Чипсет i845 step B.
Обзор платы Gigabyte 8IRX "Titan DDR"

Первоначально у Pentium-4 не было никаких шансов стать массовым процессором для настольных компьютеров. И дело было даже не в том, что его архитектура могла дать ощутимую выгоду только при условии оптимизации приложений. Единственный поддерживающий его чипсет, i850, допускал установку только памяти Rambus DRAM. О том, что эта память не получит достаточного распространения, стало понятно после сокрушительного провала i820 - чипсета для процессора предыдущего поколения, Pentium-III. Рынок не признал новой разновидности памяти - дорогостоящей и не сулящей заметного увеличения производительности. Без Rambus нет чипсета i850, а без последнего нет и процессора Pentium-4. Поэтому более года новое детище Intel использовалось только для оснащения самых передовых компьютеров и потому оставалось в тени.

А в это время процессоры AMD постепенно переходили на новые чипсеты, поддерживающие память DDR SDRAM. Этот стандарт не предполагал использование совершенно новых принципов работы. И хотя физические и электрические параметры модулей памяти DDR SDRAM были не такими, как у модулей SDRAM, новая память благодаря использованию тех же технологий оказывалась ненамного дороже. Правда, и производительность первоначально не была слишком высокой, но в том была вина разработчиков чипсетов.

Но особенно эффективно DDR-память мог бы использовать именно Pentium-4, так как его 400 МГц шина требовала быстродействующей памяти. На роль таковой сначала претендовала Rambus DRAM, так как память SDRAM PC133 с ее 1 Гб/с была для нового процессора только досадной помехой, не позволявшей полностью реализовать заложенный в него потенциал. Осознав бесперспективность Rambus как памяти для массового рынка, Intel разрабатывает чипсет i845, поддерживающий память DDR SDRAM.

Однако по ряду причин (они многократно обсуждались в прессе на протяжении прошлого года) чипсет i845 появился сначала только в SDRAM-варианте. И уровень продаж процессоров Pentium-4 сразу же пошел вверх, поскольку системы на их базе стали намного доступнее и перспективнее с точки зрения последующей модернизации (одновременно с поддержкой SDRAM Pentium-4 переходит на новый процессорный разъем mPGA478B). А начало поставок чипсетов i845 с поддержкой DDR SDRAM (кодовое имя - Brookdale-D) было перенесено на январь 2002 года (видимо, не по техническим, а по юридическим соображениям).

А конкуренты не дремали. Пока Intel дает фору, можно переманить потенциальных покупателей на свою сторону. Тайваньская компания VIA Technologies первой взялась за разработку чипсета для Pentium-4, поддерживающего память DDR SDRAM. Но на этот раз корпорация Intel не дремала и вовремя охладила пыл ближайшего конкурента. VIA было отказано в получении лицензии на шину Pentium-4, из-за чего ее чипсет оказался "вне закона". Естественно, крупные производители не рискнули ссориться с Intel и не поддержали чипсет P4X266. Который, кстати, оказался неудачным, и вскоре был заменен P4X266A.

Фирму SIS никто до последнего времени не рассматривал как серьезного игрока, поэтому, получив в числе первых лицензию, она беспрепятственно выпустила чипсет SIS645, который, помимо всего прочего, поддерживает PC2700 - новый формат DDR SDRAM. И этот чипсет как раз и должен стать ближайшим конкурентом нового i845 step "B" - первого массового чипсета Intel, поддерживающего "народную" (отвергнутую Intel, но благосклонно принятую рынком) память DDR SDRAM.

Чипсет i845 step "B": краткая характеристика

Чипсет i845, как и большинство современных чипсетов Intel, состоит из двух чипов: северного хаба-моста MCH (Memory Controller Hub) и южного хаба ICH2 (I/O Controller Hub), соединенных межхабовой шиной (вернее будет сказать, каналом) с пропускной способностью 266 Мб/с (8 бит, 66 МГц, 4x). Прежде всего, необходимо отметить, что хаб ICH2 с успехом применяется в большом количестве других чипсетов - от i810E2 до i870, поэтому о его характеристиках все давно известно: PCI-контроллер с поддержкой шести слотов, USB-контроллер с двумя концентраторами (по два порта у каждого), ATA/ATAPI-контроллер с поддержкой протокола UDMA/100, LPC-шина, к которой подключается чип ввода-вывода (мышь, клавиатура, флоппи-дисковод, порты), поддержка слотов AMR и CNR (аудио-, модемные и сетевые кодеки), интерфейс с флеш-микросхемой (в ней хранится BIOS и генератор случайных чисел). Хаб 82845 представляет собой объединение контроллеров четырех шин - процессорной, AGP, шины памяти и межхабовой шины. В его функции входит распределение между этими шинами потоков адресов, сигналов и данных, поступающих к процессору и от процессора.

Процессорная шина Pentium-4 построена по технологии AGTL+, примененной еще для Pentium-II/III. Отличия заключаются в примененном протоколе Enhanced Mode Scalable Bus Protocol, который позволяет передавать за такт по два адреса (Double Pumped Address) и по четыре блока данных (Quad Pumped Data). Разрядность шины - 64 бита, по ней передаются 32-битные адреса и 64-битные блоки данных (строки кэша). Частота шины - 100 МГц на данный момент и 133 МГц - после выхода чипсета i845E. Для согласования с другими шинами имеется буфер на 12 запросов в виде очереди. Для снижения потребления энергии добавлен механизм динамической инверсии шины (каждый блок данных может передаваться либо в прямом, либо в обратном коде).

Чипсет i845 имеет один 64-разрядный канал памяти SDRAM. Поддерживаются 8-ми и 16-ти разрядные микросхемы памяти объемом до 512 Мбит, то есть максимальный объем планки памяти (два банка, 16 микросхем) - 1 Гб. Обычной памяти SDRAM PC133 можно установить до шести банков, что, при объеме банка 512 Мб составляет 3 Гб. В случае с памятью DDR SDRAM допустимое число банков составляет четыре, то есть поддерживаемый объем памяти - 2 Гб. На практике это означает, что двухсторонних модулей DDR DIMM можно установить только два, односторонних - четыре.

Чипсет поддерживает память с коррекцией ошибок (ECC), не позволяя при этом смешивать ее с обычной памятью. Работа с памятью ведется постранично - поддерживаются страницы объемом 2, 4, 8 и 16 Кб, в каждом банке памяти может быть открыто одновременно до 8-ми страниц. Также поддерживается программируемая частота регенерации памяти (по умолчанию такт регенерации происходит один раз в 15.6 мкс). Частота шины памяти может быть 100 или 133 МГц, то есть синхронно с процессорной шиной и асинхронно в отношении 3:4. Примечательно, что частоты шин AGP и хаба ICH2 (то есть шины PCI, USB, IDE) не зависят от частот шин памяти и процессора.

Следует заметить, что, согласно документам Intel, чипсет с поддержкой памяти DDR SDRAM (условно его часто называют i845D) отличается от чипсета, не поддерживающего эту память (i845S). Первый имеет новую ревизию - "step B", а второй обозначается как "step A". Новая ревизия чипсета имеет: маркировку RG82845, SL-номер SL5YQ, PCI-идентификаторы VendorID=8086h, DeviceID=1A30h, RevisionN=04h.

Сравнение чипсетов i845A и i845B с i850 и i815 приведены в таблице. Как видите, пропускная способность памяти с выходом новой ревизии чипсета уже только в полтора раза меньше соответствующего параметра процессорной шины, что, по теории, должно заметно увеличить эффективность работы процессора. Однако чипсет i845E вернет назад дисбаланс частот, поскольку увеличится и без того высокая частота шины процессора, а память останется на месте. Если, конечно, Intel не поддержит память PC2700, как это уже сделали SIS и VIA.

Однако вернемся к рассмотрению нового варианта чипсета i845 и платы на его базе.

Gigabyte 8IRX

Одной из первых плат на основе i845 step B стала Gigabyte 8IRX из серии "Titan P4". Как известно, платы этой фирмы всегда отличались продуманным дизайном, высоким качеством и надежностью, однако страдали от недостатка настроек. Посмотрим, как обстоит дело с 8IRX. Плата имеет ставший привычным для Gigabyte синий цвет, который удачно контрастирует с красным разъемом для шлейфа HDD и серебристым радиатором. Габариты платы достаточно велики, однако на чипсете i845 бывают и более широкие платы. Количество слотов стандартное: 6 PCI, CNR, AGP с оригинальной защелкой (похожей, скорее, на кнопку), 3 DDR DIMM. Наличие трех DIMM-слотов предполагает возможность заполнить их модулями памяти, однако общее количество банков не должно быть больше четырех (можно установить два двухсторонних или три, но односторонних модуля, и желательно идентичных).

Компоновка 8IRX нареканий не вызывает. Все разъемы расположены на своих местах, и даже ATХ12V, который, похоже, поставили в уголок в последнюю очередь, не создает проблем, так как к нему подключается тонкий кабель.

Нарекания вызывает радиатор - большой и красивый, серебристый, с эмблемой Gigabyte, закрепленный на чипе 82845 с помощью двух гибких скобок. Поскольку контактная площадка северного моста очень мала, с нижней стороны радиатора прикреплена поролоновая рамка, которая должна предохранять его от перекоса. А сила, с которой радиатор прижимается к чипсету, оказывается недостаточной, из-за чего термоинтерфейс радиатора только слегка касается чипа. Лучше радиатор снять и немного доработать его конструкцию. Модуль питания процессора - трехфазный, собран на шести полевых транзисторах и многочисленных конденсаторах (7x1500+3x3300+3x1500+2x1000). "Запас прочности" он должен обеспечивать достаточный.

На плате имеется "продвинутый" звуковой контроллер Creative CT5880, в паре с которым работает кодек SigmaTel STAC9708T. Это аналог неплохой четырехканальной звуковой карты баксов за 20. Еще бы сюда цифровой вход и выход…

Еще одна уникальная "фича" 8IRX - две флеш-микросхемы (фирменный DualBIOS). Утилита настройки вызывается из основного BIOS по нажатию "F8". Запустив ее, можно перезаписать основной или дополнительный BIOS, установить порог срабатывания защиты, режим автоматического восстановления BIOS, выбрать, какой BIOS будет работать. Gigabyte так надеется на DualBIOS, что убрала перемычку для сброса CMOS (остались только контактные площадки). Правда, в ходе экспериментов мне только один раз удалось добиться ситуации, когда без сброса CMOS плата не запускалась.

Чип ввода-вывода ITE IT8712F имеет возможности аппаратного мониторинга и поддерживает считыватели для Smart-карт. Также на плате имеется разъем для инфракрасного порта и дополнительных USB-портов (планка идет в комплекте). Опциональны (то есть отсутствуют у платы ревизии 2.0) следующие разъемы: SMBus, WOL, SCSI_LED, S/PDIF, S_IRQ, DIMM_LED. Также у платы убраны перемычки, отвечавшие когда-то за частоту процессора и напряжение AGP-слота. Но они уже не нужны - все, что может понадобиться для разгона, есть в BIOS данной платы. BIOS у 8IRX сделан классно. Вот уж чего от Gigabyte я никак не ожидал. Стандартный Award Modular BIOS 6.00PG значительно переделан и дополнен. Во-первых, добавлена заставка при загрузке, скрывающая обычные диагностические сообщения.

Во-вторых, я в первый раз вижу мною многоязычный BIOS Setup (русского, правда, в списке нет).

В-третьих, большинство опций сопровождается очень подробными, можно даже сказать, исчерпывающими пояснениями (для чего нужно, и что будет, если включить). И самое главное - есть практически все необходимое для настройки и разгона.

Прежде всего, нужно упомянуть несколько уникальных для чипсета i845 опций BIOS, которые имеются и у данной платы. Во-первых, это использование контроллера прерываний APIC, который позволяет эффективно работать с устройствами в многопроцессорной системе. Во-вторых, это режим снижения температуры памяти - DRAM Thermal Management, который позволяет добиваться лучшего температурного режима (в ущерб производительности, конечно). В-третьих, это управление временем регенерации памяти (его можно увеличить или уменьшить).

А еще при разгоне можно управлять частотами шин PCI и AGP независимо от частоты процессорной шины и памяти. Настройки памяти у 8IRX присутствуют в полном объеме: CAS Latency (в т.ч. CAS=1.5, что актуально для памяти PC2700), RAS to CAS, RAS Precharge, Active to Precharge. При желании можно найти максимально доступный режим, и даже недоступный (произведя разгон памяти).

Для разгона у платы есть: модификация множителя (хотя серийный процессор не позволяет этого делать), выбор частоты процессорной шины (100-200 МГц с шагом 1 МГц), выбор множителя памяти (1:1 или 3:4) и частот PCI/AGP (PLL/16…PLL/40). Можно также поднять напряжение на памяти (не так актуально для i845, см. ниже) и AGP. Единственное, что упущено - напряжение питания процессора. Однако Gigabyte продемонстрировала отличную устойчивость при разгоне и без этой опции.

Пару слов о комплектации.

Мануалка 8IRX отличается малой информативностью, особенно в части описания BIOS. В ней есть только ставшее стандартом предупреждение о возможном выходе из строя при установке старой видеокарты, фотографии с инструкциями по установке процессора и видеокарты, описание перемычек и… все то же, но по-китайски. Кроме этого, в комплекте есть планка с двумя USB-портами, два шлейфа, компакт-диск с драйверами и утилитами.

В ходе испытаний выяснилось, что утилиты EasyTune (разгон из Windows) и Face wizard (замена заставки при загрузке) под Win2000 не работают, зато работает утилита прошивки BIOS. Также я обнаружил на компакте такую вещь, как "Gigabyte Management Tools" - набор встраиваемых в консоль менеджмента Windows инструментов для локального и удаленного управления компьютером (которые, правда, практически не работали). Приятно, что Gigabyte серьезно занимается разработкой софта для своих материнских плат.

Испытания

Я решил выяснить, насколько увеличится производительность системы, если вместо памяти PC133 SDRAM использовать PC2100 DDR SDRAM. Другими словами, насколько новая ревизия чипсета i845 работает лучше, чем прежняя, которая поддерживала только обычную SDRAM-память. Для этого я сравнил быстродействие системы, оснащенной процессором Pentium-4 1.9, 256 Мб памяти, жестким диском Quantum Fireball Plus AS 30 Гб и видеокартой ASUS V7700 Pro (nVIDIA GeForce2 Pro), в которой менял только материнские платы. Я использовал описанную выше Gigabyte 8IRX и плату на чипсете i845 step A - ASUS P4B. В первом случае использовалась память PC2100, работающая на частоте 133x2 МГц, во втором - PC133 на 133 МГц. Все настройки были выставлены на максимум, который позволял BIOS (у Gigabyte был BIOS версии F6, у ASUS - версии 1008).

Итак, посмотрим на результаты процессорных бенчмарков

. Согласно CPUMark'99, плата на базе i845 s.B работает быстрее на 3%. Очевидно, что этот бенчмарк частично учитывает быстродействие подсистемы памяти, а не только процессора. Потому что согласно Sandra2002 на плате ASUS P4B процессор работает быстрее на 1%. Причина этого явления в том, что BIOS двух плат по-разному устанавливает базовую тактовую частоту процессорной шины. У ASUS номинальные 100 МГц равны на самом деле 100.58, а у Gigabyte - 99.85. Отсюда и небольшая разница в результатах процессорных тестов.

Теперь - об измерениях производительности подсистемы памяти.

Утилита Sandra2002 имеет в своем составе тест памяти, построенный на базе известного теста STREAM 2.0. Измеряется установившаяся скорость обращения к памяти (чтение и запись) при работе с тремя большими динамическими массивами данных, занимающими половину объема физической памяти. Так вот, чипсет i845 step A, работающий с памятью SDRAM, организует канал с пропускной способностью около 660 Мб/с, что составляет около 60% теоретической пропускной способности памяти PC133 (1 Гб/с, без учета задержек). Что интересно, чипсет i845 step B тоже обеспечивает 50% теоретической пропускной способности, что в абсолютных единицах составляет около 1030 Мб/с. Вот вам и долгожданный эффект DDR - увеличение скорости работы памяти почти вдвое. Немаловажную роль в этом сыграл процессор Pentium-4, точнее, его системная шина, который имеет частоту 400 МГц.

Другой тест, Cachemem, показал, что скорость чтения данных из памяти возросла почти на 80% и составила 1.75 Гб/с (согласитесь, очень близко к теоретической 2.1 Гб/с). Скорость записи тоже увеличилась, но ненамного - на треть (533 Мб/с). Усредненное значение совпадает с тем, что показал тест Sandra2002. Согласно тесту Linpack, который работает с матрицами большого размера, скорость работы с памятью возросла на 40%, что тоже очень неплохо.

Однако в реальных приложениях, как правило, ситуация не такая радужная, как в синтетических бенчмарках. Посмотрим, какую производительность покажет система с новым чипсетом в офисных программах (Word, Excel, Access, PowerPoint, Frontpage, Outlook, Lotus Notes и т.д.)

Согласно SYSmark2001 (детище фирм MadOnion и BAPCo) производительность системы возросла… всего на 5%. То же самое говорит и Winstone2001 (разработчик Ziff-Davis Media) - 4%. Видимо, офисные программы не задействуют потенциал подсистемы памяти - им нужен быстрый процессор и жесткий диск. Программы для работы с мультимедиа-данными (Photoshop, Flash, Premiere, Dreamweaver, SoundForge и т.д.) тоже не могут извлечь заметной выгоды от использования DDR-памяти: и SYSmark2001, и Winstone2001 показывают прирост 6%.

Немногим лучше обстоит ситуация с профессиональными графическими пакетами (SPECviewperf).

Производительность системы, оснащенной памятью DDR, увеличилась на 12% по сравнению с системой, имеющей обычную SDRAM. Может быть, 3D-игры могут использовать потенциал новой памяти?

Увы, только Quake 3 Arena, хорошо известная своей отличной масштабируемостью игра, смогла получить заметный выигрыш при переходе на DDR (почти 30% в низком разрешении). Остальные бенчмарки (Unreal Tournament, GLMark, 3DMark2001) показали прирост порядка 5-10% как в 640х480, так и в 1024х768.

В общем, мы наблюдаем следующую картину. Подсистема памяти нового чипсета работает отлично, полностью используя потенциал DDR SDRAM. Это связано в первую очередь с тем, что Pentium-4 был оптимизирован для быстродействующей памяти (правда, на тот момент в качестве таковой рассматривалась Rambus DRAM). Но вот многие современные приложения не могут извлечь из этого выгоду. Это может быть связно с тем, что для них вполне достаточно 660 Мб/с, а эту пропускную способность вполне обеспечивает и i845 step A.

Теперь - о разгоне. Как я уже упоминал, Gigabyte 8IRX имеет почти все необходимые средства для эффективного разгона процессора. Правда, сам Pentium-4 не очень-то пригоден для этого. Бывший в моем распоряжении 1.4-гигагерцовый процессор, основанный на ядре Willamette step wD0, разогнался до 1.75 ГГц с помощью увеличения частоты шины с 100 до 125 МГц. Более высокой частоты мне не удалось достигнуть ни на одной плате. Большим плюсом для разгона является наличие возможности управления частотами шин PCI и AGP - теперь увеличение частоты процессорной шины никак не скажется на работе других устройств компьютера.

Я также заметил, что у этой платы, как у многих ее аналогов, по умолчанию включен режим FastWrites, и отключить его средствами BIOS никак нельзя. Но это, в общем-то, и не потребуется. Еще одна особенность AGP-слота - отсутствие поддержки старых AGP2x-видеокарт.

И еще одно интересное наблюдение. Для того чтобы заставить свой модуль памяти работать при минимальных задержках, на системах с чипсетами VIA мне приходилось поднимать напряжение Vdimm на 0.2 В. Конечно, это не может положительно сказаться на сроке службы памяти. В случае i845 step B было вполне достаточно добавить только 0,1 В. Это говорит о том, что чипсеты VIA для получения высокого быстродействия очень сильно нагружают память, а чипсет Intel обходится без экстренных мер, обращаясь с памятью, так сказать, экономнее.

Что касается стабильности работы, то Gigabyte в очередной раз подтвердила свою репутацию: 8IRX не вызвала ни единого сбоя за время многочасового тестирования в экстремальном режиме. А это - достаточно редкий случай, особенно для нового продукта.

Выводы (чипсет)

Итак, имеет ли смысл приобретать материнскую плату на чипсете i845 step B, если в реальных задачах она показывает максимум 10-процентное преимущество перед более дешевыми платами на базе предыдущей ревизии чипсета? Имеет ли смысл покупать DDR SDRAM, если потенциал новой памяти используется не полностью?

Да, имеет. Вы помните недавний всплеск цен на память? Обычная PC133 SDRAM по цене почти догнала PC2100 DDR SDRAM. С ростом предложения на рынке DDR-памяти будут снижаться цены, а вот SDRAM-память дешеветь уже не будет. К тому же производительность DDR-системы оказывается выше настолько, насколько выше цена на соответствующую память. А если плата на новом чипсете стоит дороже, то это из-за того, что она еще относится к разряду новинок.

Кстати, поддержка частоты 133 МГц, необходимая для работы будущих моделей Pentium-4, у чипсета i845 есть, хоть она и неофициальная. Поэтому я считаю, что покупка платы на базе i845 step B - шаг вполне оправданный и дальновидный.

(Если, конечно, вам не интересны другие варианты - VIA P4X266A, SIS645 или ALi Aladdin P4. Я постараюсь сравнить эти платформы в ближайшем будущем).

Выводы (плата)

Gigabyte 8IRX - очень удачная разработка, имеющая как традиционную для продукции Gigabyte надежность, так и широкие возможности по настройке и разгону. Впрочем, это свойственно большинству плат на базе i845 step B, которые на данном этапе очень похожи друг на друга даже внешне. Но у 8IRX есть и уникальные особенности: двойной BIOS, аппаратный звук, набор оригинальных утилит собственной разработки.

Необходимо отметить, что Gigabyte готовит три модификации данной платы. 8IRXP будет иметь встроенный ATA/RAID-контроллер, поддерживающий режим UDMA/133, сетевой кодек, USB 2.0 - контроллер и четыре (!) слота DDR DIMM. 8IRM - microATX-версия платы, 8IRML - то же, но с сетевым кодеком (идеальная офисная плата). А еще готовится к выпуску 8IGM с новым встроенным графическим ядром, поддержкой DDR и шины 533 МГц…

Плюсы:

• отличный встроенный звук (но, похоже, он скоро станет опциональным);
• двойной BIOS;
• удачный дизайн;
• полный набор настроек BIOS Setup;
• много полезных расширений BIOS: исчерпывающие подсказки, многоязычность, встроенный прошивальщик, графическая заставка;
• высокое общее качество, стабильность работы.

Минусы:

• отсутствие настройки напряжения процессора.

Дизайн и компоновка	5
Качество изготовления	4,5
Слоты и разъемы	5
Интегрированные устройства	5
Производительность	4,5
Разгон	4,5
Дополнительные возможности	5
BIOS	5
Упаковка и комплектация	4
Цена	4
Общая оценка	4,7