Архитектура материнской платы ASUS P4V8X-X

Евгений Рудометов,

http://www.rudometov.com

На базе чипсета VIA P4X533 фирмой ASUSTeK разработана и выпущена материнская плата ASUS P4V8X-X, ориентированная на создание недорогих компьютерных систем, основу которых составляют процессоры Intel Pentium 4 архитектуры NetBurst с технологией Hyper-Threading.

Современные материнские платы, как и процессоры, жесткие диски и видеоадаптеры, относятся к важнейшим комплектующим, от которых в значительной степени зависят функциональные свойства компьютеров. Используя новейшие технологии, их производством и выпуском занимаются многие фирмы. Некоторые из них широко представлены на российском рынке, например, фирма ASUSTeK. Ее материнские платы благодаря высокому качеству хорошо известны отечественным пользователям. В последнее время эта фирма выпускает не только продукцию, ориентированную на системы High-End, но и сравнительно недорогие изделия Low-End.

В качестве примера таких изделий можно привести недавно выпущенную материнскую плату ASUSP4V8X-X. Основой этой платы является чипсет VIAP4X533.

Материнская плата ASUSP4V8X-X ориентирована на разработку относительно  недорогих настольных персональных компьютеров, отличающихся тем не менее сравнительно высокой производительностью и широкими функциональными возможностями. Эта плата  позволяет реализовать преимущества архитектуры процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading. При этом поддерживаются процессоры, созданные как на основе ядра Northwood (полупроводниковый техпроцесс 0,13 мкм, кэш-память второго уровня L2 объемом 512 Кбайт), так и Presciott (90 нм, 1024 Кбайт кэш-памяти L2). Высокая производительность материнской платы ASUSP4V8X-X достигается благодаря поддержке процессорной шины с частотами передачи данных 533 МГц и даже 800 МГц, правда, в режиме overclocking, а также модулей DDR400 подсистемы оперативной памяти DDRSDRAM. Данная поддержка осуществляется встроенными средствами недорогого в настоящее время чипсета VIAP4X533, от параметров которого в значительной степени зависят функциональные возможности всей компьютерной системы.

Чипсет VIAP4X533 материнской платы ASUSP4V8X-X

Рис. 1. Структура компьютера, созданного на основе чипсета VIAP4X533

Чипсет VIA P4X533 фирмы VIA Technologies, Inc. (фирма VIA) ориентирован производителем данного набора микросхем системной логики на архитектуру высокопроизводительных настольных персональных компьютеров. Этот набор представляет собой промежуточное решение развития архитектуры ранее выпущенного чипсета VIA P4X400 к VIA PT800.

Чипсет VIAP4X533 поддерживает системы с процессорами Intel Pentium 4 (512 Кбайт кэш-памяти второго уровня). Данные процессоры, созданные по технологии 0,13 мкм (ядро Northwood), подключаются через ставший общепринятым стандартом разъем Socket 478 и работают с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus), тактовая частота которой для данного чипсета может составлять 133 или 100 МГц. Это обеспечивает передачу данных с частотами, соответственно, 533, 400 МГц, а адреса — 266, 200 МГц.

Чипсет VIA P4X533 состоит из двух традиционных компонентов — NorthBridge  South Bridge. Эти компоненты соединены специальной фирменной шиной 8X V-Link с пропускной способностью 533 Мбайт/с, разработанной и внедряемой в своих изделиях фирмой VIA. Данная шина позволяет, по мнению ее разработчиков, использовать весь потенциал контроллеров периферийных устройств компьютерной системы. 

Компонент NorthBridge представлен соответствующей микросхемой, содержащей, как все подобные элементы, средства интерфейсов работы с процессором, видеоадаптером AGP, модулями оперативной памяти, а также с микросхемой South Bridge чипсета. Связь с перечисленными элементами осуществляется посредством специализированных шин. 

Встроенный в микросхему NorthBridge чипсета VIAP4X533 контроллер памяти предусматривает поддержку: памяти типа DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM — SDRAM с передачей данных по передним и задним фронтам тактовых импульсов шины памяти), модулей памяти DDR400/333/266, максимального объема памяти — до 3 Гбайт.

Встроенный контроллер графики поддерживает одно устройство 0,8/1,5 В AGP 3.0, работающее в режимах AGP 8Х/4Х. При этом AGP 8X (AGP 3.0) является  спецификацией для подключения самых высокопроизводительных в настоящее время видеоадаптеров, обеспечивая высокую пропускную способность между ними — до 2,12 Гбайт/с.

Компонент South Bridge, представленный микросхемой VT8237, характеризуется полным набором сетевых и коммуникационных характеристик, ставших стандартными для подобных элементов современной архитектуры компьютеров. Встроенные в South Bridge VT8237 контроллеры реализуют два канала IDE с поддержкой ATA 33/66/100 (до четырех устройств IDE), два порта Serial ATA 150 с возможностями RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, восемь портов USB 2.0, шесть PCI (32 бит/33 МГц), LPC (Low Pin Count). К другим его характеристикам относятся интегрированный VIA MAC для 10/100Mbps Ethernet, интегрированная поддержка PCI, 6- или 8-канальный звук Surround Sound AC'97 и MC'97 модем. Кроме того, обеспечена поддержка расширенных функций управления энергопотреблением, включая ACPI/OnNow.

Возможно использование в качестве компонента South Bridge микросхемы VT8235, обладающей несколько меньшими функциональными возможностями по сравнению с более совершенной микросхемой VT8237.

Учитывая связь чипсетов VIA P4X533, VIA P4X400 и VIA PT800, ниже приведена таблица со сравнительными характеристиками данных наборов микросхем системной логики.

Таблица 1. Сравнительные характеристики микросхем North Bridge чипсетов VIA P4X533, VIA P4X400 и VIA PT800

Параметры

VIA PT800

VIA P4X533

VIA P4X400

North Bridge

PT800

P4X533

VT8754

Процессоры

Intel Pentium 4

Intel Pentium 4

Intel Pentium 4

Hyper Threading

Да

Да

Да

Шина процессора

800/533/400

533/400

533/400

Память

DDR400/333/266

DDR400/333/266/200

DDR333/266/200

ECC

Да

Нет

Нет

Мах. Объем, Гбайт

8

3

3

AGP

8X/4X

8X/4X

8X/4X

Таблица 2. Сравнительные характеристики микросхем South Bridge чипсетов VIA P4X533, VIA P4X400 и VIA PT800

South Bridge

VT8237

VT8235

Локальная шина

8X V-Link (533 Мбайт/с)

8X V-Link (533 Мбайт/с)

Аудио

VIA Viny 5.1

VIA Viny 5.1

Модем

MC'97

MC'97

LAN

VIA MAC 10/100 Ethernet

VIA MAC 10/100 Ethernet

PCI

6

5

PATA, устройств

До 4

До 4

SATA, устройств

2

Нет

RAID

0, 1, 0+1

Нет

USB, портов

8

6

Super I/O

LPC

LPC

Основные технические параметры материнской платы ASUSP4V8X-X

Рис. 2. Комплект материнской платы ASUSP4V8X-X

Рис. 3. Материнская плата ASUSP4V8X-X

Рис. 4. Разъемы материнской платы ASUS P4V8X-X

Процессор

·        поддержка процессоров Intel Pentium 4 (Northwood — 512 Кбайт L2) в 478-контактном корпусе mPGA с тактовой частотой до 3,2 ГГц+, технологией Hyper-Threading и с шиной FSB типа QPB, обеспечивающей частоты передачи данных 400, 533, 800 МГц (800 МГц — режим overclocking),

·        поддержка процессоров Intel Celeron в 478-контактном корпусе mPGA,

·        поддержка процессоров Intel Pentium 4 (Prescott — 1024 Кбайт L2) с QPB, обеспечивающей частоты передачи данных 533 МГц.

Чипсет

·        VIA P4X533 ( North Bridge) и VIA VT8237 ( South Bridge).

Оперативная память

·        три разъема для оперативной памяти DDR SDRAM в конструктиве DIMM (184 контакта, 2,5 В, unbuffered, без ECC);

·        модули типа DDR 400,  DDR333, DDR266, максимальный объем подсистемы памяти — до 3 Гбайт (для DDR 400 — до 2 Гбайт с поддержкой максимум двух разъемов DIMM).

Видео

·        один универсальный разъем 1,5 или 0,8 В AGP 3.0 с поддержкой режима AGP 8X/4X.

Аудио

·        аудиоподсистема на основе кодека фирмы ADI — AD1980 6-channel audio CODEC с поддержкой интерфейса S/PDIF.

LAN

·        интегрированный сетевой контроллер фирмы Realtek — RTL8201BL 10/100 Mbps LAN PHY с выходом на стандартный разъем RJ45.

USB

·        максимум восемь разъемов USB 2.0/1.1.

Интерфейсы накопителей

·        два коннектора Ultra DMA 133/100/66/33;

·        два коннектора Serial ATA 150 c реализацией возможностей RAID 0, RAID 1;

·        один Floppy порт с поддержкой устройств объемом до 2,88 Мбайт.

Системный BIOS 

·        AMI BIOS, 4 Mбит Flash EEPROM;

·        ACPI, PnP, DMI 2.0, ASUS EZ Flash, ASUS MyLogo2.

Слоты

·        один слот AGP, пять слотов PCI.

Разъемы периферии внешние

·        один разъем PS/2 клавиатуры;

·        один разъем PS/2 мыши;

·        один параллельный порт (Parallel);

·        один последовательный порт (COM);

·        четыре разъема USB 2.0;

·        один разъем RJ45;

·        один разъем S/PDIF Out;

·        аудиоразъемы (Line-In, Mic-In, Line-Out).

Разъемы периферии внутренние

·        два разъема USB 2.0 для четырех добавочных портов USB;

·        разъемы для охлаждающих вентиляторов CPU/Корпус;

·        разъемы 20/4-контактные для блока питания ATX;

·        разъемы CD/AUX;

·        разъемы GAME/MIDI.

Мониторинг аппаратных средств

·        мониторинг напряжений и температур.

Специальные функции

·        AI Overclocking,

·        ASUS  C.P.R. (CPU Parameter Recall),

·        ASUS EZ Flash,

·        CrashFree BIOS 2,

·        ASUS MyLogo.

Форм-фактор

·        ATX, размеры 30,5 x 19,3 см.

Состав комплекта материнской платы ASUSP4V8X-X

В состав комплекта входят:

·        коробка;

·        материнская плата ASUS P4V8X-X;

·        компакт-диск с драйверами и утилитами;

·        руководство пользователя (User Guide) на английском языке;

·        краткое руководство (Quick Start Guide) на пяти языках, включая русский;

·        защитная панель ввода/вывода, соответствующая спецификации ATX;

·        кабель Floppy-диковода;

·        кабель UltraDMA 133/100/66;

·         фирменные наклейки.

Рис. 5. Описание архитектуры и фирменных технологий, представленные на  коробке с материнской платой ASUS P4VX-X

Оценивая полноту и качество комплекта материнской платы ASUS P4V8X-X, необходимо отметить, что сопровождающая документация традиционно полна. Это позволяет не только ознакомиться с потенциальными возможностями материнской платы, но и оказывает существенную помощь в настройке аппаратно-программных средств компьютера.

Особенности архитектуры и дизайна материнской платы ASUSP4V8X-X

Дизайн материнской платы ASUSP4V8X-X в целом соответствует референс-дизайну подобных изделий, однако обладает и некоторыми особенностями, характерными для некоторых вариантов материнских плат фирмы ASUSTeK.  

Рис. 6. Структура материнской платы ASUS P4V8X-X

Материнская плата ASUSP4V8X-X, дизайн которой, к слову сказать, практически совпадает с ASUSP4V800-X (чипсет VIAPT800), ориентирована на применение в сравнительно недорогих компьютерах. В системах, созданных на основе данной платы, рекомендуется использование процессоров Intel Pentium 4 и IntelCeleron. При этом в соответствии с рекомендациями разработчиков материнской платы ASUSP4X8X-X возможно использование Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading и шиной 800 МГц, обеспечивающих достижение максимального в настоящее время уровня производительности компьютеров с процессорами фирмы Intel архитектуры NetBurst. Однако частота 800 МГц для процессорной шины для используемого набора микросхем реализуется в режиме разгона (overclocking).

Необходимо отметить, что совместно с материнской платой ASUSP4X8X-X могут применяться процессоры IntelPentium 4, созданные не только на основе ядра Northwood, но и Prescott, правда, согласно технической документации с частотой шины 533 МГц.

Анализируя возможные варианты процессоров, следует напомнить, что, кроме высокопроизводительных моделей процессоров, совместно с материнской платой ASUSP4X8X-X возможно использование и менее производительных Intel Celeron.

Еще один путь повышения производительности — использование скоростных моделей оперативной памяти, поддержку которых осуществляют средства, интегрированные в микросхему North Bridge чипсета. Эти средства обеспечивают  высокую производительность для систем, созданных на основе материнской платы P4V8X-X.

Рис. 7. Микросхема NorthBridge чипсета VIAP4X533 со средствами охлаждения и процессорный разъем стандарта Socket 478

Память новейшего и самого быстрого в настоящее время стандарта DDR400 (PC3200) обладает пропускной способностью до 3,2 Гб/с, обеспечивая повышенную производительность системы. Но могут быть использованы и модули DDR333, DDR266 и DDR200.

Работа модулей памяти DDR SDRAM может быть либо синхронной — тактовая частота совпадает с частотой FSB, либо асинхронной — тактовая частота отличается от частоты FSB. Это задается в BIOS Setup — SDRAM Frequency.

Остается добавить, что встроенные средства материнской платы позволяют изменять стандартный набор таймингов модулей памяти.

За управление устройствами ввода-вывода традиционно отвечает микросхема South Bridge, входящая в состав используемого чипсета. В качестве данной микросхемы используется VIA VT8237.

Рис. 8. Микросхема North Bridge VT8237 чипсета VIA

Микросхема VIA VT8237 позволяет пользователю строить RAID 0, 1 массивы из двух дисков Serial ATA 150. Здесь следует напомнить, что Serial ATA — это стандарт ATA нового поколения, обеспечивающий масштабируемую производительность, необходимую для решения задач как сегодняшнего, так и завтрашнего дня. Обладая пропускной способностью в 150 Мбайт/с, Serial ATA быстрее нынешнего традиционного стандарта Parallel ATA, обладая при этом 100% программной совместимостью с последним.

Рис. 9.  Батарейка для CMOS BIOS, микросхема North Bridge, два разъема Serial ATA и разъем для гибкого диска

Современный компьютер уже не мыслится без развитых мультимедийных возможностей. Одной из составляющих мультимедиа являются аудиосредства. AC'97 аудио-кодек ADI AD1980 (ADI AD1980 SoundMax 6-channel audio CODEC) обеспечивает воспроизведение объемного 5.1 звука по 6 каналам в динамическом диапазоне, согласно документации на кодек,  более 90 дБ.

Рис. 10. МикросхемыМбит флеш-памяти PVXX1 с BIOS, SuperI/O Winbond W83627, ADI AD1980 SoundMax 6-channel audio CODEC

В архитектуру материнской платы встроен сетевой контроллер Realtek RTL8201BL 10/100 Mbps LAN PHY. Данный традиционный для материнских плат фирмы ASUSTeK встроенный сетевой контроллер обеспечивает передачу данных с частотой до 100 Мбит/с. Он позволяет  через встроенный разъем RJ-45 легко подключить компьютер к локальной сети или широкополосному интернет-каналу. Это дает возможность участвовать, например, в сетевых играх, не тратясь на приобретение дополнительной карты расширения.

Рис. 11.  Микросхема сетевого контроллера Realtek RTL8201BL 10/100 Mbps LAN PHY

Предусмотрена поддержка до 8 портов стандарта USB 2.0, часть из которых стандартно выведена на заднюю панель. Оценивая возможности данных портов, необходимо напомнить, что шина этого стандарта USB 2.0 предоставляет скоростной  способ для подключения устройств нового поколения. Обеспечивая обратную совместимость с устройствами USB 1.1, шина USB 2.0 в сорок раз быстрее предшественника. Скорость USB 2.0 составляет 480 Мбит/с, в то время как USB 1.1 — 12 Мбит/с, поэтому USB 2.0 является идеальным решением для подсоединения внешних устройств к материнской плате компьютера на больших скоростях передачи данных.

Не обойдены вниманием и возможности разгона (overclocking). Тактовая частота шины процессора может быть изменена в широких пределах, начиная с 100 МГц (400 МГц передачи данных) с шагом 1 МГц. При этом для опытных пользователей предусмотрена технология ASUS Jumper-Free. Имеется возможность коррекции напряжения как для центрального процессора, так и для модулей памяти. Изменяется и отношение CPU/DDR. Ну и как это принято в архитектуре современных материнских плат, несмотря на варьирование значений перечисленных параметров, имеется возможность фиксации частоты шин AGP и PCI, что способствует повышению устойчивости системы при использовании режимов разгона, особенно в экстремальных их проявлениях. Остается добавить, что использование значения 800 МГц (тактовая частота 200 МГц) для процессорной шины, а следовательно и высокопроизводительных моделей процессоров от Intel,  для данной материнской платы стало возможным именно благодаря реализации режимов разгона. Кстати, в случае же потери устойчивости работы системы в экстремальных режимах разгона на помощь поклонникам таких режимов придет фирменная функция ASUS C.P.R.(CPU Parameter Recall — возврат параметров CPU). Она обеспечит перезагрузку с возвратом штатных параметров, что вернет устойчивость системы.

Уделяя значительное внимание повышению производительности своих изделий, не забыли разработчики материнской платы ASUS P4V8X-X пользователей, стремящихся украсить экран своего компьютера. Именно для таких пользователей предусмотрена функция ASUS MyLogo2. С помощью этой функции можно заменить встроенное изображение, выводимое во время загрузки, любым другим. Ранее используемая для этих целей ASUS MyLogo позволяла использовать изображения, содержащие до 16 цветов. Новая же версия данной функции, получившая наименование MyLogo2, число поддерживаемых цветов увеличено до 256. Благодаря этой функции у пользователей появляется возможность самовыразиться и улучшить внешний вид системы. Правда, это не имеет никакого отношения к производительности и устойчивости работы системы.

В архитектуре аппаратно-программного обеспечения материнской платы ASUS P4V8X-X предусмотрены средства повышения надежности и устойчивости работы компьютерной системы, созданной на основе этой платы. Даже в случае сбоя или потери информации, которые иногда происходят при работе BIOS, технология ASUS CrashFree BIOS 2 позволяет перезагрузить компьютер и выполнить интеллектуальную функцию самовосстановления BIOS с помощью компакт диска поддержки материнской платы. Аналогичной цели предназначена фирменная разработка ASUS EZ Flash

Повышению надежности и стабильности работы способствует реализация  аппаратного мониторинга, обеспечивающего контроль за напряжениями питания и работой охлаждающих вентиляторов. Эта возможность значительно упрощает контроль за аппаратными средствами компьютера в случае использования режимов разгона. 

Контролируются следующие важнейшие параметры: напряжение процессора Vcore, уровни стандартных шин питания +3,3, +5 и +12 В; температуру процессора и материнской платы, частоты вращения двух вентиляторов.

Еще одной особенностью архитектуры ASUSP4V8X-X является использование трехканального варианта импульсного преобразователя напряжений — VRM, хотя многие производители материнских плат используют уже четырехканальные решения. Тем не менее, тестирование показало высокую стабильность работы платы, что, вообще говоря, не являлось неожиданным для изделия от именитого производителя.

Рис.12. Трехканальный  импульсный преобразователь напряжений (VRM) материнской платы  ASUS P4V8X-X

Кстати, расположение VRM, как, впрочем, и ориентация процессорного разъема, несколько отличаются от традиционного их расположения в типовых дизайнах материнских плат, рекомендованных разработчиками чипсета и процессоров. Связка сокет-VRM повернута на 90 градусов по часовой стрелке. В результате данных изменений процессорный разъем оказался смещенным к центру платы, что позволяет по замыслу разработчиков использовать кулеры большого размера. Перемещение же VRM, по-видимому, улучшает его тепловые режимы эксплуатации в составе материнской платы.

В трехканальном импульсном стабилизаторе напряжения питания процессора, топология которого во многом напоминает, например, VRM от ASUSP4С800 и ASUSP4С800 Deluxe, применены 7 конденсаторов по 1500 мкФ и 3 по 1200 мкФ. На этой плате находятся и отдельные стабилизаторы питания шин AGP и модулей оперативной памяти.

В заключение, следует отметить, что по широте комплекта и набору функциональных средств материнская плата ASUSP4V8X-X хотя и не может соперничать, например, с топовой моделью ASUSP4С800 Deluxe, однако она значительно дешевле. Это позволяет потенциальным пользователям получить производительную материнскую плату от именитого производителя со всеми атрибутами, связанными, например, с полагающейся поддержкой. При этом все приобретается за существенно более скромные финансовые средства, чем, например, в случае High End-плат ASUSTeK. Кроме того, материнская плата ASUSP4V8X-X обладает RAID функциональностью, портами Serial ATA, AGP 8Х, интегрированным сетевым адаптером, портами USB 2.0, а также уникальными функциями ASUSTeK, облегчающим настройку и эксплуатацию компьютера. Все эти особенности, реализованные в недорогом изделии от именитого производителя, делают данную плату очень рентабельным решением.

Тестирование показало высокую стабильность работы платы ASUSP4V8X-X и сравнительно высокую ее производительность, но об этом в одной из следующих статей.

Материнская плата ASUSP4V8X-X может быть рекомендована широкому кругу пользователей.

Материнская плата ASUS P4V8X-X предоставлена московским представительством фирмы ASUSTeK


Статья опубликована в журнале Компьютер Прайс (Computer Price).