Chipsets da nVidia

O primeiro chipset da nVidia para o Athlon 64 foi o nForce3, que é de certa forma um sucessor das diversas versões do nForce2 usados nas placas soquete A. Ele existiu nas versões 150 (a original), 250, 250Gb, 250Gb Ultra e 250Gb Ultra.

Estas 5 versões são ainda baseadas no uso do barramento AGP, sem suporte a PCI Express. Todas oferecem suporte a 6 portas USB 2.0 (três controladoras independentes, cada uma com duas portas), interfaces ATA-133 (com suporte a RAID 0, 1 e 10), rede e som onboard, mas se diferenciam nos detalhes.

Ao contrário dos demais, o nForce3 150 utilizava um barramento HyperTransport operando a 600 MHz (multiplicador de 3x ao invés de 4x), abaixo da especificação da AMD, que previa o uso de um barramento de 800 MHz nas placas soquete 754. Embora esta omissão tenha sido bastante comentada na época do lançamento, não causou nenhuma redução real no desempenho do chipset, já que o conjunto relativamente modesto de recursos do nForce3 150 não chegava a saturar nem mesmo o link de 600 MHz, que oferecia um total de 6 GB/s de taxa de transferência entre o processador e o chipset. O principal consumidor era o barramento AGP 8x, que, como bem sabemos, transmite a até 2133 MB/s. Existiu ainda o nForce3 150 Pro, cujo único diferencial era oferecer suporte também ao Opteron.

O nForce3 250 trouxe como diferencial a inclusão de 4 portas SATA (também com suporte a RAID), além de uma atualização do barramento HyperTransport, que passou a trabalhar a 800 MHz. Ele substituiu rapidamente o 150 e foi bastante comum em placas soquete 754 de baixo custo, já que era o chipset mais barato dentro da família.

Em seguida temos o nForce3 250Gb que, como o nome sugere, incorporava uma interface de rede Gigabit Ethernet, com suporte ao Active Armor, o sistema de firewall via hardware desenvolvido pela nVidia. Ele foi seguido pelo 250Gb Pro, que oferecia também suporte ao Opteron e aos primeiros modelos do Athlon 64 FX, que ainda utilizavam o soquete 940 e memórias registered.

O nForce3 250Gb Ultra é apenas uma evolução natural do 250Gb, que oferece um barramento HyperTransport de 1.0 GHz, adequado para uso em placas soquete 939. Em tese, o nForce 3 250Gb também poderia ser utilizado em placas soquete 939, mas o barramento HyperTransport de 800 MHz geraria a mesma publicidade negativa que vitimou o nForce3 150. Existiu ainda o nForce 3 250Gb Ultra Pro, que oferecia suporte ao Opteron.

Para reduzir o custo de produção, a nVidia optou por utilizar um design single-chip no nForce3. Um efeito colateral é que o corte de componentes deixou de fora o vídeo onboard GeForce 4 e o chipset de som onboard de alta qualidade utilizado nas primeiras versões do nForce. No lugar dele, foi utilizado o mesmo chipset AC’97 de baixo custo utilizado nas versões recentes do nForce2. Como o suporte a dual-channel, DASP e outros recursos relacionados ao controlador de memória também foram removidos (já que agora o acesso à memória é passou a ser feito diretamente pelo processador), o nForce3 perdeu todos os seus antigos diferenciais em relação aos concorrentes.

A nVidia se concentrou então em incluir opções relacionadas a overclock e tweaks diversos, transformando o nForce3 e sucessores nos chipsets preferidos para quem queria explorar os limites do processador.

Um recurso digno de nota é o “AGP/PCI Lock”, ativado através de uma opção no Setup, que permite travar a frequência do barramento AGP e PCI e assim ajustar livremente a frequência do FSB, sem colocar em risco a estabilidade dos demais componentes. Reduzindo o multiplicador do barramento HyperTransport, era possível aumentar o “FSB” (no caso o clock de referência do processador) de 200 para 250 MHz ou mais sem grandes problemas. Como o multiplicador de todos os processadores Athlon 64 e X2 é destravado para baixo, era possível aumentar o FSB livremente e procurar a melhor combinação de frequência e multiplicador ao fazer overclock.

O AGP/PCI Lock tornou-se funcional a partir das placas baseadas no nForce3 250. Ele na verdade estava disponível também no nForce3 150, mas problemas de implementação fizeram com que não funcionasse corretamente na maioria das placas produzidas.

Esta é uma Epox 9nda3+, baseada no nForce3 250Gb Ultra. Você pode notar que o chipset fica entre os slots PCI e AGP, enquanto o processador é posicionado bem ao lado dos slots de memória, reduzindo o comprimento das trilhas que ligam o controlador de memória integrado e os módulos de memória.

O processador é então ligado ao chipset através das poucas trilhas responsáveis pelo barramento HyperTransport e as trilhas para os demais componentes partem dele. Por ser uma placa soquete 939, ela suporta dual-channel, mas o recurso é, mais uma vez, oferecido pelo controlador de memória incluído no processador e não pelo chipset:

No final de 2004 foi lançado o nForce4, que mais tarde seria também adaptado para uso em conjunto com o Pentium 4. As versões do nForce4 para processadores AMD incluem o nForce4 original, nForce4 Ultra, nForce4 SLI e nForce4 SLI x16, que, ao contrário da versão para processadores Intel, mantém o design single-chip utilizado no nForce 3.

A principal inovação presente no nForce4 foi a adoção do PCI Express em substituição do AGP. A versão inicial do nForce 4 incluía 20 linhas PCI Express, permitindo o uso de um slot x16, companhado de até 4 slots x1 (embora a maioria das placas utilizasse apenas dois ou três slots). Estavam disponíveis ainda 10 portas USB, duas interfaces ATA-133 e 4 portas SATA (com suporte a RAID 0, 1 ou 10), som onboard AC’97 e o chipset de rede Gigabit Ethernet.

Alguns softwares úteis incluídos no pacote eram o nVidia RAID Morphing, que permitia alterar a configuração do array RAID rapidamente e o nTune, que permitia ajustar frequências, multiplicadores e outras configurações relacionadas a overclock através do Windows, sem precisar reiniciar e ir até o Setup. Hoje em dia este é um recurso comum, mas na época foi um diferencial.

Como de praxe, a versão “básica” do nForce 4 foi seguida por diversas versões aprimoradas.

O nForce4 Ultra inclui suporte ao ActiveArmor, interfaces SATA-300, além de um barramento HyperTransport de 1.0 GHz. A versão original do nForce4 utilizava um link de 800 MHz (multiplicador 4x), que foi atualizado para o padrão de 1 GHz apenas a partir da terceira revisão do chipset (A3). O nForce4 Ultra seria o mínimo que você deve considerar utilizar em um PC atual, devido ao suporte a SATA-300.

O suporte a SLI foi introduzido a partir do nForce4 SLI, que oferecia a possibilidade de dividir as linhas PCI Express, transformando o slot x16 em dois slots 16x com 8 linhas de dados cada.

O suporte a SLI acabou se tornando o grande diferencial dos chipsets nVidia, de forma que o nForce4 SLI foi rapidamente aperfeiçoado, dando origem ao nForce4 SLI x16, que oferecia 38 linhas PCI Express (a versão para processadores Intel possuía 40), permitindo criar dois slots 16x”reais”, com 16 linhas PCI Express cada um.

Devido ao brutal volume de transístores introduzidos pelas 18 linhas PCI Express adicionais, o nForce4 SLI x16 voltou a ser dividido em dois chips, assim como a versão para processadores Intel.

Para não perder o filão de placas com vídeo onboard, a nVidia lançou também os chips nForce410 e nForce430 (versões simplificadas do nForce4, sem as linhas PCI Express) que podiam ser combinados com os chips GeForce 6100 ou GeForce 6150, que faziam o papel de ponte norte, incluindo tanto as linhas PCI Express, quanto o chipset de vídeo onboard.

Tanto o GeForce 6100 quanto o 6150 são chipsets de vídeo da série GeForce 6, que, embora bastante simplificados em relação às versões offboard, possuem um desempenho respeitável se comparados com as opções de vídeo onboard da Intel e VIA. Ambos possuem 2 pixel pipelines e 1 processador de vértices, mas o 6100 opera a 425 MHz, enquanto o 6150 opera a 475 MHz e oferece suporte a DVI. Ambos utilizam memória compartilhada e por isso apresentam um ganho considerável de desempenho quando utilizados dois módulos de memória em dual-channel, sobretudo quando utilizados em uma placa AM2, com suporte a módulos DDR2.

O nForce410 era um chip relativamente modesto, com duas interfaces ATA-133, 4 portas SATA (com suporte a RAID 0 e 1), som HDA AC’97 (chip Azalia), rede 10/100 e 8 portas USB 2.0. O nForce430 incluía rede Gigabit Ethernet, suporte também a RAID 5 (utilizando tanto HDs instalados nas portas IDE, quanto nas SATA).

Esta é uma Gigabyte K8N51GMF-9, um exemplo de placa soquete 939 de baixo custo, baseada na combinação do nForce430 e do GeForce 6100. Com a remoção das linhas PCI Express, o nForce430 (posicionado entre os slots IDE e as portas SATA) se tornou um chip bastante simples, produzido em uma técnica de 0.14 micron. O 6100, por sua vez, é mais complexo. Mesmo sendo produzido em uma técnica de 0.09 micron, ele gera bastante calor e por isso conta com um dissipador um pouco mais avantajado. Como de praxe, o vídeo onboard pode ser substituído por uma placa off-board, encaixada no slot PCIe x16. Existem mais mais dois slots PCI tradicionais e um slot PCIe x1:

A partir do nForce4, a nVidia passou a fabricar versões de seus chipsets para processadores AMD e Intel. Embora a linha Intel fosse composta por chips um pouco mais complexos, que incluíam o controlador de memória e o suporte ao barramento utilizado pelo processador (ao invés de um simples link HyperTransport, como no caso da linha AMD), a nVidia conseguiu criar uma linha semi-unificada de chipsets, com relativamente poucas diferenças de recursos entre os modelos para as duas plataformas. Todos os principais recursos podem ser encontrados tanto de um lado, quanto do outro. Por possuírem mais componentes internos, os chipsets Intel são sempre divididos em ponte norte e ponte sul (SPP e MCP), enquanto os AMD são em sua maioria soluções single-chip.

A linha AMD é composta pelos chipsets nForce 520, nForce 550, nForce 570 Ultra, nForce 570 SLI, nForce 590 SLI, além do nForce 680a SLI (destinado à plataforma Quad FX). Enquanto os nForce 3 e 4 eram destinados às placas soquete 754 e 939, todos os chipsets a partir do 520 são destinados a placas AM2. Tecnicamente, nada impediria o desenvolvimento de placas soquete 939 usando os chipsets da série 500, mas isso não é comum.

O nForce 520 é o chipset “value”, destinado a PCs de baixo custo. Embora ofereça 20 linhas PCI express, ele não oferece suporte a SLI, limitando-se a um único slot x16. Ele também não inclui o chipset de rede gigabit (substituído por um chipset de rede 10/100 regular), inclui apenas 4 portas SATA e não oferece suporte a RAID 5, disponível nos outros modelos. Todos os chipsets a partir do 520 incluem apenas uma interface IDE, ao invés de duas como nos anteriores.

O nForce 550 é uma versão levemente aprimorada do 520, que inclui a interface de rede Gigabit Ethernet e oferece a possibilidade de usar até 4 slots PCI Express x1 em complemento ao slot x16, contra apenas 3 do 520. Na prática este recurso é pouco usado, já que os fabricantes costumam utilizar apenas 2 ou 3 slots x1, reservando algum espaço para slots PCI de legado, mas esta foi a forma que a nVidia encontrou para diferenciar os dois :). AS placas baseadas no 550 oferecem quase sempre mais opções de overclock, já que os fabricantes precisam diferenciá-las das placas de baixo custo.

O nForce 570 Ultra adiciona duas portas SATA adicionais (totalizando 6), suporte a RAID 5 e também a segunda placa Gigabit Ethernet.

A partir daí temos os chipsets com suporte a SLI. O nForce 570 SLI inclui 28 linhas PCI Express, o que permite utilizar duas placas em modo x8, enquanto o nForce 590 SLI inclui 46 linhas, permitindo o uso de duas placas em modo x16. Ao contrário do 520, 550 e 570, que são single-chip, o 590 SLI segue a divisão tradicional, dividido entre os chips SPP e MCP.

Um recurso inicialmente disponível no 590 SLI, era o LinkBoost, um sistema automatizado de overclock que aumentava a frequência do barramento PCI Express e do HyperTransport em 25% caso uma ou duas placas nVidia compatíveis (como a GeForce 7900 GTX) com o recurso estivessem instaladas. O aumento na frequência permitia eliminar qualquer possível gargalo relacionado ao barramento ao utilizar duas placas em SLI ou Quad SLI. Basicamente, era um overclock garantido pelo fabricante e que era aplicado apenas aos dois slots PCIe x16, sem afetar os demais componentes do micro. Apesar disso, ele acabou sendo removido das revisões mais recentes do chipset, pois não trazia nenhum ganho tangível de desempenho e gerou algumas queixas relacionadas à estabilidade. As opções de overclock ficam disponíveis no setup, mas não mais usadas automaticamente.

Esta é uma Foxconn C51-XEM2AA, um exemplo de placa baseada no nForce 590 SLI. Além das duas placas gigabit e demais interfaces, suporte a SLI, etc. o principal atrativo desta placa e de outras do mesmo nível é a grande variedade de opções de overclock e a boa tolerância ao uso de frequências extremas para o barramento PCI Express e Hyper Transport.

Ela oferece um conjunto completo de ajustes dos tempos de espera dos módulos de memória (incluindo os ajustes de tCL, tRAS, tRP, tRCD, tRPD, tRC, CMD, tWR, tRWT, tWTR, tREF, tRRD, Drive Strength e outros), ajuste da tensão o processador (de 0.3750v a 1.85v, em incrementos de 0.0125v), dos módulos de memória (de 1.825v a 2.5v, em incrementos de 0.025v), ajuste da frequência do barramento PCI Express (de 100 a 200 MHz), ajuste da frequência, multiplicador e também tensão do barramento HyperTransport, entre outras opções: