Чипсеты Intel Alderwood/Grantsdale: первое знакомство – THG.RU

Видение будущего от Intel и что стоит за выпуском Alderwood/Grantsdale?

Intel агрессивно продвигает новый набор технологий, или, по крайней мере, ситуация выглядит похоже – если вы учтёте большое число продуктов и технологий, которые Intel представит в этом году. Однако дорога Intel не такая гладкая и ровная, как компания желала показать на февральском IDF.

В эти дни в Intel происходит много закулисных дел. Некоторыми индикаторами можно считать задержку 90-нм мобильного процессора Dothan и неадекватную доступность быстрых версий процессора Prescott, а также уклончивые ответы по поводу выпуска новых чипсетов Alderwood и Grantsdale.

Первое и самое главное – для запуска обеих платформ требуется наличие на рынке всех необходимых компонентов. В большом списке изменений значится выход на рынок памяти DDR2 с производительным потенциалом, внедрение последовательной шины PCI Express для замены AGP (в средней перспективе – PCI), радикальная реструктуризация систем и материнских плат для соответствия форм-фактору BTX, а также новый сокет процессора LGA775.

Последняя особенность никаких проблем для Intel не представляет, поскольку адаптация процессора к новой упаковке пройдёт быстро. Кроме того, память DDR2 уже присутствует на рынке в небольших количествах и по высоким ценам. С графическими картами ситуация труднее, поскольку ATi и nVidia до сих пор спорят насчёт правильной стратегии: лучше реализовать “родное” решение PCIE, как произошло в случае с ATi, или лучше использовать чипы AGP с мостами PCIE, как выбрала nVidia, – в любом случае, и те, и другие карты вряд ли можно купить.

А как насчёт BTX? Обозначая сокращение термина “расширенная сбалансированная технология” (Balanced Technology Extended), этот форм-фактор знаменует радикальные изменения для материнских плат и корпусов. Однако внедрение форм-фактора BTX будет проистекать независимо от выпуска новых системных технологий.

Ниже мы детально рассмотрим новые технологии и планирование продуктов Intel.

Форм-фактор BTX: более эффективная раскладка компонентов

Intel уже описала стандарт BTX в прошлом году. В первой половине 2004 года мы должны увидеть лишь спорадическое появление материнских плат BTX (и то при удачном стечении обстоятельств), и вряд ли платы BTX будут доминировать на рынке до наступления 2005 года.

Существует три причины перехода с форм-фактора ATX на BTX: уменьшение проблем с охлаждением, снижение уровня шума системы охлаждения и более удобная раскладка компонентов для построения маленьких систем.

Некоторые изменения, не столь очевидные, касаются электрических разъёмов. 24-контактный разъём физически аналогичен ATX12V, обычно использующемуся в ПК, за исключением соответствия электрической спецификации CFX12V. Разъём отличается от ATX тем, что там присутствуют четыре дополнительных контакта для 3,3, 5 и 12 В, включая “землю”.

Хотя BTX-совместимые материнские платы и используют стандарт CFX12V, они будут прекрасно функционировать с обычными блоками питания ATX – при условии использовании дополнительного 4-контактного кабеля питания (который не входит в спецификацию BTX).

Охлаждение стало горячей темой для критики форм-фактора ATX, поскольку спецификация ATX не гарантирует хорошего прохождения воздуха внутри корпуса ПК. Наоборот, старый стандарт не предусматривает путей прохождения воздуха, блоки питания разных производителей сильно отличаются друг от друга по воздушному потоку, производители могут размещать различные компоненты по своему желанию, а для установки дополнительных вентиляторов не предусмотрено каких-либо предписаний. Результат, к примеру, получается следующим: если корпус ПК создан с учётом минимально возможной стоимости, то он, скорее всего, не обеспечивает должного охлаждения для последних процессоров.

На первый взгляд, форм-фактор BTX не слишком фундаментально отличается от ATX. Однако если вы внимательно посмотрите, то заметите важные изменения в деталях. Форм-фактор BTX предусматривает линейное расположение компонентов. Это гарантирует хорошее прохождение воздуха внутри корпуса ПК (идеально – спереди назад) с минимально возможными препятствиями. Линейная раскладка также снижает турбулентность воздушных потоков, что уменьшает уровень шума.

Выпущены новые спецификации и для блоков питания – физически разъём остался тот же самый, 24-контактный, известный по спецификации ATX12V.

Объёмные области

Как вы знаете, между различными компонентами в системах ATX то и дело происходят физические конфликты – они часто являются барьером, мешающим пользователю установить новые компоненты. К примеру, мощные современные кулеры процессора часто бывает невозможно установить из-за слишком близко расположенных конденсаторов. Второй пример: для расширения системной памяти иногда приходится вынимать половину компьютера, поскольку процессу мешают кабели и компоненты. Да и не следует упускать из внимания такие факторы, как электромагнитные помехи и улучшение проводки линий материнской платы. В результате упомянутых проблем и была начата разработка форм-фактора BTX (кстати, известного раньше под кодовым именем “Big Water”).

BTX решает указанные проблемы, разделяя систему на объёмные области (Volumetric Zones), выделенные для каждого вида комплектующих. Существуют зоны для компонентов материнской платы, компонентов корпуса, компонентов, трудно поддающихся классификации (к примеру, это карты расширения, кабели, воздуховоды) и других (скажем, приводы, расширения передней панели). Соответственно, в будущем вы сможете устанавливать в подобные системы только те компоненты, которые соответствуют форм-фактору BTX (то есть не выходят за пределы своей объёмной области).

BTX, MicroBTX, PicoBTX

Спецификация BTX 1.0 оговаривает три размера материнских плат: BTX, MicroBTX и PicoBTX – последний, определённо, является ответом Intel на платформы VIA MiniITX, которые приобрели довольно высокую популярность. Ширина плат BTX составляет 325 мм для BTX, 264 мм для MicroBTX и 203 мм для PicoBTX. Если полноразмерные платы BTX предназначены для стандартных настольных систем, то решения MicroBTX нацелены на компактные ПК, а PicoBTX – на компактные системы развлечения, автомобильные системы и компактные промышленные ПК.

Охлаждение ключевых компонентов с помощью термального модуля

Спецификация BTX предусматривает использования термального модуля (Thermal Module), который позволит сохранять на низком уровне температуры ключевых компонентов, включая процессор P4 Prescott, выделяющий большое количество тепла, а также графическую карту и чипсет. Он будет состоять из массивного радиатора (технологический образец Intel использует радиальные рёбра) и воздуховода, подключающегося к отверстию в задней части корпуса, – для выхлопа воздуха. Подобное решение в комбинации с линейной раскладкой может оказаться довольно эффективным.

Поскольку все компоненты расположены по ходу воздушного потока термального модуля, то в будущем вентиляторы графической карты и северного моста уйдут в небытие. Спецификация BTX оговаривает два размера термального модуля, при этом меньший модуль предназначен для систем MicroBTX.

В зависимости от версии BTX используется термальный модуль типа I или II. Они отличаются по высоте примерно на 2,5 см.

DDR2: 200 и 266 МГц – для начала

У модулей DDR2 контакты расположены ближе друг к другу, поскольку их число увеличилось со 184 до 240.

В отличие от истории с появлением памяти DDR, которая сегодня “разгоняется” многими производителями до частот выше 233 МГц, JEDEC уже 12 сентября 2003 года ратифицировала спецификацию DDR2. Спецификация должна предотвратить появление проблем с совместимостью, и, похоже, так оно и будет, учитывая широкую поддержку DDR2 в ИТ-индустрии и её рассмотрение в роли следующего поколения памяти после DDR.

DDR2 базируется на хорошо себя зарекомендовавшей технологии удвоения передачи данных (Double Data Rate). Она предусматривает передачу сигнала по обоим фронтам тактового импульса (по нарастающему и ниспадающему). В результате реальные тактовые частоты 200 МГц и 266 МГц соответствуют эффективным тактовым частотам DDR2-400 и DDR2-533. Затем появится память DDR2-667 и DDR2-800, но вряд ли мы увидим её в этом году.

Среди новых технических особенностей DDR2 можно отметить новую систему терминации сигнала прямо на чипах памяти (ODT, On Die Termination), уменьшенный размер страниц (требует меньше энергии для активации) и фиксированные длины пакетной передачи (burst length) по четыре или восемь тактов. В последнем случае спецификация DDR2 подразумевает новый пакетный режим передачи, названный “последовательность полубайтов” (Sequential Nibble), в котором каждый байт разделяется на два 4-битных полубайта. В результате становятся возможны пакетные передачи по восемь тактов в режиме чередования, поскольку каждый новый столбец матрицы памяти может использоваться вместе с новой 4-битной предварительной выборкой.

Использование отсроченного CAS (Posted CAS) позволяет выдавать команду CAS напрямую после сигнала RAS без каких-либо коллизий. Это упрощает дизайн контроллера и повышает скорость работы с памятью.

Дальнейшие отличия между DDR и DDR2 касаются деталей: вместо упаковки TSO (Thin Small Outline) разрешается использовать только упаковку FBGA (Fine-Line Ball Grid Array). Помимо сокращения цепей и снижения сигнального шума, FBGA является более компактной, позволяя создавать память с высокой плотностью. Ещё одно отличие – модули DDR2 DIMM работают на 1,8 В вместо 2,5 В памяти DDR, что снижает тепловыделение и позволяет в средней перспективе достичь больших тактовых частот.

Что касается ширины, то модуль DDR1 поместился бы в 240-контактный сокет DDR2, если бы не другая позиция ключа.

Задержки/латентность DDR2

Источник: Micron DesignLine Vol. 12, 3Q03

Источник: Micron DesignLine Vol. 12, 3Q03

На иллюстрациях показаны задержки во время процесса чтения. Однако задержки при записи тоже претерпели изменения: если обычная память DDR может записывать данные сразу же через такт после команды записи, в случае DDR2 это невозможно по причине более высоких тактовых частот. Поэтому задержка записи высчитывается по задержке чтения путём вычитания одного такта.

Сравнение DDR с DDR2

Источник: Micron DesignLine Vol. 12, 3Q03

DDR2: частоты и скорости

Более интересны потенциальные тактовые частоты и пропускная способность при работе в двухканальном режиме (правая колонка):

* Источник: сайт Corsair

От DDR2-533 в двухканальном режиме мы получим скорость 8 533 Мбайт/с (8,33 Гбайт/с) – звучит неплохо. Однако существуют два важных фактора, снижающих дополнительный потенциал по производительности. Во-первых, возросли задержки обращения до уровня CL 4 и 4-4-12, и они могут ещё увеличиться. Во-вторых, частота 533 МГц (DDR) означает асинхронную работу с 800 МГц FSB процессора P4 (QDR) в отношении 2:3 – раньше это часто не всегда было оправданно.

Быстрый запуск: Corsair CM2X512

В начале этого года Corsair уже выслала нам первые модули памяти DDR2-533 для тестирования – в то время было сложно найти производителя, который пошёл бы на такой шаг, поскольку продукция многих из них всё ещё находилась в стадии разработки или была наводнена ошибками.

PCI Express: до 8 Гбайт/с

Внимательно всмотритесь в этот логотип – он будет с нами ближайшие несколько лет.

Самый быстрый и самый медленный: слоты x16 PCI Express (сверху) и x1.

Шина PCI и порт AGP уйдут в небытие – их сменит шина PCI Express. В отличие от PCI, эта шина использует последовательный протокол, позволяющий работать между всеми подключёнными устройствами на полной скорости. PCI и PCI-X, напротив, являются параллельными шинами, чья пропускная способность разделяется между всеми устройствами. PCI Express обладает ценным преимуществом на время перехода – она программно-совместима с PCI. Однако мы достаточно быстро поняли, что PCI Express нельзя считать заменой PCI-X в долгосрочной перспективе, – но подробнее об этом чуть позже.

Одно последовательное подключение PCI Express предусматривает тактовую частоту 2,5 ГГц. Шинный протокол использует передачу 10 бит для актуальных восьми бит, что приводит к получению пропускной способности 2 Гбит/с или 256 Мбайт/с. В зависимости от типа подключения, шина может работать в дуплексном режиме, то есть обеспечивать передачу данных на скорости 256 Мбайт/с – в сумме это даёт 512 Мбайт/с.

Добавляем линии – увеличиваем производительность

PCI Express была изначально разработана с учётом хорошей масштабируемости, поэтому неудивительно, что увеличение производительности достигается с помощью повышения числа линий. Существуют следующие спецификации:

* не предназначен для использования в настольных ПК

Сверху – обычный слот PCI, снизу – слот x16 PCI Express.

Графические карты PCI Express

Все графические карты PCI Express подключаются через слот x16 PCI Express. В результате достигается пропускная способность потока в одном направлении 4 Гбайт/с, а в обоих направлениях – 8 Гбайт/с, что в два/четыре раза превосходит скорость AGP 8x. Что это даст на практике – пока предсказать сложно. Однако мы внимательно изучим этот вопрос в будущем отдельном исследовании.

Путаница с совместимостью?

Механическая совместимость слотов для различных скоростей PCI Express может легко привести к путанице. Дело в том, что физически разъём мало говорит о скоростях PCI Express, на которых она может работать. К примеру, вы можете подключить x8 карту PCI Express (они появятся позднее) в быстрый слот x16, хотя на самом деле карта может работать только с четырьмя линиями, то есть поддерживать 4x PCI Express.

PCI-X против PCI Express

Как видно на иллюстрации, стандарты параллельной PCI на 5 и 3,3 В несовместимы. Источник: Digi PCI Technology Overview.

При просмотре сравнительной таблицы ниже вы можете поставить под сомнение необходимость использования PCI-X. Однако следует помнить, что PCI Express, главным образом, предназначена для настольных ПК, в то время как PCI-X останется превалирующим производительным интерфейсом для high-end рабочих станций и серверов. Наконец, PCI-X 1066 сможет обеспечить скорость до 8,5 Гбайт/с.

Socket 775: процессор без ножек

Самая заметная особенность Socket 775 – наличие ножек вместо отверстий и металлической рамки.

Даже знакомые с компьютером люди часто восхищаются новой упаковкой процессора и сокетом. Новичок имеет 775 контактов, поэтому он называется Socket LGA775. Аббревиатура LGA означает Land Grid Array – под ней скрываются плоские контакты процессора. Ножки теперь стали частью сокета.

Изначально процессоры с сокетом LGA использовались только в серверных системах, затем число ножек процессоров в настольных системах начало стремительно расти, и появилась необходимость в новых решениях. Так что развитие LGA775 заключается в увеличенной плотности ножек и лучших электрических характеристиках. Недостаток новой упаковки – её существенно возросшая стоимость, но для огромных объёмов производства Intel это вряд ли будет заметно.

Чтобы обеспечить надёжный контакт между поверхностью процессора и сокетом, механика последнего тоже подверглась изменениям. Если рукоятка блокировки и осталась на своём месте, то теперь её основное назначение заключается в прижимании металлической рамки к процессору для улучшения контакта (см. фотографии).

После отжимания рукоятки (слева) вы можете открыть металлическую рамку.

Благодаря отсутствию ножек, с процессором можно обращаться менее деликатно. Однако при работе с сокетом следует вести себя аккуратнее, чтобы не погнуть или сломать ножки.

При закрытии рамки на процессор прикладывается давление с двух сторон.

Для закрепления процессора нужно защёлкнуть рукоятку.

Сравнение: Socket 478 и Socket 775

Старый против нового: LGA775 (слева) и PGA478.

Prescott для Socket 775

Внутренняя начинка нового процессора не изменилась – перед нами по-прежнему Pentium 4 Prescott. Идея Intel понятна: процессоры, быстрее анонсированной недавно модели 3,4 ГГц, не будут выпускаться для Socket 478. Процессоры, работающие на частоте 3,6 ГГц и выше, потребуют новой платформы с Socket 775. С другой стороны, изначальная частота процессоров для платформы 775 будет 2,8 ГГц. В середине этого года варианты P4 Extreme Edition укрепят верхний диапазон ассортимента процессоров Intel для Socket 775.

Northwood для PGA478, Prescott для LGA775 и старый соперник AMD Athlon 64 на заднем плане.

Prescott против Northwood: заглядываем внутрь

Мы не смогли устоять: поскольку ядро Prescott известно своим высоким тепловыделением, мы сняли распределитель тепла у обоих процессоров. Обнаруженное нас удивило – распределитель тепла настольно жёстко прикреплён к процессору, что при его удалении мы повредили кристалл и убили процессор. Наши рекомендации пользователям: даже не пытайтесь сделать это самостоятельно.

Чипсеты Grantsdale/Alderwood в деталях

Видение компьютеров 2004 года от Intel.

Первое значимое изменение касается изменённого интерфейса между северным мостом (GMCH – Graphics and Memory Controller Hub) и южным мостом (ICH – I/O Controller Hub). Скорость старого интерфейса HI 1.5 была ограничена 266 Мбайт/с. Новый интерфейс, названный Direct Media Interface (DMI), работает совершенно по-другому. В соответствии с Intel, старый южный мост (скажем, ICH5 по ценовым соображениям) здесь использовать нельзя.

DMI является интерфейсом точка-точка и работает на частоте 100 МГц. Пропускная способность интерфейса составляет 1 Гбайт/с в одном направлении. Пока мы ничего не знаем о попытках соединения северного и южного мостов по открытым последовательным интерфейсам, типа PCI Express (или HyperTransport в случае систем AMD).

Intel будет использовать при продвижении новых чипсетов такие маркетинговые лозунги, как беспроводная сеть WLAN (802.11 a/b/g), поддержка Dolby Pro Logic IIx (включая автоматическое переопределение разъёмов звука, чтобы пользователь не искал нужный разъём), графическое ядро Intel Extreme Graphics 3 с аппаратной поддержкой DirectX9 (за исключением вершинных программ), плюс возможность подключения двух дисплеев.

Северный мост: стратегия не изменилась

Северный мост 875P слева, Alderwood – справа. Площадь кристалла не особо изменилась: 102 против 109 мм² (соответственно).

Вполне очевидно, что Intel продолжит использовать успешную стратегию с новым семейством чипсетов. На смену Springdale (865) придёт Grantsdale, в то время как Alderwood заменит Canterwood (875P). Да, и “лазейка”, позволившая производителям материнских плат запускать чипсеты 865PE с технологией ускорения доступа к памяти (PAT) от 875P работать уже не будет.

Однако два чипсета имеют только одно значимое отличие. Если Grantsdale будет поддерживать память DDR и DDR2, то high-end модель Alderwood будет работать только с DDR2. Ни один чипсет не будет оснащён интерфейсом AGP. Независимо от перехода на PCI Express, это решение можно признать дальновидным, поскольку потребители первое время смогут использовать встроенное видеоядро Intel Extreme Graphics, ещё больше увеличив долю Intel на этом рынке: G-версия нового чипсета будет предназначена для “бюджетных” рынков.

Другие новости касаются сетевого интерфейса: если гигабитные сетевые адаптеры Ethernet у 875P и 865PE подключались по специальному интерфейсу CSA, то в чипсетах Alderwood и Grantsdale для этого будет использоваться PCI Express.

С учётом всех сделанных технологических изменений, Intel оставит модельные номера 800 и переключится на более высокие числа.

Южный мост: ICH6, ICH6R, ICH6W

На этот раз доступных южных мостов будет не два, а три. ICH6 – это самая простая версия, обеспечивающая четыре порта Serial ATA и один канал UltraATA/100. Шина PCI будет по-прежнему поддерживаться, в дополнение к четырём интерфейсам x1 PCI Express.

Мост ICH6-R соответствует ICH5-R, однако сейчас он поддерживает режимы RAID 0, 1 и 0+1 благодаря удвоенному количеству портов Serial ATA.

Наконец, ICH6-W будет также обладать возможностью подключения беспроводной сети стандартов 802.11 a/b/g.

Тестирование

Мы провели некоторые тесты, используя три материнские платы от хорошо известных производителей. К сожалению, мы получили только один модуль DDR2 DIMM, который ограничил наше тестирование одноканальной работой с памятью. К тому же, мы хотим особо подчеркнуть, что материнские платы пока далеки от розничных экземпляров (степпинг чипсета A0) – они могут не отражать уровень производительности финальных моделей.

Также мы провели только неграфические тесты, поскольку мы использовали старую карту GeForce4 MX440 с 32 Мбайт памяти и интерфейсом PCI. К сожалению, найти работоспособные карты PCI Express пока что очень трудно.

Мы использовали установочную утилиту для чипсетов Intel версии 6. Хотя она пока ещё имеет статус альфы, мы не обнаружили каких-либо проблем со стабильностью. Конфигурация тестовой системы соответствует платформе P4, которую мы использовали в обзоре процессоров Prescott – за исключением использования одного модуля Corsair DIMM на 512 Мбайт.

MainConcept MPEG Encoder

Кодер MainConcept MPEG-2 не показывает ощутимой разницы между 875P и Alderwood.

PCMark 2004

SiSoft Sandra Pro 2004

WinRAR 3.20

Конкуренты: SiS и VIA

Два основных конкурента на рынке чипсетов P4 сегодня находятся в состоянии спячки, хотя они и объявляют определённые изменения в своих планах. Недавно SiS анонсировала свой южный мост с поддержкой PCI Express, названный SiS965. В этом отношении SiS даже несколько опередила выход PCI Express.

В отличие от новых южных мостов Intel, SiS965 продолжит поддержку двух каналов UltraATA, однако число слотов x1 PCI Express здесь сокращено до двух (чего, в принципе, некоторое время будет вполне достаточно). Никаких причин для изменения соединения между мостами здесь нет, поскольку собственный стандарт SiS MuTIOL достаточно быстр – он обеспечивает пропускную способность 1 Гбайт/с.

То же самое можно сказать и про VIA Technologies, где для связи северного и южного мостов служит интерфейс Ultra V-Link. В середине года чипсет PT890 должен заменить PT880. Новый чипсет станет прямым конкурентом линейке Intel Grantsdale и Alderwood, а также будет поддерживать память DDR2-667 на 333 МГц с самого начала. Более того, слот x4 PCI Express будет дополнять порт x16 PCIE для графики. Однако варианту чипсета со встроенным графическим ядром (PM890) придётся довольствоваться слотом x2 PCIE.

Выпуск линейки чипсетов под Athlon, включающую KT600 и KT880, будет прекращён, однако чипсет K8T800 для Athlon64 сменится K8T890, предлагающим сходные PT890 функции. Однако до его появления на рынке может пройти полгода.

Новый южный мост, названный VT8251, обеспечит дополнительные возможности по связи, предложив четыре порта Serial ATA с поддержкой RAID, два канала UltraATA, порт x1 PCI Express и поддержку звука Dolby Pro Logic.

Заключение

Как мы полагаем, следующее поколение чипсетов Intel будет выпущено на рынок в мае, однако мы в достаточной степени уверены, что оно не поднимет столько шума, сколько можно было бы предположить по количеству технологический инноваций. Да это, в общем-то, и не нужно, поскольку цель здесь совсем другая.

Улучшения, рассмотренные нами выше, в первую очередь, призваны устранить недостатки, которые уже давно досаждают разработчикам: плохую вентиляцию систем стандарта ATX, чрезмерный уровень шума системы охлаждения, долгий поиск разъёма для подключения колонок или микрофона, неоднородные возможности по сетевым подключениям и т.д.

Учитывая количество улучшений, обновление линейки чипсетов Intel не только знаменует начало новой эпохи фундаментальных архитектурных изменений, но также является попыткой захвата доли рынка во всех областях. Рост – это хорошо, но выиграют здесь не все.

Возьмём в качестве примера звук высокого разрешения Intel: звук 7.1 с поддержкой Dolby Pro Logic IIx (ранее известный как проект Azalia) – вещь замечательная. Однако множеству мелких производителей материнских плат придётся идти по очень тонкому льду – лицензионные отчисления за поддержку этой функции слишком велики и практически перекроют маржу прибыли, которая и так невелика.

Кроме того, планы Intel включают 16 материнских плат производства самой Intel. При таком обилии технологических улучшений для производителей материнских плат наступают нелёгкие времена – ведь им нельзя отставать.

Вообще, мы бы не очень хотели увидеть рынок, на котором доминирует только Intel, и который теперь расширился от кремния до компьютеров barebone.