Реализация поддержки памяти DDR2 и шины PCI Express в наборах системной логики Intel и других компаний знаменует собой существенный прогресс настольных ПК и серверов; позже в текущем году аналогичные возможности появятся и в ноутбуках. В первую очередь, естественно, это касается производительности компьютерных систем. Кроме того, применение DDR2 позволяет облегчить проблемы тепловыделения
В этом году компьютерный ландшафт ожидают большие перемены. Наконец-то пользователи получат системы с шиной PCI Express и памятью DDR2. Внедрение технологии PCI Express имеет своей целью решение ряда задач, в первую очередь дальнейшее увеличение пропускной способности. PCI Express использует соединения «точка-точка», а ширина магистрали может масштабироваться от х1 до х16 (а в будущем и х32) с соответствующим ростом пропускной способности (от 500 Мбайт/с до 8 Гбайт/с). Также PCI Express имеет меньшие задержки при обработке пакетов данных по сравнению с обычной шиной PCI, что важно, в частности, при организации высокопроизводительных коммуникаций между узлами в кластерах.
| В июне этого года были представлены наборы микросхем для Penitum 4/Presсott с разъемом Socket 775 (LGA775). Их кодовые имена хорошо известны — это Grantsdale (ныне — семейство i915) для настольных ПК, а также Alderwood (i925x) для рабочих станций. Позднее ожидается выпуск пока официально не объявленного Intel чипсета Copper River для серверов |
Оценивая производительность оперативной памяти, нужно иметь в виду не только пропускную способность, но и величины задержек. Если взглянуть на типичные схемы таймингов для модулей DDR333, DDR400 и DDR2-533, то обнаружится, что в последнем случае, как правило, все задержки больше.
Применение DDR2 позволяет существенно облегчить проблемы тепловыделения; соответственно упрощается задача увеличения емкости оперативной памяти серверов. Это особенно важно, имея в виду появление новых 64-разрядных процессоров Intel с архитектурой IA-32e.
Первыми из таких процессоров станут, очевидно, двухъядерные серверные процессоры Nocona, построенные по технологии 90 нм, с интегрированной кэш-памятью 1 Мбайт. Известно, что узким местом современных двухпроцессорных компьютеров на базе Xeon является общая системная шина, которая до сих пор имела тактовую частоту не более 533 МГц, а не 800 МГц, как у Pentium 4. Переход к FSB 800 МГц, очевидно, способствует разрешению проблемы пропускной способности памяти. Еще более радикальным способом борьбы с этой проблемой для некоторых сложных приложений может стать отказ от использования двухпроцессорных серверов в пользу применения кластеров на базе однопроцессорных узлов.
Alderwood, Grantsdale и Copper River
Рассмотрим подробнее некоторые новые наборы микросхем — как те, что уже официально представлены Intel, так и те, которые только планируются к выпуску. Эти наборы микросхем ориентированы на разные области рынка — от настольных ПК до серверов и рабочих станций. Основное внимание обратим на серверные системы.
В июне были представлены наборы микросхем для Penitum 4/Presсott с разъемом Socket 775 (LGA775). Их кодовые имена хорошо известны — это Grantsdale (ныне — семейство i915) для настольных ПК, а также Alderwood (i925x) для рабочих станций. Позднее ожидается выпуск пока официально не анонсированного Intel чипсета Copper River для серверов. Все эти наборы микросхем имеют много общего. Помимо работы с одним и тем же типом процессора с частотой FSB до 800 МГц, они поддерживают канал DMI между микросхемами МСH и ICH с пропускной способностью 2 Гбайт/с, 32-разрядные шины PCI 2.3 и восемь портов USB 2.0, четыре порта Serial ATA с поддержкой очередей команд, Parallel ATA, интегрированный интерфейс Fast Ethernet, а также PCI Express.
Первоначально в Intel планировали реализовать в новых чипсетах поддержку двухканальной оперативной памяти DDR2-400 и «обычной» DDR первого поколения с эффективными тактовыми частотами 333 и 266 МГц. Однако к моменту объявления Grantsdale и Alderwood выяснилось, что можно работать уже и с памятью DDR2-533. Пропускная способность двухканальной подсистемы оперативной памяти на базе DDR2-533 составляет около 8,5 Гбайт/с, что выше пропускной способности системной шины процессора.
Кроме того, в Copper River и Alderwood имеется поддержка технологии Intel Flex Memory (в Grantsdale она отсутствует). Эта технология поддерживает пропускную способность на «двухканальном» уровне в более сложных конфигурациях DIMM-модулей. Flex Memory применяет различные микроархитектурные усовершенствования для уменьшения задержек; оптимизация обработки потока данных включает передачу в этом потоке и команд управления.
Grantsdale поддерживает только четыре порта PCI Express x1, Alderwood допускает альтернативу — разъем PCI Express x4, а Copper River — также х8. Кроме того, последний чипсет, будучи ориентирован на серверы, при использовании дополнительной микросхемы PXH-V обеспечивает поддержку 64-разрядной шины PCI-X (133 МГц) и «горячую» замену PCI-плат: в случае с PCI Express — «за счет» особенностей южного моста ICH6, а для PCI-X — за счет PXH-V. Copper River будет иметь также встроенные средства поддержки RAID уровней 0 и 1 (в двух других наборах микросхем эта возможность доступна при использовании южного моста ICH6R), поддержку кодов ЕСС в памяти (это есть и в Alderwood), интегрированной графики SVGA (достаточно для серверных приложений), а также одного или двух каналов Gigabit Ethernet (два других упомянутых чипсета поддерживают только один канал).
Поддержка RAID в ICH6R получила название технологии Matrix Storage. Соответствующий контроллер умеет работать с очередями команд и обеспечивать организацию одновременно RAID 0 и RAID 1 в различных разделах двухдискового массива. Допускается горячее подключение жестких дисков.
Alderwood и Grantsdale обладают более развитыми графическими средствами: i925x и 915P/G имеют для этого разъем PCI Express x16, а i915G/915GV — встроенный ускоритель Graphics Media Accelerator (GMA) 900, причем 915GV не поддерживает наличие на материнских платах разъема PCI Express x16. GMA 900 является решением с аппаратной поддержкой DirectX 9 и ориентируется на средний уровень производительности. При работе с графикой PCI Express x16 используются два одновременно работающих канала — для чтения и записи.
В Alderwood и Grantsdale поддерживается аудиотехнология Intel High Definition Audio (в Copper River — нет). Кроме того, в Grantsdale возможно применение южного моста ICH6W с интегрированной поддержкой беспроводных соединений. Однако эта поддержка достаточно ограниченна: для реальной работы необходимо подключение дополнительной платы.
Lindenhurst и Тumwater
Уже сегодня ясно, что Сopper River может стать притягательной платформой при создании кластеров на базе однопроцессорных узлов.
Следующим шагом в развитии серверов на платформе Intel, как было отмечено выше, является применение 64-разрядных расширений IA-32e. Их поддержку в своих наборах микросхем планируют реализовать и другие компании, в частности ServerWorks в чипсете Champion SLX для процессоров Xeon/Nocona. Уже нынешним летом ожидается появление соответствующих наборов микросхем и от Intel: Lindenhurst (E7710), Lindenhurst/VS (E7510), Тumwater (E7515) — для процессоров Nocona (затем планировался Jayhawk, но недавно стало известно, что он выпускаться не будет), а также Twincastle — для процессоров Potomac (Xeon-e64 MP). Последние имеют то же ядро, что и Nocona, но должны поддерживать SMP-конфигурации более чем с двумя процессорами и кэш третьего уровня емкостью 4 Мбайт. Важным преимуществом серверов на базе всех этих новых процессоров является применение FSB c частотой 800 МГц.
Lindenhurst и Tumwater, естественно, также поддерживают PCI Express и DDR2. Чипсеты E7710 и E7510 ориентированы на серверные приложения. Оба работают с двухканальной регистровой оперативной памятью DDR2-400 или DDR266/333, поддерживающей ECC, x4 SDDC (механизм Single Device Data Correction позволяет проводить коррекцию при сбое микросхемы памяти), «прочистку» памяти, запасные модули DIMM и зеркалирование (для E7710). Емкость оперативной памяти при использовании DDR2-400 и DDR333 может достигать 16 Гбайт, а для DDR266 — 32 Гбайт.
Средства ввода/вывода чипсетов E7710 и E7510 ориентированы на использование PCI Express. Чипсет E7710 включает микросхемы PXH (поддерживает два сегмента PCI-X), Ophir (два канала Gigabit Ethernet), а также процессор ввода-вывода Dobson, базирующийся на архитектуре Intel XScale и обеспечивающий поддержку дополнительных шин PCI-X и средств RAID; возможно применение и микросхем третьих фирм. E7510 дает возможность использовать только два из следующих трех средств: PXH, Ophir и cлот PCI Express x4, которые подсоединяются к северному мосту через два канала PCI Express x4 (допускается конфигурирование в один канал PCI Express x8). В E7510 модифицирован также южный мост Hance Rapids, который обеспечивает работу PCI-X/66 и RAID.
Набор микросхем E7515 имеет канал PCI Express x16 для поддержки графики и подсоединенные через шину PCI Express x8 (также с вариантом конфигурации в виде двух каналов х4) микросхемы PXH и Northway (с однопортовым интерфейсом Gigabit Ethernet); возможно также применение микросхем Dobson и третьих фирм. E7515 поддерживает двухканальную регистровую память DDR2-400 и DDR333 емкостью до 16 Гбайт. Этот набор микросхем предназначен для рабочих станций.
Поскольку некоторые из описываемых наборов микросхем еще официально не анонсированы Intel (как и новые модели процессоров), в финальных продуктах возможны определенные изменения. Примером могут служить рассмотренные выше Alderwood и Grantsdale: когда статья готовилась к печати, Intel представила их официально. Тогда и выяснилось, что в них появилась поддержка более высокочастотной памяти DDR2-533.
Менее ясным представляется будущее линейки процессоров IA-32/IA-32e. Если процессоры Nocona, по-видимому, вот-вот появятся, то Tejas и Jayhawk в Intel решили не выпускать. Здесь надо учитывать и сообщения о будущем переходе с ядра Northwood (микроархитектуры NetBurst) на ядро, применяющееся в процессорах Pentium M, составляющих в настоящее время основу платформы Centrino для мобильных ПК.