Čipové sady se sběrnicí PCI Express - dosavadní vývoj a shrnutí

Čipové sady s PCIe pro platformu Intel i od společnosti VIA?

V dalším roce (tedy již letos) nás hned zkraje překvapila společnost VIA, když 31.1.2005 představila nové čipové sady s podporou PCIe pro platformu Intel.

VIA PT880 Pro - Čipová sada VIA PT880 je již starý známý. Jednalo se o první čipovou sadu společnosti VIA s dvoukanálovým paměťovým řadičem pro platformu Intel. Její "dny slávy" jsou ale opravdu už takřka zapomenuty a naskýtá se tedy otázka, proč VIA jedné své nové čipové sadě se sběrnicí PCIe přiřadila stejné počáteční značení doplněné jen přídomkem "Pro". Po shlédnutí specifikací je odpověď nasnadě. Tato čipová sada totiž podporuje nově sběrnici PCIe a také plnohodnotnou sběrnici AGP 8x (to vidím jako důvod pro značení ze "starší gardy"). Žádné polovičaté řešení jako v některých jiných případech s kterými jsme se již mohli setkat, kdy byl vytvořen "AGP slot" pouhým spřažením dvou PCI slotů, čímž šel výkon v takovémto slotu rapidně dolů.

Je ale nutné zmínit, že se sice povedlo skloubit tyto dvě sběrnice v rámci jedné čipové sady, nicméně v případě slotu PCIe x16 se nejedná o plnohodnotné řešení, jelikož počet linek PCIe, které jsou do něj přivedeny, zde činí pouze čtyři namísto šestnácti (evidentně se implementace neobešla bez komplikací). Některé zahraniční redakce již měly tu čest seznámit se s referenčními základními deskami s touto čipovou sadou a podle výsledků provedených testů by ve hrách k výkonnostní penalizaci dojít nemělo (je třeba pamatovat na to, že i "pouhé" 4 linky PCIe poskytují vyšší datovou propustnost než AGP 8x). Tento fakt VIA na svých stránkách neuvádí (tam je řeč pouze o sběrnici PCIe, ale o její rychlosti ani zmínka), avšak diagnostické výpisy testovaných referenčních základních desek mluvily jasně.

Vliv počtu linek PCIe na výkon grafické karty Tímto tématem se zabývali na serveru tomshardware, kde otestovali výkon 3 grafických karet při rozdílném počtu "zpřístupněných" PCIe linek v konfiguracích x1, x2, x4, x8, x16. V případě zájmu se na inkriminovaný článek podívejte sami. Ještě zde zmíním, že testy byly prováděny s grafickými kartami Radeon X600 XT, Radeon X800 XT a GeForce 6800 GT. Závěr byl takový, že i pro desktopovou grafickou kartu kategorie předchozího high-endu jsou pro účely počítačových her 4 linky PCIe postačující (avšak v takovém testu SPECviewperf šel výkon s každým snížením počtu linek razantně dolů).

VIA tedy opět zabodovala, co se specifikací týče, jelikož obdobné řešení nikdo další v té době nenabízel, a pokud by tuto čipovou sadu uvedla brzy po svém ohlášení na trh, tak by si rozhodně našla mnoho zájemců. Problém přechodu ze staršího systému založeného na sběrnici AGP na nový systém s PCIe (tedy nutná změna několika komponent naráz třeba jen kvůli případnému upgradu grafické karty) je i dnes stále aktuální a ještě nějakou dobu bude. Tato čipová sada VIA PT880 Pro by tedy byla pro mnoho uživatelů, kteří nechtějí nebo nemůžou z finančních důvodů změnu více komponent naráz provést, jediným možným řešením. Nicméně to by nebyla ani VIA, kdyby se nejednalo opět jen o další z mnoha "papírových uvedení" a na praxi je zase nutné jen čekat a čekat.

Plnohodnotná sběrnice AGP 8x společně s PCIe na jedné základní desce je záležitost zajímavá už sama o sobě, každopádně s tím se pojí další "vychytávka", a to fakt, že s tímto řešením bude možné provozovat grafickou kartu ve slotu AGP 8x a PCIe x16 současně (výkon se však slučovat nebude, systém ale bude disponovat dvěma nezávislými grafickými kartami, přičemž každá bude moci zpracovávat rozdílný signál. Tím je tedy umožněna podpora až 4 zobrazovacích zařízení (v případě, že budou použity grafické karty disponující dvěma výstupy, ať už D-Sub nebo DVI). Tuto schopnost VIA označuje jako DualGFX.


Další vlastnost, jež je společná pro všechny 3 čipové sady, nese označení StepUp a jedná se o podporu paměťových modulů DDR i DDR2. Základní desky tak budou moci být vybaveny paměťovými sloty obou typů, avšak vzájemné slučování samozřejmě možné nebude. V případě, že bude základní deska disponovat paměťovými sloty pro oba standardy, se uživatel bude moci rozhodnout, jaký bude využívat. To mu v případě, kdy vlastní dostačující moduly DDR první generace, přijde značně vhod, jelikož je nebude nucen nahrazovat za moduly DDR2 (to je velké plus navíc i vzhledem k faktu, jaký je výkonnostní rozdíl mezi DDR a DDR2 a navíc vzhledem k cenám). Toto ale není nic nového, jelikož s obojetnou podporou přišly již čipové sady i915P/G (tedy řešení z první várky čipových sad přinášejících poprvé sběrnici PCIe a paměťový standard DDR2).

VIA PT894 - tuto čipovou sadu lze vzhledem k jejím schopnostem chápat jako "zlatou střední cestu". Jedná se o mainstreamové řešení pro platformu založenou jen na sběrnici PCIe (AGP zde jako u předešlého případu podporováno není, a proto nese odlišné značení), přičemž slot PCIe x16 již disponuje plným počtem linek PCIe. Poněkud jiné cílení tohoto řešení (nový systém pouze s PCIe) je vidět i v dalších specifikacích. Naleznete zde totiž podporu pro FSB o frekvenci 1066 MHz a paměti DDR2 o frekvenci 667 MHz, což jsou doposud nejnovější standardy týkající se platformy Intel, a které by tak u nové čipové sady pro mainstream či high-end neměly chybět. NorthBridge se stále bohužel páruje s již dýchavičným SouthBridgem VIA VT8237R. Na blokové schéma se můžete podívat zde.

VIA PT894 Pro - nejvýkonnější řešení z této trojice. Jedná se v podstatě o mírně vylepšenou verzi čipové sady VIA PT894 (proto také nese ve svém značení jen přídomek "Pro"). Základní desky postavené na této čipové sadě totiž budou moci disponovat dvěma sloty PCIe x16, přičemž primární slot bude disponovat plnohodnotným počtem 16 linek a sekundární slot bude disponovat jen 4 linkami (což stále poskytuje o něco vyšší datovou propustnost než AGP 8x).



Zřejmě vás hned napadne, že se jedná o obdobné řešení jako je SLI u nVidie nebo CrossFire u ATi (o kterém teprve bude řeč), nicméně v tomto případě společnosti VIA tomu tak není. Účelem tohoto řešení totiž není skloubení výkonu dvou grafických karet do jednoho výstupu, nýbrž dva samostatné výstupy bez omezení výkonu první nebo druhé grafické karty. Využití je tedy značně specifické a například pro hráče počítačových her nemá moc využití (ti potřebují co nejvyšší grafický výkon pouze pro jeden výstup). Setkáváme se zde tedy také s funkcí DualGFX (provozu dvou grafických karet současně - nyní však v obou případech v podání sběrnice PCIe). Ostatní specifikace zůstávají shodné jako u "non-Pro" verze (stejně jako párování se SouthBridge VT8237R).



VIA PT880 Ultra - po zmiňované trojici došlo později ještě k ohlášení této čipové sady. Jedná se v podstatě jen o PT880 Pro, jež je doplněna o podporu procesorů s frekvencí FSB 1066 MHz. Jiné změny se zde nekonají. Na blokové schéma se můžete podívat zde. Zajímavé ovšem je, že na zahraničních serverech se objevují informace o první základní desce využívající tuto čipovou sadu. Jedná se konkrétně o Asus P5VD1-X a tato skutečnost naznačuje, že by se mohly brzy objevit na internetu první recenze.



SiS získává od Intelu licenci na 1066MHz FSB

Společnost SiS byla historicky první, kdo oficiálně uvedl čipové sady s podporou sběrnice PCIe (jak pro platformu Intel, tak i AMD). Tím ale její zásluhy v podstatě končí, jelikož pokud se jedná o uvedení do praxe, tak ji ve finále konkurence předběhla (Intel, VIA, nVidia, ATi). Dne 16.2.2005 SiS ohlásil, že obdržel od Intelu licenci na použití 1066MHz FSB pro intelovské procesory ve svých čipových sadách, což dávalo tušit, že se brzo objeví noví zástupci, kteří budou mít její podporu zahrnutou.


Na scéně se objevuje první čipová sada od nVidie pro platformu Intel

Koncem roku 2004 došlo k další význačné události. Jednalo se o uzavření dohody mezi nVidií a Intelem (19.11.2004), která nVidii umožnila využívat technologii systémové sběrnice intelovských procesorů (FSB) a tím pádem měla "zelenou" pro výrobu vlastních čipových sad pro platformu Intel (doposud tuto možnost neměla - vždy se jednalo o platformu AMD). Tato dohoda se dostala do praxe 4 měsíce poté, kdy 10.3.2005 nVidia na CEBITu v německém Hannoveru ohlásila svou historicky první čipovou sadu pro intelovské procesory.



Jelikož na platformě AMD sklidila se svou rodinou čipových sad nForce4 nemalý úspěch, tak došlo k tomu, že byla pro použití s platformou Intelu zvolena její nejvýkonnější varianta, tedy nForce 4 SLI. Jelikož procesory AMD architektury K8 mají integrovaný paměťový řadič, nemusí jím čipová sada pro ně určená disponovat - narozdíl od procesorů Intelu. Toto je společně s rozdílnou sběrnicí pro komunikaci s procesorem jediná odlišnost mezi variantou pro platformu AMD a tou pro Intel, jež dostala označení nForce4 SLI IE (Intel Edition).

Před oficiálním uvedením se spekulovalo o názvu nForce5, nicméně jelikož se vyjma jiné sběrnice pro komunikaci s procesorem a přidaným paměťovým řadičem jedná o stejný případ jako v případě nForce4 SLI pro AMD, nebyla ve finále číslovka navýšena a podle mého je koncové značení správnou volbou (zkrátka vystihuje situaci - jde "pouze" o upravenou verzi již zaběhnuté čipové sady pro AMD a pro vyšší značení není důvod).

Kvůli přidanému paměťovému řadiči se nForce4 SLI IE skládá ze dvou čipů, a to z NorthBridge nForce4 SLI SPP (System Platform Processor, 0.13 mikronový výrobní proces, 61 milionů tranzistorů, kódové označení C19) a SouthBridge nForce4 SLI MCP (Media Communication Processor, 0.15 mikronový výrobní proces, 21 milionů tranzistorů, kódové označení MCP04). Paměťový řadič obsažený v nForce4 SLI IE je samozřejmě dvoukanálový a podporuje paměťový standard DDR2 o frekvencích 533 a 667 MHz. I zde se setkáváme s technologií DASP (Dynamic Adaptive Speculative Preprocessor) známou z dob čipových sad nForce2 (jelikož se týká paměťového řadiče, tak si dala u čipových sad nForce3 a nForce4 určených pro procesory architektury K8 pauzu). U nForce4 SLI IE se jedná již o verzi DASP 3.0 a jak je z plného názvu zřejmé, tak její účel tkví v předvídání požadavků na operace spojené s operační pamětí (čtení dat) a následně k rychlejšímu zpracování. Tato třetí verze již počítá s více nezávislými programovými vlákny - tedy s funkcí HyperThreading i s dvoujádrovými procesory Intelu. Rozhodně je však u nForce4 SLI IE zajímavá technologie s označením nVidia QuickSync, díky které je možné provozovat paměti na rychlosti nezávisle na frekvenci FSB (což se hodí zejména v případě přetaktování).



Slabších verzí známých z platformy AMD se ovšem intelovské procesory nedočkaly. Důvod je celkem prostý. V době uvedení nForce4 SLI IE měl Intel svými čipovými sadami pokryté již všechny výkonnostní segmenty a nVidia vsadila pouze na jednu kartu, a to na pokud možno co nejvyšší (grafický) výkon, který ji umožňuje technologie SLI, čímž Intel u svých čipových sad zatím nedisponuje (pokud nebudeme brát v potaz atypickou základní desku Gigabyte GA-8I915P Dual Graphic postavenou na čipové sadě i915P, u které je pro primární slot PCIe x16 definováno 16 linek z NorthBridge a pro sekundární slot PCIe x16 jsou využity zbývající 4 linky, kterými disponuje SouthBridge ICH6/R). Pokud jde o ostatní schopnosti, tak mezi řešeními od Intelu a nVidie je dost rozdílů v podobě firemních funkcí - lidově řečeno: "Ten má to a ten zase tamto".

Čipové sady Intelu mají silné stránky hlavně v podobě integrovaného audia (HD Audio) a technologií, mezi něž patří Matrix RAID, Active Management, Flex Memory (poslední dvě zmiňované se vztahují k čipovým sadám Intelu nové generace, které následovaly krátce po uvedení nForce4 SLI IE). Mají ale také své slabiny v podobě jediného kanálu diskového rozhraní PATA100 a absence nativní podpory LAN adaptéru. Čipová sada nVidia nForce4 SLI IE tyto slabiny nemá, ale pro změnu je na tom tedy hůře v oblasti integrovaného audia. Naproti tomu však mezi její silné stránky patří nativní podpora gigabitového LAN adaptéru, nVidia FireWall, Active Armor, nTune, rozsáhlé možnosti tvorby a správy RAID polí (Media Shield) a podle specifikací maximální použitelná kapacita operační paměti 16GB (bez podpory ECC) + samozřejmě v tomto boji důležitá možnost SLI režimu.

Přestože nForce4 SLI IE podporuje dvoujádrové procesory Intelu (frekvenci FSB 800 i 1066 MHz), tak se později po jejich uvedení ukázalo, že nejpomalejší model v podobě procesoru Pentium D 820 (pracující na frekvenci 2.8 GHz) s touto čipovou sadou funguje pouze jako jednojádrový - není tedy podporován. S vyššími modely již problémy nejsou.


ATi vstupuje s čipovou sadou Radeon Xpress 200 i na platformu Intel

O čipové sadě ATi Radeon Xpress 200 byla již řeč ve spojitosti s platformou AMD, kde byla k dispozici ve dvou provedeních lišících se navzájem přítomností integrovaného grafického jádra (verze, která jej neobsahuje, má na konci značení P). ATi tak byla první, kdo přinesl pro platformu AMD čipovou sadu se sběrnicí PCIe a integrovaným grafickým jádrem.



Současně se však také čekalo na verzi pro platformu Intel (na NorthBridge předem známý pod kódovým značením RS400), která měla dle plánu přijít o něco později. První vlaštovkou s touto čipovou sadou se stala základní deska Asus P5RD1-V. ATi čipovou sadu Radeon Xpress 200 pro platformu Intel oficiálně uvedla dne 11.3.2005.

Jelikož procesory Intelu v sobě nemají integrovaný paměťový řadič jako procesory AMD s architekturou K8, tak jej musí NorthBridge RS400 obsahovat (to je společně s rozdílnou sběrnicí pro komunikaci s procesorem jediný rozdíl mezi RS400 a RS480). Dvoukanálový paměťový řadič podporuje paměti typu DDR na frekvenci 400 MHz a DDR2 na frekvencích 400, 533 a 667 MHz s tím, že je možné 256 MB vymezit pro účely integrovaného grafického jádra. Původně figurovala v plánech ATi ještě verze NorthBridge s označením RC400, která by měla pouze jednokanálový paměťový řadič, nicméně ve finále se ke slovu již nedostala.



Stejně jako v případě verze pro platformu AMD se i ta pro Intel standardně páruje se SouthBridge IXP400 (SB400), který má oproti čipovým sadám od Intelu slabinu v oblasti integrovaného audia v podobě kodeku AC'97, zatímco Intel již od prvních čipových sad s PCIe nasadil pomyslnou kvalitativní laťku o poznání výše - High Definition Audio (HD Audio). Tento nedostatek však bylo již hned od vypuštění RS400 možné jednoduše napravit. Jak již bylo řečeno, tak nové SouthBridge od společnosti ULi (M1573, M1575) byly cíleny pro párování s RS400, čehož někteří výrobci samozřejmě začali využívat. Například již zmíněná základní deska Asus P5RD1-V používá SouthBridge ULi M1573 namísto firemního SouthBridge ATi IXP400 (SB400), a tím pádem základní deska disponuje integrovaným audiem standardu HD Audio.


SiS představuje čipovou sadu pro AMD s integrovaným grafickým jádrem

Ve stejný den, kdy byla uvedena čipová sada ATi Radeon Xpress 200 pro platformu Intel, došlo k uvedení něčeho nového i u společnosti SiS. Jednalo se o první čipovou sadu s integrovaným grafickým jádrem pro platformu AMD z její produkce.



Dne 11.3.2005 byla tedy uvedena i čipová sada SiS 761GX skládající se ze stejnojmenného NorthBridge obsahujícího integrované grafické jádro s označením Mirage 1 (HW podpora pouze pro DirectX 7, 2 pixel pipelines) a společně s ní byl představen i nový SouthBridge SiS 966, který oproti svému předchůdci v podobě SiS 965 přináší možnost využití integrovaného audia standardu HD Audio nebo AC'97 (bude však záležet na výrobci základní desky, pro co se rozhodne) a v případě diskového řadiče rozhraní SATA podporu AHCI. NorthBridge SiS 761GX obsahuje pouze 16 linek PCIe pro slot PCIe x16 určený pro grafickou kartu a linky pro další využití jsou nechány v režii připojeného SouthBridge (ten v podobě SiS 966 disponuje dvěma linkama).

Dále mezi současnou nabídkou společnosti SiS figuruje low-endový NorthBridge SiS 761GL, který se oproti SiS 761GX liší v podpoře sběrnice HyperTransport o maximální frekvenci 800 MHz (na rozdíl od 1000 MHz, což znamená spolupráci pouze s procesory určenými pro socket 754), nedisponuje linkami PCIe pro slot PCIe x16, díky čemuž je nutné využít integrované grafické jádro Mirage 1 (nebo sběrnici PCI) a je mu předurčena spolupráce se SouthBridge SiS 965L (tedy s nejchudším ze současné nabídky).


SiS aktualizuje čipové sady a přidává podporu pro 1066MHz FSB

Následně společnost SiS provedla mírnou aktualizaci svého repertoáru pro platformu Intel a oznámila čipové sady SiS 656FX a SiS 649FX.



Množství inovací je ale opravdu poskromnu. V případě obou NorthBridge se jedná jen o podporu FSB o frekvenci 266 MHz (tedy 1066 MHz efektivně) a pokud jde o SouthBridge, s kterým se párují, tak tím je zde nejnovější typ SiS 966 (respektive 966L v případě SiS 649FX).



Rozdíly mezi SouthBridge s přídomkem L a bez něj zůstávají stejné: rychlost LAN adaptéru, počet portů diskového rozhraní Serial ATA a možnost tvorby RAID režimu typu 0+1.


Dvoujádrové procesory Intelu nastupují a s nimi i nové čipové sady

Při příležitosti uvedení prvního dvoujádrového procesoru Intelu v podobě high-endového modelu Intel Pentium Extreme Edition 840 byla dne 4.4.2005 uvedena i čipová sada i955X (doposud známá pod kódovým značením Glenwood) určená pro tento výkonnostní segment. Jedná se i v současnosti o nejvýkonnějšího zástupce nové generace od Intelu, která oproti té předchozí přináší hlavně podporu pro dvoujádrové procesory. Inovací je více, ale tato skutečnost je stěžejní, jelikož s čipovými sadami předchozí generace dvoujádrové procesory nerozchodíte (a to ani s high-endovými modely i925X/XE), takže pro jejich využití jsou nové čipové sady nutností.

Dále zde přibyla podpora pro paměti DDR2 na frekvenci 667 MHz a mezi podporované frekvence FSB patří 800 a 1066 MHz (někteří výrobci však u svých základních desek využívajících tuto čipovou sadu umožňují spolupráci s procesory, které využívají nižší frekvenci FSB - tedy i s Celerony D, přestože to neodpovídá specifikacím Intelu).



Jak už se stalo v poslední době u Intelu zvykem, tak vypuštění nové generace čipových sad se nese v podobě tří verzí. Dvě jsou mířené do oblasti mainstreamu odlišující se přítomností integrovaného grafického jádra (v řeči značení je G verze s integrovanou grafikou a verze P bez) a třetí mířená do oblasti high-endu odlišující se od svých mainstreamových kolegů hlavně optimalizací paměťového subsystému a vyhraněnou podporou pro soudobé high-endové procesory. Stejně tomu bylo i v tomto případě, kdy se čekalo na uvedení mainstreamových verzí ve spojitosti s procesory Pentium D (tedy dvoujádrovými procesory určenými též pro mainstream). Nepředbíhejme však událostem.

Čipová sada i955X dále podporuje i u dvoujádrových procesorů funkci HyperThreading, což vyúsťuje v možnosti zpracovávat nezávisle na sobě 4 programová vlákna (řada Pentium Extreme Edition) a dále obsahuje optimalizaci paměťového subsystému s označením MPT (Memory Pipeline Technology). Pokud jde o operační paměť, tak je zde zahrnuta podpora paměťových modulů s ECC a maximální možná kapacita je až 8 GB.