Высокая мода чипсетов от Intel: i440GX и i450NX

Intel – злой монополист? Ах, так, да? Ну, сами и напросились! Теперь только держитесь! Теперь вам будет "честная конкуренция"! На рынках, куда Intel раньше и не ходил. И, большие сервера, и дешевые PC. И много-много разных и несовместимых друг с другом решений... Ну чем не разнообразие?

Великое расщепление

В течении последних двух лет, незаметно и постепенно, возникла абсолютно не свойственная ранее Intel трещина, а, точнее, две. Ранее, разделяя свои продукты, как правило, все одного поколения, лишь тактовыми частотами, Intel оставлял возможность постепенного перевода компьютера из одного класса в другой. Помнится, хорошая рабочая станция на базе i486DX2-66 вполне могла превратиться в сервер, путем наращивания памяти, объема кэша и установки производительного по тем временам SCSI адаптера для шины VLB, или наоборот, быть опущенной в ранг офисного PC, путем замены процессора на i486DX-33 и удаления этого самого кэша вообще, чем и достигалась трехкратная разница в производительности... Но те времена остались далеко позади, и сегодня перед нами несколько четко ограниченных типом процессора и чипсетом категорий:

• Basic PC – основной уровень – семейство Celeron, пока еще на шине Slot 1, но вскоре это будет исправлено новым Socket, созданным специально для следующего поколения Celeron – процессора с кодовым названием Mendocino. Чипсет – i440EX. Позже выйдет его модифицированный вариант, со встроенной i740 видеокартой.
• Workstation PC – рабочая станция – здесь царит Pentium II и процессорная шина Slot 1, теперь уже в 100 МГц варианте. Мир AGP и PC100 SDRAM. Чипсеты i440LX и постепенно вытесняющий его i440BX (вытесняющий в дальнем зарубежье).
• Entry, Midrange Server – сервер базового уровня – здесь и начинается тема этой статьи, вместе с появлением нового ориентированного на серверные применения варианта Pentium II - процессора Xeon (читается Зион, но у них, а у нас, как впрочем и в Греции, эта буква всегда называлась "Кси"). Новый картридж и Slot 2. Чипсет i440GX – серверный вариант i440BX.
• High Server – мощный сервер – все тот же Xeon, но, как правило, с большим объемом L2 кэша – 1 Мб и новый серверный чипсет i450NX.

В этом материале мы поговорим о последних двух строчках этого списка, о чипсетах i440GX и i450NX, в некотором роде являющихся "Пред-А-Порте" и "Высокой Модой" соответственно. Но, сперва, речь пойдет о манекенщице.

Intel Pentium II Xeon

Представим, на минуту, что мы пишем о моде, и пришли к, скажем, Живанши, с просьбой дать нам на время один из костюмов его новой коллекции, чтобы мы его поносили недельку, а затем написали о нем свои впечатления… Правильно, убегать надо заранее, не дожидаясь ответа. Так и у меня, к сожалению, не было возможности протестировать Xeon собственными руками (пока). Поэтому, я ограничусь перечислением его отличий от Pentium II, не поднимая пока вопроса об их оправданности.

Итак, самое первое, что бросается в глаза – это размер. Картридж нового процессора как минимум в два раза выше. Разумеется, сделано это вовсе не для пущей солидности, скорее подобный размер диктуется содержимым. Внутри расположены: вариант кристалла Deschutes, выполненный по технологии 0.25, Vcc=2 вольта, в стандартном корпусе, новый кэш второго уровня, способный работать на полной частоте процессора (сейчас это 400 МГц), причем это одна (512 Кбайт) или две (2*512 Кбайт) микросхемы, практически в таком же корпусе, как и сам процессор. Дело в том, что работающий на такой скорости кэш рассеивает тепла ничуть не меньше, чем сам кристалл процессора, и требует металлической крышки на корпусе для достаточного теплоотвода. Процессор рассеивает 30 или 38 Ватт тепла в штатном режиме работы (кэш 512 Кбайт и 1Мбайт соответственно). Когда картридж собран, крышки всех микросхем касаются металлической стороны картриджа, на которую в свою очередь крепятся радиатор и вентилятор. Кроме процессора и кэш памяти второго уровня на плате картриджа находятся: PIROM (Processor Information Read Only Memory) – микросхема ПЗУ с зашитой в ней информацией о частоте, модели, размере кэш памяти и версиях различных компонент процессора, SEEPROM (Scratch Electric Erasable Programmable Read Only Memory) – микросхему с перезаписываемой "пользовательской" (например, производителя сервера) информацией и микросхему интерфейса с тепловым датчиком расположенном на самом кристалле процессора. Все эти компоненты объединены последовательной шиной SMBus (System Management Bus) и могут быть опрошены программно, например BIOS'ом, через чипсет, включающий в себя контроллер этой шины. Надо отметить, что подобная мера вовсе не является защитой от разгона, так как производители материнских плат всегда могут скорректировать BIOS, допустив установку не предназначенных для данной модели процессора параметров. Как большинство из них и поступает в случае с модулями памяти DIMM, содержащими информацию о скоростных и электрических параметрах памяти. Не менее кардинальным, чем кэш, отличием от Pentium II является новая FSB (Front Side Bus – внешняя шина самого процессора), известная как Slot 2. Правда, если уж быть точным Slot 2, как и Slot 1, это спецификация на разъем, шину и геометрию картриджа, а также на электрические и термальные параметры шины и процессора. Процессор поддерживает Extended Server Memory архитектуру, которая позволяет программно и аппаратно адресовать объем памяти превышающий 4 Гбайта (64 Гбайта в случае Xeon), и была впервые применена в процессорах Pentium Pro. Возможны SMP конфигурации до восьми процессоров, без дополнительных схемных решений (Pentium II – максимум 2 процессора). Фотографии, трехмерную модель и официальную информацию можно найти на сайте http://developer.intel.com.

Чипсет i440GX

Ну вот, мы оглядели нашу модель, теперь пора примерять платья. Речь пойдет о первом герое нашей статьи – чипсете для рабочих станций среднего и высокого уровня i440GX AGPset. Как и многие другие, этот чипсет состоит из двух микросхем, модификации уже известного нам по TX, LX и BX чипа PIIX4 (PCI ISA IDE Xcelerator 4) и, собственно, самого GX (82443GX Host Bridge/Controller). Как и его предшественники, построен он по модной ныне архитектуре QPA (Quad Port Architecture) и представляет собою коммутатор между четырьмя интерфейсами: AGP, PCI, FSB и шиной памяти.

Немного подробнее:

• FSB: Slot 1 и Slot 2 процессоры с внешней частотой (64 битной) шины 100 МГц. Поддержка отложенных транзакций и SMP для двух процессоров. Режим 66 МГц больше не поддерживается (частота PCI всегда равна частоте FSB/3).
• AGP: 1x (66 МГц) и 2x (133МГц) режимы, возможно только одно AGP устройство.
• PCI: спецификация версии 2.1 (32 бит, 5.5 и 3.3 вольта, 33 МГц), и все возможности известные еще со времен i430TX чипсета.
• MEMBUS: До 8 банков 100 МГц SDRAM памяти (4 разъема 16, 64, 128 и еще не выпускаемые серийно 256 Мбит чипы на одно- и двухбанковых модулях DIMM). Итого - 16 Мбайт - 2 Гбайта памяти с поддержкой коррекции ошибок (ECC – Error Correction Codes). Первое серьезное отличие от LX и BX чипсетов, если не считать поддержки необходимых для Slot 2 уровней логических сигналов.

После всего вышеперечисленного встает вопрос: а собственно чем этот чип лучше i440BX, с точки зрения нас, простых пользователей, не планирующих в ближайшее время устанавливать в свой компьютер 2 Гбайта памяти или переходить на процессор Xeon стоимостью две тысячи долларов? А ничем, собственно говоря, не лучше. Просто он изначально предназначен для владельцев мощных рабочих станций на основе Xeon'а. Его поддержка - и есть главная и кардинальная функция этого чипсета, а 2 Гб памяти станут нормальным явлением еще не скоро, даже в мире рабочих станций. Вот крупные сервера - это другое дело, но для них предназначен второй герой нашей статьи i450NX.

Интересно, что подобный чипсет является очень ярким примером "разделительской" политики Intel: не имея принципиальных отличий от BX, он четко проводит грань между платформами, предназначенными для Pentium II и Xeon. Сейчас, эта грань подчеркнута даже ценою чипсета. Сложно сказать что-то по поводу его положения на рынке, не имея пока этого самого рынка в наличии. Ведь, традиционно, понятие "рабочая станция" ассоциировалось с Sun, Hewlett Packard, Silicon Graphics или Digital, а слово Intel до сих пор (как правило) звучало вместе с PC. Не будем загадывать, время покажет, что выберут для своей работы серьезные проектировщики и ученые – мощный и дорогой PC на базе Xeon или традиционные (и не менее дорогие) Alpha Stantion...

Чипсет i450NX

Итак, второй герой нашей статьи - чипсет i450NX PCIset. Это действительно новый набор, имеющий собственную оригинальную архитектуру, нацеленную на достижение максимальной производительности в системе с несколькими процессорами. Первое, что бросается в глаза – это отсутствие слова AGP в названии чипсета. Дело в том, что AGP была разработана как недорогое решение, более быстрое, чем стандартный PCI 32 бит / 33МГц и предназначенное для одного конкретного применения – обеспечения необходимого для графического ускорителя потока данных. Вряд ли сервер стоимостью $100000 будет использоваться для графических целей, пусть даже не игровых как обычная однопользовательская рабочая станция. Зато основные характеристики вполне под стать назначению этого набора:

• Поддержка до 4-х (с применением специальных расширителей до 8) Slot 2 процессоров
• Поддержка полной 36 битной адресации
• До 8 Гбайт памяти, DIMM 50 и 60 нс, 3.3 вольт, 16- и 64- мегабитные чипы, память устанавливается блоками по 64 Мбайта
• Чередование обращений к памяти, с четырьмя банками
• До четырех шин PCI 32 бита, 33 МГц или до двух PCI 64 бит
• Хорошая зависимость производительности от числа процессоров (производительность возрастает до 3.5 раз при четырех процессорах)
• Чередование обращений бас-мастер карт к памяти
• До 6 мастеров и до 10 карт на каждой PCI шине
• Коррекция ошибок (ECC) на шине памяти и FSB
• Диагностика ошибок (Parity) по всем сигналам PCI
• Предвыборка данных при чтении из памяти (вот это действительно ново)

За подобные возможности естественно приходится расплачиваться ценою, рассеиваемой чипсетом мощностью и количеством чипов, из которых он состоит. Рассеивается 30 ватт тепла (только чипсет, не считая памяти и процессоров). Набор состоит из чипов четырех типов:

• 82451NX Memory and I/O Bridge Controller (MIOC) – самый "главный" чип, коммутатор
• 82454NX PCI Expander Bridge (PXB) – контроллер шин PCI (две 32 бит или одна 64)
• 82452NX RAS/CAS Generator (RCG) – генератор сигналов управления памятью
• 82453NX Data Path Multiplexor (MUX) – мультиплексор данных памяти

Причем, первый из них как правило один (возможны конфигурации с двумя наборами на одной плате, для поддержки 8 процессоров, но они требуют специальных заказных чипов), контроллеров шин может быть два, а генераторов сигналов и мультиплексоров до четырех, в зависимости от количества поддерживаемой памяти. Реальная скорость считывания из памяти с 4-х кратным чередованием 1.067 Гбайт/сек, что несколько превышает предельную пропускную способность FSB Xeon. Сделано это не зря, четыре PCI шины способны одновременно затребовать до 400 Мбайт/сек. Возможна установка на одну из PCI шин PIIX4, для обеспечения совместимости с PC архитектурой и периферией.

Этот чипсет "высокого полета", несомненно, найдет своих покупателей, пускай не очень многочисленных, но достаточно богатых. До последнего времени все сервера подобного класса строились на базе процессоров Pentium Pro, так как только для них существовал предшественник NX – серверный чипсет i450GX (не путать с i440GX) и большинство подобных систем уже морально устарело и требует замены. Intel не торопился с разработкой NX по одной простой причине: моральное старение мощных серверов происходит гораздо медленнее, нежели привычных нам PC и достаточный спрос на подобные решения появился только сейчас. А в случае дорогого и "штучного" товара, как известно, торговля без достаточного спроса невыгодна вдвойне. Дополнительную информацию по i450NX следует искать в документации на чипсет, доступной на сайте http://developer.intel.com. Фотографий там, к сожалению, практически нет.

AGP или PCI64 и прочее

Многие люди недоумевают, почему шина AGP, обладающая вдвое большей, нежели PCI 64 бит, пропускной способностью, не приходит на замену PCI. Дело в том, что AGP нельзя назвать полноценной шиной, с точки зрения возможностей шин класса PCI. Не поддерживаются многочисленные прерывания, захват шины, арбитраж, множество мастеров. AGP обладает своей рекордной пропускной способностью только в одну сторону, от процессора к карте, обратно данные пересылаются со скоростью обычного PCI (132 Мбайт/сек). Есть несколько интересных расширений, направленных на поддержку логической адресации памяти процессора, но они пригодны лишь для графических применений, таких, как хранение текстур в основной памяти компьютера. PCI 64 представляет собою полностью совместимую с PCI шину, с возможностью передачи 64-битовых слов, если это позволяют обе обменивающиеся в данный момент стороны (карта и карта или карта и процессор - с точки зрения PCI нет никакой разницы). В дорогих рабочих станциях уже применяется новый вариант PCI 64 – 66 МГц вариант, обладающий равной AGP пропускной способностью и всеми возможностями PCI. Именно эта шина способна, через несколько лет, стать стандартом для персональных компьютеров и заменить обычный и уже недостаточно производительный PCI.

Еще одним интересным моментом видится разрабатываемый в данный момент Intel PIIX6. Это не просто новая PC-переферия, это смертный приговор шине ISA, который, впрочем, все никак не приведется в исполнение. А подписан он был в начале 1998 года, когда был впервые опубликован проект стандарта PC98 без шины ISA вообще. Но многие производители традиционных карт не желают переходить на PCI, взять, например, модемы или цифровые и аналоговые интерфейсы и контроллеры. А вот звуковые карты уже сдались, уже совсем скоро, производство ISA звуковых карт прекратится навсегда. Очередь за модемами?

Заключение

Зачем рассказывать о чипсетах для серверов, которые большинство из читателей даже не увидит? Увидит! Вы замечали, как приходят в нашу одежду мотивы из высокой моды? Иногда настолько изменяясь, за время своего следования, приспосабливаясь к нуждам недорогого и масштабного производства, все равно приходят. Еще как, через два или три года. Так и с нашими героями - их увидят почти все и, что самое главное, у себя на столе. Время идет, технологии тоже развиваются, но закон "притяжения" высоких технологий "вчерашнего дня", остается в силе. Все новое, это хорошо забытое дорогое старое.