Архитектура Gigabyte GA-965P- DS3P

Евгений Рудометов

rudometov@rudometov.com

На основе чипсета Intel P965 компания Gigabyte выпустила материнскую плату GA-965P-DS3P, относящуюся к сектору mainstream и реализующую ряд перспективных  технологий

Выпуск новых процессоров и поддерживающих их чипсетов инициализирует разработку новых материнских плат. Многие из таких плат, созданных ведущими производителями, аккумулируют перспективные отраслевые и фирменные технологии.

Для поддержки современных высокопроизводительных процессоров компания Gigabyte разработала линейку материнских плат, названных создателями S-серией. Их особенностью является поддержка ряда фирменных технологий, направленных на повышение потребительских свойств. Число реализованных технологий нашло отображение в наименовании.

В таблице 1 представлены основные модели материнских плат серии S, выпущенные компанией Gigabyte и ориентированные на изделия корпорации Intel.

Таблица 1. Материнские платы Gigabyte серии S

Платы	Повышенная надежность	Технологии
		Silent	Speed	Smart	Safe
-DS4	+	+	+	+	+
-DS3	+		+	+	+
-S3			+	+	+
-S2				+	+

В качестве одного из примеров платы S-серии можно привести модель GigabyteGA-965P-DS3P, которая является улучшенной версией GigabyteGA-965P-DS3. Созданная на основе популярного чипсета IntelP965, эта плата станет предметом дальнейшего рассмотрения.

Чипсет Intel P965

Чипсет iP965 Express Chipset (iP965) поддерживает процессоры Intel, подключаемые через разъем LGA 775 и работающие с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus). В число этих процессоров входят Intel Pentium D 900-серии, Pentium Extream Edition 965/955, Pentium 4 с технологией Hyper-Threading, а также Intel Core 2 Duo.

Чипсет имеет традиционную хабовую архитектуру и состоит из двух компонентов — Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH), соединенных шиной Direct Media Interface (DMI) со скоростью передачи данных до 2 Гбайт/с (по 1 Гбайт/с в каждом направлении).

Структура компьютера с чипсетом iP965 представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структура компьютера с чипсетом iP965

Компонента MCH содержит контроллеры, управляющие системной шиной, двухканальной оперативной памятью, графической подсистемой и средствами связи с микросхемой ввода/вывода ICH.

Контроллер процессорной шины поддерживает шину с тактовой частотой 133, 200, 266 МГц, что обеспечивает передачу данных на частотах 533, 800, 1066 МГц. Пиковая пропускная способность достигает значения 8,5 Гбайт/с. Адресная часть шины составляет 36 бит, что формально предоставляет возможность адресации до 64 Гбайт оперативной памяти.

Внешние видеосредства подключаются посредством интерфейса PCI Express x16 с пропускной способностью до 8 Гбайт/с.

Контроллер памяти чипсета iP965 предусматривают поддержку двух- и одноканального режимов работы памяти. В данном наборе реализована технология Intel Fast Memory Access. В ее основе лежит усовершенствованная магистральная архитектура (MCH), позволяющая за счет сокращения времени задержки при доступе к памяти и использования широких внутренних шин повысить производительность системы. Предусмотрено использование модулей DDR2 SDRAM (без ECC) с частотой 533, 667 и 800 МГц. Такие модули в двухканальном варианте обеспечивают для подсистемы памяти полосу частот с величинами 8,5, 10,7 и 12,8 Гбайт/с соответственно. Предусмотрена поддержка технологии SPD (Serial Presence Detect) для автоматической установки параметров модулей памяти. Максимальный объем оперативной памяти составляет 8 Гбайт.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет второй компонент чипсета, представленный микросхемой ICH восьмой версии — ICH8.

Встроенные средства микросхемы управления периферийными устройствами базовых наборов поддерживают: до четырех портов Serial ATA II (300 Мбайт/с) с поддержкой внешних подключений, до десяти портов USB 2.0, до шести PCI Express x1, до четырех PCI (PCI Rev 2.3, 33 МГц), LPC (Low Pin Count), SPI (Serial Peripheral Interface, до 2 устройств SPI), GPIO, Intel High Definition Audio (HD Audio, до 8 аудиоканалов, 32 бит, до 192 кГц) с возможностью использования четырех кодеков, интегрированный контроллер Gigabit LAN, SMBus 2.0 (до 100 бит/с), SST (Simple Serial Transport) Bus и PECI (Platform Environmental Control Interface), Intel Quiet System Technology, ACPI Rev.3.0, а также другие средства, функции и технологии. Устройства IDE не поддерживаются, однако это можно осуществить с помощью соответствующих внешних средств.

Базовый комплект iP965 состоит из микросхем: 82P965 Memory Controller Hub (MCH, 1226 FC-BGA), 82801НB I/O Controller Hub 8 (ICH8, 652 pin MBGA).

В качестве второй микросхемы может использоваться микросхема 82801НR (ICH8 RAID — ICH8R), обладающая увеличенным до шести числом портов Serial ATA II и расширенными возможностями работы с дисковой подсистемой памяти. С этой версией микросхемы на основе доступных шести HDD c интерфейсом Serial ATA II можно реализовать функции RAID 0 (stripe) и RAID 1 (mirror), а также RAID 5 и RAID 10. Кроме того, с ICH8R возможно использование технологии Intel Matrix Storage Technology.

Состав комплекта Gigabyte GA-965P-DS3P

В состав предоставленного комплекта материнской платы GigabyteGA-965P-DS3P (Рис. 2) входят: упаковочная коробка, материнская плата, созданная на основе чипсета iP965, комплект кабелей SATA, кабели ATA100/66 и floppy,  заглушка на заднюю панель, и документация.

Рис. 2. Комплект Gigabyte GA-965P-DS3P

Основные технические параметры Gigabyte GA-965P-DS3P

Внешний вид материнской платы GigabyteGA-965P-DS3P представлен на Рис. 3, разъемы портов задней панели — на Рис. 4. В таблице 2, приведены основные  характеристики этой платы.

Рис. 3. Материнская плата Gigabyte GA-965P-DS3P

Рис. 4. Разъемы материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P

Таблица 2.  Основные параметры материнской платы GigabyteGA-965P-DS3P

Элементы и подсистемы	Параметры
Процессор	Intel Core 2 Extreme/Duo/Quad, Pentium Extreme/D/4, Celeron D c LGA775 с шиной 1066/800/533 МГц, а также с шиной 1333 МГц в случае Rev. 3.3
Чипсет	Northbridge: Intel : 82P965 (MCH), Southbridge: Intel 82801НR (ICH8R)
Оперативная память	Два канала, четыре DIMM DDR2 800/667/533 SDRAM, non-ECC, Максимальный объем — до 8 Гбайт.
Видео	1-2 видеоадаптера в слотах конструктива PCI Express x16, поддержка технологии ATI CrossFire
Аудио	HD Audio Realtek ALC888, до 8 каналов
IDE	Один порт IDE (2 устройства) с UltraDMA 100/66/33
Serial ATA	Восемь портов Serial ATA II (300 Мбайт/с) c поддержкой RAID
USB 2.0	Десять портов USB 2.0/1.1 (шесть – через кабель)
IEEE1394	Три порта IEEE1394a (два – через кабель)
LAN	Gigabit (10/100/1000 Mbits/sec) LAN
Порты задней панели	Порты PS/2 клавиатуры и мыши, Один параллельный порт LPT, Один последовательный порт COM, Четыре порта USB 2.0/1.1, Один порт IEEE 1394a, Один порт RJ45, Один Coaxial Digital Line Out, Один Optical Digital Line Out, Шесть разъемов аудио
Слоты	Два слота конструктива PCI Express x16, Три слота PCI Express x1, Два слота PCI
Форм-фактор	ATX, размеры платы 305 мм х 244 мм

Оценивая характеристики материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P, необходимо отметить, что она относится к семейству плат, созданных с применением высоконадежных элементов. Об этом свидетельствует символ  “D” в наименовании. Он означает, что в плате Gigabyte GA-965P-DS3P использованы высоконадежные, твердотельные конденсаторы (Solid).

Данные конденсаторы характеризуются повышенной устойчивостью к экстремальным условиям работы. Кроме того, данные элементы отличаются пониженным значением эквивалентного последовательного сопротивления, что снижает их температуру при работе. Срок службы при предельной допустимой температуре 105°С составляет более 3000 часов.

В дополнение к этому в Gigabyte GA-965P-DS3P, как это следует из Таблицы 1, реализованы три фирменные технологии: Safe, Smart, Speed.

Safe – повышение надежности системы благодаря использованию качественного дизайна платы, специальных утилит, а также технологий защиты BIOS.

Smart – набор утилит управления драйверами и BIOS, а также возможность мониторинга состояния системы и применения средств оптимального охлаждения и снижения шума работы системы.

Speed – средства оверклокинга для обеспечения максимальной производительности и специальные настройки для разного уровня подготовки пользователей.

Дизайн материнской платы представлен на Рис. 5.

Рис. 5. Дизайн и архитектура материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P

Плата Gigabyte GA-965P-DS3P поддерживают работу современных процессоров, включая модели двуядерных Intel Pentium D и Core 2 Duo. Кроме того, инженерам Gigabyte удалось реализовать поддержку и четырехъядерных моделей, несмотря на отсутствие официальной поддержки их чипсетом iP965.

Несмотря на то, что новейшие модели процессоров по сравнению со своими предшественниками характеризуются пониженным теплообразованием, они нуждаются в соответствующих средствах охлаждения. Аналогичным образом требуют охлаждения и высокоинтегрированные микросхемы чипсета. Для   поддержания необходимых им тепловых режимов инженеры Gigabyte отказались от активных средств охлаждения, ограничившись компактными радиаторами. Это продиктовано стремлением обеспечить бесшумность системы охлаждения. Возможность же такого решения обусловлена параметрами микросхем чипсета, чья бесперебойная работа гарантирована при значениях температуры их корпусов под радиаторами выше 90 градусов.

Основные термические параметры микросхемы MCH представлены в Таблице 3, где Tc-min — минимальная температура корпуса, Tc-max — максимальная температура корпуса, TDP — максимальная мощность теплообразования микросхемы при максимальной вычислительной нагрузке и номинальных электрических режимах.

Таблица 3. Термические параметры микросхемы MCH чипсета Pi965

MCH	QPB, МГц	Память, МГц	Tc-min, C	Tc-max, C	TDP, Вт
I82P965	1066	800	0	102	19

В состав микросхем MCH/GMCH встроен температурный датчик. Он позволяет конструкторам материнских плат создавать управляемые средства охлаждения MCH/GMCH. Такие средства обладают пониженным уровнем акустического шума. Кроме того, температурный датчик позволяет создавать эффективные электронные цепи защиты MCH от перегрева. Кроме того, в архитектуру самой компоненты встроены специальные средства, препятствующие выходу ее из строя в виду перегрева.

В дополнение к термическим параметрам MCH в Таблице 4 приведены оценки мощности теплообразования микросхем ICH8/ICH8R для разных конфигураций их использования.

Таблица 4. Термические параметры микросхем ICH8 и ICH8R

Характеристики		Конфиг. 1	Конфиг. 2	Конфиг. 3	Конфиг. 4
Устройства, шт	DMI x4	X4	x4	X4	x4
	PCI	3	3	3	3
	PCI Express	Два x1	Два x1	Два x1	x4 и x1
	LAN	-	Gbit LAN	Gbit LAN	Gbit LAN
	SATA	4	4	6	6
	USB (HS/FS)	8/2	8/2	8/2	8/2
	HD Audio	Да	Да	Да	Да
Мощность, Вт		3,0	3,3	3,7	4,1
Температура корпуса, Tc-max, C	Без кулера	-	-	-	105
	С кулером	-	-	-	92

Приведенные конфигурации отличаются числом плат расширения PCI / PCIExpress и количеством внешних устройств, подключенных посредствам, SATA и USB (HS/FS). Здесь HS — USB 2.0 High Speed Device (480 Мбит/с), FS — USB 2.0 Full Speed Device (12 Мбит/с). Разработчики Intel третью конфигурацию используют в референс-дизайне материнских плат. Мощность четвертой конфигурации совпадает с уровнем TDP, установленным для ICH8/ICH8R. Для уровня TDK производителем установлено предельное значение температуры корпуса. С использованием кулера оно составляет 92°С, без кулера — 105°С. Кстати, в случае отсутствия дополнительных средств охлаждения рассеивание тепла осуществляется посредством корпуса микросхемы, а также материнской платой через паяные контакты.

Не менее впечатляющими параметрами характеризуется и подсистема памяти. Режим работы модулей памяти DDR2 800/667/533 SDRAM с объемом до 8 Гбайт может быть одноканальным или двухканальным. Двухканальный режим позволяет получить максимально сбалансированную относительно информационных потоков систему.

Поддержка видеоподсистемы осуществлена наличием двух разъемов конструктива PCI Express х16 и соответствующими интерфейсами. В конфигурации с двумя видеоадаптерами обеспечена поддержка технологии ATI CrossFire. Первый слот поддерживает скоростной режим х16. Второй — не выше х4. Этот слот является разделяемым. Он делит общие линии со слотами PCI Express x1. В результате его использование исключает возможность работы устройств PCI Express x1. Данное обстоятельство часто не является критичным, поскольку в состав материнской платы интегрированы практически все наиболее востребованные аппаратные средства, и слоты PCI Express x1, как правило, остаются незадействованными.

Архитектура материнской платы представлена на Рис. 6.

Рис. 6. Архитектура материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P

За управление устройствами ввода-вывода традиционно отвечает вторая компонента, входящая в состав используемого чипсета. В качестве этой  компоненты в материнской плате Gigabyte GA-965P-DS3P используется микросхема Intel 82801НR (ICH8R).

Из особенностей архитектуры следует отметить наличие двух микросхем BIOS, аудиоподсистему c реализацией Intel High Definition Audio (до 8 каналов, HDA-кодек Realtek ALC888), сетевого контроллера Gigabit Ethernet (микросхема Marvell 88E8056), а также  интерфейсов USB 2.0 и IEEE1394a (микросхема Texas Instruments TSB43AB23).

В архитектуре Gigabyte GA-965P-DS3P реализованы два массива RAID накопителей SATA. Один из них обеспечен микросхемой ICH8R с реализацией RAID 0/1/10/5, другой — Gigabyte SATA2 с реализацией RAID 0/1. Возможно использование и традиционных накопителей с интерфейсом Parallel ATA, подключаемых через один разъем соответствующего стандарта.

Энергоснабжение элементов материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P осуществляется через систему импульсных преобразователей процессора, подсистем видео и оперативной памяти.

Встроенные средства обеспечивают: определение температуры процессора, системы и блока питания, поддержка функции CPU Smart Fan, предупреждение о перегреве CPU, определение скорости вращения вентиляторов и сообщение о неисправностях, определение напряжения питания.

Из реализованных фирменных технологий следует отметить: Q-Flash — перепрошивка BIOS с помощью меню, вызываемого по нажатию клавиши на стадии начальной загрузки; Xpress BIOS Rescue — загрузка резервной версии BIOS, предварительно сохраненной в скрытой области на жестком диске; Xpress Recovery2 — восстановление предварительно сохраненного образа раздела жесткого диска с помощью интегрированной в BIOS утилиты.

Расширенные возможности overclocking позволяют гибко управлять производительностью системы. Для этой цели пользователю предоставляется возможность изменения тактовых частот и уровней напряжения питания основных подсистем.

В дополнение к перечисленным функциональным возможностям данная плата поддерживает операционную систему Microsoft Windows VISTA Premium.

Что же касается численной оценки производительности, то она была проведена в процессе тестирования.

Производительность Gigabyte GA-965P-DS3P

Конфигурация систем, используемых в тестировании:

·         Материнская плата 1 — Gigabyte GA-965P-DS3P (Чипсет P965),

·         Материнская плата 2 — Intel D975XBX (Чипсет P975X),

·         Процессор — Intel Core2 Extreme X6800 (Ядро — Conroe, Количество ядер — 2, Техпроцесс — 65 нм, Тактовая частота ядра — 2,93 ГГц, Кэш-память L2 — 4 Мбайт, Частота системной шины — 1066 МГц),

·         Видеоподсистема — ATI X600,

·         Накопитель на жестких магнитных дисках — Seagate ST3400832AS, 400 Гбайт

·         Оперативная память — Apacer 2x1 Гбайт, DDR2-677,

·         Операционная система — Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition SP1.

Результаты выполнения тестов 3DMark06 (CPU score) приведены в Таблице 5 и на Рис. 7.

Таблица 4. Результаты тестов 3DMark06 (CPU score)

Модели материнских плат	3DMark06 (CPU score)
Gigabyte GA-965P-DS3P	2462
Intel D975XBX	2468

Рис. 7. Результаты выполнения теста 3DMark06 (CPU score)

Итак, благодаря применению качественных комплектующих и оптимальному  дизайну платы тестовая система, построенная на основе материнской платы Gigabyte GA-965P-DS3P, продемонстрировала высокие уровни производительности и устойчивости. В штатных режимах плата по производительности практически не уступала соответствующим показателям более дорогих моделей плат. В режимах же разгона производительность системы, конечно, значительно возрастает.

Что же касается надежности, то ее трудно оценить за время тестирования, однако благодаря использованию качественных элементов показатели надежности материнской платы должны быть высокими.

Материнская плата GA-965P-DS3P была предоставлена московским офисом компании Gigabyte