Wówczas sensowne jest podłączenie konsoli do zestawu HiFi.


Mimo wszystko, NVIDIA gorąco wierzy w powodzenie Dolby Digital na pecetowym rynku. Żeby podkreślić fakt, że najmocniejsza wersja nForce wyposażona jest w mostek południowy MCP-D, literka "D" została dodana do pełnej wersji chipsetu, a więc brzmi ona: "nForce 420D" lub "nForce 220D". 420D to najsilniejsza odmiana chipsetu nForce. Jak to mówi mój dobry znajomy (greetingz to Bojanek) - "full wypas".

Jeśli myślicie, że wymienione powyżej funkcje chipsetu nForce to wszystko, czym mogła nas zaskoczyć NVIDIA, to jesteście w błędzie :-). Kolejną innowacją jest magistrala, po której komunikują się ze sobą mostek północny i południowy. Jak wiecie, dawniej mostki "gadały" ze sobą poprzez magistralę PCI (o przepustowości 133 MB/s). Od jakiegoś czasu chipsety VIA komunikują się poprzez magistralę V-Link, o dwukrotnie większej przepustowości: 266 MB/s. Także SiS wprowadził własną magistralę, MuTIOL (przepustowość do 1,2 GB/s w przypadku chipsetów jednoukładowych). Z kolei w chipsecie nForce, mostek ICP "rozmawia sobie" z MCP poprzez magistralę... HyperTransport.

O HyperTransport część z Was już zapewne słyszała. Magistrala została opracowana przez firmę AMD i jest dwuportową, szeregową magistralą, która umożliwia łączenie wszystkiego od mostków północnych i południowych w chipsetach, po mostki północne w systemach wieloprocesorowych.

Każdy z dwóch portów magistrali HyperTransport stosowany jest do przesyłania danych w obie strony. Porty mogą mieć od 2 do 32 bitów szerokości. W przypadku nForce pojedynczy port ma szerokość 8 bitów i pracuje z częstotliwością 200 MHz w trybie DDR. Oznacza to, że w cyklu zegara przesyłane są dwie paczki po 8 bitów - efektywnie 2 bajty. Mnożac to przez 200 MHz otrzymujemy przepustowość 400 MB/s - w jedną stronę. Gdy mostki MCP i ICP nadają jednocześnie po obu portach, teoretyczna maksymalna przepustowość wynosi aż... 800 MB/s! Robi wrażenie, nieprawdaż? Ale to jeszcze nie koniec, jak tylko zajdzie taka potrzeba, NVIDIA może zwiększyć szerokość każdego z portów czy ich taktowanie, więc przepustowość magistrali może jeszcze bardziej wzrosnąć!

Po powyższym opisie nikt nie ma już chyba wątpliwości, że nazwanie IGP i MCP mianem "procesorów" jest całkiem sensowne. Oba układy mogą przecież w pełni odciążyć procesor komputera w operacjach graficznych (IGP) czy muzycznych (MCP).

Na koniec jeszcze krótko o różnicach między nForce a chipsetem w Xbox. Tam mostkiem północnym jest IGP-128, z tym że jądro graficzne GeForce2 MX zostało zastąpione układem lepszym od GeForce3 (NV25?), kontrolery pamięci pracują z częstotliwością 200 MHz każdy (więc oferują sumaryczną przepustowość 6,4 GB/s), zaś interfejs dla procesora to AGTL (dla Pentium III). Z kolei mostek południowy w przypadku Xbox nazywa się "MCP-X" i zasadniczo jest to MCP-D, jednak pozbawiony obsługi magistrali PCI.

Skoro już wspomnieliśmy o magistrali AGTL, może wyjaśnijmy jeszcze, dlaczego nForce został przystosowany dla procesorów AMD, a nie także Intelowych Pentium 4. Przecież przepustowość pamięci 4,2 GB/s oferowana przez nForce idealnie idzie w parze z przepustowością magistrali P4 (400 MHz, 3,2 GB/s). Interfejs do samego procesora Pentium 4 jest już bowiem gotowy. Jedyne, co powstrzymuje NVIDIĘ przed wypuszczeniem chipsetu dla tych procesorów to... sam Intel, który nie chce udzielić NVIDII licencji na produkcję chipsetów dla Pentium 4. Miejmy jednak nadzieję, że Intel zmieni swą decyzję...

Kończąc opis nForce, chciałem Wam polecić tę stronę. Zawiera ona krótką, ale naprawdę efektowną demonstrację nForce przygotowaną przez NVIDIĘ. Sprawdźcie, bo warto!

Myślę, że dość już mamy wszyscy tego żargonu technicznego, pora zabrać się za testowaną płytę!

Ocena artykułu:
Brak ocen
Zaloguj się, by móc oceniać
*Konto usunięte* (2003.03.04, 22:39)
Ocena: 0
No, Pila mnie zakatrupi jeżeli nie przeczytam tej recenzji po raz drugi, no to trzeba będzie. Hmm ciepły posiłek, czy ktoś sugeruje, że mi coś ugotuje, co Pila? smilies/smile.gif
kiaad (2003.03.04, 22:42)
Ocena: 0

0%
raczej nie smilies/smile.gif



ps. fajna recenzja smilies/bigsmile.gif
pila (2003.03.04, 23:13)
Ugotuje, hę? Może jeszcze z dostawą do domu? smilies/wink.gif
pila (2003.03.04, 23:14)
A przeczytałeś całą? smilies/smile.gif
*Konto usunięte* (2003.03.05, 10:54)
Ocena: 0
Pila, ja widzę, że się rozumiemy bez słów (prawie bez słów;-))
*Konto usunięte* (2003.03.05, 18:26)
Ocena: 0
hm jak kreci sie na tej plycie ,jak zachowuje sie kontrloer pamieci przy fsb 166 ?
pila (2003.03.05, 22:09)
Tego już niestety nie jesteśmy w stanie sprawdzić - to jest artykuł sprzed roku, płyty od roku już nie mamy smilies/sad.gif
Zaloguj się, by móc komentować
Artykuły spokrewnione
Poradniki spokrewnione
Facebook