Евгений Рудометов 
 

В своем процессорном бизнесе компания Intel использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock. Эта стратегия предусматривает поэтапное внедрение нового техпроцесса, затем новой архитектуры. При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем техпроцессе, а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой микроархитектуре процессорных ядер.

Это стратегия реализуется уже несколько лет. В соответствии с ранее озвученными планами компания Intel выпустила очередную генерацию своих процессоров, известных как Sandy Bridge.

Все они являются «наследниками» Westmere, оснащены 2/4 процессорными ядрами, а также встроенными графическими средствами (встроенной графикой) и встроенным контроллером оперативной памяти.

В названиях моделей сохранились привычные наименования Core i7 / i5 / i3. Но в отличие от предшественников их наименования дополнены соответствующими цифро-буквенными символами.

Рис. 1.  Очередной этап стратегии Tick-Tock

Для поддержки своих процессоров Sandy Bridge компания Intel предлагает несколько чипсетов, которые ориентированы на разные сегменты рынка.

Первыми чипсетами, ориентированными на системы с процессорами Sandy Bridge, стали Intel P67 и Intel H67.

Первый из них — Intel P67, он предназначен для использования в паре с дискретными видеокартами. Он поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт и подойдет для энтузиастов.

Второй из них — Intel H67, он является единственным на момент выпуска первых предcтавителей Sandy Bridge чипсетом, предоставляющим возможности интегрированной графики, это удачный выбор для тех, кто хочет использовать преимущества интегрированного графического ядра.

Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0, но не поддерживают USB 3.0. Еще они поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с. И что интересно, ни один из чипсетов не поддерживает традиционную шину PCI.

Необходимо отметить, что новые процессоры в дополнение в своем наименовании Core i7/i5/i3 получили еще и цифру 2 в цифровом индексе.

Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса, тем не менее, в ряде случаев он присутствует:

• «S» — экономичные модели,
• «T» — еще более экономичные модели.

Суффикс «М» — мобильная модель, «QМ» обозначает, что в данной мобильной модели 4 вычислительных ядра, «XМ» — экстремальная (Extreme Edition) мобильная модель, у которой в ущерб тепловыделению достигается максимальные уровни производительности.

Процессоры Sandy Bridge используют новый интерфейс процессора — LGA1155. Он несовместим с LGA1156, используемым с процессорами Lynnfield и Clarkdale (однако, можно использовать прежние кулеры под LGA1156). Как результат, требуется смена материнской платы.

И все основные производители плат не остались в стороне от этого процесса. Среди них и компания Gigabyte, выпустившая под процессоры Sandy Bridge несколько линеек материнских плат, основой которых послужили перечисленные выше чипсеты.

В числе первых своих изделий компания Gigabyte предложила 14 моделей, среди которых на основе чипсета Intel P67 она выпустила 6 моделей, отличающихся функциональными возможностями.

Более подробно о материнских платах —  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 1 
  

В материнских платах 900-й серии по-прежнему актуальными и перспективными технологиями являются CrossFireX и SLI.

Реализация данных технологий обеспечивает нескольким видеокартам совместно обрабатывать видеоинформацию каждого видеокадра. При этом чипсеты AMD 900-й серии обеспечивают поддержку до 4 видеоадаптеров.

Однако в старших моделях материнских плат Gigabyte конструкторам и технологам удалось расширить возможности чипсетов AMD 900-й серии и реализовать шесть видеослотов (рис. 3 и рис. 4).

Рис. 3.  Реализация шести видеослотов GA-990FXA-UD7

Рис. 4.  Элементы видеоподсистемы GA-990FXA-UD7

Необходимо отметить, что материнские платы 900-й серии оснащается процессорным разъемом AM3+. При этом все платы этой серии полностью совместимы с процессорами AM3. К ним, к слову сказать, относятся модели AMD Phenom II и Athlon II.

Конечно, реализованная совместимость обеспечивает не только преемственность, но и возможность модернизации компьютерных систем. Это достигается  заменой процессоров с разъемом AM3 на модели семейства AM3+.

Остается добавить, что на материнских платах с AM3+ реализована и достаточно эффективная схема питания.

Некторые особенности энергопитания материнских плат 900-й серии рассмотрены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 4 
  

Производительность GA-EG45M-DS2H

Тестовая система:

• процессоры — Intel Core 2 Extreme QX9770 (QX9770) и Intel Core 2 Quad Q6600 (Q6600),
• материнская плата — GA-EG45M-DS2H, память — 4 Гбайт DDR2,
• видео — встроенная графика,
• HDD — 750 Гбайт.

Результаты тестирования GA-EG45M-DS2H с приведены в Таблице 2 и Таблице 3.

Таблица 2.  Результаты тестирования с QX9770

Таблица 3.  Результаты тестирования с Q6600

Материнская плата GA-EG45M-DS2H продемонстрировала неплохие уровни производительности.

Правда, встроенные видеосредства не могут конкурировать с топовыми видеокартами, поэтому данная материнская плата вряд ли поразит любителей экстремальных игр, требующих высоких параметров производительности не только от центрального процессора, но и от видеоподсистемы.

Однако она эффективна в задачах мультимедиа. Так например, система, собранная на базе GA-EG45M-DS2H, беспроблемно воспроизводила видеофайлы стандартов HD 720p и HD 1080р.  

Остается отметить, что материнская плата GA-EG45M-DS2H обладает и неплохим разгонным потенциалом. В процессе тестирования она продемонстрировала сравнительно высокие уровни производительности и устойчивости на повышенных частотахих работы. Это достигнуто благодаря использованию в составе GA-EG45M-DS2H качественных комплектующих и тщательному дизайну материнской платы.

Материнская плата  GA-EG45M-DS2H  была предоставлена московским офисом компании Gigabyte
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов
 

  >>    Часть 2 
  

Материнская плата Gigabyte GA-EG45M-DS2H (GA-EG45M-DS2H) поддерживает работу процессоров Intel микроархитектуры Intel Core, включая двух и четырехъядерные модели, выполненные по технологии 45 нм. 

К таким моделям относятся Intel Core 2 Extreme/Duo/Quad, Pentium Dual-Core / Celeron c разъемом LGA775 и с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus), обеспечивающей передачу данных с частотами 1333/1066/800 МГц.

Для охлаждения микросхем чипсета используются пассивные средства, представленные радиаторами. Отказ от вентиляторов делает материнскую плату полностью бесшумной.

Обеспечению высокой производительности способствует подсистема памяти. Режим работы модулей памяти DDR2 1066/800/667 с объемом до 16 Гбайт может быть одноканальным или двухканальным. Частота 1066 МГц поддерживается в режиме оверклокинга.

Видеоподситема представлена встроенными в чипсет видеосредствами. Поддерживается аппаратное декодирование видео для плавного и качественного воспроизведения HD контента и Blu-ray дисков. Реализован встроенный интерфейс HDMI для воспроизведения видео высокого разрешения (1080) с поддержкой HDCP. Это дает возможность создавать на базе данной платы  мультимедийные системы с поддержкой видео высокой четкости.

В случае необходимости через интерфейс PCI Express x4 может подключаться внешняя видеокарта, созданная на дискретных элементах.

За управление устройствами ввода-вывода отвечает вторая компонента чипсета, представленная микросхемой Intel ICH10R, выполняющей традиционную роль South Bridge.

Данной микросхемой Intel ICH10R поддерживается пять HDD c интерфейсом SATA2 и два устройства IDE. Еще один накопитель может быть подключен через интерфейс eSATA2. Этот скоростной интерфейс, разъем которого выведен на заднюю панель материнской платы, предоставляет возможность подключения внешних накопителей. Ну а в случае необходимости несколько внутренних HDD могут быть организованы в массив RAID с реализацией RAID 0/1/10/5.

Архитектура материнской платы GA-EG45M-DS2H представлена на Рис. 4.

Рис. 4.  Архитектура Gigabyte GA-EG45M-DS2H

Из особенностей архитектуры следует отметить:

• Dual BIOS (использование дополнительной микросхемы с копией кода BIOS),
• аудиоподсистему c реализацией Intel High Definition Audio (до 8 каналов, HDA-кодек Realtek ALC889A, отношение сигнал/шум, обеспечиваемое данным кодеком, составляет 106 дБ),
• сетевой контроллер Gigabit Ethernet с передачей информации со скоростью до 1000 Мбит/с, 
• интерфейсы USB 2.0 и IEEE1394a.

Еще одной особенностью архитектуры Gigabyte GA-EG45M-DS2H является встроенный модуль TPM с 2048-разрядным шифрованием. По замыслу конструкторов платы этот модуль должен обеспечивать аппаратное шифрование и дешифрование для поддержки ключей на базе цифровой подписи. В настоящее время этот модуль является опциональным, так как поставки таких средств в некоторые страны,  к сожалению,  включая и Россию,  ограничены законодательством этих стран.

Рассмотрение особенностей материнской платы GA-EG45M-DS2H продолжено  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 2 
  

Плата GA-EG45M-DS2H, созданная на основе чипсета iG45, поддерживает работу высокопроизводительных процессоров Intel, включая двух и четырехъядерные модели, выполненные по технологии 45 нм.

Для охлаждения микросхем чипсета iG45 используются пассивные средства, представленные радиаторами. Отказ от вентиляторов делает систему бесшумной.

Обеспечению высокой производительности способствует подсистема памяти. Режим работы модулей памяти DDR2 1066/800/667 с объемом до 16 Гбайт может быть одноканальным или двухканальным. Частота 1066 МГц поддерживается в режиме оверклокинга.

Видеоподситема представлена встроенными в чипсет видеосредствами. Поддерживается аппаратное декодирование видео для плавного и качественного воспроизведения HD контента и Blu-ray дисков. Реализован встроенный интерфейс HDMI для воспроизведения видео высокого разрешения (1080) с поддержкой HDCP. Это дает возможность создавать на базе данной платы  мультимедийные системы с поддержкой видео высокой четкости.

В случае необходимости через интерфейс PCI Express x4 может подключаться видеокарта.

За управление устройствами ввода-вывода отвечает вторая компонента чипсета, представленная микросхемой Intel ICH10R. Платой Платой поддерживается пять HDD c интерфейсом SATA2 и два устройства IDE. Еще один накопитель может быть подключен через интерфейс eSATA2. Этот скоростной интерфейс, разъем которого выведен на заднюю панель материнской платы, предоставляет возможность подключения внешних накопителей. Ну а в случае необходимости несколько внутренних HDD могут быть организованы в массив RAID с реализацией RAID 0/1/10/5.

Из особенностей архитектуры следует отметить Dual BIOS (использование дополнительной микросхемы с копией кода BIOS), аудиоподсистему c реализацией Intel High Definition Audio (до 8 каналов, HDA-кодек Realtek ALC889A, отношение сигнал/шум 106 дБ), сетевой контроллер Gigabit Ethernet, а также интерфейсы USB 2.0 и IEEE1394a.

Встроенный модуль TPM с 2048-разрядным шифрованием обеспечивает аппаратное шифрование и дешифрование для поддержки ключей на базе цифровой подписи.

Энергоснабжение элементов платы осуществляется через систему импульсных преобразователей. В их составе используются дроссели с ферритовыми сердечниками, качественные транзисторы и твердотельные конденсаторы. Это позволило уменьшить потери и увеличить кпд преобразователей.

Встроенные в архитектуру платы GA-EG45M-DS2H средства мониторинга  предоставлят возможность контроля основных параметров.

Из реализованных традиционных фирменных средств следует отметить традиционные Virtual Dual BIOS, Q-Flash, Xpress Recovery2, Xpress Install и, конечно, утилита управления Easy Tune 5 Pro. Реализованные средства overclocking позволяют гибко управлять производительностью системы, например, установить частоту процессорной шины 1600 МГц, а памяти — 1066 МГц.

В дополнение к упомянутым функциональным возможностям в данной плате инжененры Gigabyte реализовали технологию Dynamic Energy Saver Advanced. Эта технология призвана обеспечить экономное использование электроэнергии за счет динамического изменения числа используемых фаз питания. В результате удается снизить энергопотребление, и, следовательно, уменьшить еще и уровень теплообразования. А это в свою очередь снижает нагрузку на системы охлаждения элементов и способствует уменьшению уровня акустического шума.

В дополнение к перечисленным функциональным возможностям данная плата поддерживает ставшими уже традиционными операционные системы Microsoft Windows VISTA/XP.

Производительность GA-EG45M-DS2H

Тестовая система:

• процессор — Intel Core 2 Quad Q6600 (технология — 65 нм, частота ядра — 2,4 ГГц, L2 — 8 Мбайт, шина — 1066 МГц),
• материнская плата — GA-EG45M-DS2H,
• память — 4 Гбайт DDR2,
• видео — встроенная графика,
• HDD — 750 Гбайт.

Результаты тестирования приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Результаты тестирования

Материнская плата Gigabyte GA-EG45M-DS2H продемонстрировала сравнительно высокие уровни производительности и устойчивости. Это достигнуто благодаря тщательному дизайну и использованию качественных комплектующих.

Материнская плата GA-EG45M-DS2H 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 
  

Для поддержания оптимальных температурных режимов микросхем чипсета iX58 и элементов VRM инженеры Gigabyte использовали компактные радиаторы, соединенные тепловыми трубками (технология Silent-Pipe). При этом, как и в ряде некоторых ранее объявленных топовых моделей, созданных на чипсетах предыдущих разработок, в конструкции радиатора на микросхеме IOH чипсета X58 заложена возможность водяного охлаждения.

Как альтернативу, конструкторы платы предложили решение, предусматривающее установку дополнительной системы охлаждения. Эта система выполнена в виде отдельного,сменного модуля, получившего наименование Hybrid Silent-Pipe. Данный модуль составлен из радиаторов, соединенных тепловыми трубками. Этот модуль крепится к радиатору на микросхеме IOH

Обеспечению высокой производительности компьютерной системы способствует подсистема памяти, рассчитанная на использование модулей памяти DDR3 1333/1066/800. Но здесь необходимо отметить, что контроллер памяти встроен не в чипсет, как это было когда-то, а уже непосредственно в процессор Intel Core i7.  

В архитектуре материнской платы присутствуют три видеослота. Два из них могут работать как PCI Express x16 (стандарт PCI Express 2.0), третий только как PCI Express x8. При этом использование третьего видеослота ограничивает скорость второго до скорости x8 (Рис. 4). Наличие нескольких видеослотов предоставляет возможность поддержки режимов SLI/CrossFireX, обеспечивающих совместную обработку видеопотока несколькими видеокартами.

Рис. 4. Реализация нескольких видеослотов

За управление устройствами ввода-вывода в материнской плате GA-EX58-EXTREME используется ставшая уже традиционной для топовых плат  микросхема ICH10R. Кроме традиционных интерфейсов PCI, PCI Express, USB и SATA, она поддерживает еще и функции RAID для накопителей SATA. Данная микросхема содержит контроллеры шести SATA2 (по 3 Гбайт/с), способные работать в RAID-массиве. Для расширения функциональных возможностей GA-EX58-EXTREME конструкторы дополнили ICH10R микросхемой GIGABYTE SATA2. Эта микросхема вместе с двумя дополнительными чипами JMB322 предоставляет один порт IDE (два устройства) и четыре порта SATA2 с RAID.

В архитектуре материнской платы GA-EX58-EXTREME используются два канала Gigabit (10/100/1000 Mbits/s) LAN, созданных на основе двух микросхем Real 8111D. Такое решение предоставляет возможность повысить скорость и надежность передачи данных в компьютерных сетях.

Для поддержки аудиовозможностей использован качественный аудиокодек ALC889A стандарта High Definition Audio с паспортным значением сигнал/шум 106 дБ. Обычно решения, созданные на основе данной микросхемы, обеспечивают высокие параметры:

• динамический диапазон — более 90 дБ,
• неравномерность АЧХ в диапазоне 40 Гц — 15 кГц — менее 0,05 дБ,
• чрезвычайно низкие значения гармонических искажений.

Энергоснабжение элементов материнской платы GA-EX58-EXTREME осуществляется через систему импульсных преобразователей. При этом для процессора предусмотрено 12 фаз питания, а для подсистем видео и оперативной памяти — по две на каждую из подсистем. Для повывшения экономичности и надежности используются дроссели с ферритовыми сердечниками, качественные транзисторы и твердотельные конденсаторы.

Встроенные в архитектуру GA-EX58-EXTREME средства мониторинга обеспечивают контроль напряжений, температуры, вращения вентиляторов. А интегрированные индикаторы предоствляют пользователю удобный контроль за состоянием системы.

Из фирменных разработок, реализованных в GA-EX58-EXTREME, следует отметить: @BIOS, Q-Flash, Virtual Dual BIOS, Download Center, Xpress Install, Xpress Recovery2, EasyTune, Dynamic Energy Saver Advanced, Time Repair, Q-Share. Часть из них используется в режимах overclocking, позволяющих расширить диапазон компонентов и существенно повысить производительность компьютерной системы.

Особо следует отметить, что в данной плате инженеры реализовали расширенные возможности Power Saving,  предназначенные для настройки технологии Dynamic Energy Saver (DES). Данная технология призвана обеспечить экономное использование электроэнергии за счет динамического изменения числа используемых фаз питания. Кроме того, данная технология позволяет уменьшить уровень теплообразования, что снижает нагрузку на средства охлажденияи даже в режимах разгона.

Остается отметить, что данная плата поддерживает операционные системы Microsoft Windows VISTA/XP/2000.

Особенности и результаты тестирования материнской платы Gigabyte GA-EX58-EXTREME, созданной на основе чипсета iX58, приведены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Для поддержки процессоров Sandy Bridge компания Intel в момент их объявления предлагает два чипсета для настольных компьютеров:

• Intel P67,
• Intel H67.

Первый чипсет, Intel P67, предназначен для использования в паре с дискретными видеокартами. Он поддерживает распределение 16 линий контроллера PCI Express среди нескольких видеокарт и подойдёт для энтузиастов.

Рис. 8.  Чипсет Intel P67

Второй, Intel H67, является единственным на момент объявления микроархитектуры Sandy Bridge выбором для тех, кто хочет использовать преимущества интегрированного графического ядра в настольных компьютерах.

Рис. 9.  Чипсет Intel H67

Оба чипсета поддерживают 14 портов USB 2.0, но не поддерживают USB 3.0. Еще они поддерживают до шести портов SATA, два из которых могут работать со скоростью передачи 6 Гбит/с.

Таблица 3. Основнык характеристики чипсетов Intel P67/H67 

И что особенно интересно, ни один из чипсетов не поддерживает традиционную шину PCI. Однако это не означает полный отказ от этой шины в компьютерных системах. Очевидно, что в случае необходимости производители материнских легко реализуют PCI с помощью специализированных микросхем, подключаемых к линиям PCI Express. Это же касается и других интерфейсов и функций, не поддерживаемых данными чипсетами.

В следующей части  данной статьи рассмотрены производительность, разгон и перспективы.
    

>>    Часть 8  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В новых процессорах, созданных на основе новой микроархитектуры (рис. 5), по-прежнему присутствуют по 32 Кбайт кэша инструкций и данных первого уровня (L1), а также  256 Кбайт кэша второго уровня (L2) у каждого ядра. Однако микроархитектура Sandy Bridge включает теперь еще и кэш инструкций нулевого уровня (L0). Он содержит до 1500 декодированных микроопераций. Теперь, если декодер обнаруживает во входном потоке команд находящиеся в кэше уже перетранслированные ранее инструкции, он сразу заменяет их на внутренние микрокоманды без нового декодирования. Наличие кэша результатов декодирования позволяет существенно разгрузить декодер, который является достаточно энергоемкой частью процессора. В результате указанная модификация внутреннего устройства ядер позволяет экономить энергию и повышает пропускную способность.

Рис. 5.  Топология полупроводникового кристалла Sandy Bridge 

Еще одним важным усовершенствованием является улучшение блока предсказания ветвлений. Это важно, так как неправильное прогнозирование ветвления приводит к необходимости остановки и полного сброса конвейера. В результате, ошибки предсказателя влекут за собой не только снижение производительности, но и необходимость дополнительных затрат энергии для повторного заполнения конвейера. Количество правильно прогнозируемых ветвлений выросло в Sandy Bridge по сравнению с предшественником более чем на 5 %, что с учетом высоких показателей предыдущих микроархитектур является очень значительным достижением.

На рис. 6 приведены основные характеристики Sandy Bridge — второго поколения Intel Core.

Рис. 6.  Основные характеристики второго поколения Intel Core 

Рассматривая реализованные в Sandy Bridge инновации и сравнивая их с предыдущей микроархитектурой, необходимо отметить, что изменения коснулись и блока переупорядочивания инструкций — одного из важнейших узлов современных процессоров. Следствием усовершенствований явились не только ликвидация лишних пересылок данных, но и устранение многократных дублирований содержимого регистров. Это существенно увеличило эффективность использования доступных ресурсов и повысило скорость обработки информации.

С целью повышения производительности был расширен и набор команд. Процессоры, созданные на основе новой микроархитектуры, являются первыми решениями с поддержкой улучшенных векторных вычислений Intel Advanced Vector Extension (Intel AVX) —256-разрядного набора инструкций к SSE. Intel AVX будут полезны для реализации целого ряда мультимедийных, финансовых или научных алгоритмов.

Принципиальное отличие новой разработки — Intel AVX от предыдущих наборов векторных инструкций семейства SSE заключается в увеличении разрядности операндов со 128 до 256 бит, так что для многих задач они дадут возможность обрабатывать большие объемы данных с меньшими затратами.

С целью дальнейшего повышения производительности модернизации подверглась и технология Intel Turbo Boost. Как и в предыдущих разработках, в случае загрузки не всех процессорных ядер она обеспечивает автоматическое увеличение тактовой частоты работы тех из них, которые остаются активными.

В следующей части  данной статьи приведено дальнейшее рассмотрение технологии Intel Turbo Boost, а также других инноваций, реализованных в Sandy Bridge.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

В результате исчерпания ресурса дальнейшего роста производительности компания Intel решила существенно модифицировать микроархитектуру процессорных ядер, и на основе проделанной работы выпустить новые ЦП.

Это, кстати, предусматривает и упомянута выше стратегия регулярной модификации технологических процессов и процессорных микроархитектур, получившая наименование Intel Tick-Tock.

Эволюция процессорных микроархитектур представлена на рис. 3.  

Рис. 3.  Эволюция процессорных микроархитектур

Итак, как результат, дальнейшего развития техпроцессов и процессорных микроархитектур, осуществляемого в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock, компанией Intel было сразу объявлено 29 моделей, объединенных под кодовым именем Sandy Bridge. При этом из объявленного набора 14 процессоров предназначены для настольных компьютеров и 15 — для мобильных ПК. Конечно, в дальнейшем число моделей будет увеличиваться, постепенно замещая модели предыдущих поколений.   

Оценивая очередные результаты эволюции процессорной микроархитектуры, необходимо отметить, что все они являются «наследниками» Westmere.

Новые модели оснащены двумя или четырьмя процессорными ядрами, а также встроенными графикой и контроллерами памяти, то есть как и в случае их предшественников в лице моделей Westmere.

Для подчеркивания преемственности разработок новая микроархитектура Sandy Bridge в ряде документов обозначается как 2-nd Generation Intel Core — второе поколение Intel Core.

Кроме того, в названиях новых моделей сохранились уже привычные наименования Core i7/i5/i3. Однако в обозначении новых моделей их дополнили соответствующими цифро-буквенными символами (рис. 4).

Рис. 4.  Пример обозначения новых моделей ЦП

Новые процессоры получили цифру «2» в цифровом индексе, который традиционно обозначает отличительный номер модели.

Обычно настольные варианты лишены буквенного суффикса. Тем не менее, в ряде случаев он присутствует. В этом случае он обозначает наличие дополнительных характеристик:

• «К» указывает на разблокированный множитель,
• «S» — экономичные модели,
• «T» — еще более экономичные модели,
• «М» — мобильная модель,
• «QМ» обозначает, что в данной мобильной модели 4 вычислительных ядра,
• «XМ» — экстремальная (Extreme Edition) мобильная модель, у которой в ущерб тепловыделению достигается максимальные уровни производительности. 

Тема инноваций, реализованных в микроархитектуре Sandy Bridge, продолжена  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Семейство процессоров Westmere — это модели с еще большей интеграцией по сравнению с семейством Nehalem.

Повышение уровня интеграции стало возможным после внедрения полупроводниковой технологии 32 нм, сменившей техпроцесс 45 нм. В результате новые модели получили в дополнение к процессорному ядру и встроенному контроллеру памяти, что было опробовано в предыдущих разработках, представленных моделями Bloomfield, Lynnfield и Clarksfield, еще и интегрированную графику. Это обстоятельство означает окончательняй перенос основных функций северного моста чипсета уже непосредственно в процессор.

Линейка Westmere для массовых настольных решений представлена моделями с кодовым именем  Clarkdale.

Основные характеристики Clarkdal:

• технология 32 нм,
• шина DMI,
• 2 ядра,  4 потока (есть модели с 2 потоками),
• кэш-память объемом 4 Мбайт (есть модели с 3 Мбайт),
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,
• встроенные графические средства,
• разъем LGA1156.

Соответствующие двухъядерные модели, созданные для мобильных систем получили наименование Arrandale.

Основные характеристики Arrandale:

• технология 32 нм,
• шина DMI,
• 2 ядра, 2/4 потока,
• кэш-память объемом 2/3/4 Мбайт,
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,
• встроенные графические средства,
• разъемы PGA988 или  BGA1288.

К слову сказать, на основе накопленного опыта Bloomfield после освоения техпроцесса 32 нм были выпущены модели Golftown.

Эти модели, относящиеся к семейству Westmere, ориентированы на мощные компьютерные системы и по замыслу их создателей призваны заменить модели Bloomfield, созданные на основе технологии 45 нм.

Основные характеристики Golftown:

• технология 32 нм,
• шина QPI, 
• 6 ядер и 12 потоков,
• кэш-память объемом 12 Мбайт
• встроенный контроллер трех каналов памяти DDR3,
• разъем LGA1366.

На рис. 2 приведены сравнительные характеристики моделей Nehalem и Westmere.

Рис. 2.  Сравнительные характеристики моделй Nehalem и Westmere

Процессоры созданные на основе указанных разработок вышли на рынок под именами Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3, а также Intel Pentium и Intel Celeron. Данные модели подтвердили, как и ожидалось от них, свои высокие показатели производительности и энергоэффективности, превышавшие параметры предыдущих решений.

Однако, несмотря на их совершенство, конструкторы понимали, что внутренняя микроархитектура их ядер уже практически исчерпала ресурс дальнейшего роста производительности. Исчерпала ресурс даже с учетом всех усовершенствований топологии ядер и возможностями, открывшимися благодаря переходу от технологии 45 нм к 32 нм.

Следующий после Westmere этап развития процессорных микроархитектур представлен  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Повышение производительности центральных процессоров (ЦП) уже несколько лет осуществляется в основном за счет увеличения числа ядер, а также за счет совершенствования их внутренней микроархитектуры и полупроводниковых технологий. Именно по этому пути пошли все производители, включая компанию Intel.

Компания Intel использует стратегию развития полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур под названием Tick-Tock.

Cтратегия Intel Tick-Tock предусматривает поэтапное внедрение сначала нового технологического процесса (техпроцесса), связанного с уменьшением размеров (уменьшением масштаба литографии) элементов на полупроводниковых кристаллах, составляющих основу процессорных ядер.

Следующий этап стратегии Intel Tick-Tock — это разработка и внедрение новой микроархитектуры.

Несколько этапов эволюции техпроцессов и микроархитектур представлено на рис. 1.

Рис. 1.  Стратегия Tick-Tock

Это означает, что в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем, хорошо отлаженном полупроводниковом техпроцессе. На следующем этапе уже на основе зрелой и уже хорошо известной во всех тонкостях микроархитектуре отлаживается новый и пока неотработанный во всех тонкостях полупроводниковый техпроцесс, который традиционно характеризуется меньшими размерами элементов. И далее процесс повторяется, то есть на отлаженном процессе создается новая, более совершенная микроархитектура.

Именно так, как описано выше, в соответствии со стратегией Intel Tick-Tock в 2006 году были представлены процессоры с микроархитектурой Core. На ее основе были выпущены процессоры семейства Merom/Conroe, созданных по технологии 65 нм, и семейства Penryn — 45 нм.

В дальнейшем пришла очередь микроархитектуры с кодовым именем Nehalem. На ее основе выпущены модели семейств Nehalem, созданные по технологии 45 нм, и Westmere — 32 нм (рис. 2).

Cемейство Nehalem представлено моделями для настольных ПК с кодовыми наименованиями Bloomfield, отличительным признаком которых является встроенный контроллер памяти, и Lynnfield — со встроенным контроллером памяти и встроенными видеоконтроллером.

Основные характеристики Bloomfield:

• технология 45 нм,
• шина QPI, 
• 4 ядра и до 8 потоков,
• встроенный контроллер трех каналов памяти DDR3,
• разъем LGA1366.

Основные характеристики Lynnfield:

• технология 45 нм, 
• шина DMI,
• до 4 ядер и до 8 потоков,
• встроенный контроллер двух каналов памяти DDR3,
• встроенный видеоконтроллер PCI Express 2.0 конфигураций 1х16 или 2х8,  
• разъем LGA1156.

Мобильным вариантом Lynnfield стали четырехъядерные модели Clarksfield, ориентированные на мощные ноутбуки.

В следующей части  данной статьи продолжена тема эволюция полупроводниковых технологий и микроархитектур процессорных ядер.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов
 

Компактные, 2,5-дюймовые модели накопителей на жестких магнитных дисках (HDD) линейки Seagate Momentus 5400.6, ориентированные на мобильные компьютеры, по сравнению со своими предшественниками характеризуются еще более высокими технически и эксплуатационными параметрами.

В первую очередь это касается высокой информационной емкости. Так, например, для старшего представителя линейки накопителей Seagate Momentus 5400.6 значение информационной емкости составляет 500 Гбайт, то есть достигло полутерабайта.

Указанный уровень емкости достигнут благодаря внедрению в модели данной линейки накопителей новейших технологий и элементов в конструкцию накопителей. Это позволило повысить плотность записи информации, что положительно отразилось не только на параметрах емкости, но и на производительности 2,5-дюймовых HDD.

Оценивая достижения компании Seagate в области компактных накопителей, выпускаемых для сектора мобильных решений, необходимо отметить, что вместе с ростом плотности информации на магнитных дисках (а следовательно, и емкости HDD) конструкторам удалось сохранить и сравнительно высокую скорость их вращения. Так, для моделей линейки Seagate Momentus 5400.6 скорость вращения сохраняется на уровне 5400 об/мин. Это означает, что она соответствует скорости вращения дисков в моделях предыдущих линеек Momentus, обладающих меньшей информационной емкостью и, кстати, меньшей производительностью.

Внешний вид старшего представителя накопителей на жестких магнитных дисках линейки Momenus 5400.6 представлен на Рис. 1.
     

Рис. 1. 2,5-дюймовый накопитель на жестких магнитных дисках Seagate Momentus 5400.6 объемом 500 Гбайт
      

Линейка накопителей на жестких магнитных дисках линейки 2,5-дюймовых HDD Momentus 5400.6 состоит из моделей емкостью 120, 160, 250, 320, 500 Гбайт.

Другие важнейшие технические параметры:
  -  объем встроенной кэш-памяти — 8 Мбайт,
  -  внешний интерфейс — Serial ATA (SATA).

Здесь следует отметить, что накопители линейки Momenus 5400.6 рассчитаны на интерфейсы SATA со скоростями 3 Гбит/с, но могут работать и с контроллерами 1,5 Гбит/с. Переключение с большей на меньшую скорость осуществляется с помощью установки перемычки в специальный разъем.

Согласно техническим параметрам, приведенным на фирменном сайте компании Seagate, модели Momentus 5400.6 обладают еще и высокой энергоэкономичностью.

Модели накопителей линейки Momentus 5400.6 способны выдерживать удары значительной величины: в рабочем состоянии — до 350 G, а в нерабочем — до 1000 G.

Высокая ударопрочность и надежность конструкции совместно с энергоэкономичностью моделей данной линейки позволяют использовать накопители в различных устройствах, эксплуатация которых осуществляется в сложных условиях эксплуатации. К таким устройствам относятся, например, многочисленные варианты ноутбуков, нетбуков и других компьютерных систем, ориентированных на использование в мобильных условиях. Кроме того, это могут быть различные компактные, мобильные внешние накопители высокой информационной емкости, применяемые для оперативного использования (записи/чтения), переноски и длительного, энергонезависимого хранения программ и данных.

Остается добавить, что в линейке Momenus 5400.6 имеются модели со встроенными датчиками ускорений. Такие модели имеют  букву “G” в конце технического наименования, например, ST9500325ASG.

Наличие встроенных датчиков ускорений обеспечивает при падениях и ударах экстремальную парковку магнитных головок. Это оберегает магнитные головки и пластины накопителей от повреждений, что не только продлевает время безаварийной эксплуатации, но и сохраняет информацию.       

Что же касается реальных емкости и производительности компактных накопителей новой линейки, то эти параметры можно оценить на основе результатов тестирования старшей модели Momentus 5400.6 — ST9500325AS, обладающей информационной емкостью 500 Гбайт.
      

Тестирование 500 Гбайт HDD Seagate Momentus 5400.6

Конфигурация системы, используемой в тестировании:

• Материнская плата — Intel D975XBX (Чипсет i975X),
• Процессор — Intel Core 2 Extreme X6800 (ядро — Conroe, количество ядер — 2, техпроцесс — 65 нм, тактовая частота ядра — 2,93 ГГц, кэш-память втрого уровня — 4 Мбайт, частота предачи данных по системной шине — 1066 МГц),
• Видеоподсистема — видеокарта Gigabyte GV-NX66L128DP,
• Системный накопитель на жестких магнитных дисках — Seagate HDD модель ST31000340AS, 1 Тбайт,
• Оперативная память — два модуля Apacer по 1 Гбайт, DDR2-677,
• Операционная система — Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition,
• Тестируемые HDD —
    -  Seagate  Momentus 5400.6  модель  ST9500325AS  (500 Гбайт), 
    -  Seagate  Momentus 5400.3  модель  ST9160821A    (160 Гбайт),
    -  Fujitsu     MHT2030AT   (30 Гбайт).

Результаты тестирования приведены в следующей части данной статьи
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов

www.rudometov.com

Современные высокочастотные, суперсложные микросхемы, к которым в настоящее время относятся компьютерные видеочипы (GPU), отличаются не только высокими показателями производительности, но и сравнительно немалым теплообразованием. Для нормальной работы такие микросхемы требуют адекватных средств охлаждения. Представленные традиционными радиаторами и вентиляторами, установленными на видеокартах, они  производят сравнительно много шума. Это не только раздражает, но и вредно влияет на здоровье пользователей. Однако используя современные решения, можно обойтись и без локальных вентиляторов, сохраняя высокие уровни производительности.

В качестве примера можно привести видеокарту Gigabyte GV-NX96T1GHP, созданную на основе графического процессора (GPU) — NVIDIA GeForce 9600 GT.

GPU видеокарты

Использованный в видеокарте Gigabyte GV-NX96T1GHP графический процессор — GPU NVIDIA GeForce 9600 GT принадлежит к семейству G94. Его основные параметры приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры GPU NVIDIA 9600 GT

Основные параметры и конструкция видеокарты

Комплект видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP представлен на Рис. 1.

Рис. 1. Комплект видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP 

В состав комплекта видеокарты входят:

• Упаковочная коробка;
• Видеокарта Gigabyte GV-NX96T1GHP, созданная на основе видеочипа GPU NVIDIA GeForce 9600 GT,
• Кабели и переходники,
• Документация на английском языке,
• CD-ROM с программным обеспечением.

Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP

Минимальные системные требования, необходимые для корректной работы видеокарты, представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Минимальные системные требования

Видеокарта выполнена на многослойной плате. Она снабжена пассивным  кулером, охлаждающем GPU. Здесь следует отметить, что компания Gigabyte выпускает три типа видеокарты отличающиеся конструкцией кулера и маркировкой: Gigabyte GV-NX96T1GHP, Gigabyte GV-NX96T512HP, Gigabyte GV-NX96T512H. Последняя карта – с активным кулером.

На тестирование был предоставлен инженерный семпл видеокарты GV-NX96T1GHP с объемом памяти 1 Гбайт.

Видеокарта GV-NX96T1GHP приведена на Рис. 2 и Рис. 3, а подключение внешних устройств — на Рис. 4 и Рис. 5.

Рис. 2. Внешний вид видеокарты GV-NX96T1GHP 

Рис. 3. Внешний вид GV-NX96T1GHP с обратной стороны

Рис. 4. Разъемы GV-NX96T1GHP

Рис. 5. Подключение внешних устройств к  видеокарте GV-NX96T1GHP 

Что же касается производительности указанной видеокарты, то она была оценена в процессе тестирования.

Производительность

Конфигурация системы, используемой в тестировании видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP:

• Материнская плата Intel D975XBX (чипсет i975X),
• Процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,93 ГГц, шина — 1066 МГц, L2 — 4 Мбайт),
• Оперативная память DDR2 667,  два модуля Apacer по 1 Гбайт, два канала,
• Видеокарта Gigabyte GV-NX96T1GHP (чип GPU NVIDIA GeForce 9600 GT, шина PCI Express x16),
• Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate 7200.10 объемом 750 Гбайт,
• Операционная система OC Windows 2003 Enterprise Server.

Уровень производительности видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP характеризуют численные данные, приведенные в Таблице 4 и на Рис. 6. В качестве объектов сравнения были выбраны видеокарты, созданные на основе чипов NVIDIA GeForce 8600GTS и ATI Radeon X600 XT.

На примере протестированных карт можно оценить эволюцию видеосредств, направленную на повышение производительности видеоподсистемы компьютера.

Таблица 4. Результаты выполнения теста 3DMark03

Рис. 6. Результаты выполнения теста 3DMark03

Приведенные данные не нуждаются в комментариях и свидетельствуют о сравнительно высокой производительности видеокарты Gigabyte GV-NX96T1GHP.

В заключение можно рекомендовать данную карту широкому кругу пользователей, которые интересуются бесшумными видеосистемами.

Видеокарта Gigabyte GV-NX96T1GHP была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

Евгений Рудометов

www.rudometov,com

Современные видеочипы по количеству используемых полупроводниковых транзисторов и сложности внутренней архитектуры часто не уступают своим старшим собратьям – центральным процессорам ПК. Это позволяет создавать видеосредства сравнительно высокой производительности. В качестве примера можно привести видеокарту Gigabyte GV-RX385256Н, созданную на основе мощного графического процессора (GPU) — ATI Radeon HD 3850.

GPU видеокарты

Использованный в видеокарте Gigabyte GV-RX385256Н графический процессор — GPU ATI Radeon HD 3850 принадлежит к семейству RV670. Его основные параметры приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры GPU RV670

Основа графического ядра RV670 — унифицированная шейдерная архитектура. В ее основе лежит так называемый dispatch-процессор, распределяющий потоки задач на 64 суперскалярных потоковых процессора. Каждый из них содержит пять независимых дискретных потоковых модуля обработки, а также модуль ветвлений. В сумме — 320 шейдерных унифицированных процессора в 5-компонентных модулях SPU (Streaming Processing Unit), обеспечивающие обработку до 5 инструкций класса Multiply-Add за такт. В дополнение к этому  один из процессоров может обрабатывать более сложные команды (SIN/COS/LOG). Динамика баланса загрузки вертексными, геометрическими и пиксельными операциями обеспечивается автоматически аппаратным планировщиком.

Основным отличием ATI Radeon HD 3850 от старшего варианта, представленного ATI Radeon HD 3870, является использование микросхем памяти GDDR3 и снижение частоты работы GPU.

Основные параметры и конструкция видеокарты

Комплект видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н представлен на Рис. 1.

Рис. 1. Комплект видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н 

В состав комплекта видеокарты входят:

• Упаковочная коробка;
• Видеокарта Gigabyte GV-RX385256Н, созданная на основе видеочипа ATI Radeon HD 3850,
• Кабели и переходники,
• Документация на английском языке,
• CD-ROM с программным обеспечением.

Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н

Минимальные системные требования, необходимые для корректной работы видеокарты, представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Минимальные системные требования

Видеокарта поддерживает Direct 10.1 и OpenGL 2.0, технологии CrossFireX и AvivoHD. Для организации конфигурации CrossFireX требуются две карты Gigabyte GV-RX385256Н, а также материнская плата с двумя слотами PCI Expess x16, рекомендуется использовать соответствующий блок питания.

Видеокарта выполнена на многослойной плате. Она снабжена активным кулером, охлаждающем GPU. Здесь следует отметить, что компания Gigabyte выпускает два типа видеокарты отличающиеся цветом стеклотекстолита,  конструкцией кулера и маркировкой: Gigabyte GV-RX385256Н и Gigabyte GV-RX385256Н-B.

На тестирование был предоставлен инженерный семпл видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н, хотя коробка была снабжена маркировкой Gigabyte GV-RX385256Н-B (Рис. 2).

Рис. 2. Маркировка коробки предоставленного семпла 

Видеокарта Gigabyte GV-RX385256Н-B приведена на Рис. 3, а подключение внешних устройств — на Рис. 4.

Рис. 3. Внешний вид видеокарты Gigabyte RX385256Н

Рис. 4. Подключение внешних устройств к  видеокарте Gigabyte GV-RX385256Н 

Что же касается производительности указанной видеокарты, то она была оценена в процессе тестирования.

Производительность

Конфигурация системы, используемой в тестировании видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н:

• Материнская плата Intel D975XBX (чипсет i975X),
• Процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,93 ГГц, шина — 1066 МГц, L2 — 4 Мбайт),
• Оперативная память DDR2 667,  два модуля Apacer по 1 Гбайт, два канала,
• Видеокарта Gigabyte GV-RX385256Н (чип ATI Radeon HD 3850, шина PCI Express x16),
• Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate 7200.10 объемом 750 Гбайт,
• Операционная система OC Windows 2003 Enterprise Server.

Уровень производительности видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н характеризуют численные данные, приведенные в Таблице 4, Таблице 5 и на Рис. 5, Рис. 6. В качестве объектов сравнения была выбрана видеокарта, созданная на основе чипов ATI Radeon X600 XT. Эта карта была в лидерах всего несколько лет назад. На примере этой карты можно оценить эволюцию видеосредств, направленную в основном на повышение производительности видеоподсистемы компьютера.

Таблица 4. Результаты выполнения теста 3DMark05

Рис. 5. Результаты выполнения теста 3DMark05

Таблица 5. Результаты выполнения теста 3DMark06

Рис. 6. Результаты выполнения теста 3DMark06

Приведенные данные не нуждаются в комментариях и свидетельствуют о сравнительно высокой производительности видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н.

Видеокарта GV-RX385256Н была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

Евгений Рудометов

www.rudometov.com

Компания AMD, выпускающая видеочипы ATI Radeon, успешно соревнуется со своим основным конкурентом. Ее изделия отличаются эффективной архитектурой и умеренным уровнем теплообразования. В качестве примера можно привести видеокарту Gigabyte GV-RX385256Н.

GPU ATI Radeon HD 3850

Использованный в видеокарте Gigabyte GV-RX385256Н графический процессор — GPU ATI Radeon HD 3850 принадлежит к семейству чипов RV670. Его основные параметры приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры GPU RV670

Основой графического ядра RV670 является унифицированная шейдерная архитектура. В ее основе лежит специальный процессор — dispatch-процессор. Он распределяет потоки между 64 суперскалярных потоковых процессора. Каждый из них содержит пять независимых дискретных потоковых модуля обработки, а также модуль ветвлений.

Видео чип содержит 320 шейдерных процессоров в модулях SPU (Streaming Processing Unit), обеспечивающих обработку до 5 инструкций класса Multiply-Add за такт. При этом один из процессоров может обрабатывать более сложные команды (SIN/COS/LOG). Динамика баланса загрузки обеспечивается автоматически встроенным аппаратным планировщиком.

Основным отличием ATI Radeon HD 3850 от старшего варианта RV670, представленного ATI Radeon HD 3870, является использование в материнских картах микросхем памяти GDDR3, а также сниженнным значением частоты работы GPU.

Основные параметры видеокарты

Комплект видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н представлен на Рис. 1.

Рис. 1. Комплект видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н 

В состав комплекта видеокарты входят: упаковочная коробка; видеокарта Gigabyte GV-RX385256Н, созданная на основе видеочипа ATI Radeon HD 3850; кабели и переходники; документация на английском языке: CD-ROM с программным обеспечением.

Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н

Минимальные системные требования, необходимые для корректной работы видеокарты, представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Минимальные системные требования

Видеокарта поддерживает Direct 10.1 и OpenGL 2.0, технологии CrossFireX и AvivoHD. Для организации конфигурации CrossFireX требуются две карты Gigabyte GV-RX385256Н, а также материнская плата с двумя слотами PCI Expess x16. Рекомендуется использовать соответствующий блок питания, шощность которого должна быть удвоенной по сравнению с рекомендованым  значением, приведенным в Таблице 3.

Видеокарта выполнена на многослойной плате. Она снабжена активным кулером, охлаждающем GPU. Внешний вид видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н приведен на Рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид видеокарты Gigabyte RX385256Н

Производительность видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н была оценена в процессе тестирования.

Производительность

Конфигурация системы, используемой в тестировании видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н:

• Материнская плата Intel D975XBX (чипсет i975X),
• Процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,93 ГГц, шина — 1066 МГц, L2 — 4 Мбайт),
• Оперативная память DDR2 667,  два модуля Apacer по 1 Гбайт, два канала,
• Видеокарта Gigabyte GV-RX385256Н (чип ATI Radeon HD 3850, шина PCI Express x16),
• Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate 7200.10 объемом 750 Гбайт,
• Операционная система OC Windows 2003 Enterprise Server.

Уровень производительности видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н характеризуют численные данные, приведенные в Таблице 4 и на Рис. 3. В качестве объектов сравнения были выбраны видеокарты, выпущенные в предыдущие годы. Эти карты, созданные на основе видеочипов Nvidia GeForce 8600 GTS, ATI Radeon X600 XT, Nvidia GeForce 5900, были рекордсменами производительности в предыдущие годы. Выбор этих карт в качестве эталонных позволяет проследить эволюционное развитие и оценить рост производительности видеосредств.

Таблица 4. Результаты выполнения теста 3DMark05

Рис. 3. Результаты выполнения теста 3DMark05

Приведенные данные свидетельствуют о сравнительно высокой производительности видеокарты Gigabyte GV-RX385256Н, созданной на основе ATI Radeon HD 3850. Остается отметить, что видеокарты, созданные на основе старшего варианта RV670 — ATI Radeon HD 3870 характеризуются еще большими уровнями производительности.

Видеокарта GV-RX385256Н была предоставлена московским офисом компании Gigabyte

Евгений Рудометов

Rudometov@rudometov.com

Современные высокопроизводительные компьютеры требуют адекватных видеокарт, основу которых составляют мощные видеочипы, которые все чаще называют графическими процессорами (GPU). Эти чипы по количеству используемых полупроводниковых транзисторов, сложности внутренней архитектуры и по уровню теплообразования зачастую не уступают своим старшим собратьям – центральным процессорам ПК (CPU).

Для обеспечения корректной работы видеокарт, созданных на основе таких элементов, требуются адекватные средства охлаждения. Последние обычно представлены специально разработанным под каждую видеокарту «кулером», состоящим из радиатора, установленного и закрепленного на GPU, а также интенсивно обдувающего данный радиатор мощного вентилятора. Такие конструкции просты и сравнительно надежны, однако у них есть и серьезный недостаток: они представляют собой мощный источник акустического шума. Это является негативным фактором для большинства пользователей, с которым пытаются бороться конструкторы. Они ищут оптимальные варианты, применяя современные технологии, не требующие использования локальных вентиляторов.

В качестве примеров таких решений можно привести видеокарты Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H, созданные на основе сравнительно мощных видеочипов (Graphics Processing Unit, GPU) Nvidia GeForce 8600 GTS и ATI Radeon HD 2600 XT.

GPU Nvidia GeForce 8600 GTS и ATI Radeon HD 2600 XT

Использованный в видеокарте Gigabyte GV-NX86S256H графический процессор  Nvidia GeForce 8600 GTS принадлежит к семейству GeForce 8, а  в Gigabyte GV-RX26T256H — чип ATI Radeon HD 2600 XT, относящийся к семейству ATI Radeon HD 2600.

Основные  параметры этих микросхем приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры графических процессоров Nvidia GeForce 8600 GTS и ATI Radeon HD 2600 XT

Комплект и основные параметры видеокарт

Комплекты традиционно помещены в ярко оформленные упаковочные коробки. Видеокарты дополняют переходники и разветвители, руководства пользователя на английском и китайском языках, CD-ROM с программным обеспечением.

Основные параметры видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры видеокарт Gigabyte GV-NX86256H и Gigabyte GV-RX26T256H

Минимальные системные требования, необходимые для корректной работы видеокарт, представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Минимальные системные требования

Обе видеокарты поддерживают Direct 10 и OpenGL 2.0, а также ряд современных технологий, повышающих качество выводимого изображения и обеспечивающих высокую производительность. Среди последних следует отметить поддержку технологии SLI — разработка компании Nvidia и технологии ATI CrossFire — разработка компании ATI (не давно приобретенная компанией AMD, которой принадлежат все ее разработки).

Для организации конфигурации SLI требуются две карты Gigabyte GV-NX86S256H, а также материнская плата с двумя слотами PCI Expess x16 и SLI bridge connector. Для поддержки одновременной работы двух карт рекомендуется использовать блок питания адекватной  мощности. Учитывая, что такие конфигурации ориентированы на высокопроизводительные системы, в которых используются мощные, энергозатратные комплектующие, целесообразно применять мощные источники питания, например, 800 или даже 1000 Вт.

Для организации конфигурации, реализующей технологию ATI CrossFire, требуются две карты Gigabyte GV-RX26T256H, соответствующий bridge connector, а также материнская плата с двумя слотами PCI Expess x16. Рекомендуется использовать блок питания мощностью 1000 Вт и выше

Особенности конструкции

Распространенные средства охлаждения высокопроизводительных видеочипов, состоящие из радиатора и вентилятора, порождают, как известно, значительный акустический шум.

Однако имеются и альтернативные варианты, не предусматривающие использования вентиляторов. Например, поддержание необходимого для корректной работы видеочипа температурного режима можно достичь с помощью нескольких компактных радиаторов, соединенных специальными теплопроводящими трубками. Такие трубки получили наименование тепловых (Heat Pipe).

Впервые идея применения для передачи тепла труб с высокой теплопроводностью была предложена еще в 1942 году. Однако только в последние годы они стали интенсивно использоваться в кулерах полупроводниковых микросхем. И как оказалось, по эффективности тепловые трубки во много раз превышают возможности сплошных медных стержней равного с ними диаметра.

Принцип работы тепловых трубок основан на теплофизике фазовых переходов жидкостей, заключенных в полые трубки, исполняющих роль транспортных средств передачи тепловой энергии.

Специально подобранная жидкость под действием тепла, образующегося, например, от работы графических или центральных процессоров переходит в газообразное состояние. При этом за счет фазового перехода поглощается очень большое количество тепла, например теплота парообразования для воды составляет 539 калорий на каждый грамм.

В парообразном состоянии жидкость достигает холодного конца тепловой трубки, соединенной с радиатором, рассеивающим тепло. За счет охлаждения жидкость в тепловой трубке конденсируется, отдавая тепло трубке, а от нее и радиатору. На этом этапе теплота парообразования возвращается обратно через радиатор в окружающую воздушную среду.

Следует отметить, что внутренняя поверхность полой металлической трубки, исполняющей роль тепловой, покрыта специальным капиллярно-пористым веществом. Сконденсировавшаяся жидкость за счет сил поверхностного натяжения через данный пористый материал попадает опять в горячую область.

На этом этапе цикл заканчивается, чтобы повторяться снова и снова. Это и обеспечивает работу теплового насоса, роль которого выполняет описанная тепловая трубка, передающая тепловую энергию от защищаемого полупроводникового элемента к радиатору.

Остается отметить, что такая трубка способна передавать тепловую энергию в больших количествах и с высокой скоростью. Необходимо только правильно подобрать жидкость или смесь жидкостей, чтобы парообразование происходило в требуемом диапазоне температур с учетом давления в замкнутом пространстве трубки.

Для охлаждения GPU, также как, кстати, и CPU и других компьютерных компонентов в качестве рабочей жидкости могут использоваться вода (диапазон рабочих температур от 30 до 200 °С) или ацетон (диапазон рабочих температур от 0 до 120 °С). В качестве же материала тепловой трубки, как правило, используют медь, но может применяться и алюминий, и даже тонкая сталь. Что же касается капиллярно-пористого материала, применяемого в тепловых трубках, то он должен быть достаточно мелкопористым для улучшения капиллярного эффекта. Однако конструкторам приходится учитывать, что слишком мелкопористая структура может препятствовать проникновению жидкости. Остается отметить, что выбор данного материала зависит и от свойств жидкого носителя тепла, и от требуемых рабочих температур, и от общей длины тепловой трубки.

Использование тепловых трубок позволяет создавать конструкции из нескольких соединенных вместе радиаторов. Такая конструкция распределяется оптимально по поверхности видеокарты с целью эффективного рассеивания тепла с учетом существующих воздушных потоков. Она позволяет поддерживать необходимый тепловой режим работы полупроводниковых элементов видеокарты при полном отсутствии акустического шума.

Именно такая конструкция была положена в основу системы охлаждения видеочипов видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H. Сам же метод охлаждения с помощью конструкции, состоящей из  радиаторов и тепловых трубок, был назван специалистами Gigabyte технологией Silent-Pipe.

Внешний вид видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H приведен на Рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte RX26T256H

В конструкции указанных видеокарт использованы охлаждающие системы с описанными выше системами поддержания необходимых тепловых режимов. При этом в составе пассивного кулера видеокарты Gigabyte GV-NX86S256H применены два отдельных радиатора. Они соединены двумя тепловыми трубками. Такое решение обеспечивает эффективный отвод тепла от GPU и   быстрое выравнивание температур между радиаторами.

В отличие от видеокарты Gigabyte GV-NX86S256H в конструкции Gigabyte GV-RX26T256H использован только один радиатор с запрессованной в его состав тепловой трубкой. Данное решение обеспечивает не только эффективный отвод тепла от GPU, но и равномерное распределение этого тепла по всему объему радиатора.  Такая упрощенная конструкция системы охлаждения, по мнению конструкторов видеокарты Gigabyte GV-RX26T256H, является вполне достаточной для поддержания необходимых тепловых режимов GPU ATI Radeon HD 2600 XT. Остается отметить, что применение тепловой трубки позволило уменьшить толщину подошвы радиатора, что способствовало снижению веса пассивного кулера без ухудшения его тепловых свойств.

Внешний вид охлаждающих систем, использованных в составе видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H, приведен на Рис. 2. 

Рис. 2. Охлаждающие системы видеокарты  Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H

Созданные в результате использования указанных решений видеоподсистемы являются полностью бесшумными, что повышает их привлекательность среди потенциальных пользователей.

Оценивая конструктивные особенности приведенных систем охлаждения, необходимо отметить, что они хорошо функционируют в открытом системном блоке. Однако их эффективность существенно повышается благодаря потокам воздуха, образуемым за счет традиционно устанавливаемых в системных блоках корпусных вентиляторов. Засасываемый этими вентиляторами холодный воздух эффективно охлаждает радиаторы видеокарт.

При использовании Gigabyte GV-NX86S256H внешний, холодный воздух проходит сначала через пластины радиатора, расположенного у портов, и далее – через пластины радиатора, установленного на GPU. Тепловые трубки осуществляют тепловую связь между данными радиаторами, обеспечивая выравнивание температур. В дополнение к работе данной конструкции часть воздушного потока охлаждает обратную сторону видеокарты. Этому в значительной степени помогает поток от кулера центрального процессора.

В случае Gigabyte GV-RX26T256H работа пассивного кулера в компьютере осуществляется аналогичным образом, за исключением того, что используется только один радиатор. Однако это обстоятельство не отражается на устойчивости работы видеокарты.

Следует отметить, что эффективность указанных систем охлаждения, работа которых основана на различных модификациях технологии Silent-Pipe, в правильно спроектированных и снабженных корпусными вентиляторами системных блоках, довольно высока. Об этом свидетельствует опытная эксплуатация полученных для тестирования экземпляров видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H, помещенных в корпус Foxconn.

Отсутствие в конструкции видеокарт локальных вентиляторов обеспечивает полную бесшумность их работы. Но, как было отмечено выше, эффективность описанной системы охлаждения зависит от наличия воздушных потоков, основную долю которых формируют корпусные вентиляторы.

Здесь следует отметить, что эти вентиляторы сами являются источниками акустического шума. В результате может сложиться впечатление, что произошла замена одного источника на другие.

Однако необходимо учитывать, что стремление к минимизации размеров видеокарт заставляет конструкторов применять в локальных системах охлаждения вентиляторы небольших размеров. Для обеспечения адекватного  значительному теплообразованию GPU воздушного потока такие вентиляторы должны иметь сравнительно высокие частоты вращения.

Проблема охлаждения осложняется еще и тем, что традиционные способы снижения температуры радиаторов GPU связаны с перемещением внутренних, теплых потоков воздуха. В результате приходится еще больше увеличивать частоты вращения вентиляторов видеокарт, и они становятся мощными источниками акустического шума. Особенно это  заметно в случае одновременного использования нескольких видеокарт в одном системном блоке. Кстати, максимум интенсивности шума от локальных вентиляторов обычно находится в диапазоне высокой чувствительности человеческого уха.

Корпусные же вентиляторы имеют значительно больший диаметр. Для образования необходимых потоков воздуха они имеют по сравнению с вентиляторами видеокарт существенно меньшие частоты вращения, что и обеспечивает меньший уровень акустического шума. Учитывая же то, что в охлаждении видеокарт участвуют потоки внешнего, сравнительно холодного воздуха, частоты вращения корпусных вентиляторов могут быть и не  высокими. Все это и объясняет целесообразность использования описанных систем охлаждения.

Что же касается производительности видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H, то они были оценены в процессе тестирования. 

Производительность

Конфигурация систем, используемых в тестировании видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H:

• Материнская плата Intel D975XBX (чипсет i975X),
• Процессор Intel Core 2 Extreme X6800 (Conroe, Dual Core, 65 нм, 2,93 ГГц, шина — 1066 МГц, L2 — 4 Мбайт),
• Оперативная память DDR2 667,  два модуля Apacer по 1 Гбайт, два канала,
• Видеокарта Gigabyte GV-NX86S256H (GPU Nvidia GeForce 8600 GTS, шина PCI Express x16),
• Видеокарта Gigabyte GV-RX26T256H (GPU ATI Radeon HD 2600XT, шина PCI Express x16),
• Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate 7200.10 объемом 750 Гбайт,
• Операционная система OC Windows 2003 Enterprise Server.

В качестве объекта сравнения была выбрана видеокарта, созданная на основе чипов ATI Radeon X600 и имеющая активный кулер GPU. Данное изделие было в свое время в числе рекордсменов. Используя эту видеокарту в качестве эталона, можно оценить эволюционные достижения не только в области снижения акустического шума, но и в росте производительности.

Уровень производительности видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H характеризуют численные данные, приведенные в Таблице 4. На Рис. 3 приведены графики нормализованных значений результатов тестирования.

Таблица 4. Результаты выполнения теста 3DMark05

Рис. 3. Результаты выполнения теста 3DMark05

Приведенные данные свидетельствуют о высокой производительности видеокарт Gigabyte GV-NX86S256H и Gigabyte GV-RX26T256H. И хотя в ряде тестов данные видеокарты несколько уступали в быстродействии некоторым моделям с активными системами охлаждения, их производительности было вполне достаточно для большинства задач, включая даже многие современные динамичные игры.

В заключение можно рекомендовать данные карты широкому кругу пользователей, которые заинтересованы в использовании бесшумных и  сравнительно высокопроизводительных видеоподсистем.

Видеокарты GV-NX86S256H и GV-RX26T256H были предоставлены московским офисом компании Gigabyte