Материнские платы

 

В начале 1996 года чипсет Neptune устарел окончательно, и Intel выпустила его обновленный аналог,одновременно разделив рынки SOHO и корпоративных применений: вместо (усредненного) FX выпускались два набора логики под общим названием Triton II –82430HX и 82430VX. Первый чипсет получил от производителя поддержку многопроцессорных систем, памяти с коррекцией единичных ошибок, улучшенное взаимодействии процессора с кэш памятью второго уровня типа Pipelined Bust объемом 512Кб, контролер шины EISA, до четырех слотов PCI 2.1, встроенный контролер EISA и USB (универсальная последовательная магистраль, новое средство для подключения различных внешних устройств, предусматривает подключение до 255 внешних устройств кодному порту по принципу общей шины), иными словами, стал приемником NX.Несмотря на отсутствие поддержки модулей памяти SDRAM, режима UDMA/33 иотносительно малый объем кэш-памяти, HX стал одним из наиболее популярныхсреди производителей системных плат, ориентированных на северныеприменения. Заметим, что поддержка чипсетом многопроцессорности не означаетналичия двух процессорных гнезд: такие платы стоят значительно дороже иимеют маркировку “dual processor”. Intel так и не создала болеесовершенного чипсета, близкого по хар-ка к Triton II. Даже более новый430TX не обеспечивает, всех его возможностей.

 

Второй набор логики 430VX как раз оказался лишенным  всех выше перечисленных преимуществ, зато получился дешевле и значительно позиционировался на рынок компьютеров класса low-end.с момента появления этого чипсета, имеющий большее быстродействие и поддерживающий новые функции стал вытеснять 430FX. Основными отличиями стали поддержка PCI 2.1 и SDRAM  и наличие порта USB, поддержка как синхронной, так и асинхронной памяти Pipelined Bust. За счет поддержки нового типа кэш памяти производительность нового чипсета по сравнению с Triton I выросла на 10%. Однако, отметим, что поддержка чипсетом SDRAM в большинстве случаев не переросла в наличие на плате соответствующих разъемов: производитель VX экономили на всем.

И, наконец, еще через год появился венец творения Intel –430TX PCIset.

Разработчики постарались включить в набор 82430TX поддержку практически всех важных последних новинок в архитектуре ПК, таких как поддержка SDRAM, поддержка USB, Ultra DMA, пяти слотов PCI 2.1, оперативной памяти объемом до 256Мб и кэш памяти 512Кб,- с тем, что бы максимально продлить жизненный цикл нового набора логики. После его появления было официально объявлено, что Intel прекращает разработку чипсетов для этого класса процессоров. Несмотря на поддержку, более быстрой памяти, 430TX не смог заменить 430HX, особенно в серверных применениях. Зато появление нового чипсета привело практический к полному исчезновению VX, у которого оставалось одно преимущество – цена.

 

Не Intel

 

Недремлющие конкуренты за прошедшую пятилетку создали ровно три споловиной ветви альтернативных чипсетов. Это VIA (Apollo Master, 1VP, 2VP, Vp2/97,VPX/97,VP3,mVP3), AcerLabs (Ali Aladdin от I до V), SiS (чипсеты этой фирмы не имеют красивого названия, только номера от 5581/82 до 5597/98), а так же примкнувшая к ним OPTi Vendetta, слишком напоминающая i430VX, чтобы говорить о ней отдельно. Более того, в последнее время, а именно с момента ухода Intel в сторону Slot1, этими фирмами были достигнуты весьма значительные успехи –это поддержка AGP (ускорительный графический порт, специальный разъем и интерфейс), и повышенная частота системной шины, большая область кэширования, и так далее. А отличие от Pentium II –систем, скорость шины весьма серьезно отражается на быстродействии системы (до 90%) в целом: на ней находятся такие значительные  компоненты как кэш L2, с работой которого так сильно уязвимы все офисные приложения, а так же оперативная память VIA. Изделия фирмы VIA изначально позиционировались на рынок устройств класса low-end, и на сегодняшний день VIA становится основным поставщиком чипсетов для архитектуры Socket 7. Ее последняя разработка VP2/97, VP3 уже не являются чипсетами для простых систем и превосходят по характеристикам разработки Intel 430 –х.

 

Apollo VP2 (и его аналоги VP2/97 и VPX/97) разрабатывался как прямой конкурент Intel 430TX и, соответственно, по многим хар-ка его превосходит. VP2 поддерживает до 512 Кб полностью кэшируемой оперативной памяти любых типов, до 2 Мб кэш-памяти типа Pipelined Bust с ECC (код коррекции ошибок), протокол Ultra DMA/33, шину UBS и проверку четности. Интересной особенностью является поддержка смешанных типов памяти –как 64-, так и 32 –разрядных банков, что  несколько  снижает быстродействии, зато позволяет устанавливать на плату с этим чипсетом позволяет устанавливать не парные, а одиночные модули. Чипсет, в отличие от Intel, официально поддерживает частоту системной шины 75 MHz, хотя, при синхронной шине PCI, могут возникнуть проблемы с другими устройствами из-за отклонении от спецификации, которая не предусматривает частоту PCI 37.5 MHz.

 

VP2/97 получил в дополнение к способностям родителя поддержку ACPI (спецификация ACPI стандартизирует усовершенствованны интерфейс для контроля за энергопотреблением и позволяет аппаратным устройствам уведомлять операционные системы об энергопотреблении, что упрощает поиск неисправностей), а VPX/97  -асинхронную шину PCI. Последняя модернизация оказалась просто необходимой для поддержки процессоров  6х86, 6х86MX PR2- 233 фирмы Cyrix, которые по спецификации просто должны работать с тактовой частотой 75 MHz и, при использовании синхронной  PCI, приводили к отклонению спецификации шины PCI. Данный чипсет настолько удачно работает с процессорами AMD, что AMD купила у VIA лицензию на его производство этого набора микросхем и продает их под своей маркой AMD-640. Пример реализации: FIC PA-2007 (не путать с FIC PT-2007 реализованной на чипсете i430TX); на чипсете AMD-640 построена работа платы HOT Shuttle-603.

VIA Apollo VP3 (597/586B) по основным хар-ка очень близок к VP2/97, за исключением того, что он не поддерживает до 1 Гбайт оперативной памяти и порт AGP. Шина PCI этого чипсета является синхронной по отношению к процессору, вследствие чего исключаются все внешние тактовые частоты превышающие 66 MHz, поскольку в этом случае не возможно будет обеспечить работу в соответствии со спецификациями как шины PCI , так и AGP. Правда, на практике все проверенные карты AGP функционируют и с тактовой частотой AGP 75 MHz, но ни один производитель этого не гарантирует. Примеры реализации этого чипсета: FIC-2012 MyComp AI5VG чипсет Apollo MVP3 (598AT/586B) на сегодня является венцом творения VIA и разработан с учетом спецификации Super 7. Он поддерживает частоту системно шины 100 MHz при стандартной частоте шины PCI, которая может работать как в синхронном, так и в псевдосинхронном режиме, до 2 Мб кэш-памяти, до 1 Гбайт полностью кэшируемой оперативной памяти  практически всех существующих типов памяти, которые к тому же могут использоваться в смешанном виде, разных банках. Имеется поддержка AGP, UltraDMA33, ACPI, USB и SMBus. По функциональным хар-ка и производительности чипсет превосходит как Intel, так и последние SiS, Ali и других фирм. MPV3 выпускается по 0.35 микронной CMOS технологии и по энергопотреблению подходит для использование не только в настольных, но и в портативных компьютерах. Примеры: Aopen, AX59Pro, FIC VA-503+, Shuttle HOT- 591P, Soyo SY-5EH.

 

AcerLabs (Ali). Acer Laboratories- это отдельное и не слишком большое отделение Корейской фирмы, которое до последнего времени занималась разработкой чипсетов для нужд компании. С появлением на рынке плат Acer серии A-Open эти чипсеты стали более известны, хотя практически не используются другими производителями. Aladdin IV +поддерживают частоту системной шины до 83 MHz, шинуPCI 2.1 и, так же, как и VIA VP2, позволяет использовать 32-разрядную шину при работе с памятью, но допускает более простую модернизацию памяти путем добавления модулей SIMM по одному. Поддерживая память типа FMP, EDO, SDRAM. Имеется поддержка ACPI, USB, ECC, и четности UltraDMA/33, а так же SMBus. Шину AGP этот чипсет не поддерживает.

 

Ali Aladdin V является первенцом поколения, поддерживающим частоту системной шины 100 MHz. Кроме того, он может быть использован с частотой 60, 66, 75, и 83 MHz. Псевдосинхронный режим работы шины PCI позволяет устанавливать частоты в 30/33 MHz вне зависимости от установок на системнойшине.

 

Прочие чипсеты.

 

На рынке предлагается еще немалое кол-во чипсетов, создающее иллюзию существования дополнительных наборов логики для Pentium. На сомом деле они представляют собой перемаркированные (зачастую снятые с производства в следствии ошибок или замены на более новые) или скопированные чипы вышеперечисленных производителей. Среди них наиболее известные PCChips VXPro, который не что иное как VIA VP1, PCChips TXPro II.

 

Чипсеты для процессоров Pentium PRO / Pentium II / CELERON

 

Основным недостатком Socket 7, побудившим Intel к созданию нового интерфейса, является недостаточная пропускная способность шины, на которой до сих пор располагался кэш второго уровня L2. С самого момента основания семейства Pentium и до последнего времени системная шина оставалась практический без изменений. Дело в том, что повышение производительности шины в целом (или ее тактовой частоты, что в общих чертах одно и тоже), как организма достаточно разнородного, является более сложной проблемой, чем увеличение частоты в отдельных узлах. Именно по этому пути пошла фирма Intel и вместо того чтобы помещать процессор в маленькую керамическую корпус с ножками (Socket 7), вложила пару Pentium II / кэш L2 в существенно больший по размерам пластмассовый картридж, который назвала SEC. При такой архитектуре кэш L2оказался отдельно от материнской платы  и получил для общения с процессором отдельную шину, и частоту равную половине частоты ядра процессора.

 

Интересно, что сама идея выделенного кэша не нова: новый процессор является ММХ модифицированной существовавшего с начала 1995 года Pentium PRO, который так же имел выделенный и даже интегрированный на ядре кэш L2 объемом до 1 Мб, причем работавший на частоте ядра.

 

Intel

 

Предвестником грядущей замены семейства 430-й серии стал набор логики для Pentium PRO, выпущенный под номером 450. Было произведено два родственных чипсета 450GX, 450KX для рабочих станций и высокопроиздительных систем. Чипсеты отличались наличием таких новинок как мост PCI, DC и MIC. Первый образец чипсетов дляPentium II плавно перетек из области применения Pentium PRO: как уже было отмечено выше Pentium II является его модификацией (плюс ММХ и минус половина частоты кэш L2). Естественно, сами материнские платы для этих процессоров различались, однако управляющая логика была унифицирована. Таким чипсетом стал 440FX. Он поддерживал двухпроцессорную SMP конфигурацию и до 1 Гбайт FPM/EDO памяти при частоте шины 66 MHz. Системная плата может иметь до 8 банков разделяемой между двумя процессорами памяти. С момента своего появления в сентябре 1997 года чипсет 440LX является наиболее широко используемым в компьютерах на базе Pentium II. Системная шина, предназначенная для работы частоте 66 MHz максимальный поддерживаемый объем памяти составляет 512 Кб для SDRAM и 1 Гб для EDO. Идея повышения частоты шины до 100 MHz  нашла свое применение в наборе логики  i440BX. Фактический в чипсете i440BX нет ничего революционного кроме поддержки этой сомой частоты. Теоретический пропускная способность с 100 MHz  шиной 800 Мб/с.

 

Апрель 1998 года родился Celeron и мать его EX. Позиция

 

Кэш

 

Несколько слов о кэше. Кэш представляет собой быстродействующую буферную память между процессором и основной памятью и служит для частичной компенсации разницы в скорости процессора и сравнительно медленной основной памяти - в кэш попадают наиболее часто используемые данные. В этой связи приходят на ум мысли, что чем больше кэша, тем лучше материнская плата (в случае с Socket 7) лучше. Отражение этой идеи мы находим во всех не- интеловских чипсетах (у Intel размер L2 ограничен до 512Кб) в реализациях VIA, Ali, SiS ограничение доведено до одного или даже двух мегабайтов. При этом основанные на этих наборах материнские платы могут – в целях экономии – и не использовать весь потенциал чипсета и, тогда на свет появляются модификации с полумегабайтным кэшем.

 

Вопрос, так ли нужен широкому потребителю этот разбухший кэш. Дело в том, что стандартный объем в себя в пол мегабайта отлично справляется со своим прямым назначением, удерживая в себе компактный код большинства офисных приложений, другое дело, сможет ли он кэшировать весь объем памяти.

 

Однозначно можно сказать, что на 64Мб его хватит. Другой момент – это разгон. В этом случае оперативная память может не успевать за системной шиной, и дополнительных циклов задержки будет не избежать, а кэш, скорее всего, сохранит работа способность и будет использоваться активнее. В целом, тесты показывают крайне не значительное повышение производительности системы при увеличение кэша. Так что установка увеличенного кэша есть не более чем маркетинговый шаг разработчиков материнских плат.

 

Bios

 

Другой отличительной особенностью материнских плат является Bios. Она представляет собой набор программ проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между операционной системой и железом. Bios получает Управление при включении и сбросе системной платы, тестирует  саму плату и основные блоки компьютера –видеоадаптер, клавиатуру, контролер дисков и портов ввода/вывода, он настраивает чипсет платы и загружает внешнюю операционную систему.

 

Раньше Bios зашивался в однократно программируемые ПЗУ либо в ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием; сейчас все чаще выпускаются платы с электрически перепрограммируемым ПЗУ (Flash ROM), который допускает перешивку Bios средствами самой платы, что позволяет в полевых условиях исправить заводские ошибки.

 

Как правило, Bios для современных системных плат разрабатывается одной из специализирующийся на этом фирм –Award Software, AMI, Phoenix Texnology. Некоторые производители плат (IBM, Intel, Acer) сами разрабатывают Bios. Стоит отметить, что в общем случае каждая версия Bios привязана к конкретной модели платы.

 

В данное время наиболее популярен Award Bios, который ставится на большинство материнских плат. Однако, например. Такой монстр как Intel устанавливает на свои платы Bios Phoenix. Возможности что-то испортить в настройках этого Bios’а весьма низкие (возможность только включать/выключать периферию и определять порядок загрузки), зато и оптимизировать систему на свой лад не получиться. Bios от AMI устанавливается на материнских платах с чипсетом SiS 5591 и ALI Aladdin V.