Архитектура и технологии Intel D925XCV
Евгений Рудометов
http://www.rudometov.com
На основе чипсета Intel 925X корпорацией Intel разработала материнскую плату Intel D925XCV с двухканальным решением подсистемы оперативной памяти созданной на основе модулей DDR2. В архитектуре этой платы ряд перспективных фирменных технологий, среди которых, LGA775, PCI Express, Intel High Definition Audio, Intel Matrix Storage и др.
Известно, что современный персональный компьютер является многофункциональной системой, состоящей из компонентов сравнительно сложной внутренней архитектуры. При этом возможности этой системы в значительной степени зависят от данных компонентов, среди которых одну из ключевых ролей играет именно материнская плата. От качества ее дизайна, его реализации, а также используемых в ее составе различных радиоэлементов зависят не только производительность, устойчивость и надежность работы самой материнской платы, но и функционирование всей компьютерной системы в целом.
В настоящее время разработкой и выпуском материнских плат занимаются десятки фирм, среди которых имеются и те, чьи имена благодаря качеству продукции хорошо известны. Однако, отдавая должное качеству их продукции, необходимо отметить, что нередко эталонами качества, устойчивости и надежности являются материнские платы с маркой Intel. В этих платах обычно воплощены многие новейшие, перспективные компьютерные технологии, разработанные данной корпорацией и часто становящиеся отраслевыми стандартами. Именно поэтому корпорация уделяет большое внимание качественным параметрам, благодаря которым платы становятся своеобразными ориентирами для производителей.
В качестве примера такого изделия можно привести материнскую плату Intel D925XCV. Кроме реализации в ее архитектуре последних компьютерных инноваций, высокие технические и эксплуатационные параметры обеспечиваются качественными элементами. Среди этих элементов центральное место занимает недавно разработанный набор микросхем системной логики — чипсет Intel 925X, относящийся высокопроизводительным изделиям высшей степени сложности и производительности. Он на основе своих внутренних цепей, объединенных в относительно сложную внутреннюю структуру, обеспечивает реализацию большого числа эффективных контроллеров периферийных устройств.
Чипсет Intel 925X материнской платы Intel D925XCV
Рис. 1. Структура компьютера, созданного на основе чипсета Intel 925X
Чипсет Intel 925X (i925X) ориентирован на создание высокопроизводительных настольных персональных компьютеров и мощных рабочих станций начального уровня. Поддерживает системы с процессорами Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, созданными по технологии 90 нм, подключаемыми через разъем LGA775 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 i925X состоит из микросхем Intel 82925X 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.
Оценивая возможности компонентов чипсета, необходимо отметить, что корпорация Intel объявила о временном прекращении поставок микросхем, поддерживающих беспроводные технологии. Это вызвано пока слабой востребованностью подобных микросхем на компьютерном рынке.
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 533 или 800 МГц, а также двухканальной оперативной памятью. Кроме того, они организуют работу графического интерфейса PCI Express x16 и средств связи с микросхемой ввода/вывода ICH.
Встроенный в Intel 82925X 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 82925X контроллер памяти предусматривает поддержку двух и одноканального режимов работы памяти DDR2 SDRAM (Double Data Rate SDRAM — SDRAM с передачей данных по передним и задним фронтам тактовых импульсов шины памяти). Возможны конфигурации с использованием DDR2 SDRAM с частотой передачи данных 400 и 533 МГц. Максимальный объем оперативной памяти — до 4 Гбайт, обеспечена поддержка ECC.
Двухканальная память DDR2 с частотой 533 МГц имеет максимальную пропускную способность до 8,5 Гбайт/с.
По скорости работы i925X превосходит i915 за счет использования специальной технологии работы подсистемы памяти, являющейся аналогом технологии PAT, реализованной в предыдущих чипсетах.
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 i925X 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 i925X.
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 — ICH6R, ICH6W, ICH6RW.
Основные технические параметры материнской платы Intel D925XCV
Рис. 2. Материнская плата Intel D925XCV
Рис. 3. Разъемы материнской платы Intel D925XCV
Процессор
· Поддержка моделей процессора Intel Pentium 4 в корпусе LGA775 с системной шиной 533 и 800 МГц и в корпусе LGA775.
Чипсет
· Intel 82925X (MCH),
· Intel 82801FR,
· 4 Mbit Firmware Hub (FWH).
Оперативная память
· Четыре разъёма (240 контактов) для оперативной памяти DIMM,
· Поддержка одного или двух каналов оперативной памяти,
· Модули DDR2 533 или DDR2 400,
· максимальный объем — до 4 Гбайт.
USB 2.0
· Восемь (4+4) портов USB 2.0,
Видео
· Видеоадаптер в слоте PCI Express X16.
Аудио
· Аудиоподсистема Intel High Definition Audio на базе кодека Realtek ALC880.
LAN
· Гигабитная (10/100/1000 Мбит/с) сетевая подсистема на базе гигабитного сетевого контроллера Marvell 88E8050 PCI Express Gigabit Ethernet.
Системный BIOS
· Intel/AMI BIOS (в 4 Мбит FWH),
· Поддержка Advanced Configuration and Power Interface (ACPI), Plug and Play и SMBIOS
Интерфейсы периферийных устройств
· Восемь портов USB 2.0,
· Один последовательный порт,
· Один параллельный порт,
· Четыре интерфейса Serial ATA IDE,
· Два порта IEEE1394,
· Один интерфейс Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 33 и
ATA-66/100,
· Интерфейс флоппи-дисковода,
· Порты PS/2 клавиатуры и мыши.
Система ввода/вывода
· Контроллер ввода/вывода LPC.
Слоты
· один слот PCI Express x16,
· два слота PCI Express x1,
· четыре слота PCI.
Форм-фактор
· ATX,
· Размеры 12.00” х 9.60”.
Особенности архитектуры Intel D925XCV
Материнская плата Intel D925X создана в соответствии с референс-дизайном, который по традиции разрабатывает и предоставляет производитель чипсета, в данном случае — это корпорация Intel.
Рассматривая архитектуру данной платы, необходимо напомнить, что сравнительно недавно корпорация Intel перешла на новый стандарт корпуса процессоры и его разъема — LGA 775. Это нашло свое отражение и в архитектуре материнской платы Intel D925X. Внешний вид нового разъема представлен на Рис. 4.
Рис. 4. Процессорный разъем стандарта LGA 775
К сожалению, высокая производительность современных процессоров сопровождается значительным теплообразованием. Это требует соответствующих средств активного охлаждения. Так, например, боксовый процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3,4 ГГц, рассчитанный на работу с шиной, частота передачи данных которой составляет 800 МГц, снабжен радиатором с радиальным расположением ребер. Учитывая высокую теплотворную способность таких изделий, в основание радиатора вмонтирована вставка из меди.
Рис. 5. Кулер процессора с разъемом стандарта LGA 775 (вид сверху и снизу)
Соответствующие средства охлаждения требует и микросхема MCH (Рис. 5, слева), в состав которой встроены контроллеры, отвечающие за связь с процессором, подсистемами оперативной памяти и видео, а также с микросхемой ICH.
Рис. 6. Микросхемы Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH), снабженные средствами охлаждения
Необходимо отметить, что материнская плата Intel D925XCV ориентирована как основа высокопроизводительных систем. 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 и даже 400 МГц. При этом совместно с материнской платой Intel D925XCV возможно использование моделей и без поддержки технологии Hyper-Threading, хотя это и не позволит достичь предельно возможного уровня производительности.
Режим работы модулей памяти DDR2 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. В случае использования DDR2 533 полоса частот достигает 8,4 Гбайт/с, что с учетом встроенных в подсистему оперативной памяти буферов и внутренней оптимизации потоков обеспечивает прирост производительности.
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 AGP 8X.
За управление устройствами ввода-вывода традиционно отвечает вторая компонента, входящая в состав используемого чипсета. В качестве этой компоненты предоставленного экземпляра материнской платы Intel D925XCV используется микросхема Intel 82801FR (ICH6R), приведенная на Рис. 6 (справа) вместе со средствами своего охлаждения.
Рис. 7. Разъемы для карт расширения PCI и PCI Express X1, а также PCI Express X16 для видеоадаптера, а также микросхемы аудио, сети, IEEE1394
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 ALC880, представленная на Рис. 7 (отмечено красным вверху, слева). С помощью данной микросхемы реализована возможность подключения аудиосистем по стандарту 7.1.
В архитектуру материнской платы встроен сетевой контроллер Gigabit Ethernet, реализованный на микросхеме контроллера Marvell Yukon 88E8050 PCI Express и представленная на Рис. 7 (отмечено красным вверху, справа). Данные интегрированные сетевые средства позволяют легко включить компьютер через встроенный разъем RJ-45 (LAN) в состав локальной сети.
В дополнение к перечисленным контроллерам в архитектуру добавлена микросхема, реализующая последовательный интерфейс IEEE1394 (FireWire). Этот интерфейс реализуется на основе микросхемы Agere FW323-06, представленной на Рис. 7 (отмечено красным снизу).
Рис. 8. Разъемы дисковой подсистемы материнской платы Intel D925XCV
Еще одна новинка в архитектуре новых материнских плат — это технология Intel Matrix Storage. Эта 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.
На Рис. 8 представлены разъемы дисковой подсистемы, входящей в состав архитектуры материнской платы Intel D925XCV.
Рассматривая перспективные технологии, необходимо отметить, что, вообще говоря, в ряде материнских плат предусмотрена и поддержка беспроводных средств передачи информации — технология Intel Wireless Connect. Эту поддержку обеспечивает архитектура микросхем ICH6RW и ICH6W.
Технология Intel Wireless Connect упрощает развертывание беспроводных сетей благодаря наличию интегрированной точки доступа, поддерживающей технологию Intel Centrino для мобильных ПК. Также поддерживает подключение к стереосистемам и телевизорам с помощью адаптера DMA. Однако для работы технологии требуется специальный сетевой адаптер Intel PRO/Wireless 2225BG. Этот адаптер может присутствовать не во всех системах. Данная технология в полной мере будет реализована несколько позже в последующих вариантах плат от Intel.
К сожалению, недавно корпорация Intel объявила о временном прекращении выпуска компонентов ICH6W и ICH6RW, но возможно возобновит их выпуск спустя некоторое время.
Для расширения компьютерной системы, создаваемой на базе материнской платы Intel D925XCV, 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.
И конечно, реализация новых технологий не исключает использование предыдущих разработок, получивших распространение в материнских платах от Intel. Так, например, в Intel D925XCV можно найти и быстрый запуск, и контроль скорости вращения процессорного вентилятора, и т.п.
Энергоснабжение элементов материнской платы Intel D925XCV осуществляется через систему импульсных стабилизаторов.
В трехканальном импульсном стабилизаторе напряжения питания процессора (Рис. 9), традиционно расположенном вокруг процессорного сокета, применено большое количество фильтрующих конденсаторов: 5 конденсаторов по 1200 мкФ и 8 по 560 мкФ.
Рис. 9. VRM материнской платы Intel D925XCV
Кроме этого преобразователя, на плате имеются дополнительные преобразователи напряжения питания PCI Express x16 и модулей оперативной памяти. В дополнение к данным преобразователям в архитектуре материнской платы предусмотрены дополнительные разъемы электропитания, это можно видеть на Рис. 2 и Рис. 8.
Наличие напряжения +5 В Standby на материнской плате индицируется зеленым светодиодом.
Рассматривая возможности данной материнской платы, следует отметить, что в ней реализован ряд настроек, обеспечивающих повышение производительности: настройка таймингов памяти, возможность изменения делителя частоты для шины PCI/PCI-E x1, выбор частоты работы памяти, изменение напряжения, подаваемое на модули памяти, и даже изменение частоты процессорной шины от -2% до +4%.
В архитектуре материнской платы Intel D925XCV реализованы возможности аппаратного мониторинга. Это осуществлено с помощью микросхемы National Semiconductor PC8374LOIBU/VLA. Это обеспечивает контроль за напряжениями питания и работой охлаждающих вентиляторов.
Контролируются: напряжения процессора, памяти, +3,3 и +12; температуры процессора и платы.
Устойчивость и надежность
При выполнении многочисленных, длительных тестов плата Intel D925XCV работала устойчиво, как это обычно и характерно для изделий этого производителя.
Что касается надежности, то на основании тестирования одного предоставленного экземпляра трудно оценить этот параметр. Однако известно, что изделия данного производителя характеризуются высокой надежностью. Тем не менее, для получения конкретных численных оценок данного параметра для платы Intel D925XCV следует обратиться либо к компьютерным фирмам, осуществляющим реализацию этого изделия, либо непосредственно к производителю материнской палаты — корпорации Intel через ее представительства.
Однако, несмотря ни на что можно отметить как важный факт то обстоятельство, что на материнскую плату Intel D925XCV установлен высокий срок гарантии — три года.
Высокопроизводительная плата Intel D925XCV, воплотившая в своей архитектуре ряд новейших, перспективных технологий, может быть рекомендована широкому кругу пользователей, заинтересованных в устойчивой и надежной работе комплектующих от известных производителей.
Материнская плата Intel D925XCV предоставлена представительством корпорации Intel
Статья опубликована в журнале Компьютер Прайс (Computer Price).