Чипсеты для процессоров AMD

В начале августа 2005 года неизбежное свершилось - одна из наиболее удачных и долгоживущих за всю современную компьютерную историю компьютерных платформ - AMD Socket 462 (Socket A) официально "канула в лету". Жаль, конечно, но время неумолимо - сейчас все большую актуальность получают новые технологии, наиболее значимая из которых, определяющая как современный облик компьютера, так и его ближайшее будущее - системная шина PCI Express. От своих предшественников она отличается высокой пропускной способностью и прекрасными возможностями масштабирования.

В каждом канале шины PCI-E данные передаются одновременно в обоих направлениях по двум парам проводов (или дорожек на печатной плате) по дуплексной схеме. В настоящее время теоретическая пропускная способность одного симплексного канала составляет 2,5 Гбит/с в одну сторону или 5 Гбит/с в обе. Такой скорости вполне достаточно для применения в качестве внутренней системной шины.

И пусть сегодня, несмотря на более чем годовую историю своего развития, доля PCI Express-чипсетов все еще незначительна, тем не менее, за ними будущее - ведь уже ко второму полугодию 2006 года ожидается превышение общего числа системных плат для процессоров AMD Athlon 64 с поддержкой PCI-Express над платами, поддерживающими традиционный графический интерфейс AGP8X.

Семейство процессоров Athlon 64, представленное в 2003 году, в настоящее время стало основным модельным рядом CPU, предлагаемым компанией AMD для настольных компьютеров. В их основе лежит чрезвычайно удачная архитектура К8, отличительные черты которой - совместимость с 64-бит расширениями AMD64, связь с "внешним миром" посредством высокоскоростной шины Hyper Transport и, пожалуй, самое главное - наличие в процессорном ядре встроенного контроллера памяти.

Одной из самых характерных (и не самых приятных) черт платформы AMD является излишне большое количество типов поддерживаемых ею процессорных разъемов. Помимо постепенно теряющего актуальность разъема Socket 940, позволяющего использовать наряду с серверными процессорами Opteron еще и первые модели Athlon 64 FX, активно развивается платформа Socket 754, предназначенная для создания недорогих вычислительных систем на базе процессоров Athlon 64/Sempron с одноканальным контроллером памяти, а также более "серьезная" платформа Socket 939 для процессоров среднего класса Athlon 64 с двухканальной памятью, обеспечивающих высочайшую производительность. Но, благодаря универсальности архитектуры AMD64, с многообразием конструктивных исполнений процессоров AMD проблем у потребителей гораздо больше, чем у производителей - ведь один и тот же набор микросхем может использоваться для создания системных плат с любым из трех перечисленных типов процессоров. Несмотря на то, что практически все современные PCI-E чипсеты для платформы AMD были анонсированы в течение 2004 года, даже сейчас системные платы на большинстве из них являются редкостью на прилавках компьютерных магазинов. Исключение составляет разве что чипсеты NVIDIA из семейства nForce4, да, отчасти, VIA K8T890.

NVIDIA

Чипсет NVIDIA nForce4 стал не только первым реально появившемся на рынке чипсетом для платформы AMD K8 с поддержкой шины PCI Express но и наиболее функциональным среди всех известных конкурентов. А именно функциональными возможностями и определяется "лицо" чипсетов для AMD64, ведь из-за того, что контроллер памяти у них интегрирован в процессор, производительность всех современных чипсетов практически одинакова. Именно отличная "функциональность" чипсетов nForce4 и стала причиной того, что они в настоящее время являются основой для "топовых" материнских плат для процессоров Athlon 64 в исполнении Socket 939.

Чипсет nForce4 разработан не с "чистого листа", а основывается на достаточно удачном nForce3 250Gb. Также, как и предшественник, он состоит из одной микросхемы MCP, содержащей в себе все периферийные и коммуникационные контроллеры. Похоже, что для платформы AMD64 подобная схема чипсета является оптимальной, поскольку в нем отсутствует контроллер памяти. С другой стороны, относительно большой размер получившегося чипа (10,5 x 8,1 мм) приводит к меньшему выходу годных кристаллов, чем обеспечивает традиционное раздельное решение с южным и северным мостом. Линейка чипсетов NVIDIA nForce4 представлена тремя продуктами. Базовая версия именуется "просто" nForce4, версия с расширенной функциональностью - nForce4 Ultra, и, наконец, интуитивно понятное улучшение отличает "топовую" версию - nForce4 SLI.

Базовая версия чипсета nForce4 соединяется с процессором по двунаправленной 800-мегагерцовой шине Hyper Transport (ширина шины 16 бит в каждом направлении), поддерживает 20 каналов шины PCI Express (16 из которых задействованы в графическом интерфейсе PCI-E x16), два независимых двухканальных контроллера SerialATA с пропускной способностью 150Мбайт/с, что позволило значительно расширить функциональные возможности по настройке и использованию RAID массивов. В частности, чипсет nForce4 поддерживает технологии RAID Morphing и Cross-Controller RAID. RAID Morphing значительно облегчает задачи конфигурирования RAID массивов, позволяя пользователю добавлять "на лету" в RAID массив новые диски, а также изменять уровень RAID массива ,например, преобразовать массив из RAID 1 в RAID 0. Вторая функция, как видно из названия (Cross-Controller RAID), позволяет объединять в RAID массивы как Serial ATA, так и Parallel ATA диски. Еще одна интересная функция называется Disk Alert. Она позволяет отслеживать корректность подключения жестких дисков, и, при возникновении какой-либо проблемы, сообщать об ошибке.

Все основные шины nForce4 разделены, что гарантирует комфортный "разгон" процессора (шина HyperTransport), не затрагивая при этом остальные шины: PCI Express, SATA или PCI. Кроме того, чипсет поддерживает 10 портов USB2.0 (тогда как все остальные производители ограничились восемью портами) и встроенный гигабитный сетевой контроллер.

Версия nForce4 Ultra отличается от базовой более скоростной 1000-мегагерцовой шиной HyperTransport, а также сетевым гигабитным контроллером, содержащим аппаратный ускоритель обработки сетевых пакетов Active Armor (программно-аппаратный брандмауэр). Интегрированный блок фильтрации TCP/UDP пакетов на аппаратном уровне освобождает центральный процессор от значительной части работы по фильтрации сетевого трафика, а простой в обращении даже для начинающих программный брандмауэр обеспечивает защиту системы от вирусов или атак из Интернета.

Помимо этого, пропускная способность контроллеров SerialATA увеличена до 300 Мбайт/с. В чипсет введена поддержка жестких дисков с технологией NCQ (Native Command Queuing, - оптимизированное исполнение запросов), а также функция "Hot Swap" ("горячая" замена SATA-дисков). Фактически, nForce4 Ultra стал первым чипсетом, в котором реализована полноценная поддержка спецификации SerialATA II. Впрочем, очень сомнительно, что столь высокая скорость SATA II сможет быть востребована в обозримом будущем, но с новым стандартом можно использовать концентраторы портов, позволяющих подключать к одному порту по два накопителя.

Самая мощная (и, естественно, самая дорогая) модификация - nForce4 SLI обеспечивает использование в системе одновременно двух PCI Express видеокарт NVIDIA в режиме SLI. Возможность появления "двух графических интерфейсов" в случае PCI Express реализуется достаточно просто: обычный канал PCI-E x16 физически "расщепляется" на два слота (формата PCI-E x8). Иными словами, в отличие от "базовой" и Ultra версий, чипсет nForce4 SLI способен изменять конфигурацию каналов шины PCI Express.

По большому счету, все чипсеты линейки nForce4 имеют только один более или менее выраженный недостаток - интегрированный 8-канальный звуковой контроллер соответствует уже устаревшему стандарту AC'97 (поддержка High Definition Audio отсутствует).

В самое ближайшее время ожидается появление новой версии "топового" чипсета NVIDIA - nForce 4 SLI 16x. Главной его особенностью станет поддержка функционирования двух видеокарт в режиме SLI, причем обе они смогут работать в полноценном режиме PCI-E x16, а не "усеченном" PCI-E x8, как это реализовано в "классическом" nForce 4 SLI.

Чипсет NVIDIA nForce 4 SLI 16x

Такое оказалось возможным после возвращения чипсета к классической двухмостовой схеме, состоящей из двух северных мостов: хорошо знакомого нам МСР (функционально не отличается от nForce4 Ultra) и его изрядно "усеченного" варианта SPP, имеющего только один канал PCI Express x16 и два - PCI Express x1. Немаловажным достоинством нового чипсета является возможность более гибкого дифференцирования различных вариантов nForce 4 для различных рыночных сегментов. Развивая данную тенденцию, компания NVIDIA ближе к концу сентября готовит к выпуску еще и интегрированную версию чипсета nForce 4, известную пока под кодовым обозначением C51. В качестве графического ядра планируется использовать один из вариантов GeForce 6200 TurboCache.

VIA

В предыдущие годы лидирующие позиции на рынке наборов микросхем для процессоров AMD занимала компания VIA. Даже в настоящее время, когда ее позиции серьезно пошатнулись под напором NVIDIA, рыночная доля VIA все еще достаточно велика. В конце прошлого года VIA анонсировала К8Т890 - первый свой набор микросхем с интерфейсом PCI Express для Athlon 64. Однако в то время анонс оказался "бумажным", то есть серийный выпуск нового набора системной логики сразу не начался. Более того, задержка длилась несколько месяцев, и массовые поставки системных плат на базе К8Т890 начались только нынешним летом.

В отличие от "топовых" решений NVIDIA, K8T890 позиционируется компанией VIA в качестве недорогого Mainstream-решения, обладающего достаточно современными возможностями. От своего предшественника - K8T800 Pro, новый чипсет отличаются только типом графического интерфейса: контроллер шины AGP8Х был заменен контроллером интерфейса PCI Express (20 независимых линий). 16 из них приходятся на графический порт PCI Express x16, а остальные четыре могут быть использованы производителями материнских плат произвольным образом.

Чипсет VIA K8T890

В то время как nForce4 состоит из одной микросхемы, K8T890 имеет классическую двухчиповую архитектуру. Чипсет от VIA состоит из северного и южного моста, которые соединяются фирменной шиной Ultra V-Link с пропускной способностью 1066 Мбайт/с. Северный мост набора микросхем К8Т890 подключается к CPU по двунаправленной системной шине HyperTransport (частота работы 1 ГГц, ширина - 16 бит в каждом направлении), в нем же располагаются все 20 каналов PCI Express.

Таким образом, характеристики чипсета в целом можно было бы назвать достаточно современными, если бы не устаревший южный мост VT8237R, которым в настоящее время комплектуется К8Т890, не позволяющий ему на равных конкурировать с nForce 4. Так, Serial ATA контроллер, встроенный в VIA VT8237R, поддерживает всего лишь два SATA/150 порта против четырех SATA/300 у nForce4 Ultra/SLI. Аналогичное сравнение можно провести и касательно сетевых контроллеров чипсетов. NVIDIA nForce4 имеет гигабитный сетевой контроллер с аппаратным средством сетевой защиты ActiveArmor, чипсет же от VIA снабжен лишь примитивным 10/100 Мбит/с сетевым контроллером. Подобное сравнение не в пользу VIA K8T890 можно провести даже в части поддержки USB 2.0 портов. У чипсета от VIA их всего восемь, в то время как NVIDIA nForce4 обладает десятью портами. Что же касается встроенного звука, то тут VIA K8T890, обладая поддержкой восьмиканального AC97 звука, nForce4 не уступает. А давно обещанный VT8251 не только не представлен до сих пор, но и все еще неизвестно, когда он появится.

Впрочем, несмотря на сравнительно скромные функциональные возможности VIA K8T890, чипсет этот может оказаться востребованным на рынке. Дело в том, что этот набор логики продается производителем дешевле, чем NVIDIA продает свой nForce4, соответственно материнские платы на основе продукта от VIA и стоят заметно дешевле своего основного конкурента. Немаловажным плюсом K8T890 при этом является тот факт, что он вполне подходит для экономных оверклокеров, поскольку способен обеспечивать независимое от HyperTransport тактование шин PCI и PCI Express. Таким образом, разгон Athlon 64 на платах, построенных на VIA K8T890, может выполняться без особых затруднений.

Чуть позже, ближе к осени текущего года, 890-я серия чипсетов должна пополниться еще одним представителем - VIA K8T890 Pro, в котором будет реализована технология DualGFX Express, обеспечивающая одновременную работу двух графических карт (по аналогии с пресловутой технологией NVIDIA SLI). Суть DualGFX Express заключается в возможности конфигурирования 20 линий PCI Express, присутствующих в северном мосте, таким образом, чтобы получить один полноценный порт PCI Express x16 и один PCI Express x4, который по своим электрическим параметрам будет совместимым с PCI-E видеокартами.

Хорошим дополнением к дискретному набору микросхем VIA K8T890/K8T890 Pro будет его интегрированный вариант - VIA K8M890 со встроенным видеоядром DeltaChrome IGP, обеспечивающим полную поддержку DirectX 9.

Ближе к концу 2005 года ожидается еще одна новинка от VIA - чипсет K8T900, в котором наконец-то будет реализована давно обещанная полноценная поддержка SLI по формуле "PCI-E x8 + PCI-E x8". Официально такая конструкция будет именоваться DualGFX Express Pro. Компаньоном VIA K8T900 должен стать изрядно припозднившийся южный мост VT8251, в котором появится поддержка SerialATA/300, NCQ, RAID уровня 5, дополнительных портов PCI Express для периферии и встроенного 8-канального звука класса HDA. Кстати, уже сейчас можно точно сказать, чего в VT8251 не будет: компания VIA полагает, что интеграция MAC-контроллера гигабитной сети в чипсет экономически и функционально неоправданна, так как один полноценный (MAC+PHY) внешний чип обойдется дешевле, а работать (по шине PCI-E х1) будет ничуть не медленнее интегрированного.

SiS

Несмотря на то, что системные платы на базе чипсетов от NVIDIA и VIA уже вовсю продаются, аналогичных продуктов на базе SiS я пока еще "живьем" не встречал. А ведь компания SiS является пионером в продвижении (по крайней мере, в анонсировании) наборов микросхем с интерфейсом PCI Express для процессоров Athlon 64. Ведь чипсет SiS756 был официально объявлен еще в марте 2004 года! Он выполнен по классической двухмостовой схеме и по своей функциональности очень близок к VIA K8T890.

Чипсет SiS756

Северный мост является ничем не примечательным PCI Express-мостом, имеющим только графический интерфейс PCI-E х16 и соединенный с южным мостом по собственному протоколу SiS MuTIOL, который обеспечивает пропускную способность до 1 Гбайт/с. Южный мост SiS965 гораздо более функционален, чем VIA VT8237R: он предлагает два дополнительных порта шины PCI-E х1, а также четыре порта SerialATA/150, хотя очередь команд NCQ не поддерживается. Полная же поддержка SerialATA/300 будет реализована только в новом южном мосте SiS966, который должен появиться ближе к концу года. Кроме того, сетевой контроллер SiS965 поддерживает гигабитный Ethernet.

Нетрудно заметить, что SiS756 предлагает только те функции, которые сегодня действительно востребованы, причем по минимальной стоимости. Так, четырех имеющихся портов SATA/150 хватит надолго, особенно с учетом того, что практически все современные приводы DVD имеют параллельный интерфейс. Да и отсутствие поддержки SATA/300 также не вызывает особых проблем, по крайней мере, в настоящее время, когда жесткие диски с таким интерфейсом еще не получили сколь-нибудь заметного распространения.

ATI

Попытку конкуренции с ведущими производителями чипсетов для AMD64 предприняла и компания ATI, после не вполне впечатляющего дебюта в деле создания наборов системной логики для процессоров Intel, выпустившая два набора микросхем - интегрированный Xpress 200 (кодовое название RS480), оснащенный графическим ядром на базе Radeon X300, и его дискретный вариант Xpress 200Р (кодовое название RX480). Их основные характеристики схожи с чипсетом VIA K8T890: у Xpress 200 классическая архитектура с двумя мостами, северные мосты оснащены 1-ГГц системной шиной Hyper Transport, одним портом PCI Express х16 и четырьмя - PCI Express xl. Официальным южным мостом чипсета является микросхема IXP400, однако возможно использование еще и микросхемы М1567 тайваньской компании ULi, поскольку обе они связываются с северным мостом по шине PCI Express.

Чипсет ATI Radeon Xpress 200

Базовая модификация Xpress 200 оснащена встроенным графическим ядром на базе Radeon X300 (с поддержкой DirectX 9), работающим на частоте 350 МГц, поэтому ему требуется активное охлаждение. Ядро обладает двумя пиксельными конвейерами с одним текстурным блоком каждый, а также четырьмя вершинными блоками - что очень даже неплохо для встроенной графики. При этом возможно как использование как разделяемой системной памяти UMA (Unified Memory Architecture), так и выделенный кадровый буфер (до 128 Мбайт), а также комбинировать оба эти способа (технология HyperMemory).

Очевидно, что в последнем случае производительность видеосистемы несколько возрастет по сравнению со вторым и достаточно заметно - с первым (но при этом также возрастет и конечная цена системной платы), однако сомнительно, что даже используя режим HyperMemory, производительность интегрированного видео достигнет уровня дискретного видеопроцессора ATI Radeon X300, не говоря уж о более "серьезных" видеокартах. Так что об игровом применении Xpress 200 речи идти не может. Южный мост IXP400 практически полностью повторяет мост VIA VT8237, разве что количество поддерживаемых портов SerialATA/150 увеличилось до четырех (против двух у VT8237). Также как и VIA, ATI полагает, что с появлением высокоскоростной шины PCI Express необходимость в интеграции гигабитного сетевого MAC-контроллера в чипсет отпала, так как один полноценный внешний чип обойдется дешевле, а работать будет ничуть не медленнее интегрированного.

ULi

Среди множества самых разнообразных решений, присутствующих сегодня на рынке PCI Express-чипсетов для процессоров AMD, одним из самых оригинальных является чипсет M1695, не так давно выпущенный тайваньской компанией ULi (бывшая ALi). Подход ULi к построению чипсета весьма удачен: оба его моста связаны 8-битной двунаправленной шиной HyperTransport, что дает дополнительную свободу выбора южных мостов. Поскольку архитектура HyperTransport поддерживает последовательное подключение нескольких устройств, ничего не мешает использовать, наряду с южным мостом M1567 (или вместо него), например, чипа AMD-8132 с поддержкой PCI-X (может использоваться в High-End рабочих станциях и серверах) или еще один мост с графическим интерфейсом PCI-E x16 (догоним и перегоним NVIDIA nForce 4 SLI 16x?).

Чипсет ULi M1695

При подключении северного моста M1695 к штатному M1567 на материнской плате могут быть реализованы одновременно три графических интерфейса - PCI Express x16, AGP 8х и PCI (последний - чисто теоретически, потому что мало кто сегодня помнит о существовании PCI-видеокарт). При этом в северном мосту имеется только графический интерфейс PCI-E x16 (плюс 4 дополнительных канала PCI-E x1), который может быть сконфигурирован как два канала PCI-E x8, т.е. чипсет поддерживает режим SLI для двух графических карт.

Южный мост M1567 содержит привычные интерфейсы - два порта UltraATA/133, два порта SATA/150, восемь портов USB 2.0, звук AC97 2.3, 6 слотов шины PCI и 100-Мбит/с LAN, а также полноценный интерфейс AGP 8X.

В свете очень высокой гибкости архитектуры M1695, позволяющей без проблем строить хорошо масштабируемые системы любого уровня (от начального и вплоть до High-End), продукту от ULi вполне по силам стать хорошей альтернативой для пользователей Athlon 64, и, по крайней мере, теоретически, потеснить на этом рынке NVIDIA. Но для этого тайваньской компании стоит сделать сущий "пустяк" - отрешившись от былого имиджа производителя исключительно "бумажных" чипсетов, довести свой продукт до стадии, когда его можно будет запустить в массовое производство.

Заключение

Заканчивая обзор, в котором мы рассмотрели все доступные в настоящее время PCI Express-чипсеты для платформы AMD64, и их ближайшие перспективы, давайте попробуем заглянуть чуть подальше: а чем же нас порадует следующий год? А "порадует" он нас очередной тотальной сменой платформы AMD. И связано это будет с планирующимся переходом на новый 940-контактный процессорный разъем Socket M2, который начнется во втором квартале 2006 года. Несмотря на то, что число контактов разъемов M2 и Socket 940 совпадают, они не будут совместимы друг с другом. Про совместимость с Soсket 939, естественно, и речи быть не может. Причина такого резкого "телодвижения" AMD заключается, по заявлениям представителей компании, в переходе на новую память типа DDR2-667. Хотя, честно говоря, лично у меня возникают большие сомнения в обоснованности таких заявлений - уж больно все похоже на очередную попытку компании AMD поправить свое финансовое положение за счет своих излишне доверчивых клиентов.

Все вопросы, замечания и пожелания можно и нужно задавать в конференции