Čipové sady se sběrnicí PCI Express - dosavadní vývoj a shrnutí

Dvoujádrové procesory a čipové sady Intelu pro oblast mainstreamu

High-end segment platformy Intel byl tedy pokryt a bylo tedy už jen otázkou času, kdy se objeví mainstreamové verze nové generace čipových sad od Intelu. Stalo se tak dne 26.5.2005, kdy byly uvedeny čipové sady i945P/G (doposud známé pod kódovým značením Lakeport) společně s procesorem Pentium D 820, tedy s prvním dvoujádrovým procesorem určeným do oblasti mainstreamu. Tyto procesory však nepodporují HyperThreading (již mají fyzicky dvě jádra), a tak byla tato funkce ponechána jen oblasti high-endu v podobě procesorové řady Pentium Extreme Edition a odpovídající čipové sadě.



Mainstreamové čipové sady i945P/G tedy HyperThreading u dvoujádrových procesorů nepodporují. To je jeden z hlavních rozdílů oproti čipové sadě i955X. Mezi ty další patří maximální možná velikost operační paměti "jen" 4 GB a to bez podpory paměťových modulů s ECC. A jak již Intel započal o dvě generace zpět u čipových sad i865 a i875P, tak i zde se setkáváme u mainstreamových verzí s absencí optimalizace paměťového subsystému. Poslední odlišností je zaručená podpora procesorů s FSB o frekvenci 533MHz, tedy procesorů Celeron D, s čímž bychom se u i955X ve většině případů setkat neměli (zmíním zde jen jednu specialitku, která se vynořila později - výrobce základních desek Albatron koncem léta oznámil základní desku PX945P, která bude postavena na čipové sadě i945P a bude umožňovat SLI režim pro dvě grafické karty nVidie, avšak pouze v konfiguraci 4 + 4 linky PCIe).


ATi CrossFire - odpověď na SLI od nVidie

Rodina čipových sad nForce4 se na platformě AMD velice rychle zabydlela (a to nejen díky tomu, že se jednalo o první v praxi dostupné řešení), přičemž hlavně varianta nForce4 SLI, umožňující souběžný chod určitých dvou grafických karet ze stáje nVidie za účelem skloubení výkonu, byla ATi trnem v oku, jelikož díky ní měla nVidia k dispozici nejvýkonnější řešení v oblasti desktopové počítačové grafiky. Po půl roce ATi odpověděla, když 30.5.2005 uvedla technologii CrossFire umožňující také souběžný chod dvou grafických karet za účelem skloubení výkonu (avšak nejedná se o stejný případ jako SLI od nVidie). Pro podrobnější informace o technologii CrossFire nahlédněte do našeho dřívějšího článku: "ATi CrossFire - grafická síla dvou Radeonů", zde jen shrnu nejdůležitější fakta.



Oproti technologii SLI nVidie není u CrossFire nutné použít dvě stejné grafické karty. Pro využití CrossFire je však třeba, aby byla jako primární použita speciální Master karta, která se oproti těm běžným liší dodatečně potřebnými úpravami pro kooperaci s druhou kartou (u nVidie se s SLI počítalo již při návrhu čipu, a proto se v jejím případě dvě spolupracující karty lišit nemusí). První rozdíl je v tom, že se Master karta odlišuje jedním z dvojice DVI konektorů, který nese označení DMS I/O. Ten má podstatně více kontaktů, slouží pro příjem dat ze sekundární karty a zároveň pro vyvedení výsledného signálu na monitor. Druhým rozdílem je přídavný čip s označením Compositing Engine, který zpracovává data z obou karet a následně zajišťuje vytvoření kompletního obrazu pro výstup na monitor.

Jako sekundární je již možné použít běžnou kartu, která se s tou primární propojí pomocí speciálního kabelu, narozdíl od "SLI můstku" tvořeného malým PCB v případě nVidie, který navíc není pro funkčnost režimu SLI po vydání novějších ovladačů ForceWare nutný (avšak jeho absence má mírný negativní vliv na výkon), čímž se tato technologie zpřístupnila i těm kartám nVidie, které nedisponují SLI konektorem - tedy těm méně výkonným variantám z šestkové série, u kterých je smysluplnost provozu v SLI režimu opravdu diskutabilní). Pokud jde o kooperaci karet, tak bude možné párovat pouze karty s čipy ze stejné řady, tedy Radeon X800 CE (CrossFire Edition) s libovolnou kartou řady X800 a Radeon X850 CE s libovolnou kartou z řady X850 s tím, že pokud se nebude jednat o srovnatelné karty/čipy, tak se výkonnější karta (CE) vždy přizpůsobí (tedy zpomalí) té méně výkonné tak, aby se jejich výpočetní síla vyrovnala. Obrovskou výhodou CrossFire oproti SLI od nVidie je fakt, že bude z principu fungovat se všemi hrami (není nutná podpora ze strany aplikace).



To by bylo k základním postřehům ohledně technologie CrossFire z hlediska grafických karet a nyní se na ni podívejme z hlediska základních desek, respektive čipových sad. ATi ve spojitosti s touto technologií ohlásila dvě nové čipové sady patřící do série Radeon Xpress 200, které ji mají podporovat. Jedná se o NorthBridge RD480 určený pro platformu AMD a NorthBridge RD400 určený pro platformu Intel. Podpora CrossFire spočívá v tom, že základní desky budou obsahovat dva sloty PCIe x16, přičemž se mezi mezi ně bude v případě využití dvou grafických karet rozdělovat "jen" 16 linek PCIe, takže půjde o konfiguraci 8+8 (stejně jako v případě nForce4 SLI, avšak s tím rozdílem, že u CrossFire není nutné mechanické "přepínání" pomocí malého PCB, jelikož je to řešené jen skrze BIOS). Jiné rozdíly oproti verzím bez podpory CrossFire zde nejsou.

Oba NorthBridge se pojí s novým SouthBridge SB450, který oproti SB400 přináší integrované audio standardu HD Audio. Nicméně i zde je v tomto ohledu ponecháno volné pole působnosti pro nejnovější SouthBridge společnosti ULi. Nejprve byla tedy uvedena samotná technologie CrossFire a základní desky s grafickými kartami s její podporou byly naplánovány na později.


Technologie nVidia SLI posiluje - nForce4 SLI x16

Technologie nVidia SLI se tedy stala dostupnou již pro obě platformy. To je důležité, jelikož ze začátku byli herní nadšenci preferující platformu Intel o tuto možnost mít nejvýkonnější grafické řešení na trhu ochuzeni. Přesto je však, ostatně jako vždy, ještě co vylepšovat. V obou případech (platforma AMD a Intel) totiž nForce4 SLI umožňovala SLI režim tím způsobem, že bylo mezi oba sloty PCIe x16 rozděleno 16 linek PCIe (každý slot jich měl tedy k dispozici 8 namísto plného počtu šestnácti). Přestože to v reálném nasazení v současné době dnešních grafických karet negativní dopad na výkon nemá (tedy ne v cílené oblasti, kterou jsou především počítačové hry), tak "na papíře" to už nevypadá "tak dobře".



Proto nVidia vypustila vylepšené verze s označením nForce4 SLI x16 pro platformu Intel i AMD. Dne 8.8.2005 vydala tiskovou zprávu, že nové desktopové počítače Dell s označením XPS 600 budou využívat právě čipové sady nForce4 SLI x16 Intel Edition ve spojení s dvojicí grafických karet s čipy nVidia GeForce 7800 GTX, což znamená nejvýkonnější grafické řešení v desktopové oblasti s tím, že grafické karty nebudou nijak limitovány sníženým počtem linek PCIe jako v případě předchozích verzí čipové sady nForce4 SLI. Nyní jde ale spíše o otázku prestiže - Dell tím pádem nabízí nejvýkonnější možné řešení na trhu (hodí se poznamenat, že je to první případ, kdy Dell použije ve svých počítačích čipovou sadu, která není od Intelu). Navzájem se od sebe obě verze kromě odlišností vycházejících z rozdílných platforem liší i počtem a členěním linek PCIe.

Členění linek PCIe u verze nForce4 SLI x16 pro platformu Intel:

• 9 nezávislých řadičů sběrnice PCIe
• Celkový počet 40 linek PCIe
• 32 linek pro dva sloty PCIe x16 (tedy 2 x 16)
• 2 linky pro slot PCIe x2
• 6 linek pro jednotlivá přidělení (PCIe x1)

Členění linek PCIe u verze nForce4 SLI x16 pro platformu AMD:

• 7 nezávislých řadičů sběrnice PCIe
• Celkový počet 38 linek PCIe
• 32 linek pro dva sloty PCIe x16 (tedy 2 x 16)
• 2 linky pro slot PCIe x2
• 4 linky pro jednotlivá přidělení (PCIe x1)

Naproti tomu členění u čipové sady nForce4 SLI bylo následující:

• 5 nezávislých řadičů sběrnice PCIe
• Celkový počet 20 linek PCIe
• V případě použití jedné grafické karty:
  16 linek pro první slot PCIe x16
  4 linky pro jednotlivá přidělení (PCIe x1)
• V případě použití dvou grafických karet v režimu SLI:
  Oba sloty PCIe x16 mají k dispozici po 8 linkách (tedy 8 + 8)
  3 linky pro jednotlivá přidělení (PCIe x1)

nForce4 SLI x16 pro platformu Intel = čip s kódovým značením C19 (alias NorthBridge nForce4 SLI Intel Edition) v roli NorthBridge + čip CK804 (alias nForce4 SLI - pro platformu AMD) v roli SouthBridge

nForce4 SLI x16 pro platformu AMD = čip s kódovým značením C51D pojmenovaný jako SPP 100 (obdoba čipu C51G bez integrovaného grafického jádra jinak známého z GeForce 6100/6150) v roli NorthBridge + čip CK804 (alias nForce4 SLI - pro platformu AMD) v roli SouthBridge

Došlo tedy ke značnému navýšení počtu dostupných linek PCIe, což nVidia realizovala v případě platformy AMD přidáním nového čipu (C51D) do role NorthBridge a toho stávajícího (CK804) převedením do funkce SouthBridge, přičemž oba čipy tak disponují 16 linkami PCIe pro potřeby slotů PCIe x16 (přešlo se tedy z jednočipového na dvoučipové řešení). V případě platformy Intel to nVidie vyřešila tím, že dosavadní čip C19 v roli NorthBridge doplnila o druhý čip, kterým se stal CK804, tedy ten původně určený pro realizaci čipové sady nForce4 SLI pro platformu AMD.



V případě platformy Intel se jednalo o dvoučipové řešení již u původní nForce4 SLI IE (díky nutné integraci paměťového řadiče do NorthBridge). V obou případech (jak pro platformu AMD tak i Intel) se čipová sada nForce4 SLI x16 skládá z NorthBridge pojmenovaného jako nForce4 SLI x16 SPP a SouthBridge pojmenovaného jako nForce4 SLI x16 MCP, přestože se jedná o rozdílné čipy - evidentně to ale nikomu z nVidie nijak zvlášť nevadí. Ostatní specifikace zůstaly bez změny.


nVidia uvádí čipovou sadu pro AMD s integrovaným grafickým jádrem

Společnost nVidia na platformě AMD se svou rodinou nForce4 opravdu zabodovala, avšak postupem času se z jejího rivala z oblasti grafických čipů stává dravec i v oblasti čipových sad. Řeč je samozřejmě o kanadské ATi, která má předpoklady na to, aby se se svou sérií čipových sad Radeon Xpress 200 na platformě AMD též prosadila (její referenční základní desky "z rybího společenství" prezentovaly schopnosti RS480 dostatečně jasně). ATi měla výhodu zejména v tom, že měla NorthBridge obsahující nejvýkonnější integrované grafické jádro na trhu.



Mluvím již v minulém čase, jelikož 20.9.2005 nVidia uvedla novou čipovou sadu (nebo lépe řečeno kombinaci několika čipů) označující se jako GeForce 6150/6100 GPU + nForce 430/410 MCP (do této doby známou pod kódovým značením C51). Přesně se jedná o dva NorthBridge (GeForce 6150 - kódové značení čipu C51PV, GeForce 6100 - kódové značení C51G), které se nesou ve znamení integrovaného grafického jádra, o kterém by se dalo říci, že se jedná v podstatě o GeForce 6200 s technologií TurboCache (což je výkonnější řešení, než jakým disponuje ATi v čipových sadách Radeon Xpress 200) a dva SouthBridge (nForce 430/410 MCP, kódové značení čipů MCP51). V případě nForce4 SLI pro platformu Intel musela nVidia kvůli integraci paměťového řadiče přejít na dvoučipové řešení, stejně tak musela učinit i nyní u AMD, avšak z důvodu integrace grafického jádra.



Pro označení NorthBridge je zde využit zaběhnutý název GeForce (GeForce 6150/6100 GPU), což dává jasně najevo přítomnost integrovaného grafického jádra. Osobně to nepovažuji za příliš šťastné řešení. Označení GeForce má každý spojené se samostatnou grafickou kartou a nyní se do toho zamíchá NorthBridge a navíc s číselným značením 6150 a 6100, které sice dává tušit, že se jedná o řešení pod úrovní GeForce 6200, což je nejnižší model šestkové řady grafických karet (teď se hodí spíše označení grafických řešení) nVidie, nicméně do názvu bych zakomponoval ještě něco, co by se od běžného značení grafických karet nVidie odlišovalo. Označení SouthBridge (nForce 430/410 MCP) je pro oblast čipových sad typické.

K propojení NorthBridge a SouthBridge slouží sběrnice HyperTransport (na frekvenci 1000MHz). Nové čipy z produkce nVidie a jejich rozdíly jsou následující:

Obě verze SouthBridge dále shodně podporují následující vlastnosti: Integrované audio standardu HD Audio (Azalia) / AC'97, diskové rozhraní SATA (3Gb/s), nVidia MediaShield, 8 portů rozhraní USB 2.0, nVidia nTune Utility.

nVidia tyto nové čipy prezentuje tím způsobem, že budou možné 3 kombinace: GeForce 6150 GPU + nForce 430 MCP, GeForce 6100 GPU + nForce 430 MCP, GeForce 6100 GPU + nForce 410 MCP. O kombinaci GeForce 6150 GPU + nForce 410 MCP se již nezmiňuje, což ovšem nevylučuje, že se ve finále základní desky s touto kombinací neobjeví. Společnost nVidia má v plánu i obdobné řešení pro platformu Intel (prozatím známé pod kódovým označením C60), bude však u něj nutné do NorthBridge integrovat i paměťový řadič (což by mohl být ve finále jediný rozdíl mezi C51 a C60).


Nejnovější inovace u ATi v sérii Radeon Xpress 200

V případě společnosti ATi se aktuálně jedná o "nové" čipové sady ze série Radeon Xpress 200. Jak již bylo řečeno, série čipových sad ATi Radeon Xpress 200 pro desktopovou oblast obsahuje nyní 3 verze. Jedná se o NorthBridge RS480/RX480 pro platformu AMD lišící se přítomností integrovaného grafického jádra a dále NorthBridge RS400 pro platformu Intel ve verzi pouze s integrovaným grafickým jádrem. Všechny tyto zmíněné NorthBridge se vyrábí pomocí 0.13 mikronového výrobního procesu. Inovace si však žádá své a v současné době se postupně setkáváme s novými NorthBridge RS482 (platforma AMD) a RS410 (platforma Intel), které se oproti svým předchůdcům liší pokročilejším 0.11 mikronovým výrobním procesem.

Mezi nově příchozími figuruje již zmiňovaný SouthBridge s kódovým značením SB450, který oproti SB400 přináší HD Audio a do praxe se dostává právě nyní. První vlaštovkou je základní deska Sapphire PI-A9RX480 ze série PURE Innovation. Zde použitou čipovou sadu Radeon Xpress 200P tvoří NorthBridge RX480 a SouthBridge SB450 - tato kombinace dostala od ATi kódové označení Grouper (v překladu Kanic).



Tato základní deska je navíc fyzickým důkazem toho, že lze na základě této kombinace postavit zajímavé řešení s vysokým potenciálem i pro náročné uživatele, jež se nespokojí s průměrem (na jedné straně není divu, že takovouto základní desku představil zrovna Sapphire jakožto klíčový partner společnosti ATi, nicméně na druhou stranu dosavadní základní desky nesoucí logo této společnosti byly, neutrálně řečeno, vskutku nezajímavé). Podle dosavadních ohlasů se ale opravdu jedná o velké překvapení (v pozitivním slova smyslu) a dobrou zprávu pro nás, jelikož je tím pádem ve hře společně s nVidií a její rodinou nForce4 další alternativa (možnost volby = konkurenční boj).


Hardware s podporou CrossFire konečně v praxi

Technologie CrossFire byla uvedena již 30.5.2005, nicméně na produkty s její podporou se mělo ještě nějakou dobu čekat. Bohužel se doba do jejich uvedení mírně prodloužila od původního plánu ATi, avšak konečně jsme se dočkali. Je to teprve pár dní, kdy se tak stalo (konkrétně dne 26.9.2005 došlo k uvedení čipových sad Radeon Xpress 200 CrossFire pro platformu AMD i Intel a grafických karet Radeon X800 CE, Radeon X850 CE) a výrobci již postupně přicházejí se svými modely základních desek a grafických karet s podporou CrossFire.

ATi v této spojitosti vypustila do světa svou referenční základní desku pro platformu AMD, postavenou právě na čipové sadě Radeon Xpress 200 CrossFire sestávající se z NorthBridge RD480 a SouthBridge SB450, kterou kódově označila jako Halibut (v překladu platýs, v podstatě CrossFire verze Groupera) a tím ji jmenovitě zařadila vedle svých "rybích kolegů" a předurčila jí tak i obdobné vlastnosti. Opět ji vybrané zahraniční redakce dostaly k otestování a výsledky dopadly (jak už je v "rybí sérii" zvykem) výborně z hlediska výkonu na standardních frekvencích i z hlediska schopností přetaktování. Bohužel se SouthBridge SB450 stále potýká s nižším výkonem jeho řadiče rozhraní USB 2.0, což ATi komentuje tím, že by měl být tento problém vyřešen příchodem připravovaného modelu SB600, na který si však ještě několik měsíců budeme muset počkat. Nabízí se však ještě řešení v podobě SouthBridge M1675 od ULi. Současně s Halibutem ATi oznámila i pojmenování referenčního designu verze pro platformu Intel - Stingray (v překladu Rejnok), avšak základní desky z něj vycházející k testům již neposkytla. Podle ATi by však Halibut a Stingray měly být na stejné úrovni.

ATi jasně dala najevo, že série čipových sad Radeon Xpress 200 se opravdu povedla a lze ji nasadit i do oblasti high-endu (a pro ladiče výkonu), který v případě platformy AMD prozatím okupuje nVidia se svou rodinou nForce4. Navíc i v oblasti maximálního grafického výkonu zde má nVidia na své řešení SLI již reálnou odpověď v podobě CrossFire. Poslední slovo však budou mít opět výrobci základních desek, jelikož to jsou ti, kdo ve finále rozhodnou, zda dostane ta nebo ta čipová sada vůbec prostor k tomu se prosadit.



Díky hardware s podporou CrossFire již v praxi je třeba zmínit jednu zajímavost, která nebyla předem zřejmá. Členění linek PCIe je nastavené tak, že automaticky jde do každého slotu PCIe 16x pouze 8 linek a pokud se využívá jen jedna grafická karta, tak je třeba pro plnohodnotný provoz do druhého prázdného slotu vložit malé PCB, které má za následek přesměrování signálu 8 linek zpět směrem do slotu. Díky tomu budou posléze k dispozici pro pvní slot, a ten tím pádem bude disponovat plným počtem 16 linek (pro provoz jedné grafické karty to ale vyloženě nutné není, v případě absence tohoto PCB bude však mít k dispozici pouze 8 linek PCIe namísto 16).

V této spojitosti ještě zmíním, že koncem měsíce srpna společnost Intel během konání IDF oznámila, že je její high-endová čipová sada i955X schopná technologii CrossFire podporovat, přičemž argumentovala konkrétně základní deskou D955XBK z vlastní produkce. Je však samozřejmě třeba, aby byla základní deska pro toto řešení z výroby připravena, jelikož je v první řadě nutné obě karty vůbec někam zapojit (a dále zajistit potřebné rozdělení linek PCIe).

Dále se ukázalo, že grafické karty série X800 a X850 (respektive Compositing Engine použitý na Master kartách těchto sérií) trpí při zapojení do režimu CrossFire nedostatkem v podobě maximální obnovovací frekvence pouhých 60Hz při rozlišení 1600x1200 (při nižších rozlišeních se toto omezení nevyskytuje). Nové generace grafických karet série X1xxx (respektive Master karet určených pro režim CrossFire) se již toto omezení netýká, jelikož obsahují nový Compositing Engine, který umožňuje už i rozlišení 2048x1536 při obnovovací frekvenci 70Hz.


Jako příklad nových základních desek postavených na čipové sadě Radeon Xpress 200 CrossFire (RD480 + SB450) uvedu nedávno uvedený model značky DFI z populární série LANParty pro platformu AMD. Konkrétně se jedná o DFI LANParty UR RDX CF-DR a v nedávné aktualitě jsme vás informovali o tom, že již brzy by se měly začít objevovat na našem trhu. Zástupci produktové řady LANParty není myslím už třeba představovat, jelikož zejména pro platformu AMD jsou obecně známé hlavně kvůli jejich nadstandardním možnostem přetaktování a ladění výkonu, díky čemuž se staly vyhledávanými základy pro náročné uživatele a příznivce přetaktování. Skutečnost, že DFI zařadila do řady LANParty i model postavený na čipové sadě Radeon Xpress 200 CF (stává se tak prvním zástupcem této řady pro platformu AMD, který není postavený na čipové sadě z rodiny nForce4), dává jasně najevo, že se jedná o kvalitní záležitost (DFI by rozhodně neriskovala do řady LANParty začlenit něco, čím by si nebyla jistá). S jedním zástupcem jste se mohli již u nás setkat v článku "DFI LanParty UT NF4 SLI-D: královský BIOS".

Nové ovladače ForceWare a režim nVidia SLI Na závěr této kapitoly ještě zmíním pár zajímavostí, které se vztahují k režimu SLI od nVidie. Zprvu bylo pro SLI režim nutné použít dvojici stejných grafických karet obsahujících SLI konektor a následně je propojit pomocí SLI můstku. Přicházely tak v potaz jen 3 možné typy. Avšak to už dnes není nutné, jelikož v srpnu nVidia vypustila ovladače ForceWare 77.77 umožňující provoz v SLI režimu i bez přítomnosti SLI můstku. Tím se tak otevřela podpora pro více typů karet, avšak za cenu mírné výkonnostní penalizace. Dále byly před pár dny vypuštěny nové ovladače ForceWare 81.84, které by měly zabezpečit bezproblémový provoz dvou stejných grafických karet (co se specifikací týče), avšak od různých výrobců.