Чипсет i865 Springdale – младший брат Canterwood’a

Месяц назад мы рассматривали нового флагмана Intel – чипсет i875P, который выпускается только в одной модификации. Выпуском этого набора системной логики в паре с Pentium 4 с шиной 800 МГц компания закрепила свои позиции на рынке высокопроизводительных и профессиональных систем и теперь могла бы преспокойно готовиться к выпуску своего следующего революционного процессора Prescott и набора системной логики под него (i875P уже поддерживает Prescott). Но и такое положение компанию не устроило: Intel решила полностью овладеть инициативой и на рынке mainstream-платформ, ориентированных на массового пользователя. До этого момента в данном сегменте пребывали процессоры Pentium 4 B с частотами от 2,26 до 2,80 ГГц с системной шиной 533 МГц на чипсетах i845PE(E) и i845GE(G). Теперь Intel решила «снабдить» и этот рынок Pentium 4 C, которые планируется выпускать с частотами 2,40, 2,60 и 2,80 ГГц. А пару им составит младший брат i875P – чипсет i865 в трех различных модификациях.

Наследство Canterwood

Новое семейство чипсетов очень похоже по всем своим характеристикам на их старшего брата – i875P. Базовые возможности всех чипсетов одинаковы. Springdale будет доступен в 3 модификациях: i865PE, его упрощенная версия i865P и i865G со встроенной графикой. Чипсет реализован на двух микросхемах: функции северного моста выполняют i82865PE, i82865P и i82865G соответственно в корпусе FCBGA с 932 выводами, а южного – 82801EB (ICH5/R) в корпусе MBGA с 460 контактами. Как можно заметить, и Canterwood и Springdale имеют одинаковые хабы ввода/вывода, а хаб-контроллеры памяти различаются – у i875P больше выводов. Дело в том, что главное отличие нового семейства чипсетов от i875P – это отсутствие поддержки ECC в памяти и технологии PAT (Performance Acceleration Technology). Отсутствие этих функций объясняется достаточно просто. Во-первых, простому пользователю не требуется сверхвысокая надежность, которую обеспечивает ECC – это удел серверов. Во-вторых, чипы для Springdale и Canterwood производятся на одних производственных линиях. Все они проходят процесс отбора по скоростям. Так как на кремниевой подложке чипы имеют разные параметры, то лучшие из них, имеющие наименьшую скорость распространения сигнала (так называемый «быстрый кремний»), используются для PAT в чипсетах i875P, а стандартные – в i865. Поскольку в i865 используются обыкновенные нефорсированные чипы, некритичные к скорости распространения сигнала, то новое семейство имеет больший диапазон возможных настроек чипов по частоте. В связи с этим, i865 поддерживают частоту системной шины не только 800 и 533 МГц, но и 400 МГц. Поэтому новое семейство поддерживает также процессоры Celeron.

В остальном, характеристики i875P и i865 очень похожи. Поддерживается двухканальная и двухсторонняя память DDR400/DDR333. У новинок также есть поддержка памяти DDR266, которой не было в i875P. AGP удовлетворяет спецификации 3.0 и поддерживает только режимы 8х и 4х (питание 0,8 и 1,5 В). Доступны 2 канала IDE, работающих по протоколу UDMA/100 (максимум 4 устройства) и два канала Serial ATA-150 (максимум 2 устройства). В версии ICH5R южного моста есть и поддержка RAID, таким образом, доступны 6 каналов. Более того, в чипсете реализована поддержка Gigabit Ethernet, который теперь подключается прямо к северному мосту. Также контроллер ICH5 поддерживает до 8 портов USB 2.0, 20-bit звук AC'97 с аппаратной поддержкой 5,1 Dolby Digital Full-Surround Sound.

Несмотря на то, что мы уже рассматривали двухканальную память DDR400 в чипсете i875P, но из-за некоторых особенностей на этом вопросе придется остановиться еще раз. Как уже было сказано, благодаря ряду существенных усовершенствований корпусов чипов, разводка двухканальной памяти была осуществлена на 4-слойных платах, что уменьшило стоимость плат. Для этого в корпус были интегрированы высокочастотные конденсаторы, обеспечивающие стабильное энергоснабжение. Габариты упаковки чипа остались те же, что и у i845: 37,5 на 37,5 мм. Особенность нового чипсета состоит в том, что поддерживаются все типы памяти DDR (400/333/266) в любых сочетаниях с частотой системной шиной 800 МГц максимальным объемом 4 Гбайта. Также стоит отметить, что при FSB 400 МГц может использоваться только память DDR400, а при FSB 533 МГц не может использоваться более DDR333. Всего имеется 6 коэффициентов деления базовой частоты системной шины и памяти, что обеспечивает 6 возможных комбинаций частоты системной шины и памяти.

От всего семейства самый слабый чип i865P отличается тем, что не имеет поддержки FSB 800 МГц и памяти DDR400. Грубо говоря, это аналог набора системной логики i845PE с двумя каналами памяти DDR и новым хабом ввода/вывода ICH5.

Семейство i865 также имеет шину CSA (Communications Streaming Architecture), которая позволяет подключить чип Gigabit Ethernet напрямую к северному мосту, а не через шину PCI. Это не только разгружает уже и без того невероятно загруженную шину PCI, позволяет не использовать арбитраж шины и сетевого чипа, но и позволяет, используя шину в полно мере, организовать полнодуплексный режим с трафиком до 2 Гбита/с, что равняется пропускной способности шины – 266 Мбайт/с. В качестве чипа Gigabit Ethernet используется чип i82547EI. Несмотря на использование Intel своего собственного неплохого сетевого чипа, некоторые крупные компании-производители материнских плат решили использовать «по привычке» чип от 3COM Marvell 940-MV00.

Также как и чипсет Canterwood, Springdale может использоваться с новым хабом ввода/вывода ICH5 и его модификацией ICH5R, поддерживающей организацию массива RAID. Во-первых, стоит отметить, что ICH5 допускает использование режима Native IDE, который позволяет использовать несколько контроллеров IDE, при этом не задействуя прерывания IRQ14 и IRQ15 (их бы просто не хватило). Этот режим может использоваться только в операционных системах Windows 2000 и Windows XP. При этом одновременно поддерживаются все комбинации всех устройств на 2 каналах Parallel ATA и 2 портах Serial ATA.

В случае если используется более старая версия ОС или BIOS, то режим Native IDE не поддерживается. В этом случае придется использовать старую систему конфигурации через 2 канала и с максимальным количеством до 4 устройств, распределяемых как Master и Slave. В таком режиме или используются два канала Parallel ATA или Serial ATA, другие два канала отключаются автоматически. Можно использовать один канал параллельной шины АТА - тогда он представляется как первый логический канал, а два порта последовательного интерфейса АТА - как вторичный логический канал. Если порт последовательной шины АТА определяется как первичный или вторичный, тогда соответствующий канал параллельной шины АТА будет отключен, и устройства будут недоступны, даже если они подключены. Новые версии BIOS имеют возможность информирования пользователей о текущей конфигурации.

RAID можно организовать только на каналах Serial ATA, поддерживает пока только режим RAID 0 и RAID 1. Причем создание RAID, благодаря драйверам Intel не требует переустановки операционной системы, формирование массива происходит в фоновом режиме под ОС.

Графическая подсистема Intel 865G

Эта модификация чипсета Springdale имеет встроенную подсистему Intel Extreme Graphics 2, и пришла на смену чипсетам i845G и i845GE. Как вы помните, в предшественниках использовалась Intel Extreme Graphics. Чем же отличается новая графическая подсистема?

Изменений в графическом ядре достаточно много. По мнению компании Intel, Intel Extreme Graphics 2 представляет собой систему с полной поддержкой всех возможностей 2D и 3D-графики. Графическое ядро работает на 266 МГц, как и в i845GE. Как и в предыдущем графическом адаптере используется технология зонального рендеринга. Графическая система Intel Extreme Graphics 2 использует технологию UMA, которая позволяет использовать часть системной памяти как видеопамять. Там сохраняются текстуры, и формируется кадровый буфер, который отображается с помощью RAMDAC на экране. Частота RAMDAC равна 350 МГц. Так же для вывода информации может использоваться два 12-разрядных DVO - интерфейса Intel Digital Video Output, который  поддерживает подключение к телевизору или индикаторной панели. Для этого используются карты AGP Digital Display (ADD), которые поставляются в виде дополнительного чипа.

В Intel Extreme Graphics 2 используется технология динамической видеопамяти (DVMT, Dynamic Video Memory), которая позволяет использовать до 64 МБ системной памяти, распределяя ее между нуждами операционной системы, приложениями и системой графического отображения. Эта технология работает следующим, весьма простым, образом. При загрузке BIOS выделяет до 8 МБ системного RAM для работы системы графического отображения. Когда приложению потребуется видеопамять, он сообщит об этом драйверу Intel Extreme Graphics Driver, тот, в свою очередь, обратится с запросом к операционной системе о выделении памяти. Последняя выделяет необходимый объем памяти, исходя из объема доступной на данный момент памяти. Когда приложению больше не будет требоваться видеопамять, то драйвер возвратит память обратно операционной системе. Таким образом, из-за отсутствия жестких величин объема выделяемой памяти системная память работает более оптимально. К примеру, память, не требующаяся графической подсистеме, может использоваться другими приложениями. Количество системной памяти, отводимое под видеопамять, динамически изменяется. Оно может быть равно 64 МБ при объеме установленной системной памяти более 256 МБ и 32 МБ при объеме установленной памяти RAM от 128 до 255 МБ. Но 64 МБ видеопамяти поддерживается драйвером графической подсистемы Intel Extreme Graphics Driver версии 11.1 или более поздней. Эта технология называется технологией выделения видеопамяти.

Также нововведением в графической подсистеме стала технология быстрого пиксельного и тексельного рендеринга (RPTR). Эта архитектура имеет много новшеств, связанных с оптимизацией работы и использования памяти. Прежде всего, расширен модуль 2D BLT до 256 разрядов для поддержки высокой скорости заполнения блиттеров. Это позволяет получать доступ к кэш-памяти последовательности блиттеров с одинаковыми адресами и сокращает требования к пропускной способности памяти. А кэш-память освобождается сразу после завершения последовательности операций. Для текстур, цветов, Z-рендеринга и рендеринга вершин в кэш-памяти выделены специальные многоярусные области для предотвращения блокировок.

Драйвер графического контроллера поддерживает конвейерную обработку и передает в графическое ядро до четырех текстур за такт (проход). Очевидно, что чем больше размер текстур, чем больше объема памяти требуется для ее передачи и хранения. Передача несжатых текстур растрового изображения очень загружает оперативную память. Микросхема графического контроллера поддерживает декомпрессию как DXT, так и FXT1 текстур. Это обеспечивает сжатие текстур вплоть до 8 раз и, соответственно, позволяет снизить трафик данных и уменьшить требования к объему и пропускной способности памяти.

Также новой особенностью является возможность динамического переключения режимов обработки изображений. Для этого реализованы специальные конвейеры для обработки операций в 2D и 3D-режимах, которые позволяют выполнять совмещение 2D и 3D-операций. Графическое ядро может переключаться между выполнением 2D и 3D операций, не дожидаясь завершения операций в определенном режиме. Это минимизирует затраты времени на переключение между режимами. В целом, вся эта технология позволяет ускорять отображение визуальных эффектов без снижения общей производительности системы.

Третьей особенностью графической подсистемы новинки стало интеллектуальное управление памятью (IMM, Intelligent Memory Management). Эта технология позволяет использовать мозаичную адресацию памяти и реализовывать буферы большого объема для отображения видеоданных. Естественно, эта технология базируется на динамическом методе управления данными.

Мозаичная адресация подразумевает использование памяти, адресуемой непоследовательно с возможностью переадресации данных из одной области в другую. Мозаичная адресация памяти позволяет выполнять аппаратную переадресацию для различных графических объектов, таких как текстуры, буферы фреймов, Z-буферы, видео поверхности и т.д.

Буферы большого объема, предназначенные для временного сохранения и отображения данных, реализованы в модуле отображения набора микросхем. Они используются для регенерации изображений, позволяя повысить качество визуализации. Схема динамического управления данными обеспечивает определение размера пакетов и выполняет закрытие ненужных страниц при обращениях к памяти.

Интеллектуальное управление памятью сокращает суммарные задержки центрального процессора при обращении к памяти и позволяет использовать пакеты большого размера, что позволяет повысить производительность системы. Ведь на адресацию и синхронизацию каждого нового пакета тратятся такты центрального процессора. Помимо всего прочего, такая схема работы повышает эффективность работы памяти в целом.

Последней технологией, отличающей Intel Extreme Graphics от обычной графической подсистемы UMA стала технология зонального рендеринга (ZR, Zone Rendering). Эта технология использует особый метод рендеринга 3D изображений. В общем случае графический акселератор формирует в памяти буфер кадров, в котором создается и обрабатывается цифровой образ изображения. После этого изображение передается в северный мост чипсета - GMCH, имеющий поддержку встроенного видеоконтроллера. Затем это графическое изображение с помощью графического контроллера и RAMDAC отображается на экране. Рендеринг (прорисовка) изображения выполняется, когда его пиксельный образ находится в буфере кадров. По умолчанию, пиксели в буфере кадров располагаются по порядку в очередности вывода, среди них попадается много одинаковых пикселов, а порой и сформированных из них треугольников. Следовательно, процессору приходится обрабатывать одинаковые элементы по несколько раз в пределах одного графического изображения.

В технологии Zone Rendering контроллер 3D-графики делит буфер кадров на прямоугольные зоны и затем сортирует в памяти все треугольники по всем зонам. Затем система 3D-графики полностью обрабатывает каждую зону, записывая данные элементов изображения в память, и переходит последовательно к следующей зоне. При сортировке 3D-элементов по зонам используется внутренняя кэш-память рендеринга. Таким образом, графическая подсистема отображает каждый пиксел в каждом изображении только один раз.

Такая система имеет ряд безусловных преимуществ. Система избавляет от необходимости выполнения лишней работы по обработке одинаковых треугольников, - меньшее количество раз они пересылаются через шину ввода/вывода, что значительно разгружает ее. Устраняется зависимость локальной памяти от объема её сегментов.

Набор микросхем i865G поддерживает шину AGP 8x. Возможно также обновление графического ядра. Архитектура графической подсистемы может очень эффективно использовать преимущества двухканальной памяти. Практика показывает, что при наличии встроенной графической подсистемы, пропускной способности памяти всегда не хватает. С другой стороны, при ее отсутствии, ни одно устройство не в состоянии загрузить двухканальную память полностью. В связи с этим, самым рациональным решением видится использование графической подсистемы при наличии двухканальной памяти. В целом, по производительности эта встроенная подсистема графики уже может сравниться со встроенными графическими акселераторами nVidia в её чипсетах nForce. Набор микросхем i865G с процессором 3,0 ГГц в 6,3 раза быстрее системы на  базе Pentium III с частотой 500 МГц.

Сама компания Intel данный момент предлагает 3 платы на своих новых наборах микросхем: D875PBZ (ATX) на чипсете i875P, D865PERL (ATX) на i865PE и D865GBF (ATX)  и D865GLC (micro ATX) на i865G. Своими новинками Intel делает серьезный шаг вперед к принципиально новым технологиям, и, похоже, это один из самых удачных ее шагов за последнее время.