Обзор чипсета NVIDIA nForce

18 июня 2001 в 00:00 | Today_and_all_counter

В течении долгого времени вся компьютерная общественность мусолила слухи о выходе компании NVIDIA на рынок чипсетов для системных плат. Первоначально ее чипсеты были известны как Crush 11/12, и практически каждую неделю в мировых новостях просачивалась краткая информация о предполагаемых особенностях нового чипсета. В этом года на выставке Computex NVIDIA официально анонсировала первые версии этого чипсета, именуемого теперь nForce, который, возможно, станет самым большим шагом в чипсетостроительстве.

Быстрый выпуск революционного чипсета стал возможен благодаря помощи от различных компаний. Наиболее активным помощником стала Microsoft, которая выделила NVIDIA около 100 миллионов долларов на создание чипсета для своей игровой приставки XBOX.

NVIDIA мудро воспользовалась всеми решениями и технологиями, которые были реализованы в XBOX, и применили это на рынке PC. Конечно, компания не может публично выпускать XBOX’овский чипсет,  потому что это нанесет серьезный вред самой XBOX, и что явно не обрадует Microsoft. Разработчики транслировали некоторые технологи, используемые в чипсете XBOX, но на «уменьшенном уровне производительности». Как известно современные спецификации XBOX значительно выше самых продвинутых решений на рынке PC, так что понятие  «уменьшенный уровень производительности» означает совсем не низкий уровень производительности.

Так как nForce очень похож на чипсет XBOX, он имеет интегрированное графическое ядро. Для многих из нас интегрированное графическое ядро, означает низкую производительность не только графической подсистемы, но всего компьютера в целом. В случае nForce, интегрированная графика действительно не так плоха, а вся остальная часть чипсета обещает, что-то революционно новое, что заставит многих из нас установить платы на этом чипсете в свои компьютеры.

Итак, достаточно лирики, давайте посмотрим, что же делает nForce таким интереснейшим продуктом.

Основы

Чипсет nForce состоит из двух частей, северного и южного мостов, точно так же как и любой другой современный чипсет. В соответствие с тенденциями NVIDIA называть различные чипы "процессорами," северный мост называется интегрированный графический процессор (IGP), а южный мост – медиа и коммуникационный процессор (MCP).

Для связи этих двух чипов используется технология AMD Hyper-Transport. Благодаря этому шина между чипами имеет большую пропускную способность, чем предлагает любой другой современный чипсет. В то же самое время, архитектура памяти TwinBank обеспечивает 128-bit, 133 MHz DDR интерфейс памяти, с пропускной способностью 4.2GB/s, что также значительно выше любого другого чипсета. Теперь давайте рассмотрим все компоненты отдельно.

Интегрированный графический процессор (IGP)

Как следует из названия, интегрированный графический процессор (IGP) обеспечивает все функции стандартного северного моста, включая CPU интерфейс, контроллер памяти, и AGP интерфейс. Дополнительно он имеет интегрированное графическое ядро. Оно основано на ядре NV11, которое используется в GeForce2 MX. Благодаря nForce значительно мощнее, чем любой другой интегрированный чипсет.

Подобно GeForce2 MX, графическое ядро nForce работает на 175MHz и имеет два конвейера, позволяя достичь теоретического филрэйт 350 мегапикселей/сек. Также это означает, что чипсет включает законченный T&L движек второго поколения. Кроме того, графическое ядро соединяется с остальной частью чипсета через интерфейс AGP 6X, что позволяет передавать данные на самой высокой скорости.

Самым критическим параметров для 3D ускорителей является пропускная способность памяти, которая приводит нас к еще одной интереснейшей особенности IGP – архитектуре памяти TwinBank, о которой мы будем говорить ниже. Комбинация интегрированного ядра GeForce2 MX с TwinBank архитектурой должно позволить достичь производительности современных DDR решений с внешней графической картой AGP GeForce2 MX.

Интегрированная графика nForce использует 32MB системной памяти, которая резервируется во время начальной загрузки. Это значение может быть изменено во время конфигурации BIOS. Потеря памяти всегда вызывало недовольство среди пользователей, однако при сегодняшнем уровне цен на память это не является проблемой.

IGP также поддерживает внешний AGP 4X слот, что позволит воспользоваться внешней графической картой, которая автоматически отключит интегрированное видео. Конечно же NVIDIA желала бы, что бы Вы модернизировали Вашу сисему до GeForce3, которая имеет большую производительность, благодаря новым драйверам, однако, все это заставляет нас задуматься над вопросом: Не будет ли NVIDIA преднамеренно запрещать использование графический карт других производителей на своем новом чипсете? Учитывая сегодняшнее положение новичка, мы не думаем, что компания сделает такую глупость, однако позднее, когда NVIDIA займет некоторую часть рынка, такое возможно.

Архитектура памяти TwinBank

Подобно любому другому чипсету, одна из функций nForce IGP обеспечивает интерфейс для системной памяти. IGP идет на шаг впереди и предлагает уникальную технологию, которую NVIDIA назвала TwinBank архитектурой. В ее основе лежит 128-bit 133 MHz DDR интерфейс, обеспечивающий пропускную способность 4.2GB/s – что значительно больше любой другой современной технологии.

128-bit шина состоит из двух независимых 64-bit шин, каждая подключена к собственному контроллеру. Это означает, что CPU или GPU могут обращаться к одному или обоим контроллерам, в зависимости от возможной пропускной способности. Эта архитектура напоминает технологию NVIDIA Crossbar, впервые использованную в GeForce3.

Стандартный 184-pin DDR DIMM имеет ширину шины 64-bits и NVIDIA не имеет ни малейшего желания создавать новый тип памяти. Поэтому Вы должны установить два DIMM модуля в nForce 420 плату, чтобы воспользоваться всеми преимуществами TwinBank архитектуры. IGP-128 может работать и с 64-bit операциями, при условии установки одного DIMM модуля, что приводит к значительному снижению производительности.

Когда мы впервые услышали о 128-bit интерфейсе памяти в чипсете nForce, мы полагали, что необходимо будет устанавливать память в согласованных парах, но тех. документация NVIDIA заявляет что все значительно проще. Так как каждый банк памяти имеет собственный контроллер памяти, модули могут быть не только различного размера, но и различной скорости. Интеллектуальный арбитр сам решает, какой контроллер будет обрабатывать какие данные. Однако мы предполагаем, что производительность будет выше, если используются модули равного размера, т.к. это учитывает равномерное чередование между двумя банками.

Достаточно интересно, что IGP-128 поддерживает 3 DIMM слота – странная спецификация при использовании двух контролеров памяти. Оказывается, что первый слот соединен с первым контроллером, а другие два со вторым. Вы могли бы подумать, что IGP мог бы поддерживать 4 DIMM слота с 2 в каждом банке, но очевидно имеются некоторые проблемы дизайна. Мы можем предположить, что вскоре некоторые производители предложат платы с 4 DIMM слотами. Ведь контроллеры памяти абсолютно независимы и могут иметь не равные объемы в каждом банке.

Обратите внимание, что будет выпущено две версии IGP: одна с поддержкой TwinBank 128-bit, 133 MHz DDR интерфейса, вторая  поддерживает стандартный 64-bit, 133 MHz DDR интерфейс. 128-bit модель будет известна как IGP-128 и будет включена в чипсет nForce 420, в то время как 64-bit модель - IGP-64 будет включена в чипсет nForce 220. Во всем остальном оба северных моста останутся идентичны.

Естественно, IGP-64 будет иметь меньшее число выводов, делая чипсет и платы более дешевыми, но при значительно меньшем уровне производительности.

Динамический Адаптивный Спекулятивный Препроцессор (DASP)

NVIDIA придумало весьма длинное название, для описания одной из интереснейших особенностей nForce IGP. Лучше всего смысл этой особенности описан в технической документации:

DASP – это интеллектуальный агент, который контролирует запросы процессора и просматривает образцы доступа, которые может успешно предсказать. Когда агент может обнаружить такие образцы, он использует свободную пропускную способность шины для загрузки этих данных в кэш, для последующей передачи в процессор на значительно большей скорости, чем непосредственно из памяти. Для таких запросов время ожидания сокращается от 40% до 60%.

DASP действует подобно аппаратному выбору с упреждением, используемом в процессоре Pentium 4 и Athlon 4, основанном на ядре Palomino. Отличием здесь является то, что все операции производятся на уровне северного моста, а не в CPU. Насколько нам известно, эта функция впервые реализована в чипсете.

Как нам известно чипсет i860 от Intel так же имеет "кэш выбора с упреждением", однако Intel остается очень молчаливой относительно этой технологии. Поэтому мы не можем сказать насколько она подобна NVIDIA DASP.

Конечно, DASP будет наиболее полезен в случае успешно предсказанных данных, что вероятнее всего произойдет во время последовательного или потокового доступа.

NVIDIA заявляет что DASP способен увеличить производительность на 20%, но это справедливо скорее всего для синтетических тестов. В реальных приложениях увеличение составит от 5% до 10%. Это увеличение производительности идентично тому, что дает Athlon 4 со своим выбором с упреждением.

В таблице ниже показаны значения производительности с и без DASP. Обратите внимание, что максимальное увеличение производительности достигается в потоковых приложениях и тестах памяти.

Здесь мы видим достижения NVIDIA с процессором Athlon, основанным на ядре Thunderbird. Как будет влиять DASP на производительность системы с процессором Athlon 4, пока не понятно.

Медиа и Коммуникационный процессор (MCP) & Аудио процессор(APU)

nForce MCP обеспечивает все стандартные особенности южного моста, включая поддержку Ultra ATA 100, 6 USB портов, 10/100 Ethernet, 1/10 HomePNA, 56k модема и AC’97. В отличие от интегрированных сетевых контроллеров, используемых в недавно объявленных чипах Intel и VIA, кажется, что новый контроллер будут использовать многие производители системных плат.

От других чипов nForce MCP отличает интегрированный звуковой процессор (APU). Это будет первый интегрированный звуковой процессор полностью совместимый  с DirectX 8. APU аппаратно поддерживает 64 3D голоса или 256 2D голосов, 32 аппаратных сабмиксера и совместим с EAX 2 и I3DL2.

NVIDIA выпустила две версии MCP, отличающиеся наличием поддержки Dolby Digital AC-3 (5.1) кодирования. Чип с поддержкой Dolby Digital AC-3 (5.1) называется MCP-D и очень похож на MCPX используемом в приставке XBOX, с добавленной PCI шиной. Для добавления такой сложной особенности NVIDIA лицензировала Parthus MediaStream DSP.

Dolby Digital AC-3 позволяет соединить Ваш компьютер с домашним кинотеатром с Dolby Digital Decoder и получить звук, конкурирующий с DVD. Если Вы решите не использовать AC-3, APU может работать с 2, 4, или 6 динамиками, используя стандартные аналоговые выходы.

Имея производительность 4 миллиарда операций в секунду MCP DSP используется не только на кодирование Dolby Digital на лету, но также вычисляет звуковые преграды, отражения и HRTF функции, сгружая эти функции с CPU. Таким образом, запуская 3D аудио игры на nForce системе, Вы не должны увидеть никаких тормозов – по крайней мере, в теории.

Пока не понятно, действительно ли стандартный MCP будет включать полностью аппаратный звуковой акселератор или эта особенность будет включаться в MCP-D. Для обозначения чипсетов с южным мостом MCP-D, NVIDIA добавила в название символ «D» - nForce 420D.

AMD Hyper-Transport

nForce использует протокол AMD Hyper Transport для соединения IGP и MCP чипов. Hyper Transport первоначально был известен как Lightning Data Transport (LDT), но позже был переименован. Эта технология была передана более чем 100 производителям, в том числе и NVIDIA.

Hyper Transport – это очень изящная двухпортовая последовательная связь, которая соединяет все что угодно от северного и южного моста до многопроцессорных северных мостов.

Эти два порта используются для входящего и исходящего трафика; каждый их них может иметь ширину от 2 до 32-бит. В nForce используется 8-битное соединение на тактовой частоте 200MHz. Эта шина удваивает скорость передачи данных, что приводит к эффективной частоте шине 400MHz на каждое направление, что в сумме приводит к пропускной способности 800MB/s между IGP и MCP.

Если возникнет необходимость, NVIDIA всегда сможет увеличить ширину шины Hyper Transport и/или увеличить тактовую частоту, но пока 400MB/s вполне достаточно.

StreamThru

Одной из особенностей AMD Hyper Transport шины является поддержка множественных виртуальных каналов, именуемой StreamThru.

StreamThru гарантирует, что независимо от того, какие запросы помещены в чипсет, латентные устройства, которые очень критичны к пропускной способности, получат быстрый доступ к оперативной памяти, для успешной и производительной работы.

Примером латентного устройства может служить интегрированный 10/100 сетевой контроллер MCP. Благодаря новой технологии сетевая карта всегда получит необходимую пропускную способность и низкое время ожидания при обращении к графическому контроллеру, CPU и системной памяти.

Новое значение термина "Все в одном"

NVIDIA обещает использовать единственный драйвер для всех элементов чипсета nForce, включая графику, звук, Ethernet, HomePNA, busmaster IDE, чипсет, и т.д. Это невероятно облегчает установку и настройку системы, благодаря идеальной подгонке всех параметров. Если Вы захотите установить внешнюю NVIDIA карту, устанавливать новые драйвера не придется.

Что, Где и Когда?

Первые платы, основанные на чипсете nForce, были продемонстрированы на прошедшей выставке Computex. Точнее, было показано пять плат от компаний ABIT, ASUS, Gigabyte, MITAC, и MSI. Они получили эксклюзивные права на этот чипсет на первые несколько месяцев.

Референсный дизайн, который сейчас используется почти во всех платах, учитывает форм-фактор microATX. Только ASUS применила формат ATX, хотя и другие производители говорят, что вскоре будут готовы ATX версии nForce плат.

Также референсный дизайн учитывает 4 уровневую технологию, которая является любимой почти всеми производителями, так как позволяет снизить производственный затраты. Так же нам стало известно, что при создании чипсета NVIDIA использует 0.15 мкм 7-уровневый металлический процесс, который позволяет сохранить цену и снизить температурный режим.

Массовое производство этих плат начнется в августе-сентябре. За это время NVIDIA совместно с производителями системных плат проведет доскональное изучение производительности и стабильности, выявят возможные недостатки.

Что касается цен, то пока мы не имеем ни одной конкретной цены, однако по некоторым причинам мы можем считать, что эти платы будут дешевле 200$. С одной стороны это достаточно дорого, однако если вспомнить о чем мы говорили выше это совсем не дорого.

Еще немного о производительности

Хотя пока не имеется никаких данных о производительности nForce от независимых тестеров, компания NVIDIA продемонстрировала результаты своих испытаний. Вот что у них получилось:

Синтетические тесты, измеряющие пропускную способность шины памяти, подтверждают факт, что nForce действительно революционное решение. Даже nForce 220, который адресует память через 64-bit шину, опережает AMD 760 работающего с обычным DDR SDRAM контроллером. Это достигнуто благодаря технологии DASP, о которой мы уже говорили ранее. Производительность nForce 420 вообще не требует никаких комментариев. Его шина памяти в два раза шире, чем в AMD 760.

Производительность графического ядра значительно превосходит ядра, используемые в других интегрированных чипсетах. Различия в производительности nForce 220 и nForce 420 – результат не равной пропускной способности шины памяти. Таким образом, в 3D мы видим практически 50% увеличение производительности.

Это сравнение показывает, что система на nForce 220 близка к производительности AMD 760 с внешней графической картой GeForce2 MX-200, а nForce 420 работает еще быстрее

Заключение

После детального рассмотрения основных особенностей нового чипсета, мы можем заявить, что nForce действительно уникальный продукт, внесший много новых идей на рынок чипсетов. Так, внедрение NVIDIA на рынок чипсетов создает реальную угрозу старейшинам этого бизнеса.

Кроме этого, начиная с этого момента понятие «Интегрированный чипсет» имеет совершенно иное значение. Теперь, говоря о чипсетах с интегрированной графикой, мы будем подразумевать очень высокий уровень производительности и оптимизированность системы.

Все предшествующие интегрированные чипсеты останутся популярны на рынке очень дешевых компьютеров, предназначенных для работы в качестве офисных терминалов, и «печатных машинок».

Мы благодарим компанию «Forum Computers» (http://www.forum3.ru) за помощь, оказанную при подготовке этого материала.

Реклама
Компания "FORUM Computers" (www.forum3.ru) начинает активное продвижение совершенно новой передовой продукции на Российском компьютерном рынке. Теперь в ассортименте компании Вы сможете найти новейшие эксклюзивные модели ноутбуков, оригинальные жидкокристаллические мониторы, современные серверные решения и цифровые фотокамеры. Все цены на продукцию можно уточнить на сайте "FORUM Computers" или по телефону (095) 755 - 8111 (многоканальный).