Мобильная начинка

Насколько важно знать чипсет выбираемого ноутбука

Чипсет, или набор микросхем, по сути являются кровеносной системой любой PC-совместимой системы. Через его контроллер памяти, PCI и AGP шины обмениваются данными почти все составляющие компьютера. А с той высокой степенью интеграции, которая присутствует в ноутбуках, роль чипсетов по сравнению с их настольными аналогами, становиться еще более важной.

Напомню, из чего состоят современные наборы микросхем для x86-совместимых процессоров. Самой важной частью является так называемый северный мост. Он содержит контроллер памяти и AGP, обеспечивает центральный процессор питанием, распределяет потоки данных и, конечно же, имеет соединение с южным мостом. Раньше мосты соединялись посредством стандартной 133 Мбайт/с PCI-шины, однако уже почти все производители перешли на более быстрые интерфейсы (кроме малораспространенных ALi и ATI). Южный мост чипсета контролирует периферию: платы расширения PCI, USB и SMBus, жесткие диски и прочие IDE устройства, AC’97 и LAN интерфейсы. Все чаще в него интегрируют Super I/O контроллер, обычно встречающийся отдельно и отвечающий за привод гибких дисков, параллельные и последовательные порты.

Пожалуй, единственные две существенные черты отличия мобильных чипсетов от настольных — это энергопотребление и степень интеграции. Потребляемая мощность мобильных чипсетов не очень отличается от их десктопных собратьев, более того, они используют одинаковые южные мосты (кроме ALI M1535+ и Intel ICH). Поэтому более важной характеристикой является количество интегрированных компонентов.

Теперь рассмотрим модели, актуальные на сегодняшний, а возможно и завтрашний день. Как и всегда с ноутбуками, больше всего нас интересует производительность, функциональность и время жизни от батарей.

ALi

Лирическое отступление: 23 мая, Acer Laboratories Incorporated официально переименовалась в ALi Corporation, за несколько месяцев до этого, Acer Communications & Multimedia была переименована в BenQ. А на сайте того, что осталось под торговой маркой Acer, продаются системы на базе Pentium 4 с чипсетами от SiS, VIA и Intel. И кто ALi после этого?.. трудно сказать, могу только рассказать про их чипсеты.

Как видно из таблицы, корпорация предлагает производителям ноутбуков интегрированные и дискретные чипсеты для всего спектра современных процессоров (впрочем, как и все производители чипсетов, кроме Intel).

Модели различаются только северными мостами, имена которым даются по их предназначению. Magik — для процессоров AMD Athlon/Duron, Aladdin — для Intel-платформ. Приставка Cyber означает наличие интегрированного видео, основанного на CyberBlade XP от Trident Microsystems. Этот графический адаптер имеет 2 пиксельных конвейера, по два текстурных блока в каждом, и, что более важно, аппаратное ускорение Transformation & Lighting. Имеется встроенный цифровой интерфейс для ЖК-панелей разрешением до 1280x1024, аналоговый для внешних ЭЛТ-мониторов и проекторов с разрешением до 1600x1200 (270 МГц RAMDAC), NTSC и PAL ТВ-выходы.

Чипсеты ALi чаще встречаются в легких и тонких ноутбуках, чем в высокопроизводительных десктопозаменителях. Такое обращение они заслужили в основном благодаря сверх интегрированному южному мосту М1535+. Но начнем по порядку — с северных.

M1651T Aladdin-Pro 5M предназначен для семейств Pentium III и Celeron, включая 0,13-мкм процессоры на ядре Tualatin. Это был первый и последний мобильный чипсет для архитектуры Intel P6 с поддержкой DDR-памяти. Чипсеты ALi и так не очень тепло встречаются осторожными производителями ноутбуков, а такую бессмысленную связку, как процессор Pentium III с системной шиной 1066 Мбайт/с и DDR-памятью 2133 Мбайт/с вообще никто не стал использовать. Даже сама Acer сделала ноутбук на интегрированном варианте этого чипсета, использовав SDRAM-память, несмотря на то, что дополнительная пропускная способность была бы очень кстати для встроенного видеоадаптера. На основе этого же CyberALADDiN-T построен самый легкий и тонкий в мире (1,18 кг, 19 мм) ноутбук с 12-дюймовый дисплеем Toshiba Portege 2000 — настоящее произведение искусства.

M1671 ALADDiN-P4M тоже имеет очень странную судьбу. ALi уже давно была мало заметна на рынке чипсетов, а выпуск чипсета для Pentium 4 вообще затянулся, так что до сих пор не видно ни одной материнской платы на настольном варианте этого чипсета, поэтому многие начали строить предположения насчет ухода ALi с этого рынка. Сам производитель это отрицает, приводя в доказательство ноутбук (единственный на сегодняшний день), использующий этот чипсет — Acer TravelMate 630. Впрочем ничем выдающимся северный мост не выделяется: поддерживает стандартную 100-МГц (400 QDR) системную шину для процессоров Pentium 4 и DDR-память PC1600/PC2100. Как и во всех северных мостах ALi, здесь используется PCI-шина для связи с южным мостом M1535+.

Также бесславно был обойден вниманием производителей ноутбуков первый мобильный DDR-чипсет для процессоров AMD. Впрочем, еще не было объявлено ни одного AMD-ноутбука c DDR-памятью. Северные мосты MobileMagik и CyberMagik совместимы по контактам со своими аналогами для Intel процессоров, поэтому вполне можно надеяться, что при определенных маркетинговых стараниях со стороны AMD мы увидим ноутбук на Mobile Athlon XP толщиной 19 мм. Эти чипсеты ничем функционально не отличаются от настольных братьев, тем более что технология энергосбережения PowerNow! поддерживается почти всеми десктопными чипсетами, не говоря уже о мобильных.

На рынке портативных и компактных систем приоритеты расставлены иначе, чем на настольном рынке. Обычная материнская плата содержит достаточно PCI-слотов расширения, так что отсутствие встроенного звука, сетевого адаптера и Super I/O не так критично. Ну а в ноутбуке экономится каждый квадратный сантиметр места. Поэтому то, что контроллер Super I/O (на материнских платах это, как правило, микросхема производства ITE, расположена она между AGP-слотом и внешними портами) уже встроен в южный мост, является заметным преимуществом, тем более, что кроме FDD-, 2-х COM-, LPT-, PS/2-портов, он поддерживает Fast Infra-Red (4 Мб/с).

Также в M1535+ встроен аудио кодек, поддерживающий wavetable-синтез, DirectMusic, DirectSound и DirectSound3D. Кодек полностью совместим с SoundBlaster (включая DOS) и соответствует спецификациям PC'99. Также имеется игровой порт и цифровой S/PDIF-интерфейс.

Хотя встроенный модем отсутствует, южный мост предоставляет внешнему программному модему четыре канала интерфейса AC’97 (к обычным modem in/out добавлены вход и выход телефонной трубки). Конечно же, имеется стандартный набор из двух IDE контроллеров, шести портов USB (через два хост контроллера) и SMBus.

ATI

Как мы уже писали в нашем репортаже с CeBIT 2002 <http://www.ferra.ru/online/system/17191/>, ATI вышла на рынок чипсетов. Но в отличие от своего прямого конкурента в сфере видео ускорителей — nVidia, — nForce которой ориентируется на настольный high end рынок, ATI позиционирует свой Radeon IGP как мобильный high end или же как настольный средний класс, конкурируя в этих секторах с VIA, ALi и SiS.

Ключевыми особенностями Radeon IGP является наличие встроенного Radeon 7000 и поддержка PC2100 DDR-памяти. Таким образом, с графической точки зрения новый чипсет имеет:
• Интегрированный видеоускоритель с 8-128-мегабайтным фрейм-буфером, выделяемым из основной памяти. (Не давайте этим цифрам восхитить себя, ни один ноутбук не сможет извлечь ощутимую выгоду из этого, так как видеоускоритель столкнется с другими ограничениями раньше, чем поймет насколько бесполезен Shared Memory Access (распределенный доступ к памяти) к 128 мегабайтам памяти. — Прим. автора)
• 3D-ускорение соответствует половине Radeon 256 (7500) без аппаратного Transformation & Lighting. То есть, чип имеет только один конвейер с тремя текстурными блоками, работающими на частоте 160 МГц. Такое усечение вполне разумно, так как даже относительно низкой максимальной теоретической пропускной способности в 3x160 = 480 Мтекселей/с достичь будет очень трудно, учитывая, что доступ к памяти приходится делить с процессором.
• Для экономии пропускной способности памяти ATI использует технологию отбрасывания скрытых поверхностей HyperZ .
• Также поддерживаются Hydravision (использования двух мониторов для вывода изображения) и улучшение проигрывания DVD (motion compensation, iDCT), PAL и NTSC видеовыходы — все эти функции очень актуальны для владельцев ноутбуков, которым часто приходится подключать внешние мониторы и коротать время, просматривая DVD фильмы.
• PowerPlay (энергосберегающая технология ATI, аналог SpeedStep и PowerNow! для графического процессора).

Любопытно то, что первый чипсет ATI поддерживает асинхронные конфигурации частот памяти и системной шины. Казалось, было бы проще обеспечить только синхронные 133 МГц для одноканальной 64-битной SDRAM-памяти и 133 МГц (266 DDR) сиcтемной шине Mobile Athlon XP. Наверняка асинхронность была выбрана для более легкого перехода в разработке контроллера памяти для 100 МГц (400 QDR) Pentium 4 в Radeon IGP 340(M).

Radeon IGP — это названия северных мостов. В качестве южных ATI предлагает выбор классических PCI-вариантов (VIA 686B, ALi M1535+) или 266 Мбайт/с A-Link к собственно ATI’шным южным мостам Radeon IXP 200/250. Различия между ними заключаются в поддерживаемых сетевых интерфейсах (в зависимости от позиционирования): IXP 200 — для домашнего рынка (USB 2.0, AC’97 звук с S/PDIF выходом), IXP 250 — для корпоративного (3Com Ethernet). Что-то конкретное о них говорить пока рано, так как их коммерческий выпуск начнется только летом.

Первые тесты прототипа ноутбука на Radeon IGP 320M с 0,13-мкм техпроцессором с процессором Mobile Athlon XP показали самую высокую производительность 3D-графики среди интегрированных решений. По продолжительности жизни от батарей в Battery Mark и проигрывание DVD (в связке северный мост ATI + южный мост ALI + процессор AMD) вышло на то же место, на котором стоит их общая буква в названии.

Intel

На сегодняшний день у полупроводникового гиганта самый широкий ассортимент мобильных чипсетов для своих процессоров. Всего их шесть — это больше чем у VIA, даже если учитывать AMD-ориентированные варианты тайваньского производителя.

Intel 440MX — существует две модификации этого чипсета: просто 440MX для мобильных процессоров Pentium II и Celeron с системной шиной 66 МГц, и более современный 440MX-100 с поддержкой 100-МГц шины. Последний остается актуальным и на сегодняшний день, ведь несмотря на то, что у него отсутствует AGP, его по-прежнему используют в ультрапортативных ноутбуках (последней представленной моделью был Fujitsu Lifebook S-5582 с процессором Intel Pentium 3-M 800 МГц (Tualatin)).

440МХ является одночиповым решением, совмещая южный и северный мост на одном кристалле. Архитектурно чип основан на северном мосту легендарного 440BX и южном мосту PIIX4, обладающем совсем скромными характеристиками: только один UDMA-33 контроллер, два порта USB (через один хост) и поддержка AC’97 кодеков.

Несмотря на то, что отсутствие AGP порта является серьезным ударом по 3D-производительности, два года назад большинству ноутбуков она была излишней. И только вначале этого года, ограничения заставили отказаться от использования этого чипсета в дальнейших разработках.

В общем чипсет доживает свои последние дни, впрочем, как и следующие семейство чипсетов, которое также не поддерживает динамическое переключение частот Enhanced SpeedStep.

Intel 815EM —настольные варианты этих чипсетов были самыми производительными компаньонами для процессоров Intel линейки Pentium III. То же самое можно сказать об их мобильных собратьях. 815-ый был флагманом среди наборов микросхем от Intel, да и индустрии в общем. Также он стал первым мобильным чипсетом, прекратившим использовать PCI-шину для соединения северных и южных мостов. Может быть, вы помните часто произносимое еще год назад, но понятное не для всех, словосочетание Intel Hub Architecture. Под этим громким названием скрывалось именно то, что вместо обычной 133-Мбайт/с PCI начала применяться в два раза более быстрая шина для передачи потоков данных между Graphics and AGP Memory Controller Hub и Input/Output Controller Hub (так Intel называет северный (GMCH) и южный (ICH) мосты). Для настольных систем это было своевременным шагом в правильном направлении, но никакого заметного выигрыша в производительности ноутбука это нововведение дать не сможет. Максимальную нагрузку на PCI очень легко посчитать: все ноутбуки (99,99%) содержат только один жесткий диск (максимум 35 Мбайт/с), привод оптических дисков (+ 6 Мбайт/с), два USB хост-контроллера (+ 3 Мбайт/с), Firewire — (+ 50 Мбайт/сек). Таким образом, даже в моменты пиковой нагрузки, например, когда при видео-редактировании (на ноутбуке!) процессор требует загружать в оперативную память (подключенную к северному мосту) одновременно несколько потоков видео с разных накопителей (подключенных к южному), старая добрая PCI справляется с этим даже с семидесятипроцентным КПД.

Поэтому наше внимание надо обратить на другие особенности наиболее широко представленного чипсета Intel на российском рынке начала 2002 года.

Конечно же, он давал те преимущества в стабильности и надежности, которые всегда ассоциируются с Intel. Но главное в том, что с его приходом, интегрированное видео было принесено в массы (за небольшие деньги). Хотя видео чип i752 не мог конкурировать с настольными решениями ATI и nVidia, он был производительнее своего главного соперника ATI Mobility M1.

Любопытно то, что для настольных систем Intel поставляет шесть вариантов этого чипсета. Но для ноутбуков был выбран только энергоэкономный вариант самого функционального 815E, нареченный 815EM и ограниченный поддержкой только 100-МГц SDRAM памяти. Такой выбор можно объяснить тем, что при высокой стоимости мобильных чипсетов, экономить на площади кристалла GMCH2-M (северного моста) за счет интегрированного видео и использования складских остатков устаревшего ICH просто нецелесообразно.

Intel 830 — именно это семейство чипсетов можно назвать эталонным среди всего разнообразия подобных. Полная поддержка Enhanced SpeedStep и 133 МГц системной шины для процессоров на ядре Tualatin резко выдвигает это семейство вперед среди других родственных продуктов Intel.

Набор микросхем Intel 830 имеет 3 версии реализации контроллера памяти. Первая модификация — это набор микросхем Intel 830MP, поддерживающий внешний графический адаптер AGP 2X/4X. Вторая модификация — это набор микросхем Intel 830M со встроенным графически контроллером, разработанным с помощью технологии Intel Graphics; эта модификация позволяет использовать и внешний графический адаптер. Наконец, третья модификация — это набор микросхем Intel 830MG со встроенной недорогой графической подсистемой для сегмента недорогих решений рынка мобильных ПК. Встроенные графические подсистемы наборов микросхем Intel 830M и Intel 830MG используют давно представленную (вместе с 815Е), но ранее ни разу не реализованную технологию динамического выделения видеобуфера (DVMT) для более эффективного использования системной памяти, что немного повышает производительность как графической подсистемы, так и всей системы в целом. Можно было также добавить буфер локальной видеопамяти (4 Мбайт Rambus RDRAM), что смогло бы поднять производительность интегрированного видео на 20-30 процентов, но ни один производитель не решился на такой экстравагантный шаг.

Семейство наборов микросхем Intel 830 позволило распространить одну платформенную архитектуру и один набор драйверов по всем сегментам рынка мобильных ПК, что очень приветствуется производителями (уменьшая сроки возвращения их инвестиций). Благодаря этому, вы можете найти ноутбук на основе 830-го чипсета и процессора Intel PIII-M под любой торговой маркой. На данный момент это самая удачная комбинация чипсета и процессора, сочетающая в себе высокую производительность и долгое время жизни от батарей.

Intel 845MP ничем, кроме энергопотребления, не отличается от настольного DDR-чипсета Intel 845D. Сейчас это единственный выбор для высокопроизводительных ноутбуков на основе Pentium 4, в то время как для дешевых десктопозаменителей производители используют медленные интегрированные чипсеты SiS и VIA.

Кроме 400-МГц системной шины и PC2100 DDR-памяти северный мост 845MP также поддерживает динамическое переключение частот процессора с Intel Enhanced SpeedStep и Deeper Sleep. Южный мост используется тот же, что и с 830-ым: ICH3-M. Таким образом поддерживается UDMA 100, 3 USB хост-контроллера (всего 6 портов) и AC’97 интерфейс для внешних звукового и модемного кодеков.

Silicon Integrated Systems

Эта тайваньская корпорация меньше всех уделяет внимание рынку портативных компьютеров, даже не имея среди своих продуктов ни одного чипсета изначально ориентированного на рынок ноутбуков. Однако среди выпущенных за последние время моделей есть две как нельзя подходящих для использования в переносных ПК. Речь идет об одночиповых чипсетах SiS 630 и 730. Их с уверенностью можно назвать самыми интегрированными из всех присутствующих на рынке чипсетов. Помимо совмещенного южного и северного моста, Данные продукты SiS содержат в себе:
• встроенный видеоускоритель — интегрированный вариант бюджетной видеокарты SiS 315. Имеется аппаратное ускорение проигрывания DVD. Заявлена полная поддержка DirectX 7, соответственно имеется аппаратный T&L, два конвейера по два текстурных блока в каждом, частота ядра не документирована.
• Интегрированный AC’97 аудио кодек, поддерживающий шестиканальный звук и wavetable синтез.
• V.90 HSP модем.
• Fast Ethernet контроллер.
• PS/2 контроллер.

В последнее время начали появляться продукты (ECS i-Buddie 4), использующие более новый интегрированный чипсет SiS 650 для процессоров Intel Pentium 4. В отличие от вышеописанных, эта традиционная модель состоит из двух чипов. Но в целом северный мост SiS 650 в связке с южным SiS 961 идентичен предыдущим, за исключением трех интерфейсов: системной шине процессора — 100-МГц QDR шина для Pentium 4, 133-МГц DDR-памяти и шины обмена данными между обоими чипами (MuTIOL) с пропускной способностью в 533 Мбайт/с. Тоже самое можно сказать и про AMD Athlon-ориентированный чипсет SiS 740, но ноутбуков на нем пока не объявлено.

Благодаря такой высокой интеграции, а следовательно, экономии площади и низкой конечной стоимости, эти чипсеты заслуженно используются в нише недорогих ноутбуков и десктопозаменителей.

VIA

Хотя самый крупный тайваньский производитель предлагает весь спектр чипсетов, в том числе и ориентированные специально на использование в ноутбуках, мы рассмотрим только те, что реально применяются в конечных решениях, которые можно купить на российском рынке.

Первым в таблице указан КТ133А, но он сейчас применяется только в несколько устаревшей серии Compaq Presario 12xx на процессорах AMD. Несмотря на то, что он поддерживает технологию энергосбережения PowerNow! (впрочем, как и MVP3) и демонстрирует отличную для SDRAM-памяти производительность, отсутствие встроенного видео поставило крест на его мобильном будущем.

Следующие модели можно рассматривать парами, так как отличаются они только поддерживаемыми процессорами.

SDRAM-пара PN133T и KN133T (VT8362) под кодовым названием Twister, были представлены еще в прошлом году и уже успели получить широкое распространение. Более того, KN133T можно назвать монополистом на рынке конечных мобильных решений на базе процессоров AMD. PN133T, в свою очередь, от своего главного конкурента того времени — чипсета Intel 815EM — выгодно отличался поддержкой PC133-памяти. Применяемое графическое ядро основано на чипе S3 Graphics Savage4, хотя 3D-производительность интегрированного ProSavage выше, чем внешнего ATI M1, для современных игр этого недостаточно. Сейчас новых моделей на этих чипсетах уже не выпускается, но на рынке можно встретить очень много недорогих Intel- и AMD-ноутбуков на их основе.

Гораздо актуальнее сейчас DDR-решения, так как они обладают более высокой производительностью, и примерно на 30 процентов меньшим энергопотреблением. DDR чипсет для Pentium 4, PN266T, был представлен в начале этого года, но не получил должной технологической поддержки, так как VIA должна Intel юридически. (Единственной моделью на российском рынке стал заменитель десктопа Roverbook Explorer FT7 на базе настольного процессора Pentium 4. — Прим. автора.) Еще хуже обстоят дела с KN266 — похоже что производители были мало заинтересованы в продвижении DDR на мобильный рынок своими силами. Для этого надо было создать спрос среди покупателей на high end ноутбуки на базе процессоров AMD, наладить поставки экзотических в то время DDR SO DIMM-модулей и т. д. Гораздо проще было дождаться, пока маркетинговый паровоз Intel проложит этот путь сине-красными долларами, выкладывая дорогу для своего 845MP+P4.

Относительно периферии, т.е. южных мостов, стоит отметить, что с этой парой мобильных чипсетов VIA полностью отказалась от дальнейшего использования PCI-шины. В этих моделях реализована 266 Мбайт/с V-Link шина к южному мосту на выбор. VT8233 имеет все перечисленные в таблице характеристики, используя интегрированный LAN контролер разработки самой VIA, а в VT8233C интегрирован Ethernet чип от 3Com.

Итого

Из чипсетов, ориентированных на SDRAM, будущее имеют только совместимые с процессором Intel Pentium III-M. Производительность ядра Tualatin, обеспеченная 512-ю килобайтами кэша второго уровня и аппаратной упреждающей выборкой данных (hardware data prefetch), не страдает от более низкой, чем у DDR, пропускной способности, так как имеет соответствующую системную шину (1066 Мбайт/с SDRAM-память для 1066 Мбайт/с FSB процессоров Pentium III-M).

Но для процессоров седьмого поколения старой PC133 явно недостаточно. Во время дебюта Athlon 4, AMD ни за что бы не смогла обеспечить ему мобильную DDR-платформу, так в то время даже настольные DDR-чипсеты были крайне редки. И только теперь, вместе с представлением Intel мобильного Pentium 4, DDR начнет приходить в массы.

Также увеличивается роль высоко-интегрированных южных мостов, позволяющих существенно уменьшать себестоимость и размер ноутбука. Яркий пример этому — южный мост ALi 1535+.

Тестирование реальной производительности ноутбуков и время их жизни будет опубликовано в ближайшее время.