Чипсет Intel 810

До настоящего времени чипсеты с интегрированным видео вызывали если не отвращение, то по крайне мере подозрение. Виновной в этом, прежде всего, следует считать фирму SiS, которая своими решениями со встроенной графикой, показывающими низкую скорость и никудышное качество изображения, практически полностью отбила охоту обращать внимание на этот рынок. Платы на интегрированных чипсетах SiS позиционировались как очень дешевое решение для крайне непритязательных пользователей, для которых главное применение компьютера — набор текстов в Winword.

Вроде как недавно нацелившаяся и на этот рынок VIA со своим MVP4, в который встроен 3D-ускоритель Trident Blade3D, имеет шанс несколько изменить это мнение, хотя ожидать от MVP4 много не приходится. Не приходится в первую очередь из-за архитектуры современных интегрированных чипсетов, где в графической части применена технология UMA (Unified Memory Architecture), то есть в качестве видеопамяти используется часть системной памяти. При этом шина, связывающая графическое ядро с памятью не обладает необходимой для современных 3D приложений пропускной способностью.

Еще одним недостатком современных чипсетов, является использование в качестве центральной шины сравнительно низкоскоростной PCI.

Но теперь на этот рынок пришел Intel. А это может означать две вещи. Во-первых — конкуренты в лице SiS и VIA могут забыть о рынке интегрированных Pentuim II-чипсетов, а во-вторых, что ситуация с производительностью должна измениться к лучшему. Новый расчитанный на нижнюю ценовую категорию и предназначенный в первую очередь для процессоров Intel Celeron чипсет от Intel с интегрированным видео, носящий название Intel 810 или также известный как Whitney, имеет революционно новую хабовую архитектуру, благодаря которой все характерные недостатки наборов логики с интегрированной графикой должны быть ликвидированы. То есть, Intel 810 совсем не похож на связку i440ZX+i740, которую естественно можно было бы ожидать от микропроцессорного гиганта.

Ключевые возможности

По сравнению с чипсетами предыдущих поколений i810 выделяют следующие черты:

• Интегрированное AC'97-соединение для подключения программного модема и звуковой карты
• Поддержка протокола Ultra ATA/66 для IDE-устройств
• Системная шина 66 и 100 МГц для поддержки процессоров Intel Celeron текущего и будущего поколений
• Поддержка 4 или 6 PCI-устройств (в зависимости от форм-фактора системной платы)
• Интегрированное графическое ядро с поддержкой 3D, DVD, TV out и плоскопаннельных мониторов
• Шина ISA чипсетом не поддерживается
• Синхронный и асинхронный интерфейс памяти, поддерживающий PC100 SDRAM и работающий на частоте 100 МГц (вне зависимости от частоты системной шины)
• Интегрированный аппаратный датчик случайных чисел

Ниже мы подробно обсудим все эти нововведения, но сначала поговорим о самом главном — хабовой архитектуре.

Хабовая архитектура

Одной из главных инноваций в i810 следует считать использование хабовой архитектуры. Это означает, что трехчиповый i810, состоящий из трех микросхем-хабов

• Intel 82810 или Intel 82810-DC100 — Graphics & Memory Controller Hub (GMCH) — контроллер памяти и видео
• Intel 82801XX — I/O Controller Hub (ICH) — контроллер ввода-вывода
• Intel 82802AB/AC — Firmware Hub (FWH) — хаб фирменного программного обеспечения

i810 — это первый чипсет, в котором Intel реализовал данную архитектуру. Все последующие чипсеты, включая выходящий осенью i820 (Camino), предназначенный в первую очередь для одного из самых ожидаемых на данный момент процессоров Coppermine, также будет основываться на этой архитектуре. Пропускной способности PCI, которая исторически соединяла два компонента старых чипсетов — контроллер памяти и ISA/IDE контроллер, перестало хватать. Зато теперь любое из устройств, напрямую подключенных к хабу, может преспокойно общаться с другим аналогичным устройством без сколько-нибудь видимого падения скорости. Этот момент является наиболее важным в современных мультимедиа приложениях, которые, наконец, смогут передавать большие потоки данных от подсистемы к подсистеме без каких-либо препятствий.

Ниже приведена блок-схема i810:

Из диаграммы ясно следует чрезвычайно важный факт — в архитектуре не осталось шин, работающих на частоте 33 МГц, и при этом связывающих жизненно-важные компоненты системы. 33-мегагерцовая PCI, как интерфейс для подключения устройств расширения висит теперь с краю системы, как когда-то раньше ISA, которая нынче пропала совсем. Таким образом, полученная архитектура лишена узких мест и позволяет использование компонентами системы друг друга, минуя центральный процессор.

Системные платы

Для получения систем различной стоимости Intel выпускает Intel 810 в трех вариантах комплектации:

Для этого в различные наборы микросхем могут быть включены две версии центрального хаба — GMCH-DC100 или упрощенный GMCH, и две версии хаба ввода-вывода — ICH или урезанный ICH0. Подробно их отличие будет рассмотрено ниже.

Мы же тестировали работу чипсета Intel 810 на примере сэмпла системной платы Supermicro 370SWD, выполненной на наиболее полном варианте i810-DC100, имеющем 4-мегабайтный дисплейный кеш и поддерживающем протокол Ultra ATA/66.

Системная плата Supermicro SWD, выполненная в формате MicroATX, имеет процессорное гнездо Socket370 и поддерживает до 512 Мб SDRAM, которая может быть установлена в два разъема для DIMM. Такое малое количество слотов DIMM продиктовано в этом случае свойствами чипсета i810, который поддерживает только четыре банка памяти. Кроме того, на плате имеется три PCI-слота и один слот AMR. Плата также оборудована двумя последовательными портами, одним параллельным, ИК-коннектором, и PS/2 выходами для клавиатуры и мыши. Поддерживается системный мониторинг, контролирующий 7 напряжений, 3 вентилятора, датчик целостности корпуса и температуру процессора. Поддерживается функция пробуждения от сети. Плата управляется AMI BIOS.

Среди внешних отличий, сразу бросающихся в глаза, следует отметить следующие. Во-первых, все платы на чипсете i810 будут иметь новый, доселе невиданный, слот расширения — AMR (Audio Modem Riser). Этот слот соединяется с AC97-выводом чипсета и позволяет подключение программных звуковой карты или модема (ну или того и другого на одной плате). Главное преимущество такого подключения — это стоимость самой Riser Card, вставляемой в AMR. По предварительным прикидкам, она не должна быть более $10. Однако за такую дешевизну приходится платить. Фактически, на этой плате расширения будут разведены лишь аналоговые части соответствующих устройств, в то время как цифровая обработка будет вестись процессором. То есть, воспроизведение звука и передача данных посредством модема будут сопряжены с дополнительной загрузкой CPU, что, в общем-то, в настоящее время уже и не так страшно, ввиду немалой вычислительной мощности даже самых младших моделей Celeron.

Второе отличие — это цветные выводы параллельного и последовательных портов, мониторного выхода и т.п., предназначенных для подключения внешних устройств. Дело в том, что внедряемая в настоящий момент в жизнь спецификация PC99, кроме технологических новшеств, таких как отсутствие слотов ISA, предусматривает и некоторые условия, предназначенные для повышения удобства пользования компьютером. Например, спецификация предусматривает единую цветовую маркировку внешних выводов, в соответствии с которой и раскрашены коннекторы.

Теперь более подробно рассмотрим хабы, из которых состоит Intel 810, и их функционирование.

GMCH

Центральную роль в архитектуре i810 играет контроллер памяти и графический контроллер, названный GMCH. Основные компоненты GMCH можно посмотреть на блок-диаграмме, приведенной ниже:

Приведем основные характеристики GMCH:

• Поддержка однопроцессорных конфигураций
• Системная шина 66 и 100 МГц
• 64-битный 100-мегагерцовый интерфейс SDRAM
• Интегрированное 2D/3D графическое ядро
• Аппаратная поддержка компенсации движения для воспроизведения MPEG-2
• Интегрированный RAMDAC 230 МГц
• Интегрированный порт цифрового видеовыхода
• Поддержка дисплейного кеша 4 Мб (только в i810-DC100)

Итак, в i810 поддерживается системная шина не только 66 МГц, используемая в процессорах Intel Celeron в настоящее время, но и 100 МГц, которые должны найти свое применение только в будущем году. Однако, системные платы на i810 уже сейчас будут иметь переключатель 66/100 МГц, что не может не радовать сторонников разгона. Кроме того, благодаря поддержке частоты 100 МГц, i810, теоретически, поддерживает не только процессорное гнездо Socket370, предназначенное для Intel Celeron, но и электрически совместимый с Socket370 Slot 1. Соответственно, для нас не будет неожиданностью увидеть крайне дешевые системные платы для Intel Pentium II/III, выполненные на i810.

Тем не менее, 64-битный контроллер памяти, встроенный в GMCH, поддерживает только 100-мегагерцовую память PC100 SDRAM. То есть, i810 стал первым интеловским чипсетом, в котором реализована асинхронная шина памяти. Только в этом случае, в отличии от, например, чипсетов VIA, где асинхронность реализована для обратной совместимости и заключается в подаче на шину памяти 66 МГц, когда процессор работает на 100 МГц, у Intel все наоборот. Даже когда на процессор подается 66 МГц, память работает все равно на 100 МГц. Это может несколько расстроить владельцев старой не-PC100 памяти. Однако благодаря повышению пропускной способности шины памяти до 800 Мб/с повысилась средняя скорость ее работы. Мы сравнили скорость выборки данных у платы на чипсете i810 и у платы на чипсете ZX.

В составе тестовых систем здесь и далее использовались следующие комплектующие:

• Системные платы Supermicro 370SWD (i810) и ABIT ZM6 (i440ZX)
• Процессор Intel Celeron 433
• 128 Мбайт PC100 SDRAM
• Видеокарта на чипе Intel 740
• Жесткий диск IBM DTTA-371010

К сожалению, я не смог протестировать i810 при работе с системной шиной 100 МГц, так как данный сэмпл Supermicro 370SWD при частоте шины 100 МГц функционировал нестабильно.

Полученные результаты:

Как мы видим, благодаря увеличенной с 533 Мб/с до 800 Мб/с по сравнению с i440ZX пропускной способности памяти скорость записи в память значительно возросла. Отсутствие прироста в скорости чтения, по видимому, связано с оставшимся ограничением в полосе пропускания системной шины, соединяющей GMCH с CPU. Кроме того, должен оговориться, что протестированная нами плата на i810 — инженерный сэмпл, выполненный пока на неокончательной версии чипсета, потому результаты серийных образцов могут отличаться от полученных сейчас. Правда, скорее в большую сторону.

Графические возможности i810

В GMCH интегрировано графическое ядро от нового видеопроцессора Intel 752, представляющего собой очередную усовершенствованную версию популярного дешевого решения Intel 740. Однако, в отличие от всех привычных видеокарт, i810 использует системную память в качестве видеопамяти. Данную архитектуру, названную тогда UMA, Intel предложил использовать еще в 1996 году, в чипсете i430VX. Правда тогда она не нашла широкого применения.

Зато теперь Intel учел весь свой предыдущий опыт, а также опыт своих конкурентов на рынке чипсетов, и предложил для реализации интегрированного видео две новых технологии — Direct AGP и Dynamic Video Memory Technology (D.V.M.T.). Эти два нововведения призваны увеличить скорость работы интегрированной в чипсет графики, в первую очередь за счет достижения большей скорости работы с памятью. Дело в том, что видеопамять в современных видеокартах среднего уровня работает со скоростью 2-3 Гб/с, а доступ к памяти с использованием шины AGP, используемой в настоящее время во всех интегрированных чипсетах, возможен только со скоростью 533 Мб/с. Поэтому Intel поставил перед собой задачу увеличить скорость работы графического ядра с системной памятью, которая была успешно решена.

Архитектура Direct AGP — это просто-напросто следующее поколение UMA, позволяющая работать графическому ядру с системной памятью, используемой для видеонужд, не через AGP, а напрямую, через контроллер основной памяти. Поэтому, скорость работы графического ядра с памятью у i810 выше, чем у других интегрированных чипсетов, использующих стандартный интерфейс AGP — 800 Мб/с против 533 Мб/с.

Технология D.V.M.T. позволяет выделять память для видеонужд по мере необходимости в процессе работы. Таким образом достигается большая гибкость в использовании системной памяти, которая расходуется более рационально. При загрузке компьютера системный BIOS выделяет 1 Мб для поддержки обычного VGA. То есть, в любом случае 1 Мбайт системной памяти оказывается недоступен для обычных целей. При старте операционной системы видеодрайвер запрашивает еще 4 Мб для поддержки экранных разрешений до 1024x768. При использовании 3D выделяется еще 2 Мб памяти на буфер команд и 4 Мб на Z-буффер. В случае использования в системе хаба GMCH-DC100, а не GMCH, поддерживающего 4-мегабайтный дисплейный кеш, Z-буффер располагается в нем. Таким образом, i810 может отбирать от системной памяти до 7 или 11 Мбайт в зависимости от наличия дисплейного кеша. Зато Intel 810 не требует выделения специальной текстурной памяти, 3D-текстуры хранятся и могут выбираться непосредственно из системной памяти. При работе же графического ядра в 2D, опциональный дисплейный кеш, работающий со скоростью 400 Мб/с, используется только для кеширования операций.

Именно благодаря этому скорость в 2D по сравнению с i740 несколько возрасла (результаты для разрешения 1024х768@16bpp):

230-мегагерцовый RAMDAC обеспечивает сносную четкость картинки в разрешениях вплоть до 1024x768, что вполне соответствует запросам владельцев 15-дюймовых мониторов.

Что касается качества изображения, выдаваемого 3D-частью GMCH, поддерживающей все необходимые 3D-функции, то оно выше всяких похвал. Однако это касается только 16-битного цвета, 32-битная цветовая глубина, как и в i740, не реализована. Ниже приводится скриншот из 3DMark 99 MAX, по которому можно составить впечатление о получаемой картинке.

Для проверки скорости работы i810 с 3D-графикой, я прогнал на системной плате Supermicro 370SWD тест 3DMark 99 MAX:

Как нетрудно заметить, i810 обеспечивает чуть лучшую производительность, чем система на i440ZX с видеокартой на базе i740, но категорически отстает, когда в последней системе была использована видеокарта на базе nVidia Riva TNT. Тем не менее, непритязательным пользователям скорости i810 вполне хватит чтобы играть в 3D-игры в разрешении 640x480, а иногда и в 800x600.

Естественно, мы не могли обойти вниманием и такой важный вопрос, как реальная работа DirectAGP. Для оценки прироста скорости при использовании этой новой технологии я измерил скорость работы i810 с текстурами разного размера:

Результаты получены по меньшей мере странные. Мало того, что теоретического выигрыша в скорости прокачки текстур незаметно, наблюдается необъяснимое падение производительности с текстурами размером 16 Мбайт и более. Видимо, дело в недоделанных драйверах или пререлизной версии самомго чипсета, установленного на тестируемой плате, потому что объективных причин такого поведения i810 нет.

И в заключении стоит отметить, что хотя в i810 и использовано графическое ядро от i752, судить о скорости последнего по полученным результатам нельзя. Видеокарты на базе i752 будут иметь локальную видеопамять, обеспечивающую значительно большую пропускную способность, потому их 3D-производительность сравняется, скорее всего, c Riva TNT.

ICH

Вторым по значимости хабом в архитектуре i810 является ICH, выполняющий функции ввода-вывода и объединяющий контроллеры IDE, PCI, AC97, LPC I/F, SMBus и USB. Этот хаб выпускается также в двух вариантах — удешевленном ICH0 и более богатом возможностями ICH. Приведем основные характеристики ICH:

• Поддержка 33-мегагерцовой шины PCI, совместимой со спецификацией версии 2.2
• Поддержка до 4-х PCI слотов в ICH0 и до 6 PCI слотов в ICH
• Управление питанием
• Выполняет функции контроллеров DMA и прерываний, а также функции таймера
• Интегрированный IDE-контроллер с поддержкой Ultra ATA/66 у ICH и Ultra ATA/33 у ICH0
• Поддержка 2-х USB портов
• SMBus совместима с большинством I2C устройств
• Имеет выход для подключения AC97-совместимых кодеков аудио и модема
• Поддержка интерфейса LPC (Low Pin Count)
• Поддержка интерфейса FWH
• У ICH поддержка пробуждения от сети

Первое, что бросается в глаза — это отсутствие ISA-контроллера. Да, i810 стал первым чипсетом без встроенной поддержки шины ISA, искоренение которой заложено в спецификации PC99. Однако это не означает, что на платах с i810 совсем не может быть ISA слотов. Никто не мешает производителю системной платы подключить к шине PCI дополнительный ISA-контроллер, через который будет осуществляться функционирование шины ISA. Правда, дополнительный внешний контроллер стоит дополнительных денег, что несколько расходится с идеей получения очень дешевой системы.

Контроллер же дисководов и портов, традиционно подсоединявшийся к шине ISA теперь подключается через специализированную 4-битную 33-мегагерцовую шину LPC, которая, в принципе, является ISA со значительно урезанными возможностями.

Теперь о IDE-контроллере. i810 стал также первым интеловским чипсетом (до этого о поддержке Ultra ATA/66 в своем чипсете Apollo Pro Plus объявила VIA), поддерживающим протокол Ultra ATA/66, позволяющим передачу данных от жесткого диска к ICH со скоростью до 66 Мб/с против 33 Мб/с при использовании Ultra ATA/33. Однако, в настоящий момент такая пропускная способность полностью задействована быть не может, так как современные жесткие диски читают данные со своей поверхности со скоростью, в лучшем случае порядка 20 Мб/с. Так что единственный случай, при котором можно почувствовать прирост в скорости передачи данных от винчестера, это при многократном обращении к данным, находящимся в буфере жесткого диска.

На практике же, доступные на данный момент драйвера контроллера жестких дисков i810 режим Ultra ATA/66 не поддерживают, поэтому проверить изложенные в предыдущем абзаце факты на практике не представляется возможным.

Ну и оставшийся без внимания AC97-кодек реализует возможность подключения дешевых программных модема и звуковой карты как посредством слота AMR, так и путем интеграции их на системную плату. Все плюсы и минусы AC97 мы уже рассмотрели выше.

FWH

Третий, самый маленьких хаб — FWH представляет собой небольшую микросхему с интегрированной 4 или 8 Мбитной флеш-памятью, в которой хранится системный и видео BIOS и аппаратным датчиком случайных чисел, основанном на реальном физическом процессе. FWH подключается к ICH посредством специальной 33-мегагерцовой шины, синхронизированной с PCI.

Производительность

Естественно, мы протестировали и общую производительность системы, построенной на i810 для ее сравнения с производительностью систем на других чипсетах, в частности, i440ZX. Для тестирования средневзвешенной производительности в офисных задачах мы воспользовались тестом Winstone 99:

Что же, i810 показал себя на высоте. Его производительность оказалась даже чуть выше, чем системы, построенной на i440ZX с использованием видеокарты на чипсете i740. Такое превосходство объясняется более быстрой работой 2D-ядра i810 и большей скоростью операций с памятью, обеспечиваемой использованием 100-мегагерцовой шины памяти.

Для оценки средней производительности в играх, мы прогнали на обоих системах massive1-демо под Quake2 в разрешении 800x600. Более детальное исследование производительности сейчас проводить нецелесообразно, так как мы тестируем пока только сэмпл системной платы Supermicro 370SWD, построенной на бета-версии чипсета i810:

Мы видим, что скорость i810 в Quake2 оказалась слегка ниже, чем системы i440ZX+i740. Тем не менее, полученной скорости вполне достаточно для запуска с приемлимыми fps практически всех игровых прихожений в разрешении 640x480.

Выводы

Итак, Intel предложил новый стандарт в архитектуре интегрированных чипсетов нижнего уровня. Благодаря хабовой архитектуре и внедрению ряда технологий, таких как DirectAGP, D.V.M.T. и AMR в чипсете i810 достигается приемлемая производительность. При этом стоимость системной платы с установленным i810, а значит со встроенным видео и интегрированнным звуком оказывается порядка $50-60. То есть, если говорить о соотношении цена/качество, то оно выше всяких похвал.

Если же говорить просто о производительности, то она, естественно, оказывается значительно ниже запросов экстремальных геймеров. Однако, для путешествий по Internet, работы в основных офисных приложениях, программного декодирования DVD и большинства игр она более чем достаточна. То есть, как дешевый чипсет нижнего уровня i810 — вне конкуренции, а система i810 плюс Celeron — хороший выбор для компьютера ценой порядка $500.