Тестирование материнских плат

Алексей Шобанов

В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование 30 материнских плат для процессора Intel Pentium 4, построенных на чипсетах Intel 850E, Intel 845E, Intel 845G, Intel 845PE, Intel 845GE, VIA Apollo P4X266A, VIA Apollo P4X400, SiS 645DX и SiS 648, на предмет выяснения их производительности. Тестировались: Abit IT7-Max2, Acorp 4D845G, Albatron PX845E PRO II, Albatron PX845G PRO II, AOpen MX4GR, AOpen AX4B-533, ASUS P4PE, ASUS P4GE-V, ASUS P4S8X, Chaintech 9BJF, Chaintech 9EJL1, DFI NB76-EA, DFI NT72-SA, Fastfame 7IKK, Fastfame 8IJM, Gigabyte GA-8IGX, Gigabyte GA-8IHXP, Gigabyte GA-8PE667 Ultra, Intel D845GEBV2, Iwill P4ES, MSI 645E MAX (MS-6547), MSI 845E MAX2 (MS-6398E), MSI 845G MAX (MS-6580), MSI 845PE MAX2 (MS-6704), Shuttle AB45, Shuttle AV45GTR, Soltek SL-85DR2+-L, Soltek SL-85ERV, VIA P4PA-UL, VIA P4PB 400-FL.

Введение

еньше года прошло с момента нашего последнего большого тестирования материнских плат. Пожалуй, ни для кого не станет откровением, что уходящий год прошел под знаком Intel Pentium 4, ведь платформы на основе процессоров именно этого семейства доминировали на рынке ПК. Поэтому темой этого большого тестирования стали материнские платы, предназначенные для построения компьютерных систем на базе процессоров Pentium 4 компании Intel. В течении года в этом секторе рынка произошел ряд событий повлекших значительные изменения в расстановке приоритетов. Появились новые стандарты и интерфейсы (к примеру, JEDEC официально приняла спецификацию для памяти PC2700 (DDR 333); принята спецификация SerialATA 1.0 и т.д.), а те, что год назад только начинали пробивать себе дорогу в жизнь, ныне стали доминирующими (например, USB 2.0). Производители системной логики выпустили целый ряд чипсетов, устанавливающих новые стандарты производительности и функциональности. В свою очередь, компании — производители материнских плат, стоящие на вершине этой технологической пирамиды, воплотили все эти технические новшества в своих продуктах, дав возможность воспользоваться достижениями технического прогресса конечному пользователю. И теперь пришло время оценить возможности последних моделей системных плат представленных на российском рынке. Но прежде чем перейти к рассмотрению материнских плат, участвующих в нашем тестировании, кратко опишем чипсеты, которые послужили основой для их создания, поскольку именно возможности набора системной логики во многом определяют производительность и функциональность материнской платы.

Чипсеты

Intel 850E

Intel 850E — первый набор системной логики компании Intel, поддерживающий работу 533-мегагерцевой системной шины (напомним: частота FSB при этом равна 133 МГц, но за счет того что за один такт по интеловской системной шине Quad-Pumped передается четыре пакета данных, результирующая частота составляет 533 МГц), и это является главным (но не единственным) его отличием от предшественника — чипсета Intel 850. Набор микросхем системной логики Intel 850E построен на основе хаб-архитектуры и включает два чипа: контроллер-концентратор памяти Intel 82850E (Memory Controller Hub (MCH)) и контроллер-концентратор ввода-вывода Intel 82801BA (I/O Controller Hub (ICH2)), который в более поздних версиях чипсета был заменен более функциональной версией микросхемы ввода-вывода Intel 82801DB (ICH4).

Микросхема контроллера-концентратора памяти Intel 82850E имеет 615-пинную упаковку Organic Land Grid Array (OLGA). Контроллер системной шины контроллера-концентратора памяти, как уже говорилось выше, позволяет поддерживать работу системной шины на частоте как 400, так и 533 МГц. При этом, как нетрудно подсчитать, пропускная способность 64-битной шины составляет 3,2 Гбайт/с при частоте FSB 100 МГц и более 4,2 Гбайт/с при частоте FSB 133 МГц. Контроллер памяти позволяет работать с двухканальной памятью Direct RDRAM спецификации PC600, PC800 и PC1066. Пропускная способность 16-битной шины памяти (два канала) при работе с модулями PC800 равна 3,2 Гбайт/с, а при использовании модулей PC1066 возрастает до 4,2 Гбайт/с, что полностью согласуется с пропускной способностью системной шины при работе на частоте FSB 533 МГц. Максимальный объем поддерживаемой памяти составляет 2 Гбайт. Контроллер графического порта, соответствующий требованиям спецификации AGP 2.0, позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 4X.

Контроллер-концентратор ввода-вывода ICH2, имеющий 360-пиновую упаковку Enhanced Ball Grid Array (EBGA), знаком нашим читателям еще со времен чипсета i815 и уже является 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.

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

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.

Intel 845E

Набор системной логики Intel 845E включает в себя два чипа — контроллер-концентратор памяти Intel 82845E (Memory Controller Hub (MCH)) и контроллер-концентратор ввода-вывода Intel 82801DB (I/O Controller Hub (ICH4)).

Основное отличие контроллера-концентратора памяти, выполненного в 593-пинном корпусе FC-BGA, этого чипсета от предшественника MCH Intel 82845 (или, как часто обозначают его производители системных плат, — Intel 845D) состоит в том, что теперь контроллер системной шины данного чипа поддерживает работу системной шины на частоте не только 400, но и 533 МГц. Все остальные характеристики остались теми же. Контроллер памяти позволяет работать с памятью DDR SDRAM спецификации PC1600 или PC2100, при этом пропускная способность 64-битной шины памяти при работе с модулями PC2100 равна 2,1 Гбайт/с. 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.

В качестве контроллера-концентратора ввода-вывода использована уже описанная микросхема Intel 82801DB (см. описание чипсета Intel 850E).

Контроллеры-концентраторы соединены каналом Hub Link, имеющим пропускную способность 266 Мбайт/с.

Intel 845G

Данный набор системной логики построен в соответствии с интеловской хаб-архитектурой, как, впрочем, и все чисеты Intel последних лет, и 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)).

Контроллер-концентратор графики и памяти Intel 82845G имеет 760-пиновую упаковку Flip Chip Ball Grid Array (FCBGA). Контроллер системной шины этого чипа обеспечивает возможность общения с процессором на частоте 400 или 533 МГц. Контроллер шины памяти поддерживает работу с модулями DDR SDRAM спецификации PC1600, PC2100, а также с модулями SDR SDRAM спецификации PC133, причем существует недокументированная возможность работы с памятью PC2700, что широко используется производителями системных плат. Максимальный поддерживаемый объем оперативной памяти равен 2 Гбайт. Контроллер графического порта, также имеющий свое место на чипе, соответствует требованиям спецификации AGP 2.0 и позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 4х. Кроме того, на микросхеме Intel 82845G интегрировано графическое ядро, работающее на частоте 200 МГц. Интегрированное графическое ядро обеспечивает максимальное разрешение 1600х1200 при 32-битном цвете и 60-герцовой вертикальной развертке и 1280х1024 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. Помимо аналогового VGA-интерфейса, интегрированный видеоконтроллер поддерживает два порта DVO (Digital Video Output), которые мультиплексированы с AGP-интерфейсом.

Функциональные возможности контроллера-концентратора ввода-вывода ICH4 уже рассматривались нами в этой статье.

Контроллеры-концентраторы GMCH и ICH4 соединены каналом Hub Link с пропускной способностью 266 Мбайт/с.

Intel 845PE и Intel 845GE

Основное отличие этих последних разработок компании Intel в области системной логики для настольных ПК от уже рассмотренных наборов системной логики Intel 845E и Intel 845G состоит лишь в доработанном контроллере памяти, который теперь официально поддерживает работу с памятью DDR SDRAM спецификации PC2700 (DDR333).

VIA Apollo P4X266A

Набор системной логики VIA Apollo P4X266A состоит из северного (VT8753A) и южного (VT8233A) мостов.

Северный мост взаимодействует с процессором по интеловской Quad-Pumped-системной шине, причем контроллер системной шины позволяет поддерживать частоту FSB, равную как 100, так и 133 МГц (хотя о поддержке 533-мегагерцевой системной шины упоминается как-то вскользь и не везде). Контроллер памяти северного моста обеспечивает работу как с DDR SDRAM-памятью спецификации PC1600 или РС2100, так и с SDR SDRAM-памятью спецификации PC100 или РС133 общим объемом до 4 Гбайт. Контроллер графического порта, имеющийся на чипе, соответствует требованиям спецификации AGP 2.0 и позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 4х.

Южный мост чипсета имеет двухканальный контроллер IDE ATA133, два USB-концентратора поддерживающие работу четырех портов USB 1.1, интегрированный шестиканальный цифровой контроллер AC’97 и сетевой 10/100-мегабитный Ethernet-контроллер, который требует внешней реализации физического уровня (PHY); также поддерживается интерфейс LPC. Кроме того, VT8233A поддерживает до пяти слотов PCI. В чипсете VIA Apollo P4X266А применена архитектура V-Link Hub, которая подразумевает использование высокоскоростной шины V-Link для связи северного и южного моста. Эта шина обеспечивает пиковую пропускную способность 266 Мбайт/с.

Применение технологии V-MAP (VIA Modular Architecture Platforms (VIA-модульная архитектура платформ), которая предполагает унификацию (или совместимость) физического и электрического интерфейсов микросхем системной логики и позволяет использовать в тандеме с северным мостом и более ранние варианты микросхем южного моста (VT8233 или VT8233С), и более продвинутые, а также новые модификации.

VIA Apollo P4X400

Этот набор системной логики является последней разработкой специалистов компании VIA среди чипсетов, предназначенных для работы с процессорами семейства Intel Pentium 4. В качестве микросхемы северного моста использован чип VT8754, а в роли южного выступает микросхема VT8235.

Контроллер системной шины северного поддерживает работу системной шины на частоте как 400 так и 533 МГц, а способность 64-битной шины составляет 3,2 Гбайт/с при частоте FSB 100 МГц и более 4,2 Гбайт/с при частоте FSB 133 МГц. Контроллер памяти позволяет работать с памятью DDR SDRAM спецификации PC1600, PC2100 и PC2700, к тому же есть возможность поддерживать работу шины памяти на частоте 400 МГц, что позволяет использовать модули памяти PC3200 (DDR400), пока еще не признанной и не сертифицированной. Максимальный объем поддерживаемой памяти составляет 32 (!) Гбайт. Контроллер графического порта, соответствующий требованиям спецификации AGP 3.0, позволяет поддерживать работу 1,5-вольтового слота AGP 8х, а пропускная способность порта возрастает до 2,1 Гбайт/с в сравнении с величиной, равной чуть более 1 Гбайт/с, для AGP 4х.

Южный мост чипсета имеет двухканальный контроллер IDE ATA133. Три USB-концентратора, поддерживающие работу шести портов USB 2.0, интегрированный шестиканальный цифровой контроллер AC’97 и сетевой контроллер VIA 10/100Base-T Ethernet, который требует внешней реализации физического уровня (PHY); также поддерживается интерфейс LPC. К тому же VT8235 поддерживает до 6 слотов PCI.

Архитектура V-Link Hub, на которой построен этот чипсет, предполагает использование высокоскоростной шины. В наборе системной логики VIA Apollo P4X400 для связи северного и южного моста применена шина 8х V-Link, обеспечивающая пиковую пропускную способность 533 Мбайт/с.

Фирменная технологии V-MAP, в соответствии с которой создавался этот чипсет, позволяет в дальнейшем использовать иные комбинации северного и южного мостов.

SiS 645DX

Набор микросхем системной логики SiS 645DX включает две микросхемы — северный мост SiS 645DX и южный мост SiS 961B.

Северный мост SiS 645DX имеет контроллер системной шины, обеспечивающий работу с Quad-Pumped-шиной процессора Intel Pentium 4 на частоте 400 или 533 МГц, контроллер памяти, поддерживающий работу с памятью SDR SDRAM спецификации PC100, PC133 и DDR SDRAM спецификаций PC1600, PC2100 и PC2700 (при использовании памяти спецификации PC2700 пропускная способность шины памяти составляет 2,7 Гбайт/с) максимальным объемом до 3Гбайт, и контроллер графического порта (AGP-контроллер), позволяющий использовать графические карты расширения с интерфейсом AGP 4х. Для обеспечения высокоскоростного обмена в чипсете применяется координатор транзакций, который реализует механизм предвыборки при чтении из основной памяти.

Южный мост SiS 961B предоставляет стандартный набор функциональных возможностей: двухканальный контроллер IDE ATA133, шестиканальный цифровой контроллер AC’97 (отвечающий требованиям спецификации AC’97 r.2.2), два USB-контроллера (поддерживают работу шести портов USB 1.1), сетевой контроллер с поддержкой 10/100-мегабитного Ethernet-протокола; реализована поддержка шести PCI-слотов (PCI 2.2).

Взаимодействие между мостами осуществляется по высокоскоростной двунаправленной 16-битной MuTIOL-шине (4x66 МГц), обеспечивающей пропускную способность 533 Мбайт/с.

SiS 648

Набор системной логики SiS 648 состоит из микросхемы северного моста (SiS 648) и микросхемы южного моста (SiS 963).

Данный чипсет претерпел значительные изменения по сравнению с предшествующим набором системной логики SiS 645DX. Так, теперь контроллер графического порта, интегрированный на микросхеме северного моста, выполнен в соответствии с требованиями спецификации AGP 3.0 и поддерживает работу графических карт AGP 8x. Контроллер памяти нового северного моста позволяет поддерживать работу шины памяти на частоте 200 МГц, поэтому появляется возможность использовать модули памяти DDR SDRAM пока еще не существующей спецификации PC3200 (DDR 400). Кстати, на сайте производителя приводится список модулей памяти DDR 400, обеспечивающих корректную работу. Также был усовершенствован и южный мост чипсета: новая модификация южного моста — чип SiS 963 — теперь поддерживает работу шести портов USB 2.0, а кроме этого имеет интегрированный IEEE-1394-контроллер (три порта FireWare), который, правда, требует реализации физического уровня.

В дополнение ко всем вышеперечисленным усовершенствованиям в чипсете SiS 648 применена новая модификация высокоскоростной двунаправленной 16-битной MuTIOL-шине (8x66 МГц), обеспечивающей теперь пропускную способность более 1 Гбайт/с.

Методика тестирования

ля проведения тестирования была использована следующая конфигурация тестового стенда:

процессор Intel Pentium 4 2,8 ГГц (частота FSB 133 МГц);
жесткий диск IBM IC35L020AVER07 20 Гбайт с файловой системой NTFS;
512 Мбайт оперативной памяти;
видеокарта Gigabyte AP128DG-H (ATi Radeon 8500 Graphics Accelerator) с видеодрайвером ATi Radeon Drivers 6.13.10.6143 for XP (разрешение 1024×768, глубина цвета 32 бит, Vsync — откл.)

При тестировании системных плат, работающих с модулями памяти DDR SDRAM спецификации PC2100, использовались два модуля по 256 Мбайт компании KingMax с установленными таймингами 2-2-2-5. Для плат, работающих на DDR 333 (PC2700), тоже использовались два модуля памяти производства компании KingMax по 256 Мбайт, при этом задавались следящие тайминги: 2,5-2-3-6. Для плат на DRDRAM-памяти использовались модули PC1066 компании Samsung (4х128).

Тестирование проводилось под управлением операционной системы Microsoft Windows XP Service Pack 1. При тестировании системных плат на чипсетах компании Intel устанавливались утилита Intel Application Accelerator v.2.2 и inf-файл Intel Chipset Software Installation Utility v 4.00.1013, а для плат на новых наборах системной логики Intel 845PE и Intel 845GE — inf-файл Intel Chipset Software Installation Utility v 4.04.1007. Для плат на чипсетах компании VIA устанавливался VIA Service Pack v.4.43. Для плат на чипсетах компании SiS были установлены драйверы SiS MiniIDE Driver r.2.01a и SiS AGP 1.11.

В ходе тестовых испытаний нами были использованы как синтетические тесты, оценивающие производительность отдельных подсистем персонального компьютера, так и тестовые пакеты, оценивающие общую производительность системы при работе с офисными, мультимедийными, игровыми и профессиональными графическими приложениями. В качестве синтетического теста, оценивающего работу процессорной подсистемы и подсистемы памяти, был использован набор тестов входящих в утилиту MadOnion PCMark 2002. Производительность при работе с офисными приложениями и приложениями, используемыми для создания Интернет-контента, оценивалась по результатам тестов Office Productivity и Internet Contenet Creation, входящих в пакет MadOnion SYSmark 2002. Кроме того, оценивалось время архивирования эталонного файла (установочная директория дистрибутива теста MadOnion SYSmark 2002) архиваторами WinZip 8.1 (с использование настроек по умолчанию) и WinAce 2.2 (при максимальном размере словаря 4096 К), а также время конвертирования эталонного wav-файла в mp3-файл (с помощью утилиты RazorLame 1.1.5 и кодека Lame 3.92) и эталонного MPEG-файла в MPEG4 (посредством утилиты VirtualDub 1.4.10 и кодека DIVx Pro 5.0.2). Работа с профессиональными графическими приложениями оценивалась с помощью тестовой утилиты SPECviewPerf v.7, которая включает ряд подтестов, эмулирующих загрузку компьютерной системы при работе с профессиональными MCAD- (Mechanical Computer Aided Design) и DCC- (Digital Content Creation) OpenGL-приложениями. Возможности системных плат на 3D-игровых приложениях оценивались посредством тестового пакета MadOnion 3DMark 2001SE, причем тест проводился как с использованием аппаратного рендеринга, так и при программном рендеринге, что позволяет оценить работу связки «процессор-память», минимизируя влияние используемой видеокарты. Также нами были использованы тесты, имеющиеся в официальной демо-версии Unreal Tournament 2003.

Контроль реализованной на тестируемых платах частоты FSB и частоты шины памяти мы проводили с помощью тестовой программы Cpu-Z 1.14a.

Критерии оценки

ля оценки возможностей материнских плат нами был выведен ряд интегральных показателей:

интегральный показатель производительности — для оценки производительности тестируемых системных плат;
интегральный показатель качества — для оценки и производительности, и функциональных возможностей материнских плат;
показатель «качество/цена».

Необходимость введения этих показателей вызвана стремлением сравнить платы не только по отдельным характеристикам и результатам тестов, но и в целом, то есть интегрально.

Интегральный показатель производительности был получен путем сложения нормированных значений результатов всех проведенных нами тестов с учетом весовых коэффициентов, приведенных в табл. 1.

Кроме того, мы ввели поправочный коэффициент, который должен был нивелировать влияние отклонений частоты FSB от номинального значения, определенного соответствующими спецификациями.

Интегральный показатель качества, помимо результатов, полученных нами в ходе тестирования, учитывает и функциональные возможности материнских плат, система оценки которых приведена в табл. 2.

Таким образом, значение интегрального показателя качества определяется как произведение нормированного значения интегрального показателя быстродействия (с учетов поправочного коэффициента) на нормированное значение коэффициента функциональности.

Показатель «качество/цена» определялся как отношение нормированных значений интегрального показателя качества и цены.

1999	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2000	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2001	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2002	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2003	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2004	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2005	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2006	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2007	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2008	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2009	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2010	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2011	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2012	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2013	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12