oldi

Современные и будущие чипсеты компании Intel

Сергей Пахомов

Семейство Intel 845

   Intel 845

   Intel 845E

   Intel 845GV

   Intel 845G

   Intel 845PE и Intel 845GE

Семейство Intel 850/850E

   E7205 (Granite Bay)

Семейство Springdale

Canterwood

 

Любая материнская плата характеризуется прежде всего своим чипсетом (chipset). Чипсет — это базовый набор микросхем, определяющий архитектуру взаимодействия всех основных подсистем компьютера. Именно чипсет на 95% обусловливает производительность материнской платы и ее функционал. От него зависят поддерживаемый тип процессора, тип памяти, а также функциональные возможности по подключению периферийных устройств. Причем если еще лет пять-семь назад данные характеристики материнской платы во многом определялись ее производителем и конкретной моделью, то сегодня за все отвечает прежде всего чипсет.

Выбор чипсетов сегодня крайне богат. И если процессоры выпускают всего две компании: Intel и AMD, то чипсеты производят и Intel, и AMD, и VIA, и SiS, и NVIDIA, и ATI. Конечно, для более-менее подробного описания всех современных чипсетов потребовалась бы отдельная брошюра или даже книга, поэтому мы остановимся здесь лишь на последних версиях чипсетов компании Intel и расскажем о тех, которые ожидаются уже в этом году.

Сегодня компания Intel выпускает довольно разнообразный спектр чипсетов для процессоров Intel Pentium 4 и Intel Celeron (серверные чипсеты в данной статье не рассматриваются). При этом поскольку именно компания Intel является законодателем моды на рынке процессоров и чипсетов, то все остальные производители вынуждены так или иначе подстраиваться под тот темп, который она задает. А угнаться за Intel очень непросто. И сетуют не только производители материнских плат, которые не успевают обновлять свои модельные ряды по мере выхода все новых и новых версий чипсетов, но и конечные пользователи. Еще бы — купить новейшую плату за 100 с лишним долларов и через два-три месяца узнать, что она уже морально устарела! Таким образом, темп обновления чипсетов, а следовательно, и материнских плат сегодня настолько высок, что угнаться за последними новинками просто нереально.

В то же время во многом благодаря усилиям именно компании Intel стало возможно столь стремительное развитие ПК, а здоровая конкуренция производителей обеспечивает появление на рынке качественных продуктов по приемлемым ценам.

Впрочем, давайте вернемся к нашей основной теме — к чипсетам.

Семейство Intel 845

С момента появления процессора Intel Pentium 4 основными для него стали чипсеты семейства Intel 845. В настоящее время существует уже шесть различных модификаций чипсетов семейства i845, отличающихся друг от друга и типом поддерживаемой памяти, и частотой системной шины, и наличием или отсутствием встроенного графического контроллера.

В начало В начало

Intel 845

Чипсет Intel 845 является первым чипсетом в семействе i845. Первоначально этот чипсет был рассчитан на поддержку памяти PC100/133 SDRAM, но широкое распространение памяти DDR200/266 обусловило появление соответствующей версии чипсета i845D. Впрочем, сразу оговоримся, что буква «D» в названии чипсета, указывающая на поддержку DDR-памяти, — это не официальное название. Чипсеты с поддержкой памяти PC100/133 и DDR200/266 называются абсолютно одинаково.

Набор системной логики Intel 845 включает два чипа: контроллер-концентратор памяти Intel 82845 (Memory Controller Hub (MCH)) и контроллер-концентратор ввода-вывода Intel 82801BA (I/O Controller Hub (ICH2)).

Чипсет i845 (рис. 1) поддерживает частоту системной шины 400 МГц с пропускной способностью 3,2 Гбайт/с. Одноканальный контроллер памяти обеспечивает взаимодействие с памятью DDR200 или DDR266, причем в последнем случае пропускная способность шины памяти составляет 2,1 Гбайт/с.

Максимальный объем поддерживаемой памяти — 2 Гбайт. Особо отметим, что контроллер памяти допускает использование небуферизованной памяти с коррекцией ошибок ECC или без нее.

Контроллер графического порта, соответствующий требованиям спецификации AGP 2.0, позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 4х.

В качестве контроллера-концентратора ввода-вывода (южный мост) использована микросхема Intel 82801BA (ICH2), связанная с северным мостом по шине Hub Link 1.5 с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

Мост ввода-вывода ICH2, имеющий 360-штырьковую упаковку Enhanced Ball Grid Array (EBGA), знаком нашим читателям еще со времен чипсета i815 и сегодня является уже некоторым анахронизмом, поэтому мы ограничимся лишь кратким перечислением его основных функциональных возможностей: поддержка шести PCI-слотов (PCI 2.2), два USB-контроллера (четыре канала с пропускной способностью до 24 Мбит/с), двухканальный контроллер IDE ATA100, цифровой контроллер AC’97 (соответствует спецификации AC’97 r.2.1), поддержка CNR/AMR-слота.

В начало В начало

Intel 845E

Набор системной логики Intel 845E (рис. 2) включает два чипа: контроллер-концентратор памяти Intel 82845E (Memory Controller Hub (MCH)) и контроллер-концентратор ввода-вывода Intel 82801BD (I/O Controller Hub (ICH4)).

Основное отличие выполненного в 593-пиновом корпусе FC-BGA контроллера-концентратора памяти этого чипсета от его предшественника MCH Intel 82845 состоит в том, что контроллер его системной шины теперь поддерживает ее работу на частоте не только 400, но и 533 МГц. При работе на частоте 533 МГц пропускная способность системной шины составляет уже 4,2 Гбайт/с. Все остальные характеристики не изменились. Контроллер памяти позволяет работать с памятью DDR200/266; при этом пропускная способность 64-битной шины памяти при работе с памятью DDR266 составляет 2,1 Гбайт/с. Максимальный объем поддерживаемой памяти — 2 Гбайт. Как и в чипсете i845, здесь имеется интерфейс AGP 4x.

Впрочем, поддержка 533-мегагерцевой шины — не единственное различие между i845 и i845E. Второе различие заключается в южном мосте. В качестве контроллера-концентратора ввода-вывода в чипсете i845E используется микросхема Intel 82801BD (ICH4).

Новая версия контроллера-концентратора ввода-вывода ICH4 выполнена в 421-штырьковом корпусе Micro Ball Grid Array (MBGA). Его основные функциональные возможности следующие:

  • поддержка шести 32-битных 33-мегагерцевых PCI-слотов (PCI 2.2);
  • двухкаскадный DMA-контроллер;
  • интегрированный 100-мегабитный Ethernet-контроллер;
  • двухканальный контроллер IDE ATA100;
  • три USB-контроллера, поддерживающие работу шести портов USB 2.0;
  • цифровой контроллер AC’97 (шесть каналов, 20-битный интерфейс AC-link), отвечающий требованиям спецификации AC’97 r.2.3;
  • поддержка управления питанием по протоколу ACPI 2.0;
  • поддержка интерфейса LPC (Low Pin Count);
  • поддержка спецификации SMBus 2.0 (System Management Bus).

Взаимодействие между контроллерами осуществляется по схеме «точка-точка» по специальной шине Hub Link, имеющей пропускную способность 266 Мбайт/с.

В начало В начало

Intel 845GV

Данный набор системной логики состоит из двух микросхем: контроллера-концентратора графики и памяти Intel 82845GV (Graphics and Memory Controller Hub (GMCH)) и контроллера-концентратора ввода-вывода Intel 82801DB (I/O Controller Hub (ICH4)) (рис. 3).

Единственным отличием данного чипсета от рассмотренного выше i845E является наличие встроенного графического контроллера вместо поддержки интерфейса AGP 4x. Интегрированный графический контроллер работает на частоте 200 МГц и обеспечивает максимальное разрешение 1600Ѕ1200 при 32-битном цвете и 60-герцевой вертикальной развертке и 1280Ѕ1024 при 32-битном цвете и частоте вертикальной развертки 85 Гц. Не углубляясь в технические детали реализации интегрированного графического ядра, отметим, что в качестве видеопамяти используется системная память; при этом, наряду с другими устройствами, GMCH осуществляет прямой доступ к памяти, где для нужд графической подсистемы выделяется фрейм-буфер размером 8 Мбайт.

Контроллер системной шины чипсета поддерживает частоты 400 и 533 МГц, а контроллер шины памяти — работу с модулями DDR200/266, причем существует недокументированная возможность работы с памятью DDR333, что широко используется производителями системных плат. Максимально поддерживаемый объем оперативной памяти равен 2 Гбайт.

В качестве южного моста, как и в чипсете i845E, используется концентратор ICH4, связанный с GMCH по шине Hub Link с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

В начало В начало

Intel 845G

Intel 845G — это еще один представитель семейства i845, объединяющий в себе возможности как i845E, так и i845GV. Данный набор системной логики состоит из двух микросхем: контроллера-концентратора графики и памяти Intel 82845G (Graphics and Memory Controller Hub (GMCH)) и контроллера-концентратора ввода-вывода Intel 82801DB (I/O Controller Hub (ICH4)) (рис. 4).

Контроллер системной шины этого чипа обеспечивает возможность общения с процессором на частоте 400 или 533 МГц. Контроллер шины памяти поддерживает работу с модулями DDR200/266. Существует недокументированная возможность работы с памятью DDR333, широко используемая производителями системных плат. Максимальный поддерживаемый объем оперативной памяти — 2 Гбайт.

Основное отличие этого чипсета от рассмотренного i845E заключается в наличии встроенного графического ядра, работающего на частоте 200 МГц. В качестве видеопамяти используется системная память; при этом, наряду с другими устройствами, GMCH осуществляет прямой доступ к памяти. Помимо аналогового VGA-интерфейса интегрированный видеоконтроллер поддерживает два порта DVO (Digital Video Output), которые мультиплексированы с AGP-интерфейсом.

Кроме встроенного графического ядра, контроллер GMCH также реализует интерфейс AGP 4х.

В качестве южного моста, как и в чипсете i845E, используется концентратор ICH4, связанный с GMCH по шине Hub Link с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

В начало В начало

Intel 845PE и Intel 845GE

Чипсеты Intel 845PE (рис. 5) и Intel 845GE (рис. 6) — это более поздние модификации Intel 845E и Intel 845G соответственно. Принципиальное отличие этих чипсетов от уже рассмотренных Intel 845E и Intel 845G состоит в доработанном контроллере памяти, который теперь официально поддерживает работу с памятью DDR333. Соответственно при работе с данным типом памяти пропускная способность шины памяти составляет уже 2,6 Гбайт/с.

В начало В начало

Семейство Intel 850/850E

Чипсеты i850/850E отличаются от всех остальных чипсетов тем, что они рассчитаны на работу с памятью Direct RDRAM и позиционируются для использования в высокопроизводительных рабочих станциях.

Чипсет i850 (рис. 7) построен на основе хаб-архитектуры и включает два чипа: контроллер-концентратор памяти Intel 82850 (Memory Controller Hub (MCH)) и контроллер-концентратор ввода-вывода Intel 82801BA (I/O Controller Hub (ICH2)), который в поздних версиях чипсета был заменен более функциональной версией микросхемы ввода-вывода Intel 82801DB (ICH4). В чипсете i850E также используется концентратор ввода-вывода ICH4.

Контроллер системной шины чипсета i850 поддерживает работу системной шины на частоте 400 МГц (пропускная способность 3,2 Гбайт/с). Контроллер памяти позволяет работать с двухканальной памятью Direct RDRAM спецификаций PC600 и PC800. Правда, при этом существует еще и недокументированная возможность использования памяти PC1066. Пропускная способность 16-битной шины памяти (два канала) при работе с модулями PC800 равна 3,2 Гбайт/с, что полностью согласуется с пропускной способностью системной шины. Максимальный объем поддерживаемой памяти составляет 2 Гбайт.

Контроллер графического порта, соответствующий требованиям спецификации AGP 2.0, позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 4х.

Чипсет i850E (рис. 8) отличается от i850 тем, что поддерживает работу системной шины на частоте как 400, так и 533 МГц. При использовании частоты 533 МГц пропускная способность системной шины составляет уже 4,3 Гбайт. Кроме того, данный чипсет поддерживает память PC1066 RDRAM, при использовании которой пропускная способность шины памяти составляет 6,4 Гбайт/с.

В начало В начало

E7205 (Granite Bay)

Рассмотренный ранее чипсет Intel 845PE оказался настолько удачным, что если бы не слишком короткий срок жизни, то он вполне мог бы претендовать на звание народного любимца. Но сегодня этот чипсет уже постепенно вытесняется еще более производительным чипсетом под кодовым названием Granite Bay.

Официальное название чипсета Granite Bay — E7205. Прежде всего привлекает внимание нетрадиционное наименование данного чипсета (все предыдущие чипсеты имели обозначение из трех цифр). Дело в том, что чипсет E7205 происходит от серверного чипсета E7500 (являясь своего рода облегченной версией серверного чипсета).

Чипсет рассчитан на однопроцессорные системы на базе процессора Intel Pentium 4 и поддерживает процессоры с технологией Hyper-Threading (рис. 9).

Основным преимуществом чипсета E7205 является интегрированный в концентратор управления памятью MCH (северный мост) двухканальный контроллер памяти, обеспечивающий взаимодействие с памятью DDR200/266 (возможно использование памяти с коррекцией ошибок ECC). Всего чипсет поддерживает до 4 Гбайт небуферизованной 64- или 72-битной памяти. Кроме того, он поддерживает (правда, пока неофициально) и память DDR333. Для установки 184-контактных DIMM-модулей памяти чипсет поддерживает четыре DIMM-слота (по два слота на каждый канал контроллера).

Применение двухканального контроллера памяти позволяет увеличить полосу пропускания шины памяти до 4,26 Гбайт/с (при использовании памяти DDR266) и сравнять ее с пропускной способностью процессорной шины, которая при частоте 533 МГц также составляет 4,26 Гбайт/с. Такое сбалансированное решение позволяет получить выигрыш в производительности, прежде всего в тех приложениях, где используется интенсивный обмен процессора с памятью (например, при научных расчетах).

Кроме двухканального контроллера памяти северный мост чипсета поддерживает новейший интерфейс AGP 8x/4х (0,8 В) с пропускной способностью 2,1 Гбайт/с или AGP 4x/2x (1,5 В), чего ранее не мог ни один чипсет Intel для процессоров Intel Pentium 4.

Концентратор управления памятью MCH связан по схеме «точка-точка» (peer-to-peer) с хабом ввода-вывода ICH4 (Intel 82801DB I/O). Связь организована по специальной шине Hub Link HI 1.5 с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

Хаб ввода-вывода ICH4 поддерживает шесть PCI-слотов (32 бит/33 МГц), интегрированный 10/100Base-TX Ethernet-контроллер, двухканальный IDE ATA100-контроллер. Кроме того, поддерживается до шести портов USB 2.0, цифровой контроллер AC’97 (шесть каналов, 20-битный AC-link-интерфейс).

В начало В начало

Семейство Springdale

Каким бы совершенным ни казался набор микросхем Granite Bay, отведенный ему жизненный срок довольно короток. Вскоре на смену ему придет новое поколение чипсетов, известных под кодовыми названиями Springdale и Canterwood. Эти чипсеты пока еще официально не объявлены, однако некоторые подробности были обнародованы на проходившем в Сан-Хосе 18-21 февраля 2003 года весеннем форуме компании Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF).

По доброй традицией нашего журнала публиковать лишь проверенные данные, основанные на официальной информации, мы лишь кратко опишем основные особенности нового семейства чипсетов Springdale. Более подробная информация будет опубликована после официального объявления этих чипсетов.

Итак, поскольку речь идет о семействе чипсетов Springdale, то понятно, что будет представлен не один чипсет. Отличаться различные чипсеты этого семейства будут прежде всего наличием или отсутствием интегрированного графического контроллера в северном мосте.

Чипсеты семейства Springdale (рис. 10) рассчитаны на однопроцессорные системы на базе нового процессора Intel Pentium 4 (Prescott) с поддержкой технологии Hyper-Threading. Основная особенность новых чипсетов — это наличие двухканального контроллера памяти и новая системная шина с частотой 800, 533 и 400 МГц. Соответственно при использовании частоты системной шины 800 МГц ее полоса пропускания возрастает до 6,4 Гбайт/с.

Двухканальный контроллер памяти поддерживает память DDR266/333/400 (PC2100/2700/3200 SDRAM). Использование памяти DDR400 с двухканальным контроллером позволит повысить полосу пропускания шины памяти до 6,4 Гбайт/с (по 3,2 Гбайт/с на канал) и сравняется с полосой пропускания системной шины. Всего чипсет Springdale поддерживает установку до 4 Гбайт памяти. Для установки памяти каждый канал контроллера поддерживает по два DIMM-слота.

Кроме двухканального контроллера памяти северный мост чипсета поддерживает новейший интерфейс AGP 8x/4х с пропускной способностью 2,1 Гбайт/с.

Еще один интерфейс, реализованный в северном мосте, — интерфейс взаимодействия с гигабитным сетевым адаптером. Выполнено это наподобие того, как делается в серверных чипсетах при наличии интегрированного гигабитного адаптера на системной плате. Поскольку использование традиционной PCI-шины (32 бит/33 МГц) для подключения гигабитного сетевого адаптера не вполне логично (полоса пропускания PCI-шины уже, чем требуется для гигабитного сетевого адаптера), сетевой адаптер взаимодействует непосредственно с северным мостом чипсета (архитектура Communication Streaming Architecture, CSA).

Другим новшеством чипсета Springdale является новый южный мост ICH5, cвязанный с северным мостом по уже знакомой шине Hub Link версии 1.5 с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

Южный мост ICH5 поддерживает восемь портов USB 2.0 (напомним, что мост ICH4 поддерживал только шесть портов USB 2.0), два традиционных канала ATA100 и два канала Serial ATA 1.0 с пропускной способностью 150 Мбит/с каждый и возможностью организации RAID-массивов уровня 0 и 1 на программном уровне.

Кроме того, ICH5 поддерживает пять слотов PCI (32-бит/33 МГц), а также 6-канальный звук AC’97 (3 кодека AC’97).

В начало В начало

Canterwood

Чипсет Canterwood — это чипсет, рассчитанный на высокопроизводительные решения. Он поддерживает процессор Intel Pentium 4 (Prescott) с технологией Hyper-Threading и 800- или 533-мегагерцевой шиной. Несмотря на то что по своим функциональным возможностям он как две капли воды похож на Springdale, это уже совсем другой чипсет. Дело в том, что северный мост чипсета Canterwood — это не просто улучшенная версия Springdale, а принципиально иная версия. Рассмотрим, к примеру, контроллер памяти Canterwood. Как и все чипсеты семейства Springdale, он тоже является двухканальным и обеспечивает работы с памятью DDR333 и DDR400 (PC3100/2700 SDRAM) с максимальным объемом до 4 Гбайт. При этом возможность использования памяти DDR400 реализуется только при частоте системной шины 800 МГц. Однако данный чипсет будет поддерживать как небуферизованную 64-битную память без коррекции ошибок ECC, так и небуферизованную регистровую 72-битную память с коррекцией ошибок ECC. Отметим, что последний тип памяти обычно используется в серверах или в производительных высоконадежных рабочих станциях.

Кроме того, для увеличения производительности контроллер памяти в чипсете Canterwood (рис. 11) будет поддерживать особую технологию повышения производительности Intel Performance Acceleration.

За исключением принципиально иного контроллера памяти, во всем остальном Canterwood подобен чипсету Springdale. Так, в его северном мосте реализован интерфейс AGP 8x, имеются встроенный графический адаптер и интерфейс взаимодействия с гигабитным адаптером (Kenai II-CSA).

Южный мост чипсета Canterwood — это уже знакомый нам ICH5 с поддержкой двух каналов Serial ATA и с программной возможностью организации RAID-массива, двух каналов ATA100, восьми портов USB 2.0, пяти PCI-слотов (32 бит/33 МГц) и 6-канального звука (три кодека AC’97).

КомпьютерПресс 4'2003