Hardware 6 - chipset a I/O konektivita

30.8.2010 19:29 | Přečteno: 2271× | hardware | poslední úprava: 31.8.2010 16:22

V původní koncepci x86 počítačů plnil chipset funkci propojení procesoru se zbytkem počítače. S postupující integrací a trendem směřujícím někam k SoC dochází k integraci některých funkcionalit do chipsetu nebo CPU. Tento integrační přístup snižuje spotřebu, zlevňuje výrobu a v neposlední řadě snižuje komunikační latence. V současné době je na trhu hned několik koncepcí zapojení procesoru, chipsetu a I/O zařízení, které významně ovlivňují jednotlivé hardwarové platformy Intelu a AMD. Za účelem jejich porovnání jsem si vypůjčil obrázky z manuálů k základním deskám Gigabyte, neboť tento výrobce jako jeden z mála informuje zákazníka o konkrétním zapojení základní desky.

Původní koncepci x86 počítačů dodnes udržuje při životě platforma Intel LGA775. Procesor komunikuje skrze sběrnici FSB s pamětmi připojenými k northbridge. Northbridge kromě pamětí poskytuje konektivitu pro grafickou kartu (v současné době PCIe 2.0) a pro southbridge, který obstarává zbytek. Typickým představitelem této koncepce je například Intel P45:

schéma základní desky Gigabyte GA-EP45-DS3

Toto zapojení má hned dva potenciální nedostatky (zvýrazněno červeně). Relativně pomalá sběrnice FSB zpomaluje přístup do RAM a zvyšuje latence. Tento problém je o to znatelnější u 2P sestav, neboť FSB je sdílená. Druhým problematickým místem je propojení northbridge a southbridge pomocí Intel DMI, což je ekvivalent 4 PCIe 1.0 linek. Vzhledem k tomu, že v tomto případě poskytuje southbridge kromě SATA a USB konektivity také PCIe linky, jak se ukazuje dnes, DMI nemusí ve všech případech stačit.

V AMD od tohoto nevyhovujícího konceptu na rodzíl od Intelu opustili již v roce 2003. Protože většina komunikace sběrnicí FSB směřuje do RAM, nové procesory AMD K8 byly vybaveny integrovaným řadičem paměti, a procesor byl připojen k chipsetu rychlým point-to-point Hypertransport spojem. Druhou polovinu funkcionality severního můstku pak výrobce chipsetů nvidia integrovala do southbridge a vznikla dle mého názoru nejefektivnější koncepce chipsetu:

schéma základní desky Gigabyte GA-M57SLI-DS4

Kromě jednochipové varianty vznikla také varianta dvouchipová, která northbridge a southbridge propojovala rychlým Hypertransportem. V obou případech tak nebyla I/O konektivita díky propojení Hypertransportem nijak omezována bez ohledu na místo připojení.

schéma základní desky Gigabyte GA-M59SLI-S5

Ať už byly zkušenosti s chispety nVidia nForce jakékoli, promyšlený návrh zapojení se jim nedal upřít. Po sporu mezi Intelem a nVidií o dodávky chipsetů pro aktuální platformu Intel LGA1156 ovšem došlo k rozpuštění chipsetové divize nVidie a k pravděpodobnému zániku nForce. S ním odešla i tato nejzajímavější koncepce chipsetu.

V roce 2006 společnost AMD překvapivě pohltila výrobce grafik ATI a s ním získala i sadu chipsetů. Přes řadu problémů, které tato chipová sada vždy měla dochází s každou generací k některým zlepšením. Koncepce chipsetů AMD/ATI na první pohled připomíná původní zapojení s využitím serveního a jižního můstku. Oproti němu je ovšem řadič RAM v CPU a procesor komunikuje se severním můstkem rychlým Hypertransportem. Na rozdíl o konceptu nForce plní northbridge funkci HT/PCIe můstku, kdy veškerá konektivita je poskytována s využitím PCIe sběrnice. Touto sběrnicí je připojen i southbridge. Tento spoj AMD nazývá A-Link Express a u chipových sad AMD700 jej tvořily 4 PCIe 1.0 linky. Chipsetů AMD800 již využívají A-Link Express II se 4 PCIe 2.0 linkami s dvojnásobnou propustností. Použití PCIe linek pro spoj mezi servením a jižním můstkem má oproti nForce s Hypertransportem výhodu v tom, že northbridge musí implementovat pouze řadič PCIe a není třeba další Hypertransport linka, což má za nasledek jednodušší návh chipu. Přestože je A-link Express propustností ekvivalentní s Intel DMI, AMD na rozdíl od Intelu poskytuje PCIe konektivitu ze severního můstku, takže zařízení připojená na PCIe nejsou u AMD závislá na rychlosti tohoto spoje. U řady AMD800 se navíc rychlost A-Link Express (2GB/s v každém směru) již přiblížila Hypertransportu 1.0 používanému u chipsetů nForce (3.2GB v každém směru). Generaci chipsetů AMD800 v tomto srovnání reprezentuje AMD890GX:

schéma základní desky Gigabyte GA-890GPA-UD3H

Intel se z průseru v podobě Pentia 4 definitivně dostal uvedením generace procesorů Intel Core2 a tato úspěšná řada, na kterou AMD nemělo patřičnou odpověd, udržela koncept FSB prakticky dodnes na odcházejícím socketu LGA775. Problémy Intelu působila FSB totiž pouze u viceprocesorových serverů. Následovníkem platformy LGA 775 se tak stal až na konci roku 2008 socket LGA1366 určený pro nejdražší HW konfigurace. Tento koncept je velmi podobný chipsetům AMD/ATI, s tím rozdílem že místo Hypertransportu je využíván Quick Path Interconect.

schéma základní desky Gigabyte GA-X58A-UD3R

Do mainstreamu Intel později uvedl zcela odlišný socket LGA1156, který vytvořil prostě a jednoduše tak, že celý northbdrige z platformy LGA775 integroval pro CPU. V Procesoru se tak ocitnul jak řadič paměti, tak PCIe 2.0 linky zamýšlené pro připojení grafické karty, tak eventuálně grafické jádro. Zůstal tak jen jižní můstek připojeným stále pomocí DMI. Přestože mají chipsety pro tuto platoformu P5x PCIe 2.0 linky, zůstaly omezeny na verzi 1.0, protože spoje 4 PCIe 1.0 (ekvivalent 2PCIe 2.0) není schopen efektivně připojit 8 PCIe 2.0 linek, 6SATA portů, USB a další.

schéma základní desky Gigabyte GA-P55A-UD4

Odsouváním problému s DMI tak Intel v současné době vytvořil platformu, na které je i nadále potenciálně problematické připojit zařízení vyžadující jednu nebo více PCIe 2.0 linek jako jsou USB3.0 nebo SATA 6 řadiče. Zda tuto I/O konektivitu skutečně potřebujeme a v blízké budoucnosti potřebovat budeme se teprve uvidí. USB 3 má velkou režii, a SATA 6 nejsou schopny využít ani současně dostupná SSD. Jisté je, že nadcházející generace Sandy Bridge bude vybavena DMI 2.0, která bude mít propustnost 4 PCIe 2.0 linek.        

Komentáře

[frdrx]

Intel se z průseru v podobě Pentia 4 definitivně dostal uvedením generace procesorů Intel Core2 a tato úspěšná řada, na kterou AMD nemělo patřičnou odpověd, udržela koncept FSB prakticky dodnes na odcházejícím socketu LGA775.

Z tohoto fandovství přímo odkapává.

[pedro]

Ale jděte s tím do háje, právě jsem přečetl vaše komentáře k článku o procesorech a to "fandovství" je hlavně váš problém.

[frdrx]

Nesouhlasím. Myslím, že to fandovství je cítit v tomto, jinak velmi dobrém, článku přes příliš.

[pedro]

A kde? Napsat, ze na C2D nemelo AMD zadnou odpoved je fandovstvi? Kdych mel stejnou mentalitu jako vy (ale z druhe strany), tak se budu rozcilovat, jak si autor dovolil napsat, ze P4 byl pruser.

Otravujete tady uz druhy den uplne zbytecne vzduch. Doufam, ze alespon neotravite autora, protoze ruznych politicky korektnich pseudoclanku zakoncenych dementnimi hernimi testy je vazne dost.

[frdrx]

Vytučnil jsem kde. Ano, trocha korektnosti by z jinak dobrému článku udělala ještě lepší.

[pedro]

Jo, já jsem to vaše vytučnění četl a při nejlepší vůli nechápu, co se vám na tom nelíbí. C2D podle vás asi nebyla úspěšná řada procesorů, AMD na ní asi podle vás měl adekvátní odpověď. Opravdu, nechcete to nějak doložit?

Když jsem psal o politické korektnosti, měl jsem na mysli snahu být za dobře s oběma výrobci i za cenu zkreslování poskytnutých informací. Pokud o to stojíte, najdete takových článků milión a netřeba se tady rozčilovat na jednom de facto (autor promine) bezvýznamném blogu. Já o to nestojím, proto si rád něco přečtu tady.

[frdrx]

Jde o kombinaci těch slov, která podle mě indikuje (nadbytečné) fandovství. Kromě toho vyznění si ode mě ten článek jinak dostal pochvalu. Na politickou korektnost seru (tohle idiotský klišé pro mě nic neznamená a nestojím o ně, ba dokonce ji považuju za špatnou věc); o co mi jde je korektnost jako taková. Není pravda, že AMD nemělo adekvátní odpověď, například (protože v reálu, přes "analýzy" "odborníků", konkuruje i dnes), nebo že se Intel vzpamatoval definitivně. To je všechno nad čím se rozčiluju. Nic víc, nic míň.

[virt6]

Z průseru Pentia 4 se vzpamatoval definitivně. Prostě proto, že Pentium 4 zahodili úplně celé a vrátili si k Pentiu 3. Byť marketingové oddělení Intelu tehdy tvrdilo něco jiného Myslím že více se z Pentia 4 vzpamatovat snad ani nemohhli.

[virt6]

Intel Core2 byla na svou dobu jedna z nejlepších řad, co Intel vyrobil. člověk přece nemusí být fanoušek aby si to dokázal přiznat. Od Core2 tahá AMD za kratši provaz a musí se nabízet hlavně nižší cenou. Mimochodem, co si budeme nahávat, když Intel dodával Pentia D a AMD mělo vynikající Athlony X2, stál nejlevnější Athlon X2 cca 7000,-. Dobrým indikátorem je tedy i posazení cen.

Nebo to vezměmě z druhé strany. Jaký byl podíl AMD na serverch po uvední K8 a Opteronu64? Tento podíl od té doby neustále klesá a v současné době už je snad jen okolo 6% (někde jsem četl). AMD na můj vkus až příliš dlouho recykluje K8 a je to prostě vidět. V chipsetech jsou velmi kreativní a potřebovali by podobně trošku přidat u CPU. Bulldozer je daleko a ani AMD ještě netuší co z toho bude. Sandy bridge už měli novináři k testování, a žádný průser to rozhodně nebude. Spíše naopak.

Jinak já nejsem žádný fanda Intelu. Spíše naopak

[frdrx]

Všechno je pravda a pokud se mi ta prointelácká podbarvenost jenom zdála, tak se omlouvám.

Z Core2 udělali fanoušci víc než je. Totéž se teď opakuje u nových i7, i5 a i3. Rádi ukazují vybrané benchmarky v nichž Intel vede o pár procent a vychvalují ho za to do nebes, což mě dožírá.

Těším se, jestli se tu objeví zápisek až se Bulldozer rozjede.

[__dark__]

Dobrý článek.

Integrace grafického čipu do procesoru je asi budoucnost pro většinu mobilních zařízení - menší spotřeba, náklady a možnost sdílet výpočetní jednotky.

Jinak já osobně jsem na desktop tentokrát volil Intel Quad, ale dopředu jsem věděl, že nějaká výměna procesoru v budoucnu je pasé, osadil jsem to prostě na max s představou, že to vydrží alespoň 5-7 let.

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Pekny clanek.

Jinak ke spekulacim o nefunkcnosti jinych nez grafickych karet v x16 slotech, ktere se vyskytly u predchozich dilu clanku, bych jen zminil, ze jsem prave nabootoval beznou desktopovou desku Gigabyte 770T-D3L s VGA grafikou a PCIe sitovkou v x16 slotu a fungovalo to bez potizi.

[Limoto]

jsem prave nabootoval beznou desktopovou desku Gigabyte 770T-D3L s VGA grafikou a PCIe sitovkou v x16 slotu a fungovalo to bez potizi.

PCI grafikou?

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Jo, melo tam byt 'PCI grafikou'.