nForce2. Предварительный обзор

Летом 2001 года на Computex nVidia объявила первую версию своего чипсета nForce. Очень сильно этим событием была обеспокоена VIA, поскольку с того момента она стала конкурировать не только с SiS, но и самым крупным графическим гигантом. А если вспомнить, что nVidia сделала с 3dfx, то опасения VIA кажутся вполне резонными, особенно учитывая весь тот объем шумихи, поднятой вокруг выпуска первого nForce.

Однако запуск первого чипсета не был безупречен. Прошло не менее трех месяцев с момента объявления чипсета на Computex, когда nVidia наконец-то представила широкой публике эталонные платы. А еще через несколько недель платы третьих производителей начали появляться на рынке, причем по сумасшедшим ценам. В то время последние чипсеты от VIA и SiS (KT266A, KT333, SiS745) обеспечивали тот же уровень производительности по значительно меньшим ценам. Что еще хуже, все меньшее и меньшее число пользователей желало использовать встроенную в nForce графику. Даже если производительность интегрированного видеоядра была сравнима с GeForce2 MX, чипсет вышел слишком поздно. 3D производительность была слишком слаба для домашнего пользователя, а для использования в офисе nForce был слишком дорогим. Парадоксально, но nForce стал жертвой 6-месячного цикла выпуска новых графических чипов. По причине большого разрыва между днем объявления и днем выпуска плат nVidia только лишь недавно стала получать OEM заказы на базе плат nForce.

С учетом прошлого опыта мы очень скептически подошли к анонсу nForce2 на Computex`2002. Однако nVidia учла свои прошлые ошибки, и основные производители материнских плат смогли показать свои решения на базе nForce2 (и даже на чипсете CK8 под Hammer), однако nVidia в то время отказывалась раскрыть детали чипсета.

На сегодняшний день nVidia уже полностью раскрыла всю информацию о чипсете, но первые платы появятся в продаже лишь в сентябре.

В Force2 nVidia уделила внимание двум аспектам: с одной стороны, чипсет выполнен на высоком технологическом уровне и достоин позиционирования на high-end рынок, с другой стороны nVidia обеспечила в nForce2 уникальную гибкость, которая позволит чипсету пройти и на другие рыночные сегменты.

Для чего нужны чипсеты?

При покупке нового компьютера люди обычно уделяют чипсету слишком мало внимания, что не совсем верно, поскольку производительность компьютера очень сильно от него зависит. Чипсет влияет на производительность намного больше, чем, скажем, обновление процессора с Athlon XP 1600+ до 1900+. И это не шутка: если первые DDR чипсеты под Athlon уже были быстрее своих SDRAM предшественников, они были быстро вытеснены следующим поколением чипсетов. В автомобилях никому и в голову не придет ставить двигатель от BMW на "Запорожец", а в компьютерном мире такое иногда, почему-то, происходит. Запомните, что чистая процессорная мощь мало что значит, если ваша остальная система представляет собой сплошной тормоз.

Главной функцией чипсета является обеспечение связи между всеми компонентами компьютера, или, говоря другими словами, чипсет есть инфраструктура. Чипсет содержит многочисленные компоненты, и, более того, он обеспечивает разнообразные интерфейсы для дополнительных компонентов (PCI, USB, AGP, IDE и т.д.). Как правило, чипсет состоит из двух частей (отсюда и название - chip - чип, set - набор) - северный мост и южный мост. Разделение на две части объясняется трудностью интеграции всех компонентов на один чип. К тому же подобный распределенный подход увеличивает гибкость в комплектации чипсетов - производитель может выбирать различные комбинации северных и южных мостов.

Северный мост обычно содержит процессорный интерфейс и контроллер памяти. В nForce и nForce2 в северный мост также интегрировано и видеоядро. Северный мост по размеру обычно больше южного, поскольку для соединения с процессором и памятью требуется множество дорожек. По этой причине все сложные чипы упаковываются в корпус BGA (Ball Grid Arrays), где все выводы находятся снизу чипа.

Многие годы для соединения северного и южного мостов использовалась шина PCI. Однако ее пропускная способность стала недостаточна для современных требований, поэтому производители чипсетов выработали какие-либо свои решения (V-Link у VIA, MuTIOL у SiS, i-Link у Intel и HyperTransport у AMD/nVidia).

Сегодня южный мост содержит, по крайней мере, PCI контроллер, контроллер флоппи-диска и IDE, последовательный и параллельный порты, USB и обеспечивает управление питанием. За последние годы южный мост оброс целым набором других функций, среди которых можно выделить разнообразные интерфейсы и кодеки для звука и сети. То есть производителям материнских плат остается лишь добавить простенькие контроллеры, которые намного дешевле отдельных PCI сетевых или звуковых карт.

Новый IGP

Если вам нужен чипсет для Pentium 4, то извините - nForce2, точно так же, как и nForce, выпускается только для процессоров AMD. Точно не известно, почему nVidia решила придерживаться именно такой позиции, но у компании существует аналогичный чипсет и для Pentium III. Не стоит забывать, что в Xbox также используется вариант технологии nForce. По некоторым слухам, nVidia вскоре должна представить чипсет и для Pentium 4.

Когда nVidia выпустила свой первый чипсет nForce, то компания решила отойти от классического названия "северный мост" в угоду "встроенному графическому процессору" (Integrated Graphics Processor, IGP). В IGP nForce2 улучшен дизайн оригинального IGP Crush 11/12 благодаря добавлению нового графического ядра и другим функциям.

Как и в первом nForce на базе ядра GeForce2 MX, в nForce2 IGP используется ядро GeForce4 MX. Ядро работает на частоте 250 МГц, что равняется тактовой частоте GeForce4 MX 420. Спецификации ядра GeForce4 MX не изменились (включая поддержку nView), так что вы можете более подробно ознакомиться с ними в соответствующей статье.

Графическое ядро GeForce4 MX занимает почти 70% кристалла IGP nForce2

Как и в случае с первым nForce, OEM и продавцы вряд ли будут довольны путаницей с цифрами, поскольку nForce2 имеет ядро GeForce4 MX. В зависимости от скорости памяти на вашей системе, производительность графического ядра будет находиться где-то между GeForce4 MX 420 и MX 440.

В nForce2, как и в первом nForce, используется двухканальный контроллер DDR памяти, который nVidia любит называть DualDDR (или TwinBank). 128-битная DDR шина памяти позволяет nForce2 обгонять Intel 850E по пропускной способности памяти, но, как и раньше, такая пропускная способность важна лишь при использовании встроенной графики. При отключении интегрированного видеоядра второй DDR канал становится практически бесполезен в подавляющем большинстве приложений.

nForce2 IGP поддерживает внешний AGP 8X, так что вы можете обновить видеосистему на что-нибудь более приличное. Внедрение интерфейса AGP 8X происходит как нельзя вовремя, поскольку осенью nVidia выпустит AGP 8X версии своих карт, не говоря уже о том, что NV30 будет также использовать AGP 8X. И хотя мы пока что вряд ли увидим какое-либо заметное увеличение производительности от перехода к AGP 8X, nVidia настаивает, что декодирование нескольких HDTV потоков быстро перегрузит AGP 8X. Теперь вы сможете сами догадаться о направлении будущего развития nVidia Personal Cinema.

Новый SPP

Параллельно с nForce2 IGP nVidia также анонсировала второй вариант северного моста - nForce2 системный процессор (System Platform Processor, SPP). SPP - это тот же nForce2 IGP за вычетом графического ядра, то есть он прекрасно подойдет для тех, кому напрочь не нужно встроенное ядро. Все остальные функции у IGP и SPP не отличаются.

Ниже мы свели сравнительные характеристики SPP и IGP в таблицу.

Двухканальная архитектура DDR

Сегодня двухканальную архитектуру DDR памяти имеют только лишь чипсеты nVidia nForce и Intel E7500. nForce2 стала третьим членом данной группы. Стоит отметить, что первая nForce показывала столь хорошую производительность встроенного видеоядра именно по причине использования двух каналов DDR памяти. Даже при использовании DDR400 64-битная DDR шина обеспечивает пропускную способность памяти на уровне 3,2 Гбайт/с, так что переход к двум каналам в данном случае действительно необходим.

Два канала DDR дают улучшение производительности в 3D играх только лишь при использовании встроенного видеоядра. Причина такого явления кроется в 133 МГц (эффективное значение 266 МГц) шине процессора Athlon XP, которая обладает пропускной способностью 2,1 Гбайт/с. При пропускной способности 2,1 Гбайт/с между IGP/SPP nForce2 и Athlon XP вы можете увеличить пропускную способность между IGP/SPP и памятью хоть в десять раз, но никакого выигрыша это не даст.

Учитывая, что большинство операций ввода/вывода съедают не больше 100 Мбайт/с пропускной способности, а звук и того меньше, вся пропускная способность выше 2,1 Гбайт/с будет попросту потеряна, если вы не будете использовать встроенное видеоядро. Включение интегрированного видео изменяет картину, поскольку вы знаете, что даже 10,4 Гбайт/с пропускной способности GeForce4 Ti 4600 не всегда достаточно на высоких разрешениях.

Два канала DDR работают точно так же, как и в первом nForce - с одним модулем DIMM чипсет выключает второй 64-битный DDR канал. Если же установить второй или третий модуль, то nForce2 IGP/SPP включит оба контроллера памяти. Как и в первом nForce, вы можете устанавливать DIMM различных размеров.
Если вы установите два модуля DIMM, 128 Мб и 256 Мб, то только первые 256 Мб памяти (размер наименьшего модуля, умноженный на число модулей) смогут быть доступны обоим 64-битным каналам памяти. Вся память выше 256 Мб будет доступна только лишь одному 64-битному каналу. Чипсет поддерживает до 3 Гбайт памяти, то есть он может использовать модули DIMM по 1 Гб, хотя стабильность системы в данном случае будет зависеть от изготовителя материнской платы.

Двухканальный контроллер памяти в nForce IGP/SPP поддерживает модули DDR266, DDR333 и DDR400. На самом деле, нам важна поддержка DDR333 и DDR400 только лишь при включении встроенного видеоядра. Как показало внутреннее тестирование nVidia, максимальная производительность nForce2 достигается при синхронной работе шины памяти и FSB (то есть при работе на 133 МГц FSB). Этот факт дает нам представление о ненужности лишней пропускной способности процессору, однако он несколько не соответствует тому, что мы видели на VIA KT333.

Чипсет VIA KT333 работает быстрее с DDR333 SDRAM, чем с DDR266, хотя по данным nVidia, nForce2, работающий на 266/266 (133 МГЦ DDR FSB и шина памяти) быстрее, чем KT333, работающий на 266/333 или 266/266. Поэтому подход nVidia к использованию DDR333 памяти несколько иной: рекомендуется включать ее синхронно с FSB, а преимущество в производительности будет получаться от более агрессивных задержек памяти. Как мы предполагаем, KT333 работает быстрее с DDR333 памятью по причине настройки контроллера памяти VIA именно под операции с DDR333 памятью, не беспокоясь за оптимизацию под DDR266 производительность. Как предполагает VIA, DDR333 станет самой распространенной памятью к концу этого года.

В любом случае, если вам не нужна встроенная графика, то использование DDR333 памяти на скорости DDR266 с лучшими задержками даст максимальную производительность на nForce (по данным nVidia). При включении встроенной графики нам будет уже важна максимальная пропускная способность.

Несмотря на утверждение nVidia, что синхронная работа шины дает максимальную производительность, nVidia оговаривает, что конечные пользователи смогут выбирать асинхронную работу шин FSB, памяти и AGP. И хотя такая функциональность все же больше зависит от производителя материнской платы, потенциально возможно изменение частот всех шин с шагом в 1 МГц. Наибольшее преимущества от этого получат "разгонщики" - они смогут выставить частоту AGP по спецификации и при этом разогнать FSB и шину памяти.

Динамический адаптивный спекулятивный препроцессор - вторая итерация

В IGP/SPP nForce2 встроен динамический адаптивный спекулятивный препроцессор второго поколения (DASP). nVidia не сильно распространяется об улучшениях, произошедших в нем по сравнению с первым nForce.

Как вы уже знаете по обзору первого nForce, DASP работает почти как аппаратная логика предсказаний в Pentium 4 и Athlon XP. Логика пытается угадать будущие обращения к основной памяти на основе предыдущих запросов. После этого логика запрашивает данные в буфер. Если эти данные затем будут востребованы процессором, то задержка при доступе к ним будет меньше на десятки наносекунд (по сравнению с доступом к основной памяти). Если данные в течение какого-либо времени не будут запрошены процессором, то они будут заменены другими данными, без всякого ущерба производительности.

В первом nForce использование DASP увеличивало производительности синтетических тестов до 30%, а приложений типа Adobe Premier и Windows Media Encoder - на 5-10%. Однако внедрение DASP не дало nForce заметного отрыва в производительности среди чипсетов конкурентов. Улучшенный контроллер памяти и специальные буферы в чипсете VIA KT266A вполне доказали его конкурентоспособность по сравнению с nForce, а KT333 даже превзошел nForce. Так что следует отнестись ко второму поколению DASP скептически, хотя его появление все же стоит отметить.

Два новых MCP

Хотя новый IGP и поддержка более высоких частот памяти нас вполне воодушевили, nVidia ставит по-прежнему сильный акцент на свой южный мост, называемый медиа-коммуникационным процессором (Media & Communications Processor, MCP). MCP соединяется по IGP/SPP шиной HyperTransport, поэтому MCP как нельзя лучше подходит на роль будущего южного моста для версии nForce2 под Hammer/K8. Если вам нужна более подробная информация о роли HyperTransport в nForce2, обратитесь к обзору первого nForce.

В nForce2 будут доступны два варианта MCP: собственно, сам MCP и MCP-T. Первый MCP совместим по контактам с MCP в nForce. Он поддерживает USB 2.0, ATA/133 и собственноручно разработанный nVidia контроллер Ethernet. В обычном MCP нет модуля обработки звука (Audio Processing Unit, APU), обеспечивается лишь простейшая поддержка AC’97 без встроенного DSP. Это дешевое решение для бюджетных материнских плат.

Нам же более интересен MCP-T, поскольку в нем добавлены: поддержка IEEE-1394a (FireWire), APU (не изменен по сравнению с первым nForce) и второй контроллер Ethernet. Данный контроллер разработан 3Com, и использование двух Ethernet контроллеров дает MCP-T функциональность "маршрутизатора на чипе". Благодаря двум встроенным контроллерам реализуется архитектура DualNet, когда на материнской плате можно устанавливать два дешевых порта 10/100 Ethernet.

Наиболее интересная конфигурация в данном случае заключается в подключении широкополосного соединения с Интернетом к одному порту, и домашней сети - к другому. Как известно, в нормальных странах обычный модем уже давно ушел в магазины антиквариата, поскольку вместо него используются уже другие технологии типа DSL. Идея nVidia "маршрутизатор на чипе" как нельзя лучше подходит концепции Intel, когда мощный домашний ПК выступает в роли сервера для всего остального.

Поскольку оба MCP используют HyperTransport для связи с IGP/SPP, производители материнских плат могут уменьшать цены благодаря использованию старых nForce 420/415/220 IGP совместно с новыми MCP. Также следует помнить, что звуковой блок в новом MCP-T не изменился, так что качество звука и производительность DSP по сравнению с первым nForce MCP тоже не изменились.

Ниже мы постарались свести характеристики MCP и MCP-T в таблицу.

UltraATA/133

Как и полагается новому чипсету, он поддерживает на сегодняшний момент самый быстрый интерфейс ATA - UltraATA/133. В данное время только лишь Maxtor поставляет диски с новым интерфейсом, и вряд ли мы увидим подобный интерфейс на дисках от Seagate или Western Digital. Дело в том, что большинство производителей, включая и Intel, проголосовало против UltraATA/133. Это не означает блокаду, отнюдь, просто большинство производителей решило подождать появления Serial-ATA.

Serial-ATA позволяет достичь пропускной способности до 150 Мбайт/с (хотя половина сегодняшних дисков не могут использовать и половину этого потенциала), что также означает долгожданное избавление от этих плоских шлейфов. Как вы наверняка догадались по названию, Serial-ATA переводит режим общения с диском из параллельного в последовательный, для чего нужно совсем немного проводов. Более того, при этом также уменьшается вероятность потери данных вследствие электромагнитных помех. К тому же широкие шлейфы часто мешают циркуляции воздуха.

И хотя UltraATA/133 явно достаточно для сегодняшних дисков, довольно странно, что nVidia не добавила интерфейс SerialATA к своему чипсету.

Стандартизируемся с SoundStorm

Аппаратная поддержка декодирования Dolby Digital в первом nForce приковала к себе достаточно много внимания, однако интересно отметить, что некоторые производители материнских плат так и не реализовали эту возможность MCP. Если каждый производитель оснащал плату аналоговыми выходами, то далеко не все поставили на платы цифровые выходы для подсоединения к внешнему декодеру Dolby Digital.

Для исправления данной ситуации nVidia выпустила эталонную ACR карту, оснащенную шестью аналоговыми выходами и оптическим SPDIF выходом. Карта была названа SoundStorm.

SoundStorm Pack. Фото со стенда ASUS Computex`2002

SoundStorm обладает всеми необходимыми входами и выходами для максимального использования APU. Пока не очень понятно, будут ли производители материнских плат дополнять комплектацию плат довольно дорогими картами SoundStorm.

Сравнение с другими чипсетами:

Продолжение:

Материнские платы

Для запуска первого чипсета nForce были выбраны пять компаний. Сейчас список компаний был расширен, к нему были добавлены Chaintech, EPoX, Leadtek и Soltek. Конечно же, и "старые" гранды тоже подготовили свои решения на nForce2, среди которых мы упомянем ABIT, ASUS и MSI.

Фото со стенда Chaintech Computex`2002

"MSI N18 Ultra-ABIL". Фото со стенда MSI Computex`2002

Благодаря двум разным MCP, новым IGP и SPP производители материнских плат получили широкое поле для экспериментов с чипсетом nForce2. Мы должны встретить как бюджетные решения на базе nForce2 SPP и простого MCP, так и высококлассные решения на базе MCP-T. OEM больше всего понравятся решения с nForce2 IGP. При этом некоторые платы могут даже комплектоваться старым nForce2 IGP для экономии цены.

Как уже было сказано выше, вы не сможете купить платы на nForce2 до сентября.

Заключение

nVidia работает на рынке чипсетов уже более года, и хотя их первый nForce так и не смог захватить достаточно большую долю рынка, чипсеты nVidia по-прежнему приковывают к себе массу внимания. Успех nForce2 будет определенно связан с тем, насколько nVidia учтет свои предыдущие ошибки:

• Цена. Первые платы nForce были заметно дороже решений от VIA, что вполне можно было предположить в силу ориентации VIA на низкие цены. Не так давно платы на nForce заметно упали в цене. Будем надеяться, что благодаря комбинациям nForce2 SPP и нового MCP/MCP-T производители плат смогут выдать продукты с максимальным отношением цена/качество.
• Производительность. Как считает nVidia, они обладают самым быстрым чипсетом под Socket A на рынке. Довольно смелое утверждение, учитывая, что еще ни одна плата на nForce2 так и не побывала в руках обозревателей. nVidia в данное время занимается оптимизацией производительности эталонных плат на nForce2, и по данным представителей компании, отрыв от KT333 составит, как минимум, несколько процентов. Будет неплохо, если nVidia сможет осуществить обещанное, но попридержим комментарии, пока мы не увидим платы третьих производителей в сентябре.
• Время выпуска. nVidia обещает массовый выпуск плат в сентябре. Если выпуск nForce2 задержится, то ни к чему хорошему это не приведет. И хотя задержка с выпуском чипсета не так губительна, как пропуск очередного графического цикла, по имиджу компании это все равно ударит.

Если VIA исправит свои былые ошибки, а производительность nForce2 окажется на уровне обещанного, то VIA наконец-то получит себе достойного конкурента на рынке Socket A. Не будем забывать, что решение nVidia под Hammer (CK8) будет очень близко по дизайну к nForce2, поэтому успешный запуск nForce2 должен перенестись и на CK8.

В будущем nVidia также не планирует сидеть сложа руки. Долгожданный наследник GeForce4 MX, NV31, также перейдет в чипсет nForce вскоре после своего выпуска в начале 2003 года. Чипсет nForce с NV31 должен вновь поднять планку представления об интегрированной графике. Тогда VIA окажется в довольно тяжелой ситуации, если не ускорит разработку своего видеоядра Columbia.

На сегодня VIA выигрывает совершенствованием своего контроллера памяти и своей ценовой политикой, однако для дальнейшего продвижения VIA явно нужно скоростное видеоядро. Поскольку графический интерфейс Microsoft Longhorn будет опираться на 3D, то для производителей жизненно важно представить системы с приемлемой 3D скоростью.

К тому же nForce2 - это единственный чипсет, изначально поддерживающий USB 2.0 и FireWire. Еще одной уникальной функцией является DualNet - больше ни один чипсет не оснащен двумя сетевыми адаптерами. Однако некоторое чувство недоумения у нас вызвало отсутствие поддержки SerialATA. Promise, Seagate, Adaptec, Highpoint и другие компании уже обладают готовыми образцами и ждут только лишь сигнала для выпуска полноценных продуктов. Впрочем, возможно, у nVidia другие приоритеты.

Поскольку SiS сейчас фокусируется на рынке Pentium 4, а ALi не представляет ничего достойного, то битва на рынке Socket A должна развернуться между VIA и nVidia. Ну а поскольку властвует на этом рынке именно VIA, то успех к nForce, скорее всего, придет после выпуска Hammer.

Дополнительные материалы: