Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В дополнение к перечисленному в передыдущих частях данной статьи необходимо отметить, что все приведенные в качестве примера материнские платы Gigsbyte шестой серии еще имеют в своем составе:

• по 4 слота слота DIMM для модулей оперативной памяти DDR3,
• восьмиканальные аудиокодеки,
• сетевые контроллеры PCI-E Gigabit Ethernet.

Остается добавить, что материнские платы шестой серии обеспечивают не только поддержку процессоров, выполненных по микроархитектуре Sandy Bridge в стандарте LGA1155. Они еще и предоставляют возможность реализации потенциала производительности новых процессоров и поддерживающих их чипсетов.

А если сравнить архитектуру приведенных в качестве примера материнских плат шестой серии с изделиями той же группы, но созданными на основе чипсета Intel P55, то можно обратить внимание, что решения часто использованы разные. Это во многом объясняется особенностями интеловских чипсетов шестой серии, сменивших чипсеты пятой серии.

В заключение следует отметить, что описанные модели представляют лишь небольшую часть очередного семейства материнских плат, основой которых послужила шестая серия чипсетов Intel.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Среди ключевых особенностей материнских плат шестой серии необходимо отметить наличие в их архитектуре контроллеров скоростных интерфейсов, например:

• контроллер SATA 6 Гбит/с, встроенный в чипсет,
• контроллер SuperSpeed USB 3.0, реализованный с помощью специализированной микросхемы.

Среди других особенностей архитектуры материнских плат шестой серии следует отметить еще и такие оригинальные и полезные в использовании компьютерных систем разработки, как:

• дизайн и функции GIGABYTE 3x USB Powe и On/Off Charge, которые обеспечивают ускоренную зарядку аккумуляторов портативных устройств iPhone, iPad и iPod компании Apple средствами специально предназначенных для этих целей USB-портов,
• средства реализации режима CrossFireX, позволяющего достичь максимальной производительности видеоподсистемы за счет использования нескольких видеоадаптеров, одновременно обрабатывающих каждый видеокадр,
• запатентованная технология GIGABYTE DualBIOS, обеспечивающая за счет использования резервной микросхемы с микрокодом (прошивки) BIOS высокий уровень защиты от различных сбоев и вирусных атак, сопровождающихся искажением микрокода BIOS основного чипа.

Остается добавить, что все модели материнских плат данной серии выполнены с реализацией специальной фирменной конструкторской разработки (технологии) GIGABYTE Ultra Durable 3, обеспечивающей стабильную работу системы в играх, в работах со сложной видеообработкой и других ресурсоемких приложениях.

В дополнение к этому модель GA-H67MA-UD2H, выполненная в стандарте форм-фактора MicroATX, поддерживает встроенную графику Intel HD Graphics и цифровые интерфейсы HDMI/DVI/DisplayPort, открывающие доступ пользователей компьютеров к видеоконтенту высокого разрешения.

Об архитектуре материнских плат массового уровня, созданных на основе интеловских чипсетов шестой серии, можно судить по рис. 5, на котором приведена архитектура модели GA-P67A-UD3R.

 Рис. 5.  Архитектура материнской платы GA-P67A-UD3R

Оценивая приведенную в качестве примера архитектуру материнской платы GA-P67A-UD3R, необходимо отметить, что инженеры Gigabyte не ограничились возможностями, предоставляемыми микросхемой однокомпонентного чипсета. Для расширения функциональных возможностей своих изделий они, как и в предшествующих моделях, использовали многочисленные чипы сторонних производителей.

В результате реализованных разработок указанная материнская плата GA-P67A-UD3R обрела большое количество дополнительных функций.

Не забыта была и видеоподсистема, для расширения возможностей которой конструкторы традиционно использовали Switch — переключатель доступных конструкторам линий скоростной передачи данных микросхемы однокомпонентного чипсета. Это позволило получить дополнительный видеослот для поддержки режима CrossFireX, обеспечивающего одновременную работу двух подключенных к материнской плате видеоадаптеров (видеокарт).

Cледующая часть  является заключительной частью данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Реагируя на ожидаемые изменения в номенклатуре процессоров, компания Gigabyte анонсировала ряд новейших моделей материнских плат, выполненных на перспективных чипсетах шестой серии, разработанных и предлагаемых компанией Intel для поддержки процессоров с микроархитектурой Sandy Bridge.

В качестве примера материнских плат шестой серии, созданных и выпущенных компанией Gigabyte, можно привести модели среднего сегмента:

• GA-P67A-UD3R   (рис. 2),
• GA-P67A-UD3      (рис. 3),
• GA-H67MA-UD2H (рис. 4).

Рис. 2.  Материнская плата GA-P67A-UD3R

Рис. 3.  Материнская плата GA-P67A-UD3

Рис. 4.  Материнская плата GA-H67MA-UD2H

В данных материнских платах с помощью интеловских чипсетов шестой серии, дополненных специализированными микросхемами, реализован широкий набор отраслевых и фирменных инноваций.

Более подробно об инновациях в материнских платах шестой серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

В настоящее время наиболее популярными и массовыми продуктами являются материнские платы среднего уровня.

Соответствующие массовые модели, ориентированные на поддержку процессоров Intel, создаются на основе популярных наборов микросхем системной логики (чипсетов) Intel G41, P55, H55 и чипсетов для высокоэкономичных процессоров Intel Atom. Эти платы характеризуются оптимальным для большинства задач набором функциональных возможностей и сравнительно невысокой ценой.

Наиболее же производительные модели материнских плат для процессоров Intel создаются на основе чипсетов на Intel X58 и P55. Такие платы ориентированы на сравнительно сложные задачи, решаемые за минимальное время. Кроме того, платы данной группы оптимальны для динамичных игр с максимально высокой реалистичностью выводимого изображения.

Нижний уровень материнских плат для процессоров этого же производителя представлен бюджетными моделями на основе чипсетов Intel G31 и G41.

Что же касается процессоров AMD, то, конечно, и для них выпускаются соответствующие модели материнских плат:

• массовые модели для процессоров AMD представлены материнскими платами на базе чипсетов AMD 880G, 870 и 770,
• производительные — на AMD 890FX, 890GX, 890X, 
• бюджетные — AMD 760G, 740G.

И хотя компьютеры с процессорами AMD и платами, созданными на базе соответствующих чипсетов, пользуются заслуженной популярностью, необходимо отметить, что лидером настольных решений являются все-таки решения, ориентированные на процессоры Intel. Эта компания не только удерживает лидирующую роль среди производителей данных важнейших компонентов, но и с завидной регулярностью осуществляет обновление моделей и поддерживающих их наборов микросхем системной логики.

Несколько лет назад компания Intel представила концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур, которая получила наименование Tick-Tock.

Она предусматривает переход на новые микроархитектуры по четным годам и на новые технологии по нечетным, то есть смена микроархитектур и смена технологий осуществляется каждые два года.

Остается добавить, что каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство сначала отрабатывается на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Графическое представление концепции Tick-Tock приведено на рис. 1.

Рис. 1.  Концепция Tick-Tock

Очередной шаг в модификации внутренних структур процессоров — модели с очередным ядром, созданным по технологии 32 нм на основе микроархитектуры, получившей наименование Sandy Bridge.

Одновременно с этим событием осуществляется выпуск наборов специализированных микросхем поддержки, известных как чипсеты шестой серии.

Данные чипсеты ориентированы на поддержку новых процессоров, выполненных в стандарте LGA1155, который сменил стандарт LGA1156 ранее созданных моделей процессоров предыдущей разработки.

Оценивая достоинсва и перспективы процессоров Sandy Bridge, необходимо отметить, что изделия стандарта LGA1155 являются несовместимыми с материнскими платами, созданными под предыдущие процессоры стандарта LGA1156.

Реагируя на изменения в номенклатуре процессоров компания Gigabyte анонсировала ряд моделей материнских плат, созданных на чипсетах шестой серии — материнских платах шестой серии.

Более подробно о материнских платах шестой серии —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

Реализуя возможности микроархитектуры Nehalem, расширенные  достижениями современной полупроводниковой литографии, компания Intel создала несколько семейств процессоров. Они отличаются друг от друга не только числом ядер, но и особенностями конструкции полупроводниковых кристаллов, набором интегрированных контроллеров, а также реализованными фирменными и полупроводниковыми технологиями. В результате на рынке интеловских процессоров появились разные, а в ряде случаев и даже несовместимые по внешним интерфейсам модели, созданные на основе единой микроархитектуры Nehalem.

Оставляя в стороне семейство дорогих, высокопроизводительных процессоров, выполненных в стандарте LGA1366, необходимо отметить, что в рамках массовых изделий LGA1156 имеются разные по внутреннему устройству модели. Не касаясь деталей их можно разделить на два класса.

Первые —  процессоры Lynnfield. Их модели выпущены с двумя или четырьмя вычислительными ядрами, созданными по технологии 45 нм.

Вторые — процессоры  Clarkdale. Они обладают двумя вычислительными ядрами, выполненными по технологии 32 нм и дополненными интегрированными графическими ядрами.

Появление процессоров стандарта LGA1156 потребовало и выпуска соответствующих наборов микросхем системной логики (чипсетов), способных поддерживать все нововведения. До появления процессоров с интегрированной графикой с этой ролью вполне справлялся чипсет Intel P55. Но его возможностей оказалось уже недостаточно с моделями Clarkdale.

Это не означает, что материнские платы, созданные на основе Intel P55, не могут работать с такими моделями. Но такие платы не способны реализовать все возможности таких процессоров, оставляя пользователям единственную возможность – использовать видеокарты, созданные на основе дискретных элементов. Именно поэтому потребовались новые, более совершенные чипсеты.

Наборами микросхем, способными поддерживать встроенные в процессоры графические средства, стали однокристальные (однокомпонентные) чипсеты линейки H5x, к числу которых относятся Intel H55 и Intel H57. Они способны реализовать возможности как процессоров без графического ядра — Lynnfield (до 2 вычислительных ядер, встроенные контроллеры памяти и PCI Express для подключения видеокарт), так и процессоров со встроенным графическим ядром — Clarkdale (до двух вычислительных ядер, встроенные контроллеры памяти и PCI Express).

Итак, старшей моделью, обладающая максимальным набором функциональных возможностей, является однокомпонентный чипсет Intel H57 Express (H57). Ключевыми характеристиками данной модели являются:

• поддержка всех процессоров  с микроархитектурой Nehalem  и  с разъемом LGA1156;
• Интерфейс подключении к этим процессорам по шине DMI с пропускной способностью ~2 Гбайт/с;
• интерфейс FDI, через который передается обработанная процессором видеоинформация;
• 8 портов PCI Express x1;
• 4 слотов PCI;
• 6 портов Serial 3Gb/s;
• RAID 0, 1, 0+1 (10) и 5 с функцией Matrix RAID;
• 14 портов USB 2.0;
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet и интерфейс (LCI/GLCI) для подключения PHY-контроллера;
• High Definition Audio 7.1;
• обвязка для низкоскоростной и устаревшей периферии, другие функции.

Однокомпонентный чипсет Intel H55 Express (H55) является младшим вариантом H57. Отличается от своего старшего прототипа отсутствием поддержки RAID, меньшим количеством портов ряда интерфейсов:

• 6  портов PCI Express x1;
• 12 портов USB 2.0.

Архитектура компьютера с чипсетом Intel H55 представлена на рис. 1.

Рис. 1.  Архитектура компьютера с чипсетом Intel H55

На основе чипсетов семейства H5x выпустили соответствующие изделия  все основные производители материнских плат.

В качестве недорогой, компактной материнской платы, созданной на основе однокомпонентного чипсета Intel H55, можно привести модель GA-H55M-UD2H, созданную и выпущенную компанией Gigabyte.

Материнская плата GA-H55M-UD2H, созданная на основе чипсета Intel H55, представлена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешний вид материнской платы GA-H55M-UD2H, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, представлен на рис. 2.

В таблице 1 приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 2.  Материнская плата GA-H55M-UD2H

Таблица 1. Основные параметры Gigabyte GA-H55M-UD2H

В GA-H55M-UD2H (Rev. 1.0) для повышения надежности и уменьшения теплообразования используются проводники удвоенной толщины и твердотельные конденсаторы, а в цепях электропитания — транзисторы с пониженным сопротивлением каналов и ферритовые дроссели с низкими потерями.

Микросхема чипсета снабжена лишь небольшим радиатором. Кстати, он является единственным на материнской плате.

Материнская плата Gigabyte GA-H55M-UD2H рассчитана на процессоры Intel линеек Core i7 серии 800, а также Core i5 и Core i3.

В двухканальной подсистеме памяти могут использоваться до четырех модулей памяти.

В архитектуре материнской платы присутствуют два видеослота конструктива PCI Express x16. При этом один из них рассчитан на режим PCI Express x16, второй — PCI Express x4. Наличие двух видеослотов обеспечивает поддержку режима ATi CrossFireX.

Микросхема чипсета чипсета поддерживает традиционные интерфейсы PCI, PCI Express, USB и SATA.

В дополнение к чипсету в составе GA-H55M-UD2H используются ряд специализированных микросхем, реализующих функции аудио, сети, устройств IDE, FireWire.

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-H55M-UD2H осуществляется через систему импульсных многофазных преобразователей с изменением числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора (технология Dynamic Energy Saver 2). Это позволяет сократить энергопотребление и снизить теплообразование, что снижает нагрузку на системы охлаждения и уменьшает акустический шум.

В дополнение к аппаратным средствам в GA-H55M-UD2H традиционно реализованы фирменные разработки.

Что же касается показателей производительности, то они зависят от используемых моделей процессоров.

Материнская плата GA-H55M-UD2H была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

Развитие архитектуры процессоров Intel привело к существенным изменением в устройстве их внутренних цепей, а также в их номенклатуре. 

В результате в составе линеек Intel Core i7/i5/i3, выполненных в стандарте LGA1156, в дополнение к моделям со встроенными контроллерами памяти и видео — процессоры Lynnfield (два или четыре вычислительных ядра, созданных по полупроводниковой технологии 45 нм), появились представители с интегрированными графическими ядрами — процессоры Clarkdale (два вычислительных ядра, созданных по полупроводниковой технологии 32 нм).

Расширение модельного ряда интеловских процессоров потребовало, конечно,  и выпуска поддерживающих их соответствующих наборов микросхем системной логики (чипсетов), способных обеспечить реализацию всех указанных нововведений.

С этой ролью в полной мере не мог справиться ранее выпущенный чипсет Intel P55, ориентированный на процессоры без интегрированных в их состав графических средств.

Это вовсе не означает, что материнские платы, созданные на основе чипсета Intel P55, не могут работать с моделями процессоров Clarkdale. Однако такие платы не способны реализовать все возможности таких процессоров.

Такие платы оставляют пользователям единственную возможность – использовать видеоадаптеры, созданные на основе дискретных электронных компонентах, центральным элементом которых традиционно является соответствующий видеочип. Кстати, производители таких видеочипов, подчеркивая их внутреннюю сложность, в последние годы назвают их графическими процессорами.

Итак, для поддержки процессоров, пришедших на смену изделиям Lynnfield, потребовались новые, более совершенные чипсеты,  способные реализовать все преимущества процессоров с интегрированными в их состав графических ядер.

Наборами микросхем, способными поддерживать встроенные в процессоры графические средства, стали однокомпонентные (однокристальные) интеловские чипсеты линейки H5x, к числу которых относятся Intel H55 и Intel H57.

Указанные чипсеты способны реализовать возможности как процессоров без графического ядра — Lynnfield (до 2 вычислительных ядер, встроенные контроллеры памяти и PCI Express для подключения видеокарт), так и процессоров со встроенным графическим ядром — Clarkdale (до двух вычислительных ядер, встроенный контроллер памяти, интегрированные графические средства, контроллер линий PCI Express для подключения внешнего видеоадаптера).

Совместимость процессоров Lynnfield и Clarkdale с системами, построенными на основе чипсетов P55 и H55/H57, иллюстрирует рис. 1.

Рис. 1.  Процессоры и поддерживающие их чипсеты

Используя чипсеты Intel H55 и Intel H57, соответствующие изделия выпустили все основные производители материнских плат.

В качестве примера можно привести недорогую, компактную материнскую плату, созданную на основе однокомпонентного чипсета Intel H55, можно привести модель Gigabyte GA-H55M-UD2H (GA-H55M-UD2H).

Основные параметры и особенности конструкции материнской платы GA-H55M-UD2H,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

В дополнение к аппаратным средствам в материнской плате GA-P55-UD6, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, традиционно реализованы фирменные разработки:

• @BIOS,
• Q-Flash,
• Download Center,
• Xpress Install,
• Xpress Recovery2,
• EasyTune,
• Smart 6 и др.

Часть этих разработок используется и в режимах overclocking.

Оценивая возможности материнской платы, GA-P55-UD6 необходимо подчеркнуть, что ее основные достоинства — это оригинальный дизайн и очень высокая функциональность, обеспечивающие удобство настройки, включая режимы оверклокинга, и удобство эксплуатации.

Что же касается производительности, то как показывает опыт, современные платы, выполненные на основе чипсета Intel P55 и выпущенные лидерами рынка, демонстрируют высокие и очень близкие между собой результаты.

Так, например, материнская плата GA-P55-UD6 с процессором  Intel Core i5 870  в тестах PCMark Vantage и 3DMark Vantage продемонстрировала результаты, предстсавленные в таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования

Кстати, это очень близко к результатам моделей на топовом чипсете Intel X58.

Остается добавить, что на ознакомление и тестирование был предоставлен семпл. А как показывает опыт, по мере совершенствования изделий и выпуска новых версий микрокодов BIOS результаты тестирования обычно улучшаются.
    

   
Материнская плата GA-P55-UD6 была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с. 
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Использованная в составе материнской платы GA-P55-UD6 микросхема однокомпонентного чипсета Intel P55, кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA.

В дополнение к чипсетным портам SATA в архитектуре предусмотрены дополнительные порты благодаря микросхемам GIGABYTE SATA2 и JMB362.

Предусмотрена возможность подключения также двух устройств IDE.

Архитектура GA-EP55-UD6 представлена на Рис. 7.

Рис. 7.  Архитектура материнской платы GA-P55-UD6

В архитектуре GA-P55-UD6 используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN. Их совместное использование позволяет повысить скорость и надежность соединений.

Для повышения надежности в архитектуре используется две микросхемы BIOS: одна из них играет роль основной, другая – резервной.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio (8 каналов, соотношение сигнал/шум микросхемы — более 104 дБ).

Следует отметить, что функциональность платы находится на очень высоком уровне благодаря большому количеству портов, выведенному на заднюю панель. Из особенностей следует отметить наличие Combo-портов, объединяющих два порта USB 2.0 со скоростными портами eSATA.

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-P55-UD6 осуществляется через систему импульсных многофазных (многоканальных) преобразователей.

Рис. 8.  Многофазный преобразователь

Для центрального процессора предусмотрена 24-фазная схема. Но половина из них является «виртуальными», полученными за счет распараллеливания двенадцати «реальных» каналов.

Индивидуальными  преобразователями снабжены еще и чипсет — однофазный преобразователь, и модули памяти — двухфазный преобразователь.

Для повышения энергоэкономичности используется система динамического переключения числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора — технология DES. Ее работа снижает еще и нагрузку на средства охлаждения.

Для удобства на плате расположены кнопки включения/выключения,   перезагрузки, обнуления CMOS, а также индикатор прохождения POST. Средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

Заключительная часть обзора материнской платы GA-P55-UD6 приведена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Материнская плата GA-P55-UD6 (Rev. 0.1) выполнена на основе восьмислойного дизайна.

Для слоев питания и заземления применены проводники удвоенной толщины.

Для повышения надежности использованы твердотельные конденсаторы во всех цепях.

Для повышения энергоэффективности в цепях питания применены транзисторы с пониженным сопротивлением каналов и ферритовые дроссели с низкими потерями на высокой частоте преобразования.

В конструкции системы охлаждения полупроводниковых компонентов  использовано четыре компактных радиатора, соединенные тепловыми трубками:

• два – в преобразователе питания,
• третий – для единственной микросхемы чипсета (P55 PCH),
• четвертый – для охлаждения контроллеров JMicron JMB363 и JMB362, отвечающих за дополнительные порты HDD.

Целесообразность использования столь сложной системы охлаждения может вызвать справедливые сомнения.

Дело в том, что микросхема чипсета выделяет менее 5 Вт и ей достаточно простого низкопрофильного радиатора.

Что же касается радиаторов для элементов питания, то это скорее стало традицией, тем более что часть из транзисторов располагаются на обратной стороне платы и вынуждены работать вообще без какого-либо дополнительного охлаждения.

Микросхемы же контроллеров HDD в подавляющем большинстве альтернативных материнских плат успешно работают без средств охлаждения.

Так что примененная система охлаждения является явно избыточной. Оправдать же наличие столь сложной системы можно только ориентацией платы на энтузиастов оверклокинга (разгона). А режимы разгона, как известно, характеризуются повышенными уровнями энергопотребления и теплообразования.

В конструкции платы реализовано шесть слотов для модулей памяти: два канала, в каждом из которых могут быть установлены по три модуля DDR3-2200/1333/1066/800. Соответствующие контроллеры встроены непосредственно в процессор.

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота конструктива PCI Express x16 (Рис. 6).

Наличие нескольких видеослотов (более одного) обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX. Эти слоты являются разделяемыми и могут работать как:

• PCI Express x16,
• PCI Express x8,
• PCI Express x4.

Использование нескольких видеослотов определяется системным программным обеспечением и установленными в слоты материнской платы видеоадаптерами.

Реализация нескольких видеослотов представлена на Рис. 6.

Рис. 6.  Реализация трех видеослотов

Тема архитектуры материнской платы GA-P55-UD6,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Внешний вид материнской платы GA-P55-UD6 представлен на рис. 5.

В  таблице 1  приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 5.  Материнская плата GA-P55-UD6

Таблица 1.  Основные параметры материнской платы GA-P55-UD6

Основные конструктивные и архитектурные особенности материнской платы GA-P55-UD6,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Оценивая GA-P55-UD6, необходимо принимать внимание на то, что традиционно комплекты старших моделей матеинских плат традиционно отличаются от своих младших собратьев оформлением и широким набором компонентов.

Центральным компонентом комплекта GA-P55-UD6 является материнская плата, помещенная в специальный пластиковый контейнер (рис. 3).

Рис. 3.  Пластиковый контейнер с материнской платой GA-P55-UD6

Конечно, можно подвергнуть сомнению целесообразность упаковки материнской платы в отдельной контейнер, однако необходимо признать, что выглядит это весьма достойно и очень эффектно.

Остается добавить, что, кроме контейнера с материнской платой, в комплект GA-P55-UD6 добавлены еще следующие компоненты (рис. 4), облегчающие для пользователя сборку, настройку и эксплуатацию компьютерной системы:

заглушка для разъемов ввода/вывода,
внешняя планка с разъемами SATA,
набор для подключения устройств с интерфейсом eSATA,
специальный SLI-мост для использования двух устанавливаемых  в материнскую плату видеоадаптеров,
четыре кабеля SATA 3Gb/s,
кабель IDE, 
краткая инструкция по установке аппатно-программных средств,
руководство пользователя,
др. компоненты

Рис. 4. Полный комплект материнской платы GA-P55-UD6

Внешний вид и основные технические параметры материнской платы GA-P55-UD6 представлены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Для поддержки высокопроизводительных процессоров Intel, созданных в стандарте LGA1156, компания Gigabyte, являющаяся одним из лидеров производителей материнских плат, предложила модель  Gigabyte GA-P55-UD6 (GA-P55-UD6).

Данная плата относится к старшим изделиям данного производителя. Она отличается оригинальным дизайном, фирменными технологиями и очень широким диапазоном функциональных возможностей.

Создана плата на основе чипсета  Intel P55 (рис. 1).

Рис. 1.  Структура компьютерной системы, созданной на основе чипсета Intel P55

Чипсет является однокомпонентным. Он состоит из одной микросхемы iP55. Она носит наименование Platform Controller Hub (PCH).

Подключается посредством шины DMI, традиционно используемой для связи набов  MCH/GMCH и ICH в ранее разработанных двухкомпонентных чипсетах.

Микросхема PCH поддерживает:

• до 8 портов PCI Express x1,
• до 4 PCI,
• 6 Serial ATA II,
• до 14 USB 2.0,
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet,
• High Definition Audio (7.1) и т. п.

Именно данный чипсет и стал основой материнской платы GA-P55-UD6.

Комплект GA-P55-UD6 помещен в картонную коробку белого цвета с красочным описанием фирменных технологий на ее поверхности (рис. 2).

Рис. 2.  Коробка с комплектом материнской платы GA-P55-UD6

Состав комплекта материнской платы GA-P55-UD6,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, рассмотрен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Материнская плата Gigabyte GA-P55-UD6 выполнена на основе восьмислойного дизайна с использованием проводников удвоенной толщины,  высоконадежных конденсаторы, транзисторов с пониженным сопротивлением каналов и ферритовых дросселей с низкими потерями (технология Ultra Durable 3).

В конструкции системы охлаждения полупроводниковых компонентов  использованы несколько компактных радиаторов. 

В конструкции платы реализовано шесть слотов для модулей памяти: два канала, в каждом из которых могут быть установлены по три модуля DDR3-2200/1333/1066/800. Соответствующие контроллеры встроены непосредственно в процессор.

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота конструктива PCI Express x16 (Рис. 2), что обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

Эти слоты являются разделяемыми и могут работать как PCI Express x16, PCI Express x8, PCI Express x4. Их использование определяется системным ПО и установленными видеоадаптерами.

Реализация нескольких видеослотов представлена на Рис. 3.

Рис. 3. Фрагмент архитектура материнской платы

Дисковая подсистема поддерживает функции RAID для накопителей SATA.

В дополнение к чипсетным портам SATA предусмотрены дополнительные порты благодаря микросхемам GIGABYTE SATA2 и JMB362.

Предусмотрена возможность подключения также двух устройств IDE.

В архитектуре используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN. Их коммутация осуществляется автоматически.  

Для повышения надежности в архитектуре - две микросхемы BIOS: одна из них играет роль основной, другая – резервной.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio (8 каналов, соотношение сигнал/шум микросхемы — более 104 дБ).

Следует отметить, что функциональность платы находится на очень высоком уровне благодаря большому количеству портов, выведенному на заднюю панель. Из особенностей следует отметить наличие Combo-портов, объединяющих два порта USB 2.0 со скоростными портами eSATA.

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-P55-UD6 осуществляется через систему импульсных многофазных (мнококанальных) преобразователей.

Для процессора предусмотрена 24-фазная схема. Но половина из них является «виртуальными», полученными за счет распараллеливания двенадцати «реальных» каналов.

Для удобства на плате расположены кнопки включения/выключения,   перезагрузки, обнуления CMOS, а также индикатор прохождения POST.

Средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в GA-P55-UD6 традиционно реализованы фирменные утилиты и программы.

Оценивая возможности материнской платы, GA-P55-UD6 необходимо подчеркнуть, что ее основные достоинства — это оригинальные архитектура и дизайн, а также высокая функциональность, обеспечивающие удобство настройки, включая режимы оверклокинга, и удобство эксплуатации.

Кроме того, комплект GA-P55-UD6 выделяется широким набором входящих в него компонентов.

Что же касается производительности, то при использовании процессоров с равным количеством ядер и тактовых частот она очень близка к возможностям моделей на топовом чипсете iX58.

Материнская плата GA-P55-UD6 была предоставлена московским офисом компании Gigabyte
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Внешний вид материнской платы Gigabyte GA-P55-UD6 представлен на Рис. 2.

В Таблице 1 приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 2.  Материнская плата GA-P55-UD6

Таблица 1. Основные параметры материнской платы Gigabyte GA-P55-UD6

Основные особенности материнской платы GA-P55-UD6,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

На основе чипсета Intel P55 компания Gigabyte выпустила очередную топовую модель, отличающуюся оригинальным дизайном, фирменными технологиями и широким диапазоном  функциональных возможностей

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

После выпуска на рынок очередных моделей процессоров и поддерживающих их наборов специализированных микросхем системной логики — чипсетов соответствующие образцы своей продукции предлагают и производители материнских плат.

Созданные этими производителями варианты материнских плат охватывают модели разной ценовой категории.

И хотя основной доход, как известно, приходится на модели секторов value и mainstream, производители материнских плат с большой активностью популяризируют крайне недешевые модели высшей категории (High-End), обладающие максимальной функциональностью.

Повышенное внимание к изделиям High-End cвязано еще и тем, что именно на таких изделиях компании-производители материнских плат получают реальную возможность продемонстрировать в максимальной степени возможности своих научно-технических изысканий, а также, конечно, своих инженерно-конструкторских и производственных подразделений.

В качестве моделей уровня High-End можно привести материнскую плату GA-P55-UD6, созданную на основе чипсета Intel P55 и ориентированную на поддержку широкого спектра центральных процессоров (CPU) с разъемом подключения LGA1156.

Необходимо отметить, что материнская плата GA-P55-UD6 относится к старшим, топовым, изделиям компании Gigabyte.

Данная плата обладает очень высокой функциональностью и поставляется в комплекте, состоящим из большого количества компонентов, что, вообще говоря, является традицией для изделий топового уровня, к которым и относится GA-P55-UD6.

Комплект материнской платы GA-P55-UD6, созданной и выпущенной компанией Gigabyte, помещен в красивую картонную коробку белого цвета с красочным описанием фирменных технологий производителя данного изделия.

Открыв эту коробку, пользователь обнаружит прозрачный пластиковый контейнер с помещенной в него материнской платой GA-P55-UD6. 

В дополнение к плате в комплекте присутствуют следующие компоненты (Рис. 1):

• четыре кабеля SATA 3Gb/s,
• кабель IDE, 
• внешняя планка с разъемами SATA,
• набор для подключения устройств с интерфейсом eSATA,
• заглушка для разъемов ввода/вывода,
• специальный SLI-мост для использования двух устанавливаемых  в материнскую плату видеоадаптеров,
• краткая инструкция по установке аппатно-программных средств,
• руководство пользователя и др. компоненты

Рис. 1.  Комплект материнской платы GA-P55-UD6

Основные технические параметры материнской платы GA-P55-UD6,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В соответствии с анонсированными планами моделями уровня Hi-End являются изделия, созданные на основе чипсета Intel X58.

Это, например, GA-EX58 Extreme2, ориентированная на процессоры Intel Core i7 в конструктиве LGA1366 и способная работать с шестью модулями DDR3 в трех каналах памяти, четырьмя видеокартами. Она оборудована гибридной системой охлаждения, созданной на основе тепловых трубок и предусматривающей использование водяного охлаждения (Рис. 5).
  

Рис. 5.  Гибридная система охлаждения
    

А еще в плата GA-EX58 Extreme2 снабжена портами SATA 6 Гбит/с и 3 Гбит/с с возможностью RAID, USB 3.0, Gigabyte LAN и т.п.

К высокопроизводительным моделям относятся также платы GA-EX58-UD5 и GA-EX58-UD3R, обладающие несколько меньшими функциональными возможностями.

Для поддержки процессоров LGA1156 компания Gigabyte предлагает модели на чипсете Intel P55.

Старшая модель — GA-P55A-UD6 (Рис. 6):

• 6 DIMM в 2 каналах,
• три видеослота,
• HD-аудио (108 дБ),
• Dual LAN,
• SATA 6 Гбит/с,
• USB 3.0,
• eSATA,
• IEEE1394,
• 24 фазы энергопитания и т. п.
     

Рис. 6.  Материнская плата GA-P55A-UD6
    

Функциональность других моделей на Intel P55 зависит от их позиционирования и цены. Так, например, GA-P55A-UD4, как и GA-P55A-UD6, относится к сегменту Performance, а GA-P55A-UD3R и GA-P55A-UD3 – это сектор Mainstream, EP55-US3L – Value.

Обзор перспективных технологий, реализованных в материнских платах Gigabyte, продолжен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для повышения производительности своих компьютеров пользователи могут воспользоваться специальными фирменными средствами, например, такими как C.I.A. 2 и Easy Tune 6 от Gigabyte (Рис. 3), обеспечивающими эксплуатацию основных компонентов в форсированных режимах с повышенными тактовыми частотами (overclocking – разгон).

Рис. 3.  Работа программы Easy Tune 6

Фирменные средства C.I.A. 2 (CPU Intelligent Accelerator) осуществляют динамическое изменение частоты процессора (точнее, FSB) и напряжения питания в зависимости от текущей загрузки.

Программа EasyTune 6, пришедшая на смену EasyTune 5, специально создана для мониторинга системных параметров и разгона.

Необходимо отметить, что для повышения устойчивости работы на высоких частотах в состав материнских плат включены индивидуальные регулируемые средства питания основных компонентов.

Известно, что благодаря успехам полупроводниковых технологий, совершенствованию элементной базы и архитектуры видеокарт современные видеоподсистемы обладают очень высокой производительностью.

Для еще большего повышения производительности видеоподсистемы используются специальные технологии CrossFireX и SLI, предусматривающие одновременную работу нескольких видеокарт, работающих над выводимыми кадрами видеоизображения параллельно. При этом каждый из видеоадаптеров в режиме реального времени рассчитывает свою часть кадра с последующим объединением полученных результатов для вывода на монитор.

Первая из данных технологий ориентирована на видеокарты ATI/AMD, вторая - на видеокарты Nvidia.

Благодаря же инженерным ухищрениям конструкторов Gigabyte указанные технологии CrossFireX и SLI реализуются даже в материнских платах, чипсеты которых формально не поддерживают одновременную работу нескольких видеокарт (Рис. 4).

Рис. 4.  Реализация нескольких видеослотов

Остается отметить, что уже ряд лет в состав материнских плат включены также различные средства обработки звука. Аудиоподсистемы новейших моделей строятся на основе высококачественных аудиокодеков Realtek c высоким соотношением сигнал/шум более 100 дБ, поддерживают технологии многоканального звука Dolby, а также работу с DVD и Blu-ray.

Обзор перспективных технологий, реализованных в материнских платах Gigabyte, продолжен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, в пакет GIGABYTE 333 входят три компоненты, получившие следующие наименования:

• USB 3.0,
• USB Power 3Х,
• SATA 3.0.

Первая из них означает поддержку интерфейса SuperSpeed USB 3.0 с помощью использования в архитектуре соответствующих материнских плат контроллера NEC USB 3.0 с пропускной способностью до 5 Гбит/с. Это в десять раз выше, чем производительность традиционного USB 2.0.

А технология Sync-N-Go минимизирует время ожидания.

В дополнение к этому обеспечены оптимизированная энергоэффективность, означающая пониженные требования по питанию устройств в режиме простоя, а также полная поддержка устройств с устаревшим интерфейсом USB 2.0.

Вторая из них, обозначенная как USB Power 3Х, - это функция Gigabyte 3X USB Power Boost. Она призвана обеспечить максимальную совместимость и стабильность USB-соединения, в том числе для устройств, которые отличает повышенное энергопотребление.

Соответствующие порты способны обеспечить утроенную подачу питания для USB-устройств, что исключает необходимость использования двух портов для подключения «прожорливых» устройств таких как некоторые модели внешних HDD, DVD-RW и т. п.

Третья компонента GIGABYTE 333 – поддержка интерфейса SATA версии 3.0 контроллером SATA Marvell SE9128 с пропускной способностью до 6 Гбит/с. Данный вариант обеспечивает скорость передачи информации в два раза быстрее традиционного SATA 2, работающего со скоростью, достигающей 3 Гбит/с, и в четыре раза быстрее в RAID 0.

Встроенные в конструкцию материнских плат комбинированные разъемы eSATA/USB расширяют возможности подключения внешних устройств.

Такие разъемы «2-в-1», кстати, выглядящие, практически, как обычные порты USB, способны обеспечить подключение внешних накопителей к компьютеру без необходимости дополнительного питания.

Для высокоскоростных устройств энергопитание может обеспечить USB-часть комбинированного разъема, а SATA - пропускную способность до 3 Гбит/с, что, впрочем, не исключает возможность использования традиционных USB-устройств.

В материнских платах верхнего уровня реализованы два контроллера независимых каналов LAN.

Это позволяет из 2х независимых LAN — адаптеров единый DUAL канал, обеспечивающий максимальную пропускную способность соединения. Также в этом сетевом решении использованы следующие технологии:

• Fault Tolerance, предотвращающая обрывы передачи данных и в случае отказа одного из каналов связи дублирует его вторым;
• Receive Side Scaling, равномерно распределяющая нагрузку между ядрами процессора при обработке сетевых пакетов и управлении потоками данных;
• Green Ethernet, автоматически управляющая питанием, что в зависимости от длины кабеля ЛВС позволяет сохранить до 10% энергии

Реализованная в материнских платах верхнего уровня технология Smart Dual LAN обеспечивает быструю и надежную связь за счет совместного использования двух адаптеров LAN. При этом осуществляется автоматический контроль и в случае необходимости автоматическое переключение между встроенными адаптерами, что гарантирует высокую скорость соединения и нулевое время простоя.

Если же первый адаптер вышел из строя, то в системах традиционных архитектур пользователь вынужден подойти к компьютеру и вручную осуществить переключение. В системах, поддерживающих технологию Smart Dual LAN, в случае выхода первого адаптера второй LAN адаптер автоматически перехватит соединение без участия пользователя и ручного переключения кабеля.

Управление компьютером призвана упростить технология Gigabyte Smart 6.

Данная технология разработана с максимально удобным для пользователя интерфейсом и является набором шести инновационных утилит:

• Smart QuickBoot,
• Smart QuickBoost,
• Smart Recovery,
• Smart DualBIOS,
• Smart Recorder,
• Smart TimeLock.

Эти утилиты позволяют проще и эффективнее управлять компьютером.

Технология Smart 6 предоставляет пользователю простым нажатием нескольких виртуальных кнопок мышью реализовать следующие возможности:

• поднять производительность,
• сократить время загрузки,
• управлять настройками безопасности и восстановления системы.

Обзор перспективных технологий, реализованных в материнских платах Gigabyte, продолжен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Процессоры Intel Core i7 и Core i5, созданные на основе микроархитектуры Nehalem и  выпущенные в конструктиве LGA1156, были до своего массового выпуска известны под кодовым именем Lynnfield. Главная их особенность — это встроенный в процессор контроллер двух каналов оперативной памяти и встроенный контроллер шины PCI Express, используемый для подключения внешних видеокарт.

Для поддержки данных процессоров был выпущен чипсет Intel P55 Express, состоящий из всего одной микросхемы и служащий основой новых материнских плат для высокопроизводительных компьютеров.

Как и в случае старших моделей Intel Core i7, созданных в конструктиве LGA1366, указанные процессоры настольных решений потребовали соответствующих материнских плат, массовый выпуск которых наладили все основные производители.

К их числу относится и компания Gigabyte, являющаяся одним из лидеров данного сегмента рынка. Общий объем производства ее заводов составляет более 1,5 млн. материнских плат в месяц, что является очень большим числом.

Для обеспечения конкурентных преимуществ компьютерные компании активно внедряют перспективные технологии, повышающие качество и расширяющие функциональные возможности выпускаемых изделий.

Так, например, Gigabyte реализует в матенинских платах следующие инновации: 

• использует в дизайне большинства материнских плат удвоенные слои меди в проводниках питания и заземления (67% плат),
• применяет высококачественные твердотельные конденсаторы с ресурсом 50 тыс. часов (100%),
• внедряет технологии энергосбережения Dynamic Energy Saver и Easy Energy Saver (83%),
• применяет технологии BIOS (100%), обеспечивающие повышенную защиту кода BIOS от сбоев и вирусов, и др.

Кроме перечисленных технологий в ее материнских платах нашли воплощение и другие перспективные технологии, часть из которых приведены ниже.

Для значительного повышения надежности, устойчивости работы и снижения энергопотребления служит технология Ultra Durable 3, предусматривающая использование качественного дизайна, твердотельных конденсаторов, дросселей с ферритовыми сердечниками и транзисторов с пониженным сопротивлением открытого канала (Рис. 1).

Рис. 1.  Компоненты Ultra Durable 3 на материнской плате

Реализованная технология Dynamic Energy Saver обеспечивает изменение количества активных фаз (каналов) питания в зависимости от вычислительной нагрузки на процессор.

В новых платах реализован пакет технологий, получивших общее наименование - технология GIGABYTE 333 (Рис. 2).

Рис. 2.  Технологии GIGABYTE 333

В данный пакет входят компоненты, обозначенные как  USB 3.0,  USB Power 3Х,  SATA 3.0.

Обзор перспективных технологий, реализованных в материнских платах Gigabyte, продолжен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Следует отметить, что функциональность платы находится на очень высоком уровне благодаря большому количеству портов, выведенному на заднюю панель:

• порты клавиатуры и мыши,
• десять портов USB 2.0,
• два порта FireWire двух распространенных типов,
• порты двух каналов LAN,
• оптический и коаксиальный разъемы SP-DIF,
• разъемы аудио.

При этом стоит обратить внимание на то, что два порта USB 2.0 объединены со скоростными портами eSATA в Combo-порты (Рис. 3).

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-EP55-UD5 осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрена 24-канальная схема. (GA-P55-UD5 — 12-канальная схема).

Для повышения экономичности энергопитания используется технология Gigabyte DES Advanced. Данная технология подразумевает возможность динамического переключения числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора. Кроме того, данная технология позволяет уменьшить уровень теплообразования, что снижает нагрузку на средства охлажденияи даже в режимах разгона.

Встроенные в архитектуру платы средства мониторинга традиционно обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в Gigabyte GA-EP55-UD5 реализованы традиционные фирменные разработки:

• @BIOS,
• Q-Flash,
• Download Center,
• Xpress Install,
• Xpress Recovery2,
• EasyTune,
• Dynamic Energy Saver Advanced,
• Smart 6 и др.

Часть из них используется в режимах overclocking.

Оценивая возможности материнской платы, Gigabyte GA-EP55-UD5 необходимо подчеркнуть, что ее основные достоинства — это высокая функциональность.

Тем не менее, производительность платы с процессором  Intel Core i5 870  находится также на высоком уровне.

Результаты тестирования приведены в Таблице 2.

Таблица 2.  Результаты тестирования

Это очень близко к результатам моделей на топовом чипсете iX58.
    

Материнская плата GA-EP55-UD5 была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Материнская плата Gigabyte GA-EP55-UD5 относится к изделиям топового уровня, является улучшенной версией модели GA-P55-UD5.

В материнской плате Gigabyte GA-EP55-UD5 (Rev. 0.1), выполненной на основе шестислойного дизайна, реализованы компоненты технологии Ultra Durable 3.

Это означает, что для слоев питания и заземления в  применены проводники удвоенной толщины.

Кроме того, в плате использованы твердотельные конденсаторы повышенной надежности.

В добавление к этому в преобразователях питающих напряжений применены еще и транзисторы с пониженным сопротивлением каналов, а также ферритовые дроссели с низкими потерями.

Все это повышает энергоэффективность источников питания и уменьшает теплообразование, что в частности, снижает нагрузку на средства охлаждения.

Для поддержания оптимальных тепловых режимов основных компонентов использованы компактные радиаторы, соединенные тепловыми трубками (технология Silent-Pipe).

Плата поддерживает два канала памяти DDR3-2200/1333/1066/800. Соответсвующие контроллеры встроены непосредственно в процессор.

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота конструктива PCI Express x16 (Рис. 2 и Рис. 4).

Рис. 4. Фрагмент архитектура материнской платы

Здесь следует напомнит, что наличие нескольких видеослотов (более одного) обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

Реализованные в GA-EP55-UD5 видеослоты являются разделяемыми и могут работать как PCI Express x16, PCI Express x8, PCI Express x4. Их использование определяется системным ПО и установленными видеоадаптерами.

Архитектура GA-EP55-UD5 основана на однокристальном чипсете, обеспечивающем связь с периферийными устройствами.  Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA.

В дополнение к штатным для чипсета портов SATA в архитектуре предусмотрены дополнительные порты, четыре из которых могут работать в режиме SATA 6 Gb/s. Эта возможность обеспечена специализированными микросхемами.

Кроме стандартов SATA, предусмотрена возможность подключения также двух устройств IDE.

Организация подсистемы дисковой памяти отображена на фрагменте архитектуры материнской платы (Рис. 4).

В архитектуре Gigabyte GA-EP55-UD5 используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN, созданные на основе микросхем Real 8111D. Их совместное использование позволяет повысить скорость и надежность соединений.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio (8 каналов, соотношение сигнал/шум микросхемы — более 104 дБ).

Рассмотрение архитектурных особенностей материнской платы GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, продолжено  в следующей части  данной статьи, там же дана оценка производительности.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Основные технические параметры GA-EP55-UD5

Предоставленный инженерный семпл материнской платы Gigabyte GA-EP55-UD5 (GA-EP55-UD5) относится к изделиям топового уровня. Несмотря на то, что в серийные изделия в ряде случаев вносятся существенные изменения, предоставленная плата интересна своими перспективными архитектурными особенностями.

Внешний вид данной платы представлен на Рис. 2, а на Рис. 3 — ее разъемы, выведенные на заднюю панель.

Рис. 2. Материнская плата GA-EP55-UD5

Рис. 3. Разъемы материнской платы GA-EP55-UD5

В Таблице 1, приведены основные  характеристики GA-EP55-UD5.

Таблица 1.  Основные параметры материнской платы GA-EP55-UD5

Особенности архитектуры материнской платы GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Материнская плата GA-EP55-UD5, созданная и выпущенная компанией Gigabyte, относится к топовым моделям. Плата рассчитана на поддержку процессоров, выполненных в конструктиве LGA1156.  

Данная плата разработана на основе чипсета Intel P55.

Чипсет Intel P55

Чипсет Intel P55 Express Chipset (iP55) поддерживает процессоры Intel Core i7/i5, подключаемые через разъем LGA1156 и работающие c шиной DMI.

Комплект является однохабовым.

Это означает, что он состоит всего из одной микросхемы.

Связано это с тем, что традиционные для компоненты MCH, выполнявшей функции северного моста (Nirth Bridge), стали элементами процессоров LGA1156. В связи с этим отпала необходимость в компоненте MCH и чипсет стал однокомпонентным.

Единственная компонента чипсета iP55 получила наименование Platform Controller Hub (PCH).

Подключается микросхема посредством шины DMI — шины, традиционно используемой для связи набов  MCH/GMCH и ICH в двухкомпонентных чипсетах уже нескольких поколений.

Микросхема PCH, выполняющая фактически функции ICH поддерживает:

• до 8 портов PCI Express x1,
• до 4 PCI,
• 6 Serial ATA II c RAID,
• до 14 USB 2.0,
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet,
• High Definition Audio (7.1) и т. п.

Структура компьютера с чипсетом iP55 представлена на Рис. 1.

Рис. 1.  Структура компьютера с чипсетом iP55

Комплект GA-EP55-UD5

В комплект материнской платы Gigabyte GA-EP55-UD5 (GA-EP55-UD5) входят следующие основные компоненты:

• упаковочная коробка,
• материнская плата GA-EP55-UD5,
• кабель IDE,
• четыре кабеля SATA,   
• брекет SATA,
• I/O Shield,
• CD-ROM с ПО,
• коннектор 2-Way SATA bridge,
• руководство пользователя,
• краткая инструкция по установке.

Основные технические параметры материнской платы GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Для поддержания оптимальных тепловых режимов основных компонентов использованы компактные радиаторы.

Плата поддерживает два канала памяти DDR3-2200/1333/1066/800, управляемой средствами, встроенными в процессор.

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота конструктива PCI Express x16 (Рис. 3). Наличие нескольких видеослотов обеспечивает поддержку режимов SLI/CrossFireX.

Рис. 3. Архитектура материнской платы

Архитектура GA-EP55-UD5 основана на однокристальном чипсете, обеспечивающем связь с периферийными устройствами.  

Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA.

В дополнение к штатным для чипсета портов SATA в архитектуре предусмотрены дополнительные порты, четыре из которых — SATA 6 Gb/s. Предусмотрена возможность и подключения двух устройств IDE.

В архитектуре Gigabyte GA-EP55-UD5 используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN, созданные на основе микросхем Real 8111D.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio.

Следует отметить, что функциональность платы находится на очень высоком уровне благодаря большому количеству портов USB 2.0, двум портам FireWire, наличию оптического и коаксиального SP-DIF выходов.

Два порта USB 2.0 объединены с портами eSATA2.   

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-EP55-UD5 осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрено 24-канальная схема.

Для повышения экономичности энергопитания используется технология Gigabyte DES Advanced. Данная технология подразумевает возможность динамического переключения числа активных фаз в зависимости от загрузки процессора.

Встроенные в архитектуру платы средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов.

В дополнение к аппаратным средствам в Gigabyte GA-EP55-UD5 реализованы традиционные фирменные разработки: @BIOS, Q-Flash, Download Center, Xpress Install, Xpress Recovery2, EasyTune, Dynamic Energy Saver Advanced, Smart 6 и др.

Оценивая возможности материнской платы, Gigabyte GA-EP55-UD5 необходимо подчеркнуть, что ее основные достоинства — это функциональность, хотя она обеспечивает и очень высокие уровни производительности.

Материнская плата GA-EP55-UD5 была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

В статье были использованы материалы книги: Рудометов Е.А. «Современное железо: настольные, мобильные и встраиваемые компьютеры» – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 464с.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, материнская плата GA-EP55-UD5, рассчитанная на процессоры в конструктиве LGA1156, создана и выпущена компанией Gigabyte.

Данная плата относится к изделиям топового уровня.

В Таблице 1, приведены основные характеристики этой платы.

Таблица 1.  Основные параметры GA-EP55-UD5

Архитектурные особенности материнской платы  GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte,  приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

После появления процессоров, выполненных в стандарте LGA1156 (ядро Linnfield), возникла потребность в соответствующих материнских платах, обеспечивающие поддержку данных процессоров.

Соответствующие изделия сравнительно быстро выпустили все основные производители.

Среди этих производителей была и компания Gigabyte, которая выпустила серию соответствующих материнских плат.

Одной из топовых моделей, обеспечивающих поддержку процессоров, выполненных в стандарте LGA1156 (ядро Linnfield), является плата Gigabyte GA-EP55-UD5, выполненная на основе чипсета Intel P55.

Чипсет Intel P55 Express Chipset (iP55) поддерживает процессоры Intel Core i7/i5, подключаемые через разъем LGA1156 и работающие c шиной DMI.

Комплект является однохабовым.

Это означает, что в комлекте чипсета отсутствует компонента, выполняющая роль северного моста (North Bridge).

Таким образом,  данный чипсет состоит из одной микросхемы iP55, фактически выполняющей роль южного моста (South Bridge).

Эта единственная в чипсете микросхема получила наименование Platform Controller Hub (PCH).

Микросхема PCH поддерживает:

• до 8 портов PCI Express x1,
• до 4 PCI,
• 6 Serial ATA II c RAID,
• до 14 USB 2.0,
• MAC-контроллер Gigabit Ethernet,
• High Definition Audio (7.1) и т. п.

Материнская плата Gigabyte GA-EP55-UD5, созданная на основе iP55,  относится к изделиям топового уровня.

Ее внешний вид приведен на Рис. 1, внешние порты — на Рис. 2.

В Таблице 1, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 1.  Материнская плата GA-EP55-UD5

Рис. 2.  Внешние порты GA-EP55-UD5

Основные технические параметры материнской платы GA-EP55-UD5,  созданной и выпущенной компанией Gigabyte, приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Чипы Arrandale (таблица 1) получают два центральных вычислительных ядра, выполненных по 32 нм технологии, интегрированный контроллер памяти и встроенный графический контроллер, изготовленный с применением 45 нм техпроцесса.

Конструктивно процессоры Arrandale представляют собой многочиповую компоновку на единой подложке. Данные процессоры станут первыми x86-совместимыми мобильными процессорами с интегрированным видеоядром.

Как ожидается, максимальное значение рассеиваемой тепловой энергии (TDP) процессоров Arrandale составит 35 Вт. Здесь надо напомнить, что к традиционному теплообразованию вычислительного ядра необходимо еще прибавить теплообразование контроллера памяти и встроенных видеосредств.

Процессорный блок состоит из монолитного двухъядерного кристалла, выполненный по технологии 32 нм, и кэш-памяти объемом 4 Мбайт. Поддерживаются все свойственные 45-нм поколению процессоров технологии, включая двухпоточные задачи на ядро (развитие Hyper-Threading) и технология ускорения одного из ядер за счет отключения другого (Turbo Boost). Кроме этого компания Intel планирует расширить набор инструкций для ускорения операций шифрования.

Что касается графического ядра, оно будет выпущено по нормам 45 нм и размещено на одном кристалле с двухканальным контроллером памяти DDR3-1333 МГц. Снижение норм техпроцесса позволит поднять рабочую частоту видеопроцессора, а тесная интеграция обещает уменьшение латентности при обращении к графическому ядру, а также повышение пропускной способности шины графической памяти.

Конечно, можно уделять много внимания важнейшим комплектующим, однако ни один компьютер не обходится без внешних интерфейсов, от работы которых зависит эффективность всей системы. Именно поэтому инженеры большое внимание уделяют их совершенствованию, улучшая как традиционные средства, так и создавая новые.

Уже к традиционных интерфейсам относятся, например, USB. Несмотря на его популярность, уже сравнительно давно стало понятно, что стандарт USB 2.0 перестал удовлетворять возросшим требованиям высокопроизводительных систем. Отвечая на запросы рынка, конструкторы активно внедряют в свои разработки новый вариант стандарта USB — USB 3.0, десятикратно увеличивший скорость передачи информации.

Для поддержки новейших HDD, таких как 2 Тбайт Seagate Barracuda XT, используется интерфейс SATA 6 Гбит/сек. Соответствующие модели материнских плат уже выпустили ряд производителей, среди которых компания Gigabyte, представившая линейку плат GA-P55.

Не забыты и другие интерфейсы. Так, например, уже разработаны изделия с видеошиной PCI Express 3.0, продолжают развиваться многоканальные варианты Wi-Fi и WiMAX.

Но пожалуй самой интересной разработкой является новый интерфейс, названный Light Peak. В этой технологии высокоскоростной передачи данных используется оптический кабель. Как утверждается, технология будет готова к массовому производству в 2010 году. Предполагается, что она свяжет между собой ноутбуки, дисплеи высокой четкости, камеры, мультимедийные плееры, док-станции и накопители. Помимо высокой скорости, к достоинствам новой технологии относятся уменьшенные размеры разъемов, более тонкие, длинные и гибкие кабели, чем были доступны до сих пор (рис. 7).

Рис. 7. Чип Light Peak

Характеристики Light Peak приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Выпуск все более совершенных и функциональных процессоров стал возможен благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В настоящее время компания Intel находится в завершающей стадии внедрения технологии массового производства с нормами 32 нм. Однако компания Intel уже опробовала опытный выпуск полупроводниковых чипов, созданных по нормам 22 нм. Ими традиционно стали чипы памяти SRAM.

Микросхемы SRAM, произведенные с применением техпроцесса 22 нм — это массив ячеек памяти емкостью 364 млн бит из 2,9 млрд транзисторов (рис. 6), где каждая ячейка SRAM занимает площадь 0,092 кв. мм. Это примерно вдвое больше плотности, достигаемых при работе с 32-нм техпроцессом.

Тестирование новых техпроцессов Intel на чипах памяти SRAM и соответствующей логической обвязке в рамках стратегии “тик-так” является шагом перед следующим этапом — выпуском процессоров с соблюдением этих норм производства.

Рис. 6. Пластина с чипами, произведенными по технологии 22 нм

Необходимо отметить, что переход на 22 нм нормы заключался в масштабировании разработок предыдущих поколений на новые, более тонкие нормы производства. Для нового техпроцесса пришлось разрабатывать сложнейшие многослойные фотомаски с фазовым сдвигом, применять иммерсионную (с погружением в жидкость) фотолитографию с двойным проходом и множество других инженерных ухищрений. В дополнение к этому пришлось значительно усовершенствовать сами транзисторы, в которых используются новые специальные материалы.

А первые процессоры согласно традиции появятся примерно через два года. К тому времени среди процессоров утвердится микроархитектура Sandy Bridge, а пока и в настольных, и в мобильных системах доминирующей останется микроархитектура Nehalem.

Первыми мобильными процессорами с микроархитектурой Nehalem стали соответствующие четырехъядерные модели, ранее известные под кодовым именем Clarksfield. Для их поддержки был выпущен чипсет — Mobile Intel PM55 Express Chipset.

А в 2010 году запланирован выход гибридных двухъядерных процессоров Arrandale, созданных по технологии 32 нм (таблица 1).

Таблица 1. Процессоры микроархитектуры Nehalem

Основные характеристики процессоров Arandale приведены  в следующей части  данной статьи. В этой же части рассмотрены некоторые тенденции, связанные с совершенствованием компьютерных комплектующих и узлов.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В качестве иллюстрации высокой производительности 32-нанометровых процессоров на Форуме была продемонстрирована система, сердцем которой явился шестиядерный процессор с кодовым именем Gulftown.

Данный процессор способен обрабатывать данные в 12 потоков (рис. 4).

Этот процессор может быть установлен во многие модели существующих материнских плат, разработанные на основе Intel X58, конечно, конечно, после соответвующего обновления программного кода BIOS.

Рис. 4. Смена топовой модели процессоров LGA1366

Необходимо отметить, что поставки 32 нм процессоров уже начались. Но  массовые поставки ожидаются в первом квартале 2010 года.

А после Westmere должен выйти следующий 32-нм процессор Intel, созданный уже по следующей после Nehalem микроархитектуре (рис. 1).

Данная разработка известна под кодовым наименованием Sandy Bridge. У одноименного процессора графическое ядро будет уже не просто в одном корпусе с вычислительным ядром, но интегрировано с ним уже на одном полупроводниковом кристалле.

Sandy Bridge будет поддерживать набор команд AVX для ускоренной работы с числами с плавающей запятой, обработки видео и сокращения времени выполнения приложений, интенсивно использующих вычислительные ресурсы, например, мультимедийных программ.

На Форуме были продемонстрированы системы на базе Sandy Bridge, на которых запускались различные приложения по работе с видео и 3D-графикой.

В этом году исполняется 40 лет одному из самых известных законов, определяющих развитие отрасли. В 1969 году Intel Гордон Мур (Gordon Moore), являющийся одним из основателей компании Intel, на основе доступных ему данных предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в сложных микросхемах. Теперь это называется законом Мура (Moore’s Law).

Здесь следунт напомнить, каким образом произошло открытие данного закона. Оказывается, все было очень просто.

Журнал по электронике попросил Гордона Мура предсказать развитие полупроводниковой индустрии на следующие 10 лет. Необходимо отметить, что в то время микросхемы, доступные на рынке, содержали до 30 компонент на чипе. Однако в лаборатории был уже 60-компонентный экспериментальный чип. Гордон Мур выполнил экстраполяцию на период 10 лет и получил сформулированную выше закономерность, предсказывающую появление очень сложных чипов с несколькими десятками тысяч транзисторов.

Как оказалось, предсказание на несколько лет вперед темпа усложнения архитектуры электронных чипов оказалось намного более точным, чем кто-либо ожидал.

Рис. 5. Закон Мура

Остается напомнить, что все это стало возможным благодаря регулярным улучшением полупроводниковых технологических процессов.

В дальнейшем период смены технологий был откорректирован и определен в два года, и с удивительным постоянством соблюдается уже не один десяток лет.

Как следствие регулярного уменьшения масштабов, которыми оперируют инженеры, растет плотность размещения транзисторов: плотность размещения транзисторов удваивается каждые два года. А следствием этого процесса является возможность усложнять архитектуру процессоров.

Все зто стало возможным благодаря регулярной модификации полупроводниковых технологий.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые планы по совершенствованию полупроводниковых техпроцессов и микроархитектур.
    

>>    Часть 4