Intel D875PBZ: архитектура и производительность

Евгений Рудометов, Виктор Рудометов.
authors@rudometov.com

Компания Intel разработала материнскую плату Intel D875PBZ с двухканальным решением подсистемы оперативной памяти. В архитектуре этой платы, созданной на основе чипсета Intel 875P (Canterwood), реализован ряд перспективных фирменных технологий. Данная материнская плата ориентирована на создание высокопроизводительных компьютерных систем и обеспечивает поддержку процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, рассчитанных на тактовую частоту шины 200 и 133 МГц.

Материнские платы — едва ли не самый ключевой компонент архитектуры современных компьютеров. Функциональные возможности компьютеров в значительной степени определяются возможностями именно этих компонентов. От качества их дизайна и используемых элементов зависят и производительность, и что нередко много важнее — устойчивость и надежность работы всей системы.

Материнские платы выпускают многие компании. Их число в настоящее время составляет несколько десятков. Тем не менее, эталоном качества, надежности и совместимости данных изделий стали материнские платы Intel. И в этом нет ничего удивительного, поскольку компания является разработчиком и производителем не только процессоров и чипсетов, составляющих основу архитектуры компьютеров, но и большого числа перспективных технологий и спецификаций, принятых в качестве отраслевых стандартов. Более того, технологии и стандарты от Intel в значительной степени определяют развитие всей отрасли.

Многие из перспективных компьютерных технологий нашли воплощение в материнской плате Intel D875PBZ, ориентированной на разработку мощных рабочих станций и высокопроизводительных настольных персональных компьютеров. Она позволяет реализовать все преимущества архитектуры процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading. Высокая производительность материнской платы Intel D875PBZ достигается благодаря поддержке процессорной шины с частотой передачи данных 800 МГц и модулей двухканальной подсистемы памяти DDR400. Кроме того, данная плата поддерживает интерфейс Serial ATA 150 и технологию Intel RAID 0.

Достижение высоких параметров обеспечивается благодаря использованию новейшего набора системной логики — чипсета Intel 875P. Этот чипсет является сложным изделием, созданным на основе современных компьютерных архитектур и полупроводниковых технологий. Он обеспечивает реализацию большого числа контроллеров периферийных устройств.

 

Чипсет Intel 875P материнской платы Intel D875PBZ

 

Рис. 1. Структура компьютера, созданного на основе чипсета i875P

 

Чипсет Intel 875P (i875), известный ранее как Canterwood, ориентирован на создание рабочих станций и высокопроизводительных настольных персональных компьютеров. Он поддерживает системы с процессорами Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, созданными по технологии 0,13 мкм, подключаемыми через разъем Socket 478 и работающими с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus), тактовая частота которой может составлять 133 или 200 МГц. Возможно использование моделей, рассчитанных на частоту шины 100 МГц.

Шина FSB типа QPB при тактовой частоте 133 МГц осуществляет передачу данных с частотой 533 МГц, адресной части — 266 МГц, что позволяет достичь пиковой пропускной способности 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 изделий линии i8xx чипсет состоит из двух компонентов — Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH).

Микросхемы MCH и ICH соединены специальной восьмиразрядной локальной шиной Hub Link со скоростью передачи данных 256 Мбайт/с.

Компонент MCH представлен микросхемой Intel 82875P, содержащей средства интерфейсов работы с процессором, видеоадаптером AGP, модулями оперативной памяти, а также с микросхемой I/O Controller Hub.

Встроенный в Intel 82875P контроллер процессорной шины FSB типа QPB поддерживает шину с тактовой частотой 100/133/200 МГц, что обеспечивает передачу данных на частотах 400/533/800 МГц.

Встроенный в микросхему Intel 82875P контроллер памяти предусматривает поддержку: двух- и одноканального режимов работы памяти DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM — SDRAM с передачей данных по передним и задним фронтам тактовых импульсов шины памяти), DDR400/333/266, максимального объема памяти — до 4 Гбайт, микросхем 128, 256, 512 Мбит DDR SDRAM, модулей как с ECC, так и без ECC. В конфигурациях с поддержкой ECC в двухканальном режиме используется шина 144 бит, без поддержки ECC — 128 бит.

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

Таблица 1. Частотные режимы работы шин процессора и памяти

Частота FSB, МГц

Частота памяти, МГц

Коэффициент

Полоса, Гбайт/с

100

133

3/4

2,1

133

133

1/1

2,1

200

133

3/2

2,1

133

166

4/5

2,7

200

160

5/4

2,6

200

200

1/1

3,2

 

Для синхронного режима работы памяти DDR400 и частоты шины 800 МГц возможно использование режима, обеспечивающего повышенную производительность подсистемы памяти, — технологии Intel PAT (Performance Acceleration Technology). В этом режиме минимизированы задержки, связанные с синхронизацией.

Встроенный контроллер графики поддерживает одно устройство 0,8/1,5 В AGP 3.0, работающее в режимах AGP 8х/4x.

Из особенностей хаба MCH необходимо отметить, что в его архитектуре предусмотрен специальный интерфейс, позволяющий реализовать Gigabit Ethernet. Перенос этих средств из ICH в MCH объясняется недостаточной пропускной способностью локальной шины, соединяющей хабы MCH и ICH.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет второй компонент чипсета. Кстати, необходимо отметить, что в чипсете i875P использована микросхема ICH пятой версии, в соответствии с чем она получила наименование ICH5 и представлена микросхемой Intel 82801ЕB. Эта микросхема входит в базовый набор чипсета i875P.

Встроенные средства микросхемы управления периферийными устройствами базового набора поддерживают: два канала IDE с поддержкой ATA 33/66/100 (до четырех устройств IDE), два порта Serial ATA 150, восемь портов USB 2.0, шесть PCI (32 бит/33 МГц), LPC (Low Pin Count), AC'97 с поддержкой трех кодеков аудиоканалов, интегрированный контроллер Ethernet 10/100 Base-TX, SMBas, ACPI 2.0, а также другие средства и функции.

Кроме Intel 82801ЕB, возможно использование расширенной версии хаба ICH5 — ICH5R. Этот расширенный вариант представлен микросхемой Intel 82801ЕR, которая отличается от своего предшественника функцией RAID уровня 0.

 

Конфигурации материнской платы Intel D875PBZ

Возможны две конфигурации материнской платы Intel D875PBZ. Они отличаются встроенными аудиосредствами: в одном варианте платы, поставляемой партнерам корпорации Intel, имеется встроенная 6-канальная аудиоподсистема с кодеком Flex ADI 1985, в другом варианте она отсутствует.

 

Основные технические параметры материнской платы Intel D875PBZ

 

Рис. 2. Материнская плата Intel D875PBZ

 

Рис. 3. Разъемы материнской платы Intel D875PBZ

 

Процессор

  • поддержка процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading с шиной 800 МГц или 533 МГц в 478-контактном корпусе mPGA;
  • поддержка процессоров Intel Pentium 4 с шиной 533 МГц в 478-контактном корпусе mPGA.

Чипсет

  • Intel 82875P (MCH) / Intel 82801EB (ICH5R) / Intel 82802AC (FWH);
  • два порта Serial ATA 150 c поддержкой Intel RAID 0;
  • протокол Ultra ATA 100/66;
  • пять разъемов PCI;
  • управление питанием ACPI 1.0b;
  • соответствие спецификации PC2001.

Оперативная память

  • четыре разъема (184 контакта) для оперативной памяти DIMM, DDR 400 или DDR333, 2,5 В, поддерживается режим ECC, максимальный объем — до 4 Гбайт;
  • поддержка одного или двух каналов оперативной памяти.

USB 2.0

  • шесть портов на задней панели (один счетверенный и один сдвоенный разъем);
  • два порта на передней панели (группа контактов для вывода на переднюю панель).

Видео

  • один универсальный объем 1,5 или 0,8 В AGP 3.0 с поддержкой режима AGP 8X.

Аудио

  • аудиоподсистема стандарта Flex 6 на базе кодека AD1985 компании Analog Devices (под заказ).

LAN

  • интегрированный сетевой контроллер Gigabit Ethernet (с CSA-интерфейсом).

Системный BIOS

  • 8 Mбит Flash EEPROM с Intel/AMI BIOS;
  • автоматическая конфигурация IDE-устройств;
  • технология Intel Rapid BIOS boot, ускоряющая прохождение POST-теста (Power On Self Test).

Внутренние разъемы

  • один слот AGP, пять слотов PCI;
  • один Floppy порт (поддерживает устройства объемом до 2,88 Мбайт);
  • два коннектора Ultra DMA 100/66/33;
  • два коннектора Serial ATA 150;
  • два разъема USB 2.0.

Внешние разъемы

  • PS/2 клавиатура и PS/2 мышь;
  • шесть разъемов USB 2.0;
  • один сетевой разъем RJ45-LAN;
  • один параллельный порт (Parallel);
  • один последовательный порт (COM);
  • аудиоразъемы (Line-In, Mic-In, Line-Out).

Мониторинг аппаратных средств

  • мониторинг напряжений и температур;
  • автоматический контроль вращения вентиляторов (Intel Precision Cooling).

Форм-фактор

  • ATX 2.30;
  • размеры 23,75x24 см.

 

Состав комплекта Intel D875PBZ

В состав комплекта входят:

  • коробка;
  • материнская плата Intel D875PBZ;
  • защитная панель ввода/вывода, соответствующая спецификации ATX;
  • краткое руководство пользователя на английском языке;
  • кабель для подключения ATA66/100/133, кабели Serial ATA и шлейф для подключения гибкого дисковода;
  • компакт-диск с программным обеспечением Intel Express Installer, на котором записаны руководство пользователя, а также антивирусный пакет Norton Internet Security, утилита Intel Active Monitor, ПО RestoreIT! Lite, ПО Diskeeper Lite, проигрыватель RealONE Player и другие программные средства.

 

Особенности архитектуры Intel D875PBZ

Материнская плата создана в соответствии с референс-дизайном, который традиционно разрабатывает производитель чипсета, в данном случае —компания Intel.

 

Рис. 4. Средства охлаждения процессора и микросхемы Memory Controller Hub (MCH)

 

Процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3,0 ГГц, рассчитанный на работу с шиной, частота передачи данных которой составляет 800 МГц, снабжен радиатором с радиальным расположением ребер. С учетом высокой теплотворной способности таких изделий, в основание радиатора вмонтирована вставка из меди.

 

Рис. 5. Обратная сторона процессорного кулера

 

Рис. 6. Микросхема управления периферийными устройствами (ICH5R) и разъемы Serial ATA (эти разъемы отмечены на фото)

 

Материнская плата Intel В875PBZ ориентирована на применение в высокопроизводительных системах. 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 В875PBZ возможно применение моделей и без поддержки технологии Hyper-Threading.

Режим работы модулей памяти DDR SDRAM может быть одноканальным (3,2 Гбайт/с) или двухканальным (6,4 Гбайт/с). Двухканальный режим позволяет получить полностью сбалансированную систему в том случае, если 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. Это задается в BIOS Setup — SDRAM Frequency.

В BIOS Setup возможна настройка таймингов модулей оперативной памяти: CAS Latency, RAS Active To Precharge, RAS to CAS Delay, RAS Precharge, что позволяет достичь максимальной производительности подсистемы оперативной памяти.

В случае синхронного режима для частоты шины 800 МГц и модулей памяти DDR400 возможно использование режима, обеспечивающего повышенную производительность подсистемы памяти. Эта фирменная технология носит название “Технология Intel PAT” (Performance Acceleration Technology). Идея, лежащая в ее основе, заключается в ускорении прохождения данных через MCH за счет отказа лишней в данном случае синхронизации. При этом не задействуются лишние синхронизационные буферы внутри чипсета, и данные передаются напрямую. По оценкам специалистов Intel, достигаемый выигрыш составляет 2-5%.

Из особенностей архитектуры следует отметить наличие контроллера звука, реализованного на базе чипсета Analog Devices AD1980. Он обеспечивает возможность подключения аудиосистем 5.1.

Cредствами чипсета поддерживается режим Intel RAID 0 (только для операционной системы Windows XP). Он реализован с помощью двух портов Serial ATA 150.

В архитектуру материнской платы встроен сетевой контроллер Gigabit Ethernet, реализованный на микросхеме Intel 82547EI (Kenai II CSA — Gigabit Ethernet). Этот контроллер подключен посредством интерфейса Intel Communication Streaming Architecture к хабу MCH. Данные интегрированные сетевые средства позволяют легко включить компьютер через встроенный разъем RJ-45 в состав локальной сети.

В двухканальном импульсном стабилизаторе напряжения питания процессора применены четыре конденсатора по 2200 мкФ, десять по 1200 мкФ и несколько менее емких конденсаторов. Кстати, следует отметить, обычно в материнских платах используются трех- и даже четырехканальные преобразователи. Но разработчик стандартов VRM — фирма Intel, как и в ряде предыдущих материнских плат, сочла достаточным для своего нового изделия двухканальное решение. Проведенное тестирование показало, что применение двухканального варианта оправдано и обеспечивает устойчивую работу системы.

 

Рис. 7. VRM материнской платы Intel D875PBZ

Напряжение +5 В в режиме Standby индицируется светодиодом на материнской плате.

В архитектуре материнской платы Intel D875PBZ использованы возможности аппаратного мониторинга, обеспечивающего контроль за напряжениями питания и работой охлаждающих вентиляторов. При этом в данной плате, как и, например, в Intel D875PBT2, реализовано автоматическое управление вентилятором, отвечающим за температуру в системном блоке. Это стало возможным благодаря технологии Intel Precision Cooling.

Из других особенностей материнской платы Intel D875PBZ необходимо отметить фирменную технологию быстрой загрузки Intel Rapid BIOS boot. Данная технология встречается практически во всех материнских платах Intel.

Еще одна особенность — применение, как и в материнской плате Intel D875PBT2, форсированных режимов — разгона (overclocking). Диапазон изменения тактовой частоты: -2%,-1%, +1%, +2%, +3%, +4% от номинального значения частоты. Этот режим называется Burn-In Mode. Наличие данного режима позиционируется компанией Intel для использования специалистами, экспериментирующими с различными режимами работы системы, отличающимися производительностью, теплообразованием, устойчивостью.

Производительность Intel D875PBZ

В тестировании использовались две системы.

Комплектация системы 1:

  • процессор Intel Pentium 4 (ядро Northwood, технология 0,13 мкм, частота передачи данных процессорной шины — 800 МГц, кеш-память L2 — 512 Кбайт, разъем Socket 478) с тактовой частотой 3,0 ГГц;
  • два модуля оперативной памяти DDR400 по 256 Мбайт;
  • материнская плата Intel D845PBZ (i875P);
  • видеоадаптер Abit Siluro GeForce4 Ti4200 OTES (128 Мбайт DDR SDRAM, частота GPU — 275 МГц, видеопамяти — 550 МГц);
  • жесткий диск IBM 180GXP 120 Гбайт (2 Мбайт кеш-памяти, 7200 об/мин);
  • ОС Windows XP Professional, Service Pack 1.

Комплектация системы 2:

  • процессор Intel Pentium 4 (ядро Northwood, технология 0,13 мкм, частота передачи данных процессорной шины — 533 МГц, кеш-память L2 — 512 Кбайт, разъем Socket 478) с тактовой частотой 3,06 ГГц;
  • модуль оперативной памяти DDR266 объемом 512 Мбайт;
  • материнская плата Intel D845PBT2 (i845PE);
  • видеоадаптер Abit Siluro GeForce4 Ti4200 OTES (128 Мбайт DDR SDRAM, частота GPU — 275 МГц, видеопамяти — 550 МГц),
  • жесткий диск IBM 180GXP 120 Гбайт (2 Мбайт кеш-памяти, 7200 об/мин);
  • ОС Windows XP Professional, Service Pack 1.

 

Показатели производительности в тесте 3DMark 2001 SE Pro

Материнская плата

Производительность

Intel D875PBZ

12454

Intel D845PBT2

11032

Рис. 8. Результаты тестирования

 

Показатели производительности в тесте CPUmark 99

Материнская плата

Производительность

Intel D875PBZ

202

Intel D845PBT2

190

Рис. 9. Результаты тестирования

 

Показатели производительности в тесте SiSoft Sandra (Memory Bandwidth Benchmark)

Материнская плата

Производительность

Intel D875PBZ, Int./Float

4774/4841

Intel D845PBT2, Int./Float

1937/1932

Рис. 10. Результаты тестирования

 

Устойчивость и надежность

Что же касается оценки основных эксплуатационных параметров описанной материнской платы, следует отметить: при выполнении многочисленных, длительных тестов плата Intel D875PBZ работала устойчиво.

Высокопроизводительная плата Intel D875PBZ может быть рекомендована широкому кругу пользователей, которых не интересуют возможности экстремальных режимов разгона и которые предпочитают производительность, надежность и устойчивость работы.

 

Материнская плата Intel D875PBZ предоставлена московским представительством корпорации Intel.

Опубликовано в журнале "Экспресс Электроника"

Перейти к разрелу Материнские платы и чипсеты