Архитектура ASUS P5GD1

Евгений Рудометов,

Виктор Рудометов

http://www.rudometov.com

Сравнительно недавно компанией ASUSTeK на основе чипсета Intel 915P разработана и выпущена материнская плата ASUS P5GD1, поддерживающая процессоры Intel Pentium 4 в конструктиве LGA 775. Особенностью данной платы является поддержка двухканальной подсистемы оперативной памяти с традиционными модулями DDR. В архитектуре платы ASUS P5GD1 реализован ряд перспективных фирменных технологий.

Как известно от качества дизайна материнских плат и используемых в них элементов в значительной степени зависят функциональные возможности и важнейшие параметры, определяющие производительность, устойчивость и надежность работы всей компьютерной системы. В настоящее время материнские платы выпускают многие фирмы, среди которых названия некоторых стали известными брендами. В качестве одного из примеров можно привести ASUS — бренд фирмы ASUSTeK. Эта фирма  стабильно занимает верхние позиции в списке производителей материнских плат.

Одной их недавно выпущенных фирмой ASUSTeK моделей этих высокотехнологичных изделей является плата ASUSP5GD1, поддерживающая процессоры корпорации Intel в новейшем конструктиве  LGA 775 и реализующая в своей архитектуре новейшие отраслевые и фирменные технологии. К таким отраслевым технологиям относятся PCI Express, новые встроенные средства многоканального звука высокого качества, средства RAID и, конечно, двухканальная подсистема оперативной памяти. Однако в отличие от большинства выпускаемых в настоящее время моделей материнских плат нового поколения ASUSP5GD1 рассчитана на традиционные модули DDR. Основой этой платы стал новейший и популярный чипсет Intel 915P.

Чипсет Intel 915P материнской платы ASUS P5GD1

Рис. 1. Структура компьютера, созданного на основе чипсета Intel 915P

Чипсет Intel 915P (i915P) ориентирован на создание высокопроизводительных настольных персональных компьютеров. Поддерживает системы с процессорами Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, созданными по технологии 90 нм, подключаемыми через разъем LGA 775 и работающими с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus), тактовая частота которой может составлять 133 или 200 МГц.

Как известно шина FSB типа QPB при тактовой частоте 133 МГц осуществляет передачу данных с частотой 533 МГц, адресной части — 266 МГц, что обеспечивает пиковую пропускная способность до 4,2 Гбайт/с. При тактовой частоте 200 МГц передача данных осуществляется с частотой 800 МГц, а адресной части — 400 МГц. В этом режиме пиковая пропускная способность достигает значения 6,4 Гбайт/с. Шиной поддерживается 32-битная адресация, что обеспечивает до 4 Гбайт оперативной памяти.

Традиционно для наборов микросхем системной логики чипсет состоит из двух компонентов, называемых Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH).

Базовый комплект чипсета i915P состоит из микросхем Intel 82915P Memory Controller Hub (MCH) и Intel 82801FB (ICH6). В качестве второй микросхемы может использоваться улучшенные варианты ICH6. Это может быть микросхема Intel 82801FR (ICH6R), обладающая расширенными возможностями работы с дисковой подсистемой памяти, или микросхема Intel 82801FW (ICH6W) с интегрированным контроллером Wi-Fi, или микросхема Intel 82801FRW (ICH6RW), обладающая обеими указанными функциями.

Микросхемы MCH и ICH соединены специальной локальной шиной Direct Media Interface (DMI) со скоростью передачи данных до 10 Гбит/с в каждом направлении: полный дуплекс.  

Компонента MCH содержит в своем составе контроллеры, предоставляющие интерфейсы с высокой пропускной способностью. Эти контроллеры управляют системной шиной с передачей данных с частотой 800 МГц и двухканальной оперативной памятью. Кроме того, они организуют работу графического интерфейса PCI Express x16 и средств связи с микросхемой  ввода/вывода ICH.  

Встроенный в Intel 82915P контроллер процессорной шины FSB типа QPB поддерживает шину с тактовой частотой 200/133 МГц, что обеспечивает передачу данных на частотах 800/533 МГц.

Встроенный в микросхему Intel 82915P контроллер памяти предусматривает поддержку двух- и одноканального режимов работы памяти DDR/DDR2 SDRAM (Double Data Rate SDRAM — SDRAM с передачей данных по передним и задним фронтам тактовых импульсов шины памяти). Возможно конфигурации с использованием как DDR SDRAM с частотой 333 и 400 МГц, так и DDR2 SDRAM с частотой 400 и 533 МГц. Но все модули должны быть одного типа, указанные в документации на материнскую плату: либо DDR2, либо DDR. Максимальный объем оперативной памяти — до 4 Гбайт. Двухканальная память DDR2 с частотой 533 МГц имеет максимальную пропускную способность до 8,5 Гбайт/с.

Микросхемой MCH поддерживаются разные частотные режимы работы для шин процессора и памяти.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет вторая компонента чипсета. При этом необходимо отметить, что в чипсете i915P использована микросхема ICH шестой версии. В соответствии с этим фактом она получила наименование ICH6 и представлена микросхемой Intel 82801FB. Эта микросхема входит в базовый набор чипсета i915P.

Встроенные средства микросхемы управления периферийными устройствами базового набора поддерживают: один канал IDE с поддержкой ATA 33/66/100 (до двух устройств IDE), четыре порта Serial ATA 150, восемь портов USB 2.0, до четырех PCI Express x1, до семи PCI (PCI Rev 2.3, 32 бит/33 МГц), LPC (Low Pin Count), контроллер Intel High Definition Audio с поддержкой трех кодеков, AC ’97 2.3 (до 8 каналов), интегрированный контроллер LAN (10/100 Mb/s Ethernet), SMBus, Wireless Connect Technology (только для ICH6W/ICH6RW), APIC, ACPI Rev.2.0, а также другие средства и функции.

Кроме Intel 82801FB, как было указано выше, возможно использование расширенной версии хаба ICH6 — ICH5R, ICH5W, ICH5RW.

Состав комплекта ASUS P5GD1

Рис. 2. Состав комплекта ASUSP5GD1

Согласно сопровождающим документам в состав комплекта стандартно входят:

·         Упаковочная коробка,

·         Материнская плата ASUS P5GD1,

·         Защитная панель ввода/вывода, соответствующая спецификации ATX 2.01, 

·         Краткое руководство пользователя на английском языке,

·         Компакт-диск с программным обеспечением от ASUSTeK,

·         Кабель Ultra DMA 66/100/133,

·         Кабель IDE,

·         Два кабеля Serial ATA 150,

·         Кабель электропитания Serial ATA 150,

·         Кабель для подключения гибкого дисковода,

·         Модуль ввода/вывода USB 2.0 (два порта),

·         Модуль ввода/вывода GAME (один порт).

Основные технические параметры материнской платы ASUS P5GD1

Рис. 3. Материнская плата ASUSP5GD1

Рис. 4. Разъемы материнской платы ASUSP5GD1

Процессор

·         Поддержка процессора Intel Pentium 4 в корпусе LGA775 с системной шиной 533 и 800 МГц,

·         Поддержка процессоров Intel Celeron с шиной 533 МГц в в корпусе LGA775.

Чипсет

·         Intel 82915P (MCH),

·          Intel 82801FR (ICH6R).

Оперативная память

·         Четыре разъёма (240 контактов) для оперативной памяти DIMM,

·         Поддержка одного или двух каналов оперативной памяти,

·         Модули DDR 400 или DDR 333,

·         максимальный объем — до 4 Гбайт.

USB 2.0

·         Восемь портов USB 2.0,

Видео

·         Видеоадаптер в слоте PCI Express X16.

Аудио

·         Аудиоподсистема Intel High Definition Audio на базе 8-канального кодека Realtek ALC861.

LAN

·         Гигабитная (10/100/1000 Мбит/с) сетевая подсистема на базе гигабитного сетевого контроллера Marvell Yukon 88E8053 PCI Express.

Системный BIOS

·         AMI BIOS (в 4 Мбит FWH),

·         Поддержка  Plug and Play, DMI2.0, SMBIOS 2.3, WfM2.0.   

Накопители

·         Интерфейс флоппи-дисковода,

·         Intel ICH6R: один Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 100/66/33; четыре Serial ATA c RAID 0, RAID 1 и Intel Matrix Storage Technology,

·         ITE 8212F IDE RAID:  два Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 133/100/66 c RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, JBOD.

Разъемы внешних устройств

·         Один параллельный порт,

·         Один порт LAN (RJ-45),

·         Шесть портов аудио,

·         Четыре порта USB 2.0,

·         Один последовательный порт,

·         Один порт S/PDIF out,

·         Порты PS/2 клавиатуры и мыши.

Слоты

·         один слот PCI Express x16,

·         три слота PCI Express x1,

·         три слота PCI.

Форм-фактор

·         микро-ATX,

·         Размеры 243,84 мм х 243,84 мм.

Особенности архитектуры ASUS P5GD1

Материнская плата создана в соответствии с референс-дизайном, который по традиции разрабатывают производитель чипсета, в данном случае — это корпорация Intel.

Сравнительно недавно корпорация Intel перешла на новый стандарт корпуса и разъема — LGA 775. Это нашло свое отражение и в архитектуре материнской платы. Внешний вид нового разъема представлен на Рис. 5.

Рис. 5. Процессорный разъем стандарта LGA 775

Высокая производительность современных процессоров сопровождается значительным теплообразованием. Это требует соответствующих средств охлаждения.  

Соответствующие средства охлаждения требует и микросхема MCH (Рис. 6), в состав которой встроены контроллеры, отвечающие за связь с процессором, подсистемами оперативной памяти и видео, а также с микросхемой ICH.

Рис. 6. Входящие в состав чипсета Intel 915P микросхемы Memory Controller Hub (MCH) и и I/O Controller Hub (ICH) со средствами охлаждения

Необходимо отметить, что материнская плата ASUS P5GD1 ориентирована как основа массовых высокопроизводительных систем широкого применения. Поэтому рекомендуется использование процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading и шиной 800 МГц, обеспечивающих достижение максимального уровня производительности. Однако  возможно использование и менее производительных моделей. Это могут быть, например, процессоры, рассчитанные на шину 533 МГц.

Совместно с материнской платой ASUS P5GD1 возможно использование моделей и без поддержки технологии Hyper-Threading, хотя это и не позволит достичь предельно возможного уровня производительности.

Особенностью материнской платы ASUS P5GD1 является применение в подсистеме оперативной памяти модулей DDR SDRAM, а не DDR2 SDRAM. Это допускает чипсет, но только тогда, когда это предусмотрено архитектурой платы. Однако одновременное использование модулей разных стандартов невозможно.  Применение в архитектуре материнской платы ASUS P5GD1 традиционных модулей позволяет снизить стоимость системы, поскольку в настоящее время цена модулей перспективной памяти DDR2 SDRAM существенно выше DDR2 SDRAM.

Для данной платы режим работы модулей памяти DDR SDRAM может быть одноканальным или двухканальным. Двухканальный режим позволяет получить полностью сбалансированную систему для случая, когда полосы пропускания процессорной шины и шины памяти совпадают и составляют равные величины — 6,4 Гбайт/с. При этом работа модулей памяти DDR SDRAM может быть либо синхронной — тактовая частота совпадает с частотой FSB, либо асинхронной — тактовая частота отличается от частоты FSB.

Графическое решение PCI Express x16 обеспечивает скорость до 4 Гбайт/с в каждом направлении, что более чем в три с половиной раза превышает быстродействие лучших внешних графических адаптеров с интерфейсом AGP8X.

За управление устройствами ввода-вывода традиционно отвечает вторая компонента, входящая в состав используемого чипсета. В качестве этой  компоненты предоставленного экземпляра материнской платы ASUS P5GD1 используется микросхема Intel 82801FR (ICH6R), приведенная на Рис. 6.

Из особенностей архитектуры  следует отметить аудиоподсистему, реализующую технологию  Intel High Definition Audio. Это обеспечивает значительное улучшение воспроизведения многоканального звука 48 кГц по сравнению с традиционными решениями AC'97. Кроме того, осуществлена поддержка новых форматов домашних кинотеатров и поддержка одновременного воспроизведения нескольких отдельных звуковых потоков. В качестве кодека использована микросхема Realtek ALC861, представленная на Рис. 7. Реализовано восемь аудиоканалов («Flexible 8-channel audio with jack sensing»).

В архитектуру материнской платы встроен сетевой контроллер Gigabit Ethernet, реализованный на микросхеме контроллера Marvell Yukon 88E8053 PCI Express и представленная на Рис. 7. Данные интегрированные сетевые средства позволяют легко включить компьютер через встроенный разъем RJ45 (LAN) в состав локальной сети.

Рис. 7. Микросхемы аудиокодека и LAN (выделены красным) с разъемами карт расширения PCI Express X1, PCI и PCI Express X16

Для расширения компьютерной системы, создаваемой на базе материнской платы ASUS P5GD1, служат соответствующие слоты, представленные традиционными разъемами PCI и PCI Express x1. При этом необходимо отметить, что подсистема ввода/вывода PCI Express x1 обеспечивает скорость более чем в 500 Мбайт/с. Это более чем в 3,5 раза превышает скорость традиционной архитектуры PCI, которая, как известно, имеет пропускную способность  в 133 Мбайт/с. Разъемы PCI Express x1 совместно с PCI Express x16 и традиционными PCI представлены на Рис. 7.

Еще одна особенность  в архитектуре новых матерински плат, к которым относится и ASUS P5GD1, — это технология Intel Matrix Storage. Данная технология, реализованная в ICH6R и ICH6RW, обеспечивает высокую производительность при использовании одного диска или RAID-массива.

Увеличивает производительность жестких дисков с помощью технологии RAID 0 и защищает данные с помощью технологии RAID 1, применяя их на одних и тех же дисках. Интерфейс AHCI повышает производительность благодаря интеграции очередности команд и обеспечивает поддержку горячей установки и замены жестких дисков.

Технология Intel Matrix Storage помогает защитить данные, одновременно повышая производительность по сравнению с системами с одним жестким диском. И важно, что поддерживает переход с конфигурации "RAID ready" с одним жестким диском на массив RAID 0 или RAID 1 без переустановки ОС.

Архитектура материнской платы имеет в своем составе четыре порта Serial ATA 150 (четыре устройства) и один порт Parallel ATA-100 (UltraDMA 100/66/33, два устройства IDE). Увеличение числа портов Serial ATA и сокращение традиционных Parallel ATA-100 свидетельствует о постепенном переходе на последовательные, более перспективные интерфейсы.

С целью расширения возможностей материнской платы в ее архитектуру интегрирован дополнительный чип, обеспечивающий работу с дополнительным набором  накопителей — ITE 8212F IDE RAID. Эта микросхема обеспечивает работу двух Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 133/100/66, а также функции RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, JBOD.

Таким образом, материнская плата ASUS P5GD1 поддерживает работу двух массивов накопителей с функциями RAID. При этом один массив управляется микросхемой Intel ICH6R, а второй — ITE 8212F IDE RAID.

На Рис. 8 представлены разъемы дисковой подсистемы, входящей в состав  архитектуры материнской платы ASUS P5GD1.

Рис. 8. Разъемы дисковой подсистемы материнской платы ASUS P5GD1

Рассматривая возможности материнской платы ASUS P5GD1, необходимо отметить, что эта плата поддерживает целый ряд фирменных технологий. В качестве примера можно отметить аппаратно-программную поддержку развитой системы разгона (overclocking).

Энергоснабжение элементов материнской платы ASUS P5GD1 осуществляется через систему импульсных стабилизаторов.

В многоканальном импульсном стабилизаторе напряжения питания процессора (Рис. 9), традиционно расположенном вокруг процессорного сокета, применено большое количество фильтрующих конденсаторов.

Рис. 9. VRM материнской платы ASUS P5GD1

Кроме этого преобразователя, на плате имеются дополнительные преобразователи напряжения питания PCI Express x16 и модулей оперативной памяти.

В архитектуре материнской платы ASUSP5GD1 реализованы возможности аппаратного мониторинга, обеспечивающего контроль за напряжениями питания и работой охлаждающих вентиляторов.

Устойчивость и надежность

В процессе длительного тестирования материнская плата ASUSP5GD1 работала устойчиво, как это обычно и характерно для изделий этого производителя.

Для получения данных о надежности платы ASUSP5GD1 следует обратиться либо к компьютерным  фирмам, осуществляющим реализацию этого изделия, либо непосредственно к производителю материнской палаты — компании ASUSTeK через ее представительства.

На материнскую плату ASUSP5GD1 производителем установлен срок гарантии в три года.  

Высокопроизводительная плата ASUSP5GD1 может быть рекомендована широкому кругу пользователей.

Материнская плата ASUS P5GD1 предоставлена московским представительством компании ASUSTeK


Статья опубликована в журнале Компьютер Прайс (Computer Price).