Chipsets para o Pentium II e Pentium III

Com a integração do cache L2 ao processador, foi resolvido o problema do espectro cacheável, que afetava a maior parte das placas soquete 7. Todos os processadores Pentium III, Athlon, Duron e todos os processadores atuais são capazes de cachear toda a memória disponível.

A única exceção fica por dos primeiros processadores Pentium II, das séries SL264, SL265, SL268, SL269, SL28K, SL28L, SL28R, SL2MZ, SL2HA, SL2HC, SL2HD, SL2HE, SL2HF, SL2QA, SL2QB, SL2QC, SL2KA, SL2QF e SL2K9 e dos primeiros Celerons (as versões de até 333 MHz), que eram capazes de cachear até 512 MB de memória. Na época esta foi considerada uma limitação importante, mas atualmente não faz mais tanta diferença, já que, de qualquer forma, não é comum usar mais do que 512 MB em micros tão antigos.

As primeiras placas para Pentium II foram baseadas no chipset i440FX, o mesmo chipset utilizado nas placas para Pentium Pro. Ele possuía muitas limitações, incluindo a falta de suporte a AGP e a memórias SDRAM, de forma que foi pouco usado.

O primeiro chipset “de verdade” para o Pentium II foi o i440LX. Ele incorporou suporte a AGP e memórias SDRAM, mas ainda incluía interfaces ATA/33 e trabalhava a apenas 66 MHz. As placas baseadas nele suportam apenas a primeira sabra de processadores Pentium II e Celeron, que ainda utilizavam bus de 66 MHz. Assim como na maioria dos chipsets da época, ele podia trabalhar a 75 MHz ou 83 MHz, freqüências que, embora não fossem utilizadas por nenhum processador Intel, podiam ser usadas para fazer overclock.

O i440LX foi sucedido pelo i440BX, que se tornou rapidamente um dos chipsets mais usados. Além do suporte a AGP 2x, ele introduziu o suporte ao bus de 100 MHz, utilizado pelos processadores Pentium II Deschutes de 350, 400, 450, 500 MHz, assim como as versões do Pentium III que utilizam barramento de 100 MHz. Muitas placas baseadas no BX são capazes de trabalhar a 133 MHz (em overclock), o que permite rodar as versões do Pentium III que utilizam barramento de 133 MHz.

O problema em utilizar os 133 “não oficiais” do BX é que apesar do chipset manter-se estável, os demais periféricos do micro podem vir a apresentar falhas. Nos chipsets que oficialmente suportam bus de 133 MHz, temos a frequência do barramento PCI dividida por 4 e a do AGP dividida por 2, chegando aos 33 e 66 MHz ideais. Porém, no caso do BX a frequência era dividida por apenas 3 e 1.5, o que da 33 e 66 MHz com bus de 100 MHz, porém 44 e 89 MHz com bus de 133. Isto faz com que todos os demais periféricos do micro, como placas de vídeo, HDs, etc. sejam obrigados a trabalhar mais rápido. Quem mais sofre com isso são as placas de vídeo AGP. De fato, muitas não funcionam estavelmente a 89 MHz.

As placas mãe que oferecem os 133 MHz não oficiais do BX são popularmente chamadas de “BX133”. Um bom exemplo de placa desta safra é a Abit BX133-RAID, lançada no início do ano 2000. Ela é uma placa soquete 370, que conta com um slot AGP 2X, 5 slots PCI, 1 slot ISA, 2 portas USB e 4 portas IDE, sendo que duas eram as portas ATA/33, oferecidas pelo i440BX e as duas portas adicionais eram ligadas a um controlador ATA/66, com suporte a RAID. Esta configuração permitia que você utilizasse até quatro HDs em RAID 0, RAID 1 ou RAID 10 e ainda ficasse com duas portas IDE vagas para ligar o CD-ROM e outros periféricos. Esta configuração era comum em outras placas da época:

A maior limitação do i440BX (assim como do LX) é que, pelo menos oficialmente, o chipset suporta apenas 512 MB de memória RAM (2 pentes de 256 MB). Apesar disso, diversos fabricantes ofereceram placas com 3 soquetes de memória, que permitiam o uso de até 768 MB.

Pensando no mercado de servidores e estações de trabalho, a Intel lançou o i440GX, um chipset mais caro, que suportava até 2 GB de memória e até 4 processadores Pentium II Xeon em SMP. Existiu ainda o i440ZX, uma versão de baixo custo do i440BX, que foi pouco usada. Os dois são praticamente idênticos, incluindo a limitação de 512 MB de memória. A principal diferença é que o ZX suportava o uso de apenas dois módulos de memória.

O principal concorrente do BX, GX e ZX foi o Via Apollo Pro, lançado em 1997. Os recursos básicos eram o suporte a bus de 100 MHz, AGP 2x, USB e interfaces ATA/33, com UDMA 33. Também existia a opção manter a memória RAM a 66 MHz mesmo com bus de 100, permitindo usar módulos PC-66 antigos, recurso que não era encontrado em nenhum chipset Intel). Assim como o BX, o Apollo Pro suporta os 133 MHz não oficiais, de forma que as placas baseadas nele podiam ser usadas em conjunto com as versões do Pentium III que operavam a 133 MHz (algumas placas precisavam de um upgrade de BIOS para reconhecer o processador corretamente).

Chegamos então ao início da era moderna, com os chipsets Intel i810, i810E, i815, i815E e i820, que são baseados na arquitetura hub. Ela trouxe uma série de melhorias em relação aos chipsets antigos, que ainda eram baseados no barramento PCI.

A primeira é a introdução de um barramento rápido ligando a ponte norte e ponte sul do chipset, o AHA. Embora seja um barramento de 8 bits e opere a apenas 66 MHz, ele realiza 4 transferências por ciclo, o que resulta em 266 MB/s de banda. Os chipsets anteriores ainda utilizavam o PCI como meio de comunicação, o que saturava o barramento, reduzindo a performance de outros componentes.

Na arquitetura hub, a ponte norte do chipset passa a ser chamada de “Memory Controller Hub” ou MCH e a ponte sul passa a se chamar “I/O Controller Hub”, ou ICH. Embora continue sendo um chip separado, o BIOS passa a ser considerado parte do chipset e recebe o nome de “Firmware Hub”, passando a armazenar também o BIOS da placa de vídeo onboard. Esta designação continua sendo usada pela Intel até os dias de hoje.

Apesar da nova terminologia, as funções dos chips continuam fundamentalmente as mesmas. O MCH inclui o controlador de memória, barramento AGP e o vídeo integrado, enquanto o ICH inclui o barramento PCI, portas IDE e USB, som, rede e outros periféricos integrados e também o chip super I/O, que fornece as portas seriais, paralelas, teclado, mouse e outras interfaces de legado.

A partir do i810 foi eliminado a ponte PCI-ISA, removendo o suporte nativo aos slots ISA. Os fabricantes ainda tinham a opção de adicionar um chip externo, mas, como isso representava um custo adicional, a grande maioria aproveitou a deixa para eliminar de vez os slots ISA. Eles ainda sobreviveram durante algum tempo na última safra de placas super 7, que utilizavam chipsets VIA ou SiS, até que desapareceram definitivamente.

O chipset de vídeo integrado é o i752, descendente do i740, uma tentativa fracassada da Intel de entrar no ramo de placas 3D.Embora o i740 fosse fraco demais para concorrer com as placas da nVidia e ATI, seu design simples acabou se revelando uma boa opção de vídeo onboard, tanto que a Intel continua desenvolvendo versões atualizadas até os dias de hoje.

Como em outras opções de vídeo onboard, o i752 utiliza memória compartilhada. Para melhorar o desempenho, existia a opção de instalar uma placa com 4 MB de memória de vídeo dedicada no slot AGP, mas, como era vendida separadamente, ela nunca foi um acessório comum. Quem queria mais desempenho 3D acabava comprando logo uma placa offboard completa.

A principal limitação do i810 é que ele não oferecia suporte a slots AGP, já que o barramento era utilizado pelo chipset de vídeo onboard. Além disso, ele era capaz de operar a apenas 100 MHz, por isso foi rapidamente substituído pelo i810E (que era capaz de trabalhar a 133 MHz) e em seguida pelo i815, que trouxe de volta a possibilidade de utilizar uma placa AGP externa (através de um slot AGP 4X), neste caso desabilitando o vídeo onboard.

Pouco depois foi lançado o i815E, que incluía uma versão melhorada do chip ICH, com suporte a interfaces ATA/100 e 4 portas USB (a invés de apenas duas, como nos anteriores). Chegou a ser lançada ainda uma versão sem vídeo integrado, o i815EP, que era comum em placas de alto desempenho, onde o vídeo onboard seria desativado e substituído por uma placa AGP offboard de qualquer forma.

Esta é uma Asus CUSL2 (lançada no final de 2000), uma das placas mais populares entre as baseadas no i815E. Ela inclui 6 slots PCI (o sexto slot é mais fino, devido à questão do espaço, mas isso não afeta suas funções), dois slots CNR, 4 portas USB (onde duas ficam disponíveis no painel traseiro e as outras duas eram ligadas a um cabo externo), além de vídeo onboard, cortesia do chipset:

A CUSL2 foi uma das poucas placas que chegou a incorporar um slot AGP Pro, durante a fase em que a adoção do padrão ainda estava indefinida. Embora ela possua 3 soquetes, não existia a possibilidade de instalar 768 MB, como nas placas baseadas no BX. Assim como em outras placas baseadas no i815, você podia instalar dois pentes de 256 MB, três pentes de 128 MB ou um pente de 256 MB e dois de 128 MB. Ao instalar três pentes de 256 MB a placa não dava boot.

A principal limitação do i815 era o suporte a apenas 512 MB de memória, limitação que se tornava cada vez mais evidente. Apesar disso, ele acabou sendo um chipset de grande sucesso, usado desde placas de baixo custo, até placas mais caras, destinadas ao público entusiasta.

Ele foi seguido pelo i820, um chipset fracassado, onde a Intel fez sua primeira tentativa de empurrar as caras memórias RAMBUS. Em tese, o i820 seria um chipset destinado a máquinas de alto desempenho. Ele não trazia o vídeo integrado (presumindo que o usuário estaria mais interessado em utilizar uma placa offboard) e abandonava a compatibilidade com os Celerons que utilizavam bus de 66 MHz. O maior problema, entretanto é que ele era nativamente compatível apenas com as memórias RAMBUS.

Para utilizar memórias SDRAM era necessário incluir um chip adicional, o MTH (Memory translator hub), um bridge, que fazia a conversão dos sinais. O problema era que ao utilizar o MTH o desempenho de acesso à memória caía, fazendo com que as placas baseadas no i820 acabassem sendo mais caras e mais lentas que as baseadas no i815.

Estas placas acabaram tendo um triste fim, pois poucos meses depois do lançamento foi descoberto um bug no chip MTH, que causava instabilidade e corrupção dos dados gravados na memória, um problema perigoso, considerando que os micros baseados no i820 eram predominantemente destinados a estações de trabalho e outras aplicações “sérias”.

A Intel acabou sendo obrigada a descontinuar o i820 e fazer um recall de todas as placas vendidas, substituindo-as por placas i820 sem o MTH, acompanhadas de um pente de 128 MB de memória RAMBUS, um prejuízo de mais de 250 milhões.

A saga continuou com o i840, um chipset destinado a estações de trabalho, que utilizava dois canais separados de acesso à memória (similar às placas dual-channel atuais), onde eram acessados dois RIMM simultaneamente, o que resultava num barramento teórico de 3.2 GB/s.

Ao contrário do que seria de se esperar, o barramento mais largo de acesso à memória não resultava num ganho considerável de desempenho, pois apesar do barramento mais largo, o tempo de latência dos módulos de memória RAMBUS era maior, o que acabava equilibrando as coisas.

Por ser um chipset caro, o i840 foi utilizado apenas num pequeno número de placas. Além de gastar mais com a placa mãe, era necessário pagar 3, ou até 4 vezes mais caro pelos módulos de memória RAMBUS, tudo isso em troca de um ganho marginal de desempenho.

Com o recall do i820 e o fracasso de vendas do i840, a Intel acabou ficando numa posição muito vulnerável, já que o único chipset “utilizável” continuava sendo o antigo i815, com a pesada limitação dos 512 MB. Isso abriu espaço para o acrescimento da VIA, que oferecia os chipsets Apollo Pro 133 e 133A.

Como o nome sugere, o Apollo Pro 133 oferecia suporte oficial aos processadores Pentium III com bus de 133 MHz. Ele ganhou também suporte a até 1.5 GB de memória RAM (contra 1 GB do antigo Via Apollo Pro). Note que com relação ao volume de memória RAM suportada, os chipsets da Via para placas slot 1 e soquete 370 estavam sempre bem à frente dos Intel, o que fazia com que eles fossem preferidos por muitos.

Comparado ao i815, ele oferecia vários recursos interessantes, como a possibilidade de ajustar a frequência da memória RAM de forma independente do FSB. Isso permitia que a memória trabalhasse a 133, mesmo ao utilizar um processador antigo, ou mesmo que fossem aproveitados módulos PC-66 de um upgrade anterior, mesmo ao usar um processador com FSB de 100 MHz. Este recurso era configurado através das opções “FSB + 33MHz” e “FSB – 33MHz” encontrada no Setup das placas baseadas no Apollo 133.

Esta é uma Soyo 6BA133, uma placa mini-ATX bastante popular na época, baseada no Apollo Pro 133. Ela possui 5 slots PCI, dois slots ISA e um slot AGP 2X, sem nenhum periférico onboard. O quinto slot PCI tem o espaço compartilhado com o primeiro ISA, de forma de você pode utilizar apenas um dos dois. Embora seja uma placa slot 1, esta placa permite o uso de processadores Celeron e Pentium III Coppermine soquete 370 usando um adaptador. Com um BIOS atualizado, ela suporta toda a família Pentium III:

Considerando que ela suporta até 1.5 GB de memória SDRAM (3 pentes de 512 MB), um micro baseado nela poderia prestar bons serviços mesmo nos dias de hoje. O principal desafio seria encontrar alguma placa 3D relativamente atual que fosse compatível com o antiquado slot AGP 2X e pudesse funcionar dentro das limitações de alimentação elétrica da placa.

Na época, era comum utilizar um Celeron 600 em overclock para 900 MHz (feito aumentando a frequência do FSB de 66 para 100 MHz através do setup). Por ser baseado no core Coppermine, o Celeron 600 suportava overclocks muito grandes, por isso era bastante popular entre o público entusiasta.

Assim como outras placas da Soyo e Abit fabricadas na época, a 6VBA133 possuía problemas de durabilidade relacionados aos capacitores eletrolíticos, de forma que é relativamente raro encontrar uma que ainda funcione hoje em dia. Esta placa da foto apresentou problemas e foi consertada com a substituição dos capacitores.

Voltando ao tema principal, as únicas diferenças entre o Apollo Pro 133 e o 133A diziam respeito ao slot AGP e ao volume de memória suportado. O Apollo Pro 133 “normal” traz uma porta AGP 2X, enquanto o 133A traz uma porta AGP 4X e, enquanto o Apollo 133 suporta 1.5 GB de memória, o Apollo 133 suporta 4 GB completos. Ambos oferecem duas controladoras USB, totalizando 4 portas, assim como no i815E.

Embora seja mais rápido que o i820+MTH, o Apollo Pro 133A perdia por uma pequena margem para o i815 em velocidade de acesso à memória e também com relação ao desempenho do barramento AGP. Assim como o i440BX, ele ainda utilizava o barramento PCI como meio de comunicação entre a ponte norte e ponte sul, ao invés de implementar um barramento dedicado, como os chipsets Intel da série 800, o que causava mais uma pequena perda de desempenho em relação aos micros baseados no i815.

Mas, como vimos, ele oferecia suporte a um volume brutalmente maior de memória RAM o que era uma grande vantagem. Ele também oferecia a ponte PCI-ISA, de forma que muitas placas baseadas nele traziam um ou dois slots ISA, o que era visto como uma vantagem por muitos, já que permitia aproveitar modems e placas de som antigas. Completando, ele era um chipset mais barato, e oferecia mais opções de overclock, o que fez com que fosse bastante popular entre o público entusiasta.

Existiu ainda uma versão do Apollo Pro 133 com vídeo integrado, o Via Apollo Pro PM133, que trazia um chipset de vídeo ProSavage integrado. Embora oferecesse um slot AGP 4X (como o 133A), ele oferecia suporte a apenas 1.5 GB de memória RAM (como o 133 antigo).

Esta é uma Asus P3V4X, uma placa baseada no Via Apollo Pro 133A lançada no final de 1999, que foi também bastante popular na época. Ela inclui um slot AGP 4X universal, 6 slots PCI e um slot ISA, que dividia a baixa do gabinete com o último slot PCI. Embora ela fosse uma placa slot 1, você podia instalar processadores Pentium III e Celeron soquete 370 utilizando um adaptador. Depois de atualizado o BIOS, ela oferece suporte a toda a família Pentium III:

O Via Apollo Pro 133 era um concorrente direto do i430BX, justamente por isso ele perdia para o i815 em diversos quesitos, já que tecnicamente ele estava uma geração à frente.

Aproveitando o vácuo deixado pelo fiasco do i820, a Via lançou em seguida o Apollo Pro 266, introduzindo o suporte a memórias DDR.

Hoje em dia, parece óbvio que a Intel fez uma grande burrada apoiando as memórias RAMBUS, enquanto a Via fez a coisa certa apostando nas memórias DDR. Mas, na época ainda não estava claro qual dos dois padrões prevaleceria, de forma que cada um dois dois fabricantes fez sua aposta. O erro da Intel foi não ter criado um “plano B” para o caso da aposta inicial dar errado.

A partir do Apollo Pro 266, a VIA passou a utilizar o V-Link, um barramento dedicado de 266 MB/s para interligar a porte norte e sul do chipset, eliminando o uso do barramento PCI. O V-Link é estranhamente similar ao AHA usado pela Intel nos chipsets da série 800. Ele também é um barramento de 8 bits, que opera a 66 MHz, realizando 4 transferências por ciclo.

Ao contrário dos processadores atuais, o Pentium III ainda não era capaz de extrair muito benefício das memórias DDR, já que o processador ainda operava a baixas frequências de clock e possuía um IPC (o número de instruções processadas por ciclo) também relativamente baixo. A migração para as memórias DDR e a adoção do V-Link melhorou o desempenho do Apollo Pro 266 em relação ao 133, mas ele ainda perdia para o i815 (por uma pequena margem) na maioria das aplicações. De qualquer forma, ele acabou se revelando uma plataforma muito mais desejável, já que oferecia suporte a até 4 GB de RAM.

Outro chipset muito popular foi o SiS 630, utilizado sobretudo nas placas mais baratas. Ele não era exatamente o que podemos chamar de “produto de alta qualidade”, mas era barato e além do vídeo onboard (SiS 305), ele incluía som e rede onboard e suporte a modems AMR, o que o tornava uma solução interessante para as placas tudo onboard.

A versão original do SiS 630, assim como o 630E incluíam portas IDE ATA/66, mas as versões posteriores (630ET, 630S e 630ST) incorporaram interfaces ATA/100. Todas as versões suportam AGP 4X, utilizado tanto pelo chipset de vídeo onboard, quanto por uma placa AGP offboard.

Uma curiosidade é que o SiS 630 era uma solução single chip, onde a ponte norte e ponte sul do chipset eram integradas num único encapsulamento, ligadas internamente através do barramento PCI. Este design barateia a produção do chipset, mas dificulta a produção de placas 7 slots, já que a posição central do chipset faz com que as trilhas tornem-se muito longas. Em parte devido a isso e em parte devido a ele ser destinado a placas de baixo custo, quase todas as placas baseadas no Sis 630 ofereciam apenas 3 ou 4 slots, sendo 1 AGP e 3 PCI, ou mesmo 3 PCI e 1 AMR, sem o AGP.

Mais adiante, a SiS atualizou o projeto, incluindo suporte a memórias DDR. Surgiu então o SiS 635, que continuou sendo usado em um grande volume de placas de baixo custo, até o final da era Pentium III.

Tanto o SiS 630, quanto o SiS 635 ofereciam suporte a até 3 GB de memória (3 pentes de até 1 GB), mas na prática o máximo utilizável era 2 GB, pois ou a placas traziam apenas 2 slots de memória, ou não funcionavam estavelmente quando eram usados 3 módulos simultaneamente.

Muitas das placas, sobretudo modelos da PC-Chips possuíam 4 slots de memória, onde 2 deles permitiam o uso de memórias DDR e os outros 2 de pentes de memória SDRAM antigos (você escolhia qual tipo utilizar, mas não podia misturar módulos SDR e DDR). Esta possibilidade era oferecida pelo chipset, que oferecia suporte a ambos os tipos de memória.

Existia ainda a possibilidade (para o fabricante) de incluir até 32 MB de memória de vídeo dedicada, o que melhorava o desempenho do vídeo e evitava o uso de memória compartilhada. Algumas placas chegaram realmente a utilizar esta possibilidade, como a ECS 635-M (que trazia 16 MB).