Архитектура Gigabyte GA-G1975X

Евгений Рудометов

authors@rudometov.com

Компания Gigabyte в очередной раз обновила линейку своих топовых изделий, выпустив на основе набора микросхем системной логики (чипсета) Intel 975X модель материнской платы Gigabyte GA-G1975X. В архитектуре этой платы реализован ряд перспективных фирменных и отраслевых технологий

Новые чипсеты и новые технологии инициализируют появление новых изделий, еще более интересных изделий, таких как, например, материнская плата Gigabyte GA-G1975X, поддерживающая мощные процессоры корпорации Intel. Созданная на основе новейшего высокопроизводительного чипсета, эта плата и станет предметом дальнейшего рассмотрения.     

Чипсет Intel 975X

Рис. 1. Структура компьютера, созданного на основе чипсета Intel 975X

Чипсет Intel 975X (i975X) относится к изделиям верхнего диапазона функциональных возможностей, производительности и цен. Пришел на смену I955X, который в свою очередь заменил I925XE и I925X. Ориентирован на создание высокопроизводительных настольных персональных компьютеров высокой производительности и надежности. Рассчитан на системы с процессорами, созданными по технологии 90 нм, подключаемыми через разъем LGA 775 и работающими с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus). Поддерживает как традиционные модели IntelPentium 4, IntelPentium 4 ExtremeEdition, так и двуядерные IntelPentium D и IntelPentium Extreme Edition, включая варианты процессоров с реализацией технологии Hyper-Threading.

Объявлена поддержка тактовых частот процессорной шины 266 или 200 МГц, что обеспечивает скоростную передачу данных и адреса соответственно с частотами 1066/800 МГц и 533/400 МГц. Использование чипсетом тактовых частот 133/100 МГц, обеспечивающих частоты передачи данных 533/400 МГц и адреса 266/200 МГц, формально не предусмотрено.

Процессорной шиной поддерживается 36-битная адресация, что обеспечивает для данного чипсета, как и в случае I955X, до 8 Гбайт оперативной памяти.

Традиционно для современных наборов микросхем системной логики чипсет I975X состоит из двух компонентов, называемых Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH).

Базовый комплект чипсета i975X состоит из микросхем Intel 82975X Memory Controller Hub (MCH) и Intel 82801GB (ICH7). В качестве второй микросхемы может использоваться улучшенный вариант ICH7, представленный микросхемой Intel 82801GR (ICH7R).

Микросхемы MCH и ICH соединены специальной локальной шиной Direct Media Interface (DMI) со скоростью передачи данных до 2 Гбайт/с в каждом направлении. Обеспечивается полный дуплекс.  

Компонента MCH содержит в своем составе контроллеры, предоставляющие интерфейсы с высокой пропускной способностью. Эти контроллеры управляют системной шиной с передачей данных с частотой 800/1066 МГц и двухканальной оперативной памятью. В дополнение к этому, они организуют работу графического интерфейса PCI Express x16 (до 8 Гбайт/с) для внешнего видеоадаптера или двух PCI Express x8 (до 2 х 4 Гбайт/с) — для двух внешних видеоадаптеров, что не было предусмотрено предшественником I955X. Кроме того, встроенные в MCH контроллеры содержат средства связи с микросхемой  ввода/вывода ICH.

Интегрированный в микросхему Intel 82975X контроллер памяти предусматривает поддержку двух- или одноканального режимов работы памяти DDR2 SDRAM. Следует отметить, что для чипсета I975X, как и в случае I955X, предусмотрена  поддержка только DDR2 SDRAM (533/667). Поддержка DDR SDRAM, как это было у чипсетов линейки i915, не предусмотрена.

Максимальный объем оперативной памяти — до 8 Гбайт, устанавливаемых  в четыре слота DIMM. Предусмотрена поддержка технологии автоматических контроля и коррекции сбоев памяти — Error Checkingand Correction (ECC). При этом возможно использование как модулей ECC х8 DIMM, так и non-ECC X8, и non-ECC X16. Для подсистемы памяти реализована фирменная технология ускорения работы, получившая наименование Intel Memory Pipeline Technology. Она обеспечивает небольшое повышение производительности подсистемы памяти. Микросхемой MCH поддерживаются разные частотные режимы работы для шин процессора и памяти. Двухканальная память DDR2 SDRAM с частотой 533 МГц имеет максимальную пропускную способность до 8,5 Гбайт/с, а с частотой 667 МГц — до 10,7 Гбайт/с. Возможны модули X8 и X16 с микросхемами 256 Мбит, 512 Мбит и 1 Гбит.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет вторая компонента чипсета. При этом необходимо отметить, что в чипсете i975X использована микросхема ICH седьмой версии. В соответствии с этим фактом она получила наименование ICH7 и представлена микросхемой Intel 82801GB.

Встроенные средства микросхемы управления периферийными устройствами базового набора поддерживают: один канал IDE с поддержкой ATA 33/66/100 (до двух устройств IDE), четыре порта Serial ATA 300 (SATA II — до  300 Мбайт/с), восемь портов USB 2.0, до четырех PCI Express x1, до шести PCI (PCI Rev 2.3, 32 бит/33 МГц), LPC (Low Pin Count), контроллер Intel High Definition Audio с поддержкой трех кодеков, AC ’97 2.3 (до 8 каналов), интегрированный контроллер LAN (10/100/1000 Mb/s Ethernet), SMBus, APIC, ACPI Rev.2.0, а также другие средства и функции.

Кроме Intel 82801GB, как было указано выше, возможно использование расширенной версии хаба ICH7 — ICH7R, представленного микросхемой Intel 82801GR. Компонента ICH7R обеспечивает до шести PCI-E и поддержку функций RAID: функции IntelMatrix Storage (RAID 0, 1, 0+1, 5).

Состав комплекта Gigabyte GA-G1975X

Рис. 2. Комплект Gigabyte GA-G1975X

В состав комплекта (Рис. 2) входит большое количество компонентов. Среди них представлены упаковочная коробка серии «G1-Turbo» и материнская плата Gigabyte GA-G1975, созданная на основе чипсета i975X. Кроме того, в комплекте присутствуют: защитная панель ввода/вывода,  кабели Serial ATA II, ATA/100, floppy; планка на заднюю панель с двумя разъемами USB, FireWire, mini-FireWire; планка на заднюю панель компьютера с  аудиоразъемами, включая оптический и коаксиальный; специальный SLI-мост (SLI Bridge), применяемый для соединения двух видеоадаптеров, используемых в режиме SLI; два диска CD-ROM с прикладным программным обеспечением; документация на английском языке, стикеры.

Основные технические параметры материнской платы Gigabyte GA-G1975X

Внешний вид материнской платы Gigabyte GA-G1975X, а также разъемы портов задней панели, представлены на Рис. 3. Ниже, в Таблице 1, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 3. Материнская плата и разъемы Gigabyte GA-G1975X

Рис. 4. Внешние разъемы материнской платы Gigabyte GA-G1975X

Таблица 1.  Основные параметры материнской платы Gigabyte GA-G1975X

Особенности архитектуры Gigabyte GA-G1975X

Материнская плата Gigabyte GA-G1975X выполнена на стеклотекстолите синего цвета. Она создана в соответствии с референс-дизайном с учетом требований повышенного энергопитания современных процессоров, видеоадаптеров и других компонентов.

Данная плата, созданная на сравнительно дорогом, высокопроизводительном и многофункциональном чипсете I975X, ориентирована на сектор мощных компьютеров с соответствующими процессорами. В их число входят и двуядерные модели, чья мощь поддержана соответствующей подсистемой оперативной памяти.

Архитектура платы рассчитана на использование как одноканальных, так и двухканальных конфигураций подсистемы оперативной памяти с модулями DDR2 SDRAM. Без ограничений могут применяться модули DDR2 533. В режимах с частотой процессорной шины 800 и 1066 МГц возможно использование модулей DDR2 667. При установленной частоте 1066 МГц в режиме разгона, устанавливаемого в BIOSSetup, в модули памяти работают как DDR2 888. В двухканальной это обеспечивает достижение максимальной полосы пропускания для подсистемы оперативной памяти.

Высокой производительности способствует также использование шины PCI Express x16, используемой в качестве шины для видеоадаптера (4 Гбайт/с в каждом направлении). Особенностью материнской платы Gigabyte GA-G1975X является возможность использования двух видеоадаптеров в режиме SLI. Эти видеоадаптеры подключаются посредством двух слотов конструкции PCI Express x16, поддерживающих режимы PCI Express x8.

За управление устройствами ввода-вывода отвечает вторая компонента, в качестве которой используется микросхема Intel 82801GR (ICH7R), реализующая контроллеры периферии.

В качестве аудиокодека использована микросхема Creative CA0106-DAT. Реализовано восемь аудиоканалов (7.1), обеспечивающих сравнительно высокое качество: в полосе 40 Гц – 15 кГц неравномерность АЧХ составляет менее 0,15 дБ, динамический диапазон — около 85 дБ, гармонические искажения — менее 0,01%.

Традиционный сетевой контроллер Gigabit Ethernet реализован на микросхеме  Broadcom 5789, подключенной через шину PCI Express х1.

Для расширения компьютерной системы используются два слота PCI и два PCI Express x4.  

Архитектура материнской платы благодаря поддержке компоненты чипсета ICH7R имеет в своем составе четыре порта Serial ATA 300 и один порт Parallel ATA-100. Микросхема ICH7R предоставляет возможность на основе накопителей Serial ATA реализовать функции RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, RAID 5. Дополнительная микросхема ITE IT8211F обеспечивает работу Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 133/100/66.

Оценивая архитектуру и функциональные возможности материнской платы Gigabyte GA-G1975X, необходимо отметить, что используемые элементы отличаются не только высокой производительностью, но и высоким энергопотреблением. Следствием этого является соответствующее теплообразование.

Кроме процессора, значительную долю в общий поток теплообразования вносят обе компоненты чипсета I975X. Для обеспечения их корректной работы требуются радиаторы.

Еще одним мощным источником тепла являются преобразователи напряжений (VRM). Они необходимы для питания процессора, модулей оперативной памяти, и видеоподсистемы. Конечно, для мощных транзисторов используются персональные радиаторы.

Однако необходимо учитывать и дополнительные средства реализации технологии SLI, предполагающие использование двух видеоадаптеров. Каждый из них обладает высоким энергопотреблением и соответствующим теплообразованием.

В дополнение в технологии SLI остается отметить еще возможность использования популярной технологии overclocking. Она позволяет существенно повысить производительность компьютера за счет увеличения тактовых частот основных подсистем. Однако такой способ сопровождается еще большим уровнем теплообразования основных подсистем компьютера.

Мощный общий тепловой поток требует использования адекватных средств поддержания необходимых термических режимов эксплуатации. Конечно, для этой цели можно использовать большие локальные радиаторы, чьи охлаждающие свойства могут быть усилены соответствующими вентиляторами. Но конструкторы материнской платы Gigabyte GA-G1975X пошли другим путем. Они предложили специальную конструкцию воздуховодов, предусматривающую наличие специальных турбин. Образуемые ими мощные потоки воздуха, обтекая элементы VRM, радиаторы процессора и чипсета, а также модулей памяти, уносят значительное количество тепловой энергии от нагретых компонентов. Данный способ конструкторы назвали технологией Turbojet.

Рис. 4. Конструкция воздуховодов Turbojet

Кроме нее материнская плата поддерживает целый ряд фирменных разработок Gigabyte. Среди них Dual BIOS — технология резервного хранения программного кода BIOS во второй микросхеме, что обеспечивает повышенную надежность при выполнении операции модификации кода, а также в случае вирусных атак. Кроме того, поддерживается CIA (CPU Intelligent Accelerator) 2 — динамическое изменение частоты процессорной шины, а, следовательно, и процессора в зависимости от его текущей загрузки, определяемой характером выполняемых задач. Поддерживается технология MIB (Memory Intelligent Booster) 2, которая позволяет повысить производительность (декларируется — до 10%) подсистемы оперативной памяти за счет сокращения задержек без снижения стабильности. Поддерживается и развитая система разгона (overclocking). Этому помогает фирменная утилита EasyTune 5, работающая под Windows. Она обеспечивает разгон и мониторинг системных параметров в реальном времени.

Производительность

В целом производительность системы в штатном режиме, построенной на основе материнской платы Gigabyte GA-G1975X, незначительно превышает соответствующие показатели решений c чипсетом  I955X. Однако развитые средства overclocking и Turbojet позволяют существенно увеличить производительность, правда, ценой повышенного шума.