Смертьапгрейда, или Intel Grantsdale грядет

Видимо, уже ни для кого не является тайной, что в конце июня¹  корпорация Intel официально выпустит новое поколение настольных чипсетов для процессоров семейства Pentium 4. Кодовые имена этих чипсетов — Alderwood и Grantsdale² — известны уже больше года, с тех пор как корпорация стала рассказывать о них на своих форумах.

В данном обзоре, фактически предшествующем выпуску самих чипсетов, мы попытаемся в деталях рассмотреть их достоинства (и недостатки), а также те изменения в общей концепции персональных компьютеров, которые приходят к нам вместе с упомянутыми чипсетами. Подчеркну, что в основном мы будем пользоваться официальной информацией, полученной, в частности, на последнем IDF в Сан-Франциско, где этим чипсетам было посвящено несколько докладов, а также на недавних выставках CeBIT и Computex.

Бэкграунд

Ситуация на рынке платформ для ПК сейчас неоднозначна. Свой последний настольный чипсет³ корпорация Intel выпустила уже больше года назад — в конце мая 2003 вышли двухканальные Intel 865, — и с тех пор лишь SiS (и менее успешно — ATI и VIA) пытаются в технологическом и функциональном плане догнать Intel. Новые настольные процессоры корпорация тоже выпускает не так активно, как прежде: вышедший год назад Pentium 4 с частотой 3,2 ГГц дождался новых родственников лишь дважды⁴ — осенью появился «процессор для престижа» P4 Extreme Edition, потратить на который почти тысячу долларов отважится редкий пользователь ПК, а зимой — пара прежних 0,13-микронных P4 Northwood/ Extreme Edition с частотой 3,4 ГГц и выводок P4 на 90-нанометровом ядре Prescott (см. www.terrala.ru/system/31965), отношение к которому оказалось весьма неоднозначным, в частности, из-за повышенного тепловыделения и невысокой в среднем производительности (особенно в ряде задач, где он заметно уступал одночастотным Northwood). То есть за последние полтора года Intel увеличила частоту своих настольных процессоров лишь на 10%!⁵ И хотя общее быстродействие за счет использования различных ухищрений (двухканальная память DDR400, новая системная шина 800 МГц, двухмегабайтный кэш L3 у Extreme Edition) при этом выросла явно больше (около 10–15% повышения в среднем приходится на 2xDDR400+FSB800, ~5% — на L3 у Extreme Edition и до 10% собственно на частоту CPU, то есть в сумме — до 25–30%), некоторое замедление роста производительности настольных систем «от Intel» все же имеет место. Да и в функциональном («периферийном», пользовательском) плане за последние два года, с момента появления чипсетов Intel 845Е/G, улучшилось не многое: появился Serial ATA (с опциональным простейшим RAID), чуть возросло количество портов USB и производительность встроенной графики, «якобы удвоилась» (с 4х до 8х) шина AGP, да чип гигабитного Ethernet «пересадили» на более быструю шину CSA (вместо PCI), хотя уже в следующем поколении чипсетов CSA безвозвратно отомрет. В общем, былой «удали» в развитии настольных систем от Intel мы уже давненько не видели.

Справедливости ради следует сказать, что за «отчетный» период был сделан громадный скачок в мобильных системах — появилась технология Intel Centrino, процессорные корни которой имеют отчасти «настольное» прошлое Pentium III и чипсетов серии 845. Да и продажи ноутбуков на Pentium 4 за это время существенно выросли, отобрав часть рынка у настольных систем. Но сказанного выше это не меняет. Как и то, что в мае Intel объявила: еженедельный объем производства процессоров на 90-нанометровом ядре Prescott достиг миллиона штук — это новый рекорд компании по скорости запуска микропроцессоров в крупносерийное производство.⁶ Впрочем, некоторые тайваньские производители компьютеров по-прежнему скептически относятся к перспективам быстрого роста продаж процессоров с этим ядром.

В общем, давно назрела ситуация, когда Intel нужно выпустить что-то мощное и существенно новое, чтобы возвратить себе лавры безусловного технологического лидера в области настольных систем. И этим «чем-то» как раз могут стать чипсеты серии 925/915, поскольку на процессорном фронте (Pentium 4 на ядрах Prescott и недавно отмененном Tejas) в ближайшее время прорыва вроде бы не намечается.

Новые подходы

Будучи в данный момент не в силах так же быстро, как два-три года назад, наращивать вычислительное быстродействие настольных систем, корпорация сконцентрировалась на некоторых новых направлениях и рынках. Одним из таких направлений является развитие технологий для «цифрового дома», концепцию которого уже в течение, по крайней мере, двух последних лет Intel активно развивает. И именно на цифровом доме как одном из важнейших направлений делается упор при продвижении новых настольных чипсетов серии Grantsdale. В частности, утверждается, что эти чипсеты, будучи основой компьютеров для цифрового дома, обеспечат более удобное и разнообразное использование новых IT-технологий в быту и сделают возможным реализацию новейших моделей использования цифрового дома. Разумеется, помимо этого чипсеты несут в себе новое качество и для бизнес-ПК.

Среди важнейших свойств чипсетов сама Intel выделяет следующие:

- Шина PCI Express x16 для внешней графики.
- Шины PCI Express x1 для периферийных устройств.
- Новое графическое ядро.
- Поддержка DDR2 533 МГц.
- Новые аудиовозможности.
- Встроенный Wi-Fi (опция).
- Serial ATA с улучшенными возможностями.

Блок-схема чипсета Intel 915G показана на рис. 1, а основные характеристики новинок в сравнении с двухканальными предшественниками приведены в табл. 1.

DDR2 в массы

Эти чипсеты станут первыми в индустрии, поддерживающими память нового стандарта — DDR2 SDRAM. Об этой памяти мы писали уже не раз и здесь вкратце напомним, что она продолжает линейку DDR SDRAM и теоретически позволяет повысить производительность, не повышая тактовую частоту работы ячеек памяти — передавая вдвое больше данных за один такт работы памяти. Если в DDR-памяти данные по шине передавались два раза за такт памяти/шины, то в DDR2 это происходит четыре раза — два раза за такт шины, работающей на удвоенной частоте Параметры DDR2 см. в табл. 2.

Вместе с тем у ряда экспертов есть немалые сомнения в целесообразности использования DDR2 на низких частотах. Так, система с памятью DDR2 400, модули которой сейчас имеют значительно большую латентность, чем DDR400, будет работать медленнее нынешних топовых настольных платформ, и лишь с памятью DDR2 533 (которая пока очень дорога) возможны небольшие скоростные преимущества. И только с приходом DDR2 667 и 800 МГц выигрыш в быстродействии таких платформ станет заметен. К сожалению, чипсеты Intel Alderwood и Grantsdale на момент выхода будут поддерживать только DDR2 400 и 533 МГц. Впрочем, Intel оставила новым чипсетам возможность работать и со старой DDR-памятью (говорится лишь о поддержке DDR400, а предположения о совместимости и поддержке более высокочастотных неофициальных стандартов вроде DDR500 или DDR533 разработчики опровергают). По утверждениям Intel, сделать системную плату, которая поддерживала бы сразу оба стандарта памяти (и могла бы работать либо с одним, либо с другим, в зависимости от того, что есть «под рукой»), не получится, поскольку на разводку слотов памяти для DDR2 и DDR существуют несовместимые требования, однако некоторые производители (например, Gigabyte и ASUSTeK) уже смогли преодолеть эту несовместимость и выпустить такие платы — но только на чипсете Grantsdale. Кстати, слоты DDR и DDR2 лишь немного отличаются ключами и количеством контактов. Да и модули внешне схожи.⁷ На данный момент новые чипсеты будут работать только с системной шиной 800 МГц⁸, но по всему видно, что они с легкостью смогут поддержать и будущую системную шину 1066 МГц.

Чипсет Alderwood отличается от Grantsdale фактически лишь одним⁹ — первый позиционируется для высокопроизводительных систем и поддерживает ECC-память и технологию ускорения производительности связки «чипсет-память» путем снижения латентности, аналогичную Intel PAT в Canterwood. Правда, на физическом уровне это будет не тот же самый PAT. Кроме того, предусмотрены меры, которые должны помешать хитрым производителям материнских плат запустить Grantsdale «в режиме» Alderwood (квази-PAT). Впрочем, разгонять чипсет по-прежнему можно, так что «матерестроители» наверняка что-нибудь придумают, дабы сделать 915 «под стать» 925.

Массовое производство модулей DDR2 уже началось (среди производителей — Corsair, Elpida, Hynix, Infineon, Kingston, Micron, Samsung и другие, хотя и не все из известных пока обратились к бизнесу DDR2, все еще уповая на DDR5xx), однако солидные объемы производства и низкие цены на эти модули мы вряд ли увидим до конца года. Скорее всего, модули DDR2 сперва будут в полтора-два раза дороже традиционных модулей DDR той же частоты.¹⁰

PCI Express

Вторым важнейшим и принципиальным нововведением в чипсетах Intel Alderwood и Grantsdale станет первое в мире появление новой компьютерной шины ввода-вывода — PCI Express. Это позволит исключить ряд «узких мест» в системе. Об этой шине мы подробно рассказываем в одной из статей номера, поэтому здесь отметим лишь некоторые частные и специфические моменты. В настольных чипсетах Intel присутствует одна шина PCI Express x16 и четыре шины PCI Express x1. Первую можно будет использовать фактически только для установки видеокарты, поскольку шина AGP теперь исчезнет навсегда, а видеокарты для PCI Express x1 выпускаться не будут. Впрочем, если уж очень сильно понадобится задействовать PCI Express x16 для других целей¹¹, можно использовать либо встроенное видео (только с чипсетом Grantsdale-G), либо простенькую видеокарточку для шины PCI (32 бита, 33 МГц), по-прежнему остающейся в новых чипсетах для совместимости.

Все четыре шины PCI Express x1 вряд ли будут разводиться в слоты. Наиболее развитый PCI Express-вариант плат на новых чипсетах из виденных мною — это когда одна из шин PCI Express x1 прямо на плате заведена под гигабитный сетевой контроллер, а три других — на слоты (см. рис. 2 и 3). При этом число слотов прежней PCI пропорционально сокращается (обычно — до двух). Чаще же пока можно встретить варианты с одним-двумя слотами PCI Express x1 и тремя-четырьмя PCI. Впрочем, по мере появления карт расширения для PCI Express x1 соотношение слотов на платах с чипсетами Intel 925/915 может меняться. В частности, для шины PCI Express x1 планируется производить ТВ-тюнеры и платы видеозахвата (PVR-магнитофоны) нового поколения, образцы которых уже демонстрировались общественности некоторыми ведущими компаниями. Учитывая, что PCI Express может одновременно передавать потоковые данные в обоих направлениях без прерываний, подобные применения новой шины (наряду с гигабитной сетью), видимо, станут наиболее популярными на первых порах в домашних и офисных ПК. Кстати, разновидность PCI Express (интерфейс DMI) используется и для связи ICH6 с северным мостом.

Ethernet, Wi-Fi, USB…

Контроллер проводной гигабитной сети теперь можно и нужно будет подключать к чипсету по одной из шин PCI Express x1 — ранее для этого использовались более медленные шины PCI или CSA.

В южный мост ICH6 опционально (с буквой W) будет интегрирован контроллер беспроводной сети 802.11a/b/g — стек и роутер AP SW. Для реализации его возможностей потребуется подключить к мосту по шине PCI модуль беспроводной связи, — например, референс-дизайн от Intel под названием Caswell с внешней антенной. Это позволит легко создавать домашние беспроводные сети, налаживать связь с ноутбуком и PDA, оснащенными Wi-Fi. Более того, это также позволит организовывать беспроводную сеть цифрового дома и управлять по ней рядом бытовых устройств — в частности, компонентами домашнего медиа-центра (такие компоненты, оснащенные Wi-Fi, уже можно встретить в продаже в Америке и Западной Европе). Например, такие «некомпьютерные» мультимедиа-приставки могут по команде с ИК-пульта пульта управления (телевизионного, магнитофонного и пр.) связаться с компьютером и воспроизвести с его жесткого диска нужную мелодию или фильм, не используя при этом аудио и видеовозможности самого ПК. Кроме того, ICH6 поддерживает подключение модуля TPM 1.2 для аппаратной реализации различных технологий безопасности.

Serial ATA

Три важных нововведения сделаны в дисковом контроллере моста ICH6. Во-первых, число портов SATA в чипсете возросло вдвое (до четырех), а порт UltraATA/100 остался всего один (сохранен пока и порт флоппи-дисковода).¹² Во-вторых, наряду с полной поддержкой спецификации SerialATA 1.0 введены некоторые элементы SerialATA II, а именно — Native Command Queuing (NCQ), о которой в последний год было много разговоров. Напомним, что технология NCQ, пришедшая сюда из SCSI, позволяет диску принимать и интерпретировать с выгодой для себя множественные команды.¹³ В-третьих, улучшены возможности создания RAID-массивов дисков в мосте ICH6R/RW. Теперь для RAID доступны четыре диска (подключенные по SATA), и можно создавать до двух массивов уровней 0 и 1 (stripe и mirror).¹⁴ В-четвертых, порты SATA в ICH6, наконец, получили полноценную поддержку горячего подключения/отключения жестких дисков (напомню, что в ICH5 горячее подключение не работало, в отличие, например, SATA-контроллеров Silicon Image и Promise). Более того, южный мост с поддержкой RAID теперь имеет аппаратную функцию автоматического восстановления одного из дисков в массиве уровня 1.¹⁵ Профессиональные технологии все сильнее проникают в «быт».гое

Прощай, апгрейд!

В общем, выход настольных чипсетов Intel Alderwood и Grantsdale обещает стать не только новым словом в различных технологических подходах к построению компьютерных систем (одно перечисление которых заняло у нас целую статью!),¹⁶ но и несет в себе некую новую идеологию таких систем, связанную, прежде всего, даже не с ростом производительности как таковой, сколько с повышением удобства пользования. Более того, судя по демонстрациям Intel, резонно предположить, что в этих чипсетах заложены элементы будущей технологии Vanderpool, позволяющей аппаратно реализовывать многосистемность, а также блоки будущей технологии Intel LaGrande (см. «КТ» #510). С другой же стороны, есть в этом море новаций и свои недостатки — многие из нововведений почти полностью лишают пользователя возможности провести апгрейд своей системы, что называется, малой кровью. По сути, со сменой материнской платы ему придется менять не только память (на DDR2) и процессор (в большинстве новых плат используется новый разъем LGA775), но и видеокарту (как минимум — на более дорогой PCI Express-вариант), а скорее всего — и жесткий диск (использование на одном IDE-шлейфе винчестера и оптического накопителя — очень плохой вариант). Прежнюю звуковую карту (если она не профессиональная), видимо, придется выбросить за ненадобностью, а если в системе много дополнительных контроллеров на шине PCI — подыскать им PCI Express-замену. В общем, это станет одним из самых дорогих апгрейдов в вашей жизни, и, вероятно, будет проще вообще забить на апгрейд и купить новый компьютер, оснащенный по последнему слову. Благо новые стандарты планируются производителями не на год, а на гораздо больший срок, так что вложения прослужат долго.

Встроенная графика и High Definition Audio Чипсет Grantsdale-G оснащается встроенным графическим ядром нового поколения Intel Graphics Media Accelerator 900. В отличие от предыдущего «обновления» (с Extreme Graphics в 845G/GE до Extreme Graphics 2 в 865G), не принесшего никаких кардинальных улучшений, в новом ядре корпорация осуществила ряд важных изменений с тем, чтобы приблизить свой продукт к передовым высокопроизводительным встроенным решениям от ATI и Nvidia. Так, новое ядро имеет четыре пиксельных конвейера, работающих на тактовой частоте 333 МГц, аппаратно поддерживает OpenGL версии 1.4, пиксельные шэйдеры версии 2 и часть функций DirectX 9 (к сожалению, полной аппаратной поддержки DX9 нет). Это позволит запускать и достаточно комфортно играть во многие современные игры. Например, в тесте 3Dmark 2001SE новый графический движок обеспечивает почти двукратный прирост быстродействия по сравнению с Extreme Graphics 2 (и трехкратный по сравнению с Extreme Graphics). Кроме того, чипсет поддерживает больший объем виртуальной графической памяти (до 224 Мбайт), два независимых дисплея для форматов CRT, LCD, TV и HDTV. Поддерживаются широкоэкранные (16:9) LCD-дисплеи и интерфейс DVI (разрешение до QXGA). Графические драйверы специально оптимизированы для микроархитектуры Intel NetBurst. Многопотоковое High Definition Audio (звук высокой четкости), прежде известное как Azalia (см. www.terralab.ru/sound/29765 ), также является новым словом в области интегрированного звука и стандартом следующего поколения, идущим на смену AC’97. Разработчики поставили целью сделать встроенный звук равным по качеству и возможностям дорогим дискретным звуковым картам. Базовые особенности HD Audio таковы: - 8 аудиоканалов вывода звука, 2 стереоканала ввода звука; - лучшее качество звука (192 кГц, 24/32 бит); - независимая многопотоковость (одновременно можно играть или смотреть DVD-фильм, слушать музыку и говорить по IP-телефону); - поддержка объемных технологий Dolby (вплоть до 7.1) и ряда других; - поддержка большинства известных звуковых форматов, включая DVD-Audio и SACD; - легкость в использовании: автоопределение подключенных устройств и даже автоматическая перенастройка функциональности аудиопортов в зависимости от типа подключенного устройства; - лучшее качество записи голоса для пакетной передачи, проведения конференций и распознавания речи, поддержка технологий Voice over IP (VoIP); - улучшенная благодаря унифицированной архитектуре драйверов стабильность; - специальное высокотехнологичное ПО для поддержки различных возможонстей HD Audio.

1 21 июня, судя по информации от некоторых производителей материнских плат.
2 В момент выхода они получат свои официальные обозначения — Intel 925 и Intel 915 соответственно.
3 Урезанный 865P до одноканального бюджетного 848P в данном случае не в счет.
4 Если не считать бюджетную линейку Celeron.
5 Для сравнения — за предшествующий этому год, с момента выхода ядра Northwood зимой 2002-го, частота Pentium 4 возросла в полтора раза — с 2,0 до 3,06 ГГц!
6 Прежний рекорд превышен на 20%. Сегодня уже семь заводов Intel сертифицированы для производства Prescott на 300-миллимтеровых пластинах.
7 DDR2, как правило, использует память в BGA-корпусах и более низкое напряжение питания 1,8 В. Разумеется, для обоих типов памяти новые чипсеты Intel поддерживают два независимых канала (128-разрядную шину), однако по сравнению с предшественниками Canterwood и Springdale требования к работе двухканальных систем существенно упростились, и теперь чипсеты Intel имеют гораздо большую гибкость установки различных модулей памяти для двухканального режима, приближаясь в этом плане к двухканальным DDR-чипсетам от Nvidia и SiS. Также поддерживаются и прежние DDR333/266.
8 О Hyper-Threading говорить, думаю, уже нет смысла — она подразумевается по умолчанию. Разумеется, со всеми новыми чипсетами полноценно работают и старые процессоры с системной шиной 533 и 400 МГц. Это сделано, в частности, для совместимости с линейкой Celeron.
9 Если не учитывать отсутствия варианта со встроенной графикой. Кроме того, если для Grantsdale возможен четырехслойный дизайн разводки материнских плат, то Alderwood требует шестислойных плат, что дополнительно (помимо стоимости самого «кремния») удорожает систему. Поэтому Alderwood нацелен в первую очередь на дорогие игровые системы и недорогие рабочие станции. Интересно, если Canterwood умел неофициально работать с двухпроцессорными конфигурациями, сохранил ли его наследник такую же возможность?
10 По планам Intel, лишь в 2005 году на рынок выйдут модули DDR2 667/800, которые смогут обеспечить заметный прирост производительности. Более того, грядет новый стандарт — полностью буферизованные модули памяти (которыми и станут будущие DDR2). А к 2006 году намечено появление модулей нового стандарта — DDR3, где скорость передачи данных возрастет еще больше. Интересно, что работа с RDRAM PC1066 до сих пор не исчезла с роадмэпов Intel, хотя гораздо перспективнее (даже по сравнению с DDR3) было бы использовать новую XDR DRAM от Rambus (читайте статью в этом номере).
11 Например, для профессионального контроллера SCSI или SATA II.
12 Разумеется, все SATA-диски «автоматом» становятся «мастерами», хотя существует и legacy-режим для совместимости со старыми операционными системами (о нем мы расскажем в другой раз). Более того, в этом контроллере SATA реализована, наконец, поддержка специальных режимов энергосбережения. Не нужно говорить, что контроллер SATA «сидит» непосредственно на высокоскоростной шине связи южного моста с северным, так что ограничения пропускной способности, связанные с PCI (~110 Мбайт/с) и Hub Link (~220 Мбайт/с), для дисковых массивов уходят в прошлое.
13 Например, при поступлении пакета из нескольких команд на чтение или запись в разных местах диска (пластины) контроллер винчестера, поддерживающий NCQ, позволяет изменить порядок их выполнения таким образом, чтобы уменьшить общее время (и число оборотов диска вокруг своей оси), необходимое для обработки пакета.
14 К большому сожалению, пока нельзя создавать массив уровня 0+1 (сразу из четырех дисков, где на высоте была бы и скорость, и надежность), причем, по словам одного из интеловских специалистов, этого не предусмотрено даже для возможных будущих версий BIOS/драйверов.Как мы помним, в ICH5R сперва был лишь RAID 0, и только несколько месяцев спустя обновлением BIOS и драйверов стало возможным создавать RAID 1. Однако в качестве своеобразной «компенсации» Intel предложила здесь новую технологию Matrix RAID, позволяющую создавать несколько различных логических RAID-массивов на базе всего двух физических винчестеров. Например, на базе двух жестких дисков, задействуя разные участки накопителей, можно одновременно создать массив уровня 0 для приложений, некритичных к потере данных (своп и временные файлы приложений, игры, захват и обработка видео и пр., и массив уровня 1 для критичных к целостности данных (операционная система и бизнес-приложения, данные пользователя и пр.), см. рис. В общем, для создания бюджетной офисной или домашней системы функция весьма полезная.
15 Одной из любимых демонстраций Intel чипсета Grantsdale является запуск фильма с RAID-массива уровня 1, затем один из дисков этого массива «на ходу», без всякой подготовки, вынимается из ПК, вместо него вставляется свежий неотформатированный диск той же модели, и компьютер, ни на секунду не прерывая показ фильма, начинает форматировать диск и восстанавливать массив с данными. Прежде такое было доступно лишь в дорогих профессиональных SCSI-системах, но теперь возможно и в дешевых настольных (например, домашних).
16 Про перспективные возможности нового графического ядра Intel и нового интеллектуального восьмиканального аудиоконтроллера можно почитать во врезке, а сейчас коснемся другого. Строго говоря, новые чипсеты не привязаны к новому разъему для Pentium 4, известному как LGA775 и запланированному для всех последующих моделей этих процессоров, начиная с частоты 3,6 ГГц. Однако судя по экспозициям многочисленных производителей материнских плат на недавних выставках, подавляющее большинство плат на новых чипсетах Intel будет выходить именно с новым процессорным разъемом, тогда как для прежнего Socket 478 будут продолжать выпускаться платы на Intel 875/865, а также чипсетах ATI, SiS, VIA.