Компания NVIDIA хорошо известна пользователям ПК как признанный лидер рынка игровых видеокарт. Благодаря своим 3D-ускорителям GeForce компании удалось занять практически монопольное положение, поскольку она испытывает конкуренцию только со стороны одной графической компании, ATI Technologies. Не останавливаясь на достигнутом, NVIDIA сделала попытку вторгнуться на другой рынок, рынок чипсетов для материнских плат.

Однако успешной эту попытку назвать никак нельзя. На мой взгляд, повторилась ситуация с запуском графического бизнеса NVIDIA. Как известно, компания дебютировала на рынке с чипом NV1 - интегрированным контроллером, совмещающим в себе и видео-, и звуковую часть. Однако в итоге пришлось отказаться от звука и выпустить NV2 (он же Riva128) - классический графический 3D-ускоритель.

Конечно, сегодня все обстоит не так, как это было в начале. NVIDIA - далеко не новичок в области разработки высокотехнологических продуктов. Однако у чипсетов для материнских плат есть своя специфика: это не просто подсистема, как в случае с графическим контроллером, это - важнейший узел системы, выступающий в роли связующего звена между всеми остальными компонентами. От чипсета во многом зависят практически все параметры системы - производительность, совместимость, расширяемость, функциональность, стабильность и т.д. С первого раза выпустить продукт, не уступающий по всем параметрам аналогам фирм, которые не одну собаку съели на разработках чипсетов, кажется просто нереальным.

Однако надо отдать должное смелости NVIDIA. Фирма не просто предложила свой аналог, она использовала самые передовые и многообещающие технологии, сделав заявку на лидерство как в сегменте производительных ПК, так и в сегментах базовых (mainstream) и бюджетных (value) систем. К сожалению, все идет к тому, что попытка в целом не удалась. Однако об этом - чуть позже, а сейчас - краткий обзор чипсетов серии nForce с сопоставлением того, что хотела NVIDIA, и что получилось на самом деле. Чипсеты nForce: 420D, 415D, 220D, 220

Семейство чипсетов NVIDIA включает в себя на данный момент четыре базовых модификации: nForce 420D, 415D, 220D и 220 (по убыванию стоимости). Также в ближайшее время будут добавлены еще два чипсета - nForce 620D и 615D, которые являются ничем иным, как доработанными модификациями 420D и 415D соответственно (по крайней мере, такие сведения имеются на момент написания статьи).

Структура чипсета - классическая двухчиповая: сопряжением процессора, памяти и AGP-видеокарты занимается северный мост, а за работу с периферийными устройствами отвечает южный мост. Северных мостов nForce существует три: IGP-128, IGP-64 и SPP.

"IGP" - это "Integrated Graphics Processor" (интегрированный графический процессор), северный мост со встроенным графическим ядром, который NVIDIA называет процессором. Идеологически это неверно, так как обработкой данных он не занимается, а только коммутирует потоки данных и команд. Вот его часть, графическое ядро, действительно является процессором. Варианты чипа с индексами -128 и -64 отличаются суммарной шириной шины памяти (об том ниже). Чип IGP-128 является основой nForce 420D, а IGP-64 - nForce 220D и 220.

"SPP" расшифровывается как "System Platform Processor". Фактически это все тот же IGP-128, но с отключенным графическим ядром. NVIDIA пришлось отказаться от встроенной графики, достаточно медленной по нынешним меркам, поскольку современным требованиям она уже не удовлетворяет. Рынок производительных компьютеров не принял nForce 420D, однако в случае с nForce 415D (именно этот чипсет использует северный мост SPP) ситуация может измениться коренным образом. Нечто подобное в свое время произошло с Intel и чипсетом i815. Мне, например, непонятно, почему NVIDIA наступила на те же грабли.

В качестве южного моста NVIDIA предлагает чип MCP-D или его упрощенный вариант MCP. "MCP" расшифровывается как "Media and Communication Processor". В его состав входит звуковой контроллер NVIDIA "APU" (Audio Processing Unit), контроллеры USB и ATA, PCI и LPC интерфейс, сетевой контроллер MAC-уровня, SMBus-контроллер, другие контроллеры и кое-что необычное - тактовый генератор. Связь с северным мостом осуществляется посредством шины HyperTransport - фактически это первый массовый продукт, имеющий поддержку этой новейшей разработки AMD.

Давайте подробно рассмотрим особенности архитектуры и функционирования чипов. Северные мосты IGP и SPP: TwinBank, DASP, NV11

Северный мост чипсета nForce 420D - это чип, обеспечивающий взаимодействие процессора, памяти, AGP-видеокарты и моста MCP. Он состоит из следующих блоков: шинный интерфейс (поддержка шины EV6 с эффективной частотой 200 и 266 МГц, используемой процессорами AMD K7); хост-контроллер AGP (режимы 4x, FastWrites, SBA, частота 66 МГц); контроллер шины HyperTransport (для связи с MCP, пропускная способность - 800 Мб/с); два независимых контроллера памяти, поддержка SDRAM и DDR SDRAM, частота - до 133 МГц, объем - до 1.5 Гб; встроенное графическое ядро GPU (NV11 GeForce2 MX); интеллектуальный арбитр-коммутатор.

Чипсет nForce поддерживает только процессоры AMD Athlon и Duron. Однако у NVIDIA нет каких-либо технических проблем с реализацией поддержки других процессоров, в частности, Intel Pentium-4. По ряду причин - маркетинговых, юридических и т.д. - на данный момент существует только вариант чипсета для платформы AMD.

Встроенное графическое ядро полностью эквивалентно чипу NV11 (GeForce2 MX). Отличия только в тактовых частотах и интерфейсе памяти. Встроенное ядро пользуется системными контроллерами, которые предоставляют доступ к памяти другим компонентам системы (в первую очередь процессору). Графическое ядро может быть отключено, если в слот AGP установлена внешняя видеокарта. Для большинства пользователей, использующих игры или графические приложения, возможностей и быстродействия GeForce2 MX будет недостаточно.

Для реализации вывода на телевизор и цифровой монитор чипсет поддерживает специальные платы расширения, устанавливаемые в слот AGP. Впрочем, они мало распространены, так что воспользоваться этой возможностью вряд ли удастся.

Чип SPP отличается от IGP только отключенным встроенным видео.

TwinBank - ключевая особенность архитектуры nForce, из-за которой, собственно, производительность чипсета должна была оказаться достаточно высокой. Ее суть в том, что у чипсета имеется не один, а два полноценных независимых 64-разрядных контроллера памяти, к которым могут обращаться все блоки чипсета. Каждый из контроллеров работает со своим набором банков (первый - с DIMM0, второй - с DIMM1 и DIMM2). Данные располагаются во всех банках с чередованием. При последовательном обращении к памяти устройство будет получать данные из обоих банков поочередно в режиме конвейера, что позволит сократить задержки, связанные с открытием/закрытием страниц, задержками на регенерацию и т.д. Если к памяти будут обращаться сразу несколько устройств, им не придется простаивать в ожидании, пока контроллер закончит работу с другим устройством. Тем самым гарантируется прирост скорости работы с памятью и увеличение ее пиковой пропускной способности до 4.2 Гб/с.

Использование такой архитектуры не должно привести к существенному увеличению быстродействия всей системы по той простой причине, что пропускная способность процессорной шины EV6 составляет всего 2.1 Гб/с - дополнительные 2.1 Гб/с ей практически ничего не дадут. Архитектура TwinBank оптимизирована прежде всего для нужд встроенного графического ядра. Благодаря ей интегрированный GeForce2 MX будет в меньшей степени подвержен проблемам совместного разделения шины памяти с другими компонентами системы, прежде всего с процессором. Если же будет использоваться отдельная видеокарта, прирост быстродействия будет мало заметен, так как прокачка текстур по AGP-каналу обычно не так интенсивна, чтобы загружать системную память.

NVIDIA утверждает, что если установить только один DIMM-модуль, будет использоваться только один контроллер памяти. Поэтому желательно ставить два модуля - один в первый, другой - во второй слот. Так как контроллеры независимы, можно ставить разные модули и конфигурировать их отдельно. По некоторым данным, если модули памяти не будут распознаны как официально поддерживаемые (см. список совместимых модулей на сайте NVIDIA), будет активирован режим "Super Stability Mode", при котором тайминги памяти снижены. Таким образом NVIDIA борется с проблемой низкой стабильности своего чипсета, выявленной сразу же после появления первых материнских плат на его базе.

Чип IGP-64 не позволяет использовать TwinBank (второй контроллер памяти отключен), поэтому его встроенное видео может теоретически достигнуть лишь уровня GeForce2 MX200. Однако до последнего времени nForce 220D, базирующийся на чипе IGP-64, не был востребован по причине слишком высокой цены, несоразмерной с его функциональностью и производительностью.

Еще одна ключевая особенность чипа IGP (точнее, его арбитра) - анализатор обращений к памяти DASP (Dynamic Adaptive Speculative Pre-Processor). Он отслеживает запросы на чтение, анализирует их характер и строит шаблоны, с помощью которых можно будет предсказать последующие запросы. После того, как шаблон определен, DASP-блок начинает генерировать запросы самостоятельно, предсказывая их и кэшируя полученные данные. Тем самым полоса пропускания памяти используется более эффективно, а часть данных, правильно предсказанная и полученная из памяти заблаговременно, поступает в процессор без обращения к памяти. Существующие чипсеты-аналоги способны только ставить запросы в очередь, но не предсказывать их. Тем самым технология DASP должна повысить эффективность TwinBank и обеспечить выдачу данных из памяти с меньшими задержками. Южный мост MCP: APU

Южный мост NVIDIA MCP подключен к IGP/SPP с помощью новой универсальной шины HyperTransport, основное преимущество которой в данном случае - высокая пропускная способность (800 Мб/с). Только чипсеты SIS имеют более быстродействующую шину собственной разработки - MuTIOL (1 Гб/с), да и та вне чипов работает вдвое медленнее.

MCP - типичный современный южный мост, имеющий в своем составе контроллеры PCI (до пяти слотов), LPC (подключение флеш-микросхемы с ПЗУ и чипа ввода-вывода), USB (до шести портов), ATA/ATAPI (режим UltraATA/100), сетевой контроллер MAC-уровня и два AC-интерфейса для звуковых и модемных кодеков. Но есть у этого моста и уникальная особенность - встроенный звуковой контроллер APU (Audio Processing Unit). Он построен на базе нескольких DSP и способен аппаратно обрабатывать до 256 потоков 2D-звука, до 64 потоков 3D-звука, накладывать различные спецэффекты, в том числе применять HRTF-фильтры (для имитации объемного звучания). APU поддерживает DirectSound3D и новые возможности DirectX8, а также API и алгоритмы фирмы Sensaura. Кроме того, и это реализовано впервые, звуковой контроллер NVIDIA имеет встроенный блок кодирования звука в цифровой формат Dolby Digital (AC-3), благодаря чему позволяет эффективно использовать имеющуюся у пользователя цифровую акустику или систему "домашний кинотеатр". Впрочем, работает этот блок только у чипа MCP-D (nForce420D), а у MCP он отключен. А в чем проблема?

Хорошо, скажете вы, чипсет замечательный - два контроллера памяти, шина HyperTransport, более чем передовой встроенный звук, да и графическое ядро - лучшее на сегодняшний день. Почему же тогда мы не завалены платами на чипсетах nForce?

Причин тому несколько. Во-первых, чипсет очень дорогостоящий. NVIDIA попросила за него нереальные деньги, поэтому производители материнских плат, ориентирующиеся на небогатого пользователя, сразу отказались от nForce - их потенциальные клиенты просто не смогут покупать дорогие платы. Сегодня с NVIDIA сотрудничают только избранные компании с положительной репутацией, выпускающие платы верхнего ценового диапазона - ASUS, ABIT, MSI, Leadtek и т.д.

Во-вторых, чипсет оказался не слишком удачным. Вот только короткий перечень его проблем: не доведенный до готовности BIOS, из-за чего возникают проблемы с совместимостью, быстродействием и стабильностью; встроенный тактовый генератор не имеет широких возможностей по настройке, что ограничивает пригодность платы к разгону; не предусмотрено достаточных средств для настройки чипсета; поддержка на уровне драйверов оставляет желать лучшего: WinNT, Linux и некоторые другие ОС практически не поддерживаются, Win98/ME - только частично (например, с горем пополам работает аппаратный звук).

В-третьих, чипсет совсем не вписался в ту нишу, на которую был нацелен. Встроенное игровое видео оказалось неуместным при высокой цене - куда важнее оно для бюджетной машины, но не для дорогостоящей игровой или рабочей станции. На мой взгляд, вместо nForce420D следовало сразу выпускать пару nForce 415D + nForce 220D.

Тем не менее, платы на базе nForce 420D после почти года доводки наконец-то появились в продаже в достаточных количествах. Обзору одной из них будет посвящена одна из следующих статей.