Novos chipsets Intel

Era uma vez um chipset chamado i440BX, um chipset originalmente destinado aos processadores Pentium II com bus de 100 MHz, mas que acabou se revelando tão robusto que continuou sendo utilizado em vários modelos de placas mãe para Pentium III, incluindo os modelos de 133 MHz. Algumas placas como as Abit BX6 e BH6 baseadas no i440BX fizeram história pelo seu desempenho e possibilidades de overclock.

Depois do i440BX a Intel lançou a série 800, que inclui todos os chipsets lançados até então. Tivemos o i810, o i815 e o i815E, destinados aos processadores Pentium III; o malfadado i820, a primeira tentativa de lançar um chipset com suporte à memória Rambus, na época em que os pentes ainda custavam 5 dólares o megabyte e o i840, outro chipset para o Pentium III, destinado a máquinas de alto desempenho que também não foi nenhum sucesso de vendas 🙂

Depois surgiram os chipsets para o Pentium 4. O primeiro foi o i850 que no início encontrou uma grande resistência divido ao custo dos pentes de memória Rambus, mas que depois, com o barateamento desta tecnologia acabou encontrando seu espaço. Chegamos então ao i845 e ao i845D, a dupla de chipsets de baixo custo (pelo menos dentro dos padrões dos chipsets Intel) que utilizam respectivamente memórias SDRAM comuns e memórias DDR. Neste meio tempo foram lançados ainda alguns modelos de chipsets destinados a servidores quad-processor, como o E7500.

A poucos dias atrás tivemos o lançamento de uma nova safra de chipsets Intel, o i845PE e o i845GE. Como sempre, o chipsets Intel acabam sendo os utilizados em um grande número de placas mãe, então vale à pena falar um pouco sobre eles. Vou aproveitar para incluir também o i850E, 845E e 845G lançados em maio, mas que ainda não havia comentado aqui no Guia.

Todos os chipsets da série 800 utilizam a mesma divisão básica. Temos três chips com funções bem definidas. O principal é o “Graphics Memory Controller Hub”, ou simplesmente GMCH, que inclui o controlador de acesso à memória RAM, o chipset de vídeo integrado e o barramento de comunicação com o processador. A Intel utiliza uma arquitetura semi-modular no GMCH o que permite adicionar ou retirar componentes sem necessidade de fazer grandes modificações em outras partes do chip. É possível por exemplo lançar uma versão DDR do chipset simplesmente substituindo o controlador de memória, ou lançar uma versão sem vídeo integrado simplesmente retirando (ou desativando) o bloco responsável.

O segundo chip, chamado de “I/O Controller Hub” ou ICH, inclui os controladores do barramento PCI, portas USB, IDE, seriais, paralela, etc. além dos chipset de som (presente em alguns chipsets da série).

O terceiro chip é o “82802 Firmware Hub” ou FWH. Este chip é na verdade um chip de memória flash de 4 MB, que armazena tanto o BIOS principal quanto o BIOS do vídeo integrado.

Ao invés das designações de ponte norte e ponte sul, usadas na maioria dos chipsets antigos, divididos em dois chips, a disposição dos chipsets em três chips usa uma arquitetura chamada de “Accelerated Hub Architecture” ou AHA. A principal evolução sobre os desenhos antigos, é o fato dos três chips comunicarem-se entre sí usando um barramento próprio, de 266 MB/s e não o barramento PCI como faziam os chipsets antigos.

Isto garante uma comunicação mais rápida, ao mesmo tempo que mantém o barramento PCI livre para o uso dos periféricos. Veja que apesar do nome e tecnologias novos, na verdade os chipsets continuam divididos em apenas dois chips, já que o terceiro chip, o Firmware Hub nada mais é do que o BIOS da placa mãe, disfarçado com outro nome e formato. Veja como fica o diagrama de blocos do i845GE por exemplo:

ICH2 x ICH4 e USB 2.0

A ponte do sul do chipset, o ICH na nomenclatura da Intel é um projeto compartilhado entre vários modelos de chipsets. A primeira versão do ICH foi usada nos chipsets i810, i815, i820 e i840, toda a primeira safra de chipsets da família 800. Depois veio o ICH2, que trouxe como principal melhoria o uso de interfaces IDE ATA 100 e foi usado no i815E (o chipset que trouxe suporte ao Pentium III Tualatin) e na primeira geração de chipsets Intel para o Pentium 4, que inclui o i850 o i845 e o i845D. Existiu ainda um ICH3, que foi usado no E7500 e outros chipsets destinados a servidores.

O lançamento mais recente é o ICH4, que trouxe um controlador USB 2.0 embutido. Esta é ponte sul utilizada em todos os chipsets recentes que veremos neste tutorial, incluindo o 845E e 845G, i845GE, i845PE e i845GE. A única excessão é o i850E, que ainda utiliza o antigo ICH2.

O ICH4 possui um total de 3 controladores USB, o que permite um total de até 6 portas USB 2.0 por placa mãe. Naturalmente, o número de portas que serão efetivamente utilizadas depende da boa vontade de cada fabricante. O problema é que incluir mais de duas portas USB implica em um certo custo adicional em conectores e cabos. Para cortar custos, muitos fabricantes acabam optando por oferecer apenas 4, ou mesmo apenas as duas portas tradicionais em seus modelos de baixo custo.

Apesar de ainda existirem poucos periféricos USB 2.0 ele deve substituir o USB 1.0 com uma certa rapidez.

O grande problema do USB sempre foi a baixa velocidade de transmissão, apenas 12 megabits que são ainda por cima compartilhados entre todos os dispositivos ligados à mesma porta USB. O USB 2.0 resolve o problema com seus 400 megabits (50 MB/s) por porta. A alta velocidade de transmissão abre as portas para HDs e gravadores de CD externos, melhora a performance de scanners, possibilita o desenvolvimento de adaptadores de rede USB que trabalhem a 100 megabits ou mais e assim por diante. Pouca gente em sã consciência compraria um gravador de CDs USB cuja velocidade de gravação está limitada a 4x, ou ainda uma interface de rede de 10 megabits vendida por 150 reais. Mas, uma vez retirada a limitação da velocidade a praticidade pode começar a falar mais alto.

Um detalhe interessante é que além do USB 2.0 muitos fabricantes estão começando a oferecer portas Firewire em suas placas mãe e notebooks. As portas Firewire oferecem uma velocidade de transmissão semelhante à do USB, também 400 megabits e já são um padrão para câmeras filmadoras digitais. Isso significa que temos uma certa redundância ao usar portas Firewire e USB 2.0 na mesma placa o que ajuda a aumentar os custos. No futuro é provável que o USB 2.0 acabe dominando o mercado em detrimento do Firewire que tem o apoio de uma parcela menor da indústria.

Como você pode ver na imagem abaixo os conectores USB 2.0 são fisicamente iguais aos antigos. Também existe compatibilidade de sinais, permitindo que você continue a utilizar seus periféricos USB antigos em placas com conectores USB 2.0. Naturalmente a compatibilidade implica em manter a velocidade de transmissão do USB 1.0, não espere nenhum ganho de velocidade ao utilizar periféricos antigos.

Infelizmente a compatibilidade é de mão única. Quem possui uma placa mãe antiga não pode utilizar periféricos USB 2.0. Nestes casos existe a possibilidade de comprar uma placa de expansão, que existem tanto em versão PCI quanto em versão PCMCIA. O problema é que uma controladora externa custa relativamente caro, muitas vezes quase o preço de uma placa mãe nova, tornando seu uso sempre muito limitado:

Além do USB 2.0, tanto o ICH2 quanto o ICH4 oferecem som onboard, com 6 canais de audio e um chipset de rede 10/100. O uso ou não destes recursos depende do fabricante da placa mãe, mas mostra como os periféricos onboard ganharam espaço, deixando de ser exclusividade apenas dos chipsets e placas de baixa qualidade.

i850E, i845E e i845G

No início de Maio a Intel lançou os processadores Pentium 4 de 2.4 e 2.53 GHz que foram os primeiros modelos a utilizar bus de 133 MHz. Vale lembrar que no Pentium 4 o barramento entre o processador realiza 4 transferências por ciclo, fazendo com que na prática a transferência seja equivalente à de um bus de 400 ou 533 MHz.

Junto com estes processadores foi lançado o i850E, uma versão atualizada do antigo i850 que trouxe suporte oficial a bus de 133 MHz. Muitas placas antigas, baseadas no i850 e no i845 também suportam bus de 133 MHz em overclock, mas neste caso sem garantia de estabilidade.

Continuando, tanto o i850 quanto o i850E compartilham da arquitetura de memória original do Pentium 4, o barramento Dual-Rambus, onde a placa mãe possui sempre 4 slots de memória e é preciso utilizar os pentes em pares, sempre usando terminadores nos slots de memória não usados.

No início os pentes de memória Rambus eram extremamente caros, custando até 5 dólares por megabyte. A Intel errou grosseiramente ao tentar impor esta arquitetura como padrão oferecendo durante vários meses apenas o i850. Isto literalmente “congelou” a adoção inicial do Pentium 4, até que finalmente foi lançado o i845 junto com os chipsets da SiS e Via, que finalmente trouxeram suporte a memórias DDR.

Hoje em dia os pentes de memória Rambus já estão muito mais baratos, cerca de “apenas” 50 a 60% mais que os pentes de memória DDR. Ainda é caro, mas já é uma diferença dentro do razoável. Dois pentes de memória Rambus oferecem um barramento de 4.2 GB/s num bus de 133, o dobro que um pente de memória DDR de 133 (226) MHz oferece. Mesmo considerando que os pentes de memória Rambus possuem um tempo de latência mais alto, ainda sobra um ganho respeitável. Isto faz com que o i850E seja um dos chipsets mais rápidos, frequêntemente superando os chipsets da série i845 por uma margem de quase 10%, justificando o custo mais alto em algumas situações.

De qualquer forma, esta supremacia deve cair por terra com o lançamento dos chipsets Dual-DDR como o SiS 655 e o Granite Bay da Intel, junto com alguma solução da Via que equiparão vários modelos de placas lançados a partir de Dezembro. O barramento Dual-DDR oferece um barramento de dados de até 5.2 GB/s (a 166 MHz), o suficiente para brigar em pé de igualdade ou mesmo superar o desempenho do i850E.

Continuando a história, junto com o 850E veio também o i845E. Este chipset é uma versão revisada do i845D, que mantém o suporte a memórias DDR (um único canal) mas trouxe como novidades o uso do ICH4 e o suporte oficial ao bus de 133 MHz. Como sempre, o suporte “oficial’ significa apenas uma garantia de estabilidade, já que muitas placas antigas, baseadas no i845 e i845D já ofereciam a opção de trabalhar a 133 MHz ou até mais.

A maioria das placas baseadas no i845E e mais recentes também suportam o uso de pentes de memória DDR 333 (166 MHz), neste caso barramento com a memória opera de forma assíncrona, já que o processador de qualquer forma trabalha com bus de 133 MHz, a menos que você faça overclock.

Já o i845G trouxe mais uma novidade: a atualização do chipset de vídeo integrado. Acontece que a Intel vinha utilizando o i752 desde o i810, lançado em 1999. Se na época o desempenho 3D do vídeo integrado baseado no i752 já era considerado fraco, nos dias de hoje ele é quase que inexistente.

Como sempre, desenvolver um chipset de vídeo integrado representa um certo desafio. Ele precisa ser ao mesmo tempo muito pequeno (em número de transístores) para não aumentar muito o custo de produção do chipset, lidar com todas as limitações do uso de memória compartilhada, onde é preciso dividir o acesso à já relativamente lenta memória principal com o processador e ainda assim apresentar um desempenho minimamente aceitável.

A solução encontrada foi desenvolver um chipset bastante simples, com apenas um pipeline de renderização (operando a 200 MHz), sem suporte a T&L muito menos suporte a pipelines programáveis o que torna o suporte a DirectX 8.x prometido pela Intel quase que ilusório.

Só para efeito de comparação, uma simples GeForce2 MX possui dois pipelines e uma memória de vídeo exclusiva e ainda por cima mais rápida que a memória compartilhada da solução da Intel. Para tentar minimizar a desvantagem, incluíram uma série de recursos que visam melhorar o aproveitamento do escasso barramento com a memória.

Em primeiro lugar vem a capacidade de processar até 4 texturas por vez, o que diminui o número de aplicações e conseqüentemente o número de leituras necessárias para montar cada quadro. Em seguida temos o IMMT (Inteligent Memory Manager Technology) que divide a imagem em pequenos blocos, atualizados separadamente. Isto permite utilizar o pequeno cache incluído no chipset de vídeo de forma mais eficiente, permitindo que ele possa armazenar a maior parte dos triângulos e cores de cada bloco ao invés de uma pequena parcela da imagem total. Isto é coordenado por um segundo mecanismo batizado de ZRT (Zone Rendering Tecnology) que organiza os dados de cada bloco de modo que eles “caibam” dentro do cache. Este trabalho envolve também o descarte de dados desnecessários.

Segundo os benchmarks publicados pelo Techreport.com, o vídeo integrado do i845G é capaz de manter 29 FPS no Quake III Arena a 1024×768 @ 32 bits e 12 FPS no Unreal Tournament 2003 Demo (FlyBy), também a 1024×768 @ 32. Isto significa que você pode atingir um FPS utilizável jogando a 640×480 @ 16 bits mesmo nos jogos mais atuais. Porém, se resolver jogar a 1024×768, pode se preparar para uma movimentação precária. Veja os números do teste em:

http://www.tech-report.com/reviews/2002q4/i845pe-ge/index.x?pg=10

Enfim, o vídeo onboard continua sendo uma solução 3D de baixo desempenho, se comparado com as placas 3D atuais, mas já é bem melhor que o desempenho inexistente do i752. Mesmo assim, não deixa de ser um bom “brinde” para quem não tem condições de comprar uma placa 3D mais cara. Afinal, melhor jogar a 640×480 do que ficar só chupando o dedo não é mesmo? 🙂

O desempenho em 2D já não é problema em nenhuma chipset de vídeo atual, mas a resolução e taxa de atualizações suportadas assim como a nitidez da imagem depende da qualidade do RAMDAC usado pelo fabricante da placa mãe, que por sua vez está diretamente relacionado ao custo final do equipamento. Ou seja, se você pretende trabalhar a 1600×1200 com 85 Hz e a melhor qualidade de imagem possível vai ter que investir numa placa de vídeo bem mais cara.

Uma última novidade sobre o novo chipset de vídeo integrado é o DVMT (Dynamic Video Memory Technology), um recurso que permite ao chipset aumentar ou diminuir a quantidade de memória RAM usado como memória de vídeo. Ao invés de ter que reservar 16 ou 32 MB “fixos” para o vídeo, o chipset começa alocando apenas 512 KB e aumenta o número conforme precisa de mais memória. Isto significa que ao trabalhar em 2D o vídeo consome apenas os 2 ou 4 MB necessários e o número aumenta apenas ao rodar jogos 3D. É um recurso interessante, considerando que por mais que o preço da memória RAM alguns integradores ainda insistem em vender PCs com apenas 128 ou mesmo 64 MB de RAM.

Apenas deixando claro, os chipsets da série “E”, ou seja, o i845E, o i850E e o i845PE não possuem o vídeo onboard pois são teoricamente destinados a placas de alto desempenho, onde o vídeo onboard não é visto com bons olhos. O vídeo onboard é encontrado apenas nos chipsets da série “G”, o i845G e o i845GE. Veja que o fato do chipset trazer um chipset de vídeo integrado não é garantia de que todas as placas baseadas nele virão com vídeo onboard. No final das contas, a decisão de incluir ou não o conector e outros componentes necessários é do fabricante o que abre a possibilidade de eventualmente alguma placa baseada no i845G ou i845GE virem sem vídeo onboard. Não faria muito sentido, já que temos o i845E/i845PE, mas nem sempre as decisões dos fabricantes são baseadas apenas na lógica.

Ao contrário do antigo i810, todos os chipsets da série G possuem além do vídeo integrado o suporte a um slot AGP 4X, destinado aos usuários que preferirem utilizar uma placa 3D mais rápida. Como em outras soluções de vídeo integrado, o AGP é compartilhado entre o slot AGP e o vídeo onboard, permitindo que você use apenas um de cada vez. Um detalhe interessante é que o datasheet da Intel fala de suporte a dois monitores ou, seja, é possível que algumas placas venham com dois conectores de vídeo, prontas para o uso de dois monitores, assim como as placas TwinView da nVidia e as Dual Head da Matrox.

Aqui está uma ilustração do i845GE, veja que o GMCH (cof, cof, ponte norte, cof… 🙂 usa um encapsulamento muito parecido com o do Pentium III FC-PGA:

i845PE e i845GE

O i845PE e o i845GE são atualizações do i845E e i845G. Não houveram muitas mudanças, no i845PE a única novidade é o suporte oficial à memórias DDR333, com o processador operando a 133 MHz e a memória operando de forma assíncrona a 166 MHz. Como a ponte sul continua sendo o ICH4, os demais recursos do chipset, incluindo o suporte a ATA-100, som onboard de 6 canais e os três controladores USB 2.0 continuam inalterados. Também não foi desta vez que adicionaram suporte a AGP 8X: quem comprar um dos dois modelos terá que se contentar com uma porta AGP 4X. Isto mantém a Intel a um passo atrás do SiS 648 e do Via P4X400 que oferecem tanto ATA-133 quanto AGP 8X e são inclusive mais baratos.

Tecnicamente falando, nenhuma das duas tecnologias é necessária. O AGP 8X só é realmente necessário para placas com vídeo onboard. Sim, as placas 3D off-board usam apenas uma pequena parte do barramento permitido pelo AGP 4X pois a maior parte da comunicação é feita dentro da placa, entre o chipset e a memória de vídeo. Mesmo no caso das placas onboard, o desempenho do AGP 8X só seria bem aproveitado combinando um chipset de vídeo poderoso com uma arquitetura Dual-DDR. Enquanto nenhum fabricante resolver investir nessa idéia, o AGP 8X é apenas marketing.

O mesmo pode ser dito sobre o ATA-133. A questão neste caso é que tanto no ATA-100 quanto no ATA-133 a porta IDE é ligado ao barramento PCI. Teoricamente o PCI transmite 133 MB/s (32 bits x 33 MHz) o mesmo que uma porta ATA-133. Mas, na prática, a velocidade de transmissão do barramento PCI fica sempre bem abaixo disso, frequêntemente abaixo dos 90 MB/s que ainda por cima são compartilhados também com a placa de som, rede e outros periféricos. No final das contas, a controladora ATA-133 nunca será capaz de transmitir acima dos 100 MB/s de qualquer forma…

Mas, o fato da Intel não incluir nenhuma das duas tecnologias no i845PE e no i845GE tem mais a ver com o fato de que nenhum dos dois padrões foi adequadamente validado. Como o marketing da Intel se baseia fundamentalmente na promessa de estabilidade, faz sentido abrir mão de uma pequena vantagem competitiva em favor de padrões comprovadamente estáveis.

Claro, você pode não concordar com eles e preferir as soluções da Via e da SiS, é uma questão de preferência pessoal, mas lembre-se que a pressa em incluir suporte a novos padrões faz com que os chipsets da SiS e da Via (em menor grau) tenham um histórico de problemas e incompatibilidades muito maior do que o dos chipsets Intel. Se você prefere ter um sistema estável ao invés de ter o último grito da moda, o ideal é ficar com as placas e chipsets que já estão a algum tempo no mercado e quem têm uma imagem positiva entre os usuários. Você sempre pode encontrar vários relatos nos fóruns que são sempre um bom ponto de partida.

Concluindo as (poucas) mudanças, o chipset de vídeo integrado do i845GE recebeu um upgrade em relação ao do i845G: sua frequência de operação subiu de 200 para 266 MHz. Embora o desempenho da memória de vídeo continue dependendo unicamente da frequência da memória RAM, o upgrade melhora consideravelmente o desempenho do vídeo onboard, até 30%. Continua não sendo páreo para qualquer placa 3D off-board moderna, mas é um ganho bem vindo.

HyperThreading

Todos os chipsets da série 800, com excessão dos antigos i845 e i850 oferecem suporte ao HyperThreading. Entre os chipsets da SiS apenas o 655 lançado agora no final de Outubro é compatível. Não está confirmado se o Via P4X266 suporta ou não, mas o mais provável é que a Via só adicione suporte nos próximos modelos, já que o HyperThreading era quase que um segredo de estado a até poucos meses atrás e a colaboração entre a Intel e a Via nunca foi lá muito boa.

O HyperThreading será incluído nos processadores Pentium 4 a partir da versão de 3.06 GHz. Para o usuário doméstico ele pode não ser tão interessante, pois em alguns aplicativos o desempenho pode diminuir ao invés de aumentar. Mas, em alguns aplicativos o ganho pode ser significativo. Você pode ler mais sobre o HyperThreading aqui:

https://www.hardware.com.br/artigos/225/