Двойная графическая мощь

Евгений Рудометов

http://rudteam.narod.ru

Компанией Micro-Star International (MSI) разработана и выпущена материнская плата MSI P4N Diamond. В архитектуре этой платы, созданной на основе чипсета nVidia nForce4 SLI, реализован ряд перспективных фирменных технологий, включая возможность использования двух графических видеоадаптеров  

Развивая функциональные возможности компьютерных систем, конструкторы устанавливают все более мощные модели центральных процессоров. В  составе  этих важнейших элементов уже довольно давно используются два арифметико-логических устройства (ALU) и несколько конвейеров, обеспечивающих параллельное выполнение команд. В дальнейшем эти архитектурные особенности были дополнены технологией многопоточности, эмулирующей работу несколько виртуальных процессоров и обеспечивающей существенный прирост производительности. Пришла очередь и многоядерности, что, по сути, является размещением нескольких процессоров в одном общем корпусе. Начало этому положили недавно объявленные модели с двумя ядрами. Теперь программы будут выполняться не на двух виртуальных процессорах, а на двух реальных ядрах, что обеспечит почти удвоение производительности. Это стало возможным благодаря успехам полупроводниковых технологий и развитию архитектуры предельно сложных микросхем, к которым относятся современные процессоры.

А другие компоненты настольной компьютерной системы? Конечно, совершенствуются и они. Усложняется их внутреннее устройство, стремительно растет их производительность. Часто улучшенные свойства достигаются за счет значительного увеличения тактовых частот. Однако обеспечивать этот рост становится все труднее. К слову сказать, именно поэтому основные производители центральных процессоров отказались от этого способа их модификации. В результате всестороннего исследования альтернативных путей развития компьютерных архитектур и возможностей полупроводниковых технологий процессоры становятся многоядерными.

Бессомнения, аналогичный путь пройдут и главные микросхемы видеоадаптеров, которые по сложности уже не только соперничают с центральными процессорами, но и в какой-то степени обошли их. В доказательство достаточно вспомнить о количестве транзисторов, которое для ряда топовых моделей микросхем этого типа перевалило за 200 млн. штук. Как признание этого факта, центральная микросхема видеоподсистемы  получила наименование графический процессор (GPU). Кстати, в составе ряда топовых моделей GPU уже сегодня реализованы более полутора десятков конвейеров, что обеспечивает высокий уровень производительности. 

Пока современный уровень полупроводниковых технологий не позволяет аналогично центральному процессору реализовать несколько ядер в едином корпусе. Связано это со сложностью внутренних структур, большим числом транзисторов, высокими тактовыми частотами и значительным теплообразованием, требующим соответствующих средств охлаждения. Однако вполне возможно использование двух полноценных видеоадаптеров. Каждый из них обрабатывает свою часть формируемого видеоизображения и участвует в выводе общего кадра. Остается добавить, что для этого требуются соответствующая поддержка и от материнской платы. Схема формирования изображения, выводимого на экран монитора, приведена на Рис. 1.

К слову сказать, данная идея не является новой. Действительно, примерно десять лет назад выпускались решения, предусматривающие использование двух карт, участвующих в формировании единого изображения.

Рис. 1. Формирование изображения двумя видеоадаптерами

К этой идеи вернулись на новом витке истории, связанной с развитием компьютерных технологий. Новая реализация получила наименование технологии SLI. Эта технология предусматривает использование двух видеоадаптеров, устанавливаемых в два слота стандарта PCIExpress.

Одним из таких решений, поддерживающих обработку видеоизображений двумя видеокартами, является материнская плата MSIP4N Diamond. В этой плате нашли воплощение многие перспективные общеотраслевые технологии, к которым относятся которых LGA775, PCI Express, RAID 0/1/0+1/JBOD и др. Плата MSIP4N Diamond ориентирована на разработку высокопроизводительных настольных персональных компьютеров. Она позволяет реализовать  преимущества архитектуры процессоров Intel Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, созданных по технологии 90 нм. Высокая производительность материнской платы MSI P4N Diamond достигается благодаря процессорной шине с частотой передачи данных 1066/800/533/400 МГц и модулей двухканальной подсистемы оперативной памяти. Их поддержку, включая реализацию технологии SLI, обеспечивает новейший набор микросхем системной логики  фирмы nVidia, известный как чипсет nVidia nForce4 SLI Intel Edition.

Структура компьютера, созданного на основе данного чипсета, приведена на Рис. 2.

Рис. 2. Структура компьютера, созданного на основе чипсета

 

Из основных особенностей данного чипсета, состоящего из двух микросхем — SPP (North Bridge) и MCP (South Bridge), следует отметить возможность использования одного или двух видеоадаптеров, совместно обрабатывающих каждый из выводимых кадров.

Кроме того, чипсет поддерживает одноканальный или двухканальный режимы работы подсистемы памяти с модулями типа DDRII 667/533/400, а также высокие тактовые частоты процессорной шины — 1066/800/533/400.

Что же касается второй компоненты чипсета, традиционно отвечающей за связь с периферией, то она поддерживает: восьмиканальный звук, гигабитный Ethernet, два порта ATA133 (четыре IDE), четыре порта SerialATA, до десяти портов USB 2.0. Для повышения надежности и/или быстродействия подсистемы накопителей на жестких магнитных дисках имеется возможность объединения накопителей в массив RAID уровней 0/1/0+1.

Все указанные особенности чипсета nVidia nForce4 SLI Intel Edition обеспечили функциональные возможности материнской платы MSI P4N Diamond, внешний вид которой приведен на Рис.3.  

Рис. 3. Материнская плата MSI P4N Diamond

Процессор

·          Поддержка процессора Intel Pentium 4 / Pentium 4 Extreme Edition /  Pentium D / Pentium Extreme Edition / Celeron D в корпусе LGA775 с системной шиной 533, 800, 1066 МГц,

Чипсет

·          nVidia nForce4 SLI Intel Edition (SPP + MCP).

Оперативная память

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

·          Поддержка одного или двух каналов оперативной памяти,

·          Модули DDR II 667 или DDR II 533, или DDR II 400, объемом от 256 Мбайт до 4 Гбайт каждый.

Видео

·          Поддержка технологии SLI.

Аудио

·          Sound Blaster Live 24-bit от Creative аудио контроллер на микросхеме CA0106.

Serial ATA

·          Четыре порта Serial ATA 150.

IDE

·          Два порта IDE (Ultra DMA 66/100/133).

IDE RAID

·          Поддержка RAID 0, RAID 1, RAID 0+1.

USB 2.0

·          Десять портов USB 2.0.

IEEE1394

·          Три порта IEEE1394 (2 – на заднюю панель, 2 – выносные на переднюю панель), реализованные через микросхему VIA 6306

LAN

·          Поддерживаются два сетевых разъема.
- 1-й разъем LAN поддерживает 10/100/1000 Fast Ethernet с помощью микросхемы Marvell 88E1111 phy,
- 2-й разъем PCI Express LAN поддерживает 10/100/1000 Fast Ethernet с помощью микросхемы Marvell 88E8053.

Системный BIOS

·          BIOS материнской платы поддерживает режим "Plug&Play", который автоматически определяет периферийные устройства и карты расширения.

·          Системная плата имеет функцию Desktop Management Interface(DMI), которая запоминает параметры материнской платы.   

Разъемы ввода/вывода задней панели

·          Один параллельный порт,

·          Один последовательный порт,

·          Порты PS/2 клавиатуры и мыши,

·          Один коаксиальный SPDIF выход

·          Один звуковой разъем 6-в-1 (S/SPDIF out)

·          Один порт IEEE1394,

·          Четыре порта USB 2.0,

·          Два разъема RJ-45.

Слоты

·          Один слот PCI Express x16 (работает в режиме х16/х8),

·          Один слот PCI Express x16 (работает в режиме х8/х1),

·          Один слота PCI Express x1,

·          Два слота PCI.

Форм-фактор

·          ATX

·          Размеры  305 мм х 244 мм.

Необходимо отметить, что материнская плата MSI P4N Diamond ориентирована в качестве основы высокопроизводительных систем. Поэтому совместно с ней целесообразно использовать наиболее мощные процессоры Intel. Однако могут использоваться и менее производительные модели типа Intel Celeron.

Из особенностей материнской платы, прежде всего, следует отметить те, что связаны с реализацией технологией SLI.

Используемые видеоадаптеры могут устанавливаться в два специальных слота, приведенные на Рис. 4. Эти слоты поддерживают спецификации PCI Express x16. При этом возможны два режима: обычный режим и режим SLI.

В обычном режиме первый разъем PCI-E работает в режиме PCI Express x16, а
второй разъем PCI-E работает в режиме PCI Express x1.

В режиме SLI первый разъем PCI-E работает в режиме PCI Express x8 и второй разъем PCI-E работает также в режиме PCI Express x8.        

 

Рис. 4. Разъемы материнской платы MSI P4N Diamond

Переключение осуществляется встроенными в архитектуру материнской платы аппаратно-программными средствами.

Из еще одной особенности архитектуры  следует отметить аудиоподсистему.  Основой является Sound Blaster Live 24-bit от Creative — аудио контроллер на микросхеме CA0106 (аудио 24-бит , 96~192КГц, отношение сигнал/шум 100дБ, поддерживаются режимы 7.1 каналов аудио, система Surround Sound, технология Dolby Digital, поддерживается цифровой интерфейс S/PDIF, соответствует спецификации PCI 2.3).

В архитектуру материнской платы встроены два сетевых контроллера Gigabit Ethernet. Подключение к локальной компьютерной сети осуществляется через встроенные разъемы RJ45 (LAN).

Дисковые накопители HDD подключаются посредством портов Serial ATA 150 и портов Parallel ATA-133. Для повышения надежности подсистемы HDD можно использовать RAID — RAID 0, RAID 1, RAID 0+1.

Необходимо также отметить, что в архитектуре материнской платы MSI P4N Diamond реализован ряд фирменных технологий, облегчающих эксплуатацию компьютера и расширяющих его функциональные свойства.

Тем же, кто решит воспользоваться данным продуктом современных технологий, необходимо напомнить, что высокая производительность требует соответствующих видеоадаптеров, цена которых довольна высока. Кроме того, компьютерная система с технологией SLI и двумя видеоадаптерами,  характеризуется высоким уровнем тепловыделения, поэтому для устойчивой работы такой системы необходимы соответствующие средства охлаждения и вентиляции корпуса системного блока. Работа двух видеоадаптеров сопровождается повышенным уровнем акустического шума. Остается добавить, что для такой производительной системы потребуется и мощный источник питания. Все это повышает сложность и стоимость компьютера. Такова плата за высокую производительность, которая нередко требуется для современных приложений, например, таких как игры последнего поколения.

Что же касается численных оценок производительности, обеспечиваемой технологией SLI, то об этом можно судить по приведенным на Рис. 5 результатам.

Рис. 5. Результаты тестирования материнской платы MSI P4N Diamond

Как результат всего вышесказанного, описанная материнская плата MSI P4N Diamond, воплотившая в своей архитектуре ряд новейших, перспективных технологий, может быть рекомендована широкому кругу пользователей.

Материнская плата MSI P4N Diamond предоставлена московским представительством компании Micro-Star International


Статья опубликована в журнале Магия ПК.