Один из методов снижения расходов на производство материнских плат — использование общего дизайна печатной платы для всего модельного ряда.

Требуемое же разнообразие функциональных возможностей моделей достигается за счет применения в них разных наборов электронных компонентов, а также внесения соответствующих конструктивных изменений.

В качестве примера использования общего дизайна в материнских платах можно привести модели линейки GA-G1975X компании Gigabyte — они принадлежат к изделиям ценовой группы High End и выпущены производителем на основе топового чипсета Intel 975X.

Чипсет Intel 975X (i975X) относится к изделиям верхнего диапазона функциональных возможностей, производительности и цен. Он пришел на смену i955X, который, в свою очередь, заменил i925XE и i925X. i975X ориентирован на создание высокопроизводительных настольных персональных компьютеров и рассчитан на системы с процессорами, созданными по технологии 90 нм, подключаемыми через разъем LGA 775 и работающими с шиной FSB типа QPB (Quad-Pumped Bus).

Чипсет поддерживает как традиционные модели Intel Pentium 4, Intel Pentium 4 Extreme Edition, так и двухъядерные Intel Pentium D и Intel Pentium Extreme Edition, включая варианты процессоров с реализацией технологии Hyper-Threading.

Производителем заявлена поддержка i975X тактовых частот процессорной шины 266 или 200 МГц, что должно обеспечивать передачу данных и адреса соответственно на частотах 1066/800 МГц и 533/400 МГц. Использование чипсетом тактовых частот 133/100 МГц, обеспечивающих частоты передачи данных 533/400 МГц и адреса 266/200 МГц, формально не предусмотрено.

Традиционно для современных наборов микросхем системной логики, чипсет i975X состоит из двух компонентов, называемых Memory Controller Hub (MCH) и I/O Controller Hub (ICH). В базовый комплект входят микросхемы Intel 82975X Memory Controller Hub (MCH) и Intel 82801GB (ICH7).

В качестве второй микросхемы может использоваться улучшенный вариант ICH7, представленный микросхемой Intel 82801GR (ICH7R). Микросхемы MCH и ICH соединены специальной локальной шиной Direct Media Interface (DMI) со скоростью передачи данных до 2 Гбайт/с в каждом направлении. Обеспечивается полный дуплекс.

Компонента MCH содержит в своем составе контроллеры, предоставляющие интерфейсы с высокой пропускной способностью. Эти контроллеры управляют системной шиной с передачей данных с частотой 800/1066 МГц и двух канальной оперативной памятью. В дополнение к этому они организуют работу графического интерфейса PCI Express x16 (до 8 Гбайт/с) для внешнего видеоадаптера или двух PCI Express x8 (до 2×4 Гбайт/с) для двух внешних видеоадаптеров, что не было предусмотрено у предшественника, i955X. Кроме того, встроенные в MCH контроллеры содержат средства связи с микросхемой ввода/вывода ICH.

Интегрированный в микросхему Intel 82975X контроллер памяти предусматривает поддержку двух- или одноканального режима работы памяти DDR2 SDRAM. Следует отметить, что для чипсета i975X, как и в случае с i955X, предусмотрена поддержка только DDR2 SDRAM (533/667). Поддержка DDR SDRAM, реализованная у чипсетов линейки i915, не предусмотрена.

Процессорной шиной поддерживается 36-битная адресация, что обеспечивает для данного чипсета, как и в случае с i955X, поддержку до 8 Гбайт оперативной памяти. Предусмотрена также поддержка технологии автоматических контроля и коррекции сбоев памяти — Error Checking and Correction (ECC), при этом возможно использование как модулей ECC х8 DIMM, так и non-ECC x8 и non-ECC x16.

Реализована фирменная технология Intel Memory Pipeline Technology — она обеспечивает небольшое повышение производительности подсистемы памяти. Микросхемой MCH поддерживаются разные частотные режимы работы для шин процессора и памяти. Двухканальная память DDR2 SDRAM с частотой 533 МГц имеет максимальную пропускную способность до 8,5 Гбайт/с, а с частотой 667 МГц — до 10,7 Гбайт/с. Возможны модули x8 и x16 с микросхемами 256 Мбит, 512 Мбит и 1 Гбит.

Управление периферийными устройствами компьютера осуществляет вторая компонента чипсета. Здесь необходимо отметить, что в чипсете i975X использована микросхема ICH седьмой версии, в соответствии с этим она получила наименование ICH7 и представлена микросхемой Intel 82801GB.

Встроенные средства микросхемы управления периферийными устройствами базового набора поддерживают: один канал IDE с поддержкой ATA 33/66/100 (до двух устройств IDE), четыре порта Serial ATA 300 (SATA II — до 300 Мбайт/с), восемь портов USB 2.0, до четырех PCI Express x1, до шести PCI (PCI Rev 2.3, 32 бит/33 МГц), LPC (Low Pin Count), контроллер Intel High Definition Audio с поддержкой трех кодеков, AC ’97 2.3 (до восьми каналов), интегрированный контроллер LAN (10/100/1000 Мбит/с Ethernet), SMBus, APIC, ACPI Rev. 2.0, а также другие средства и функции.

Кроме Intel 82801GB, как было указано выше, возможно использование расширенной версии хаба ICH7 — ICH7R, представленного микросхемой Intel 82801GR. Компонента ICH7R обеспечивает до шести PCI-E и поддержку RAID: функции Intel Matrix Storage (RAID 0, 1, 0+1, 5).

Линейка материнских плат Gigabyte, созданных на основе чипсета i975X, состоит из двух моделей: Gigabyte GA-G1975X-C и Gigabyte GA-G1975X. Первая ориентирована на рынок высокопроизводительных систем, вторая же предназначена в основном для компьютерных энтузиастов, стремящихся достичь предельных значений производительности за счет использования экстремальных частотных и электрических режимов эксплуатации компонентов.

Обе материнские платы имеют одинаковый набор электронных компонентов, но несколько отличаются конструктивными решениями систем охлаждения.

Материнские платы линейки GAG1975X созданы в соответствии с референс-дизайном и учитывают требования повышенного энергопитания современных электронных компонентов. Архитектура моделей рассчитана на использование как одноканальных, так и двухканальных конфигураций подсистемы оперативной памяти с модулями DDR2 SDRAM. Без ограничений могут применяться модули DDR2 533. В режимах с частотой процессорной шины 800 и 1066 МГц возможно использование модулей DDR2 667. При выборе частоты 1066 МГц в режиме разгона, устанавливаемом в BIOS Setup, модули памяти работают как DDR2 888. В двухканальном режиме это обеспечивает достижение максимальной полосы пропускания для оперативной памяти, а следовательно, и всей системы.

Оценивая функциональные возможности материнских плат линейки GA-G1975X, необходимо отметить, что используемые в конструкции полупроводниковые элементы отличаются не только высокой производительностью, но и высоким энергопотреблением, а следовательно, и теплообразованием. Кроме процессора и микросхем чипсета значительным источником тепла являются элементы преобразователей напряжений (VRM). Они необходимы для питания процессора, модулей оперативной памяти и видеоподсистемы.

Мощный тепловой поток требует использования адекватных средств поддержания необходимых термических режимов эксплуатации. И если в случае с Gigabyte GAG1975XС для охлаждения электронных компонентов достаточно традиционных средств охлаждения, то для решения проблемы высокого теплообразования элементов Gigabyte GA-G1975X, рассчитанных на экстремальные режимы эксплуатации, в дополнение к пассивным средствам инженеры предложили специальную конструкцию, предусматривающую наличие воздуховодов и специальных турбин. В торцах двух воздуховодов установлено четыре 40-миллиметровых вентилятора.

Образуемые ими мощные потоки воздуха, обтекая элементы VRM, радиаторы процессора и чипсета, а также модулей памяти, уносят значительное количество тепловой энергии от нагретых компонентов. В одном из воздуховодов расположен северный мост чипсета с радиатором, во втором — часть преобразователя процессорного питания с радиатором на полевых транзисторах.

Данный способ охлаждения, основанный на использовании описанной конструкции, инженеры Gigabyte назвали технологией Turbojet. Основные потоки воздуха, порожденные Turbojet, представлены на рис. 2.

Необходимо отметить, что перечисленными элементами не исчерпываются особенности материнских плат линейки GA-G1975X. Их отличительной чертой является также возможность одновременного применения двух видеоадаптеров, используемых в режиме SLI.

Эти видеоадаптеры подключаются посредством двух слотов стандарта PCI Express x16, поддерживающих режимы PCI Express x8 (рис. 3). А для расширения компьютерной системы используются два слота PCI и два PCI Express x4.

В качестве аудиокодека в составе материнских плат линейки GAG1975X использована микросхема Creative CA0106-DAT. Реализовано восемь аудиоканалов (7.1), обеспечивающих сравнительно высокое качество: в полосе 40–15 кГц неравномерность АЧХ составляет менее 0,15 дБ, динамический диапазон — около 85 дБ, гармонические искажения — менее 0,01%.

Традиционный сетевой контроллер Gigabit Ethernet реализован на микросхеме Broadcom 5789, подключенной через шину PCI Express х1. Новые платы — благодаря поддержке компоненты чипсета ICH7R — имеют в своем составе четыре порта Serial ATA 300 и один порт Parallel ATA-100. Микросхема ICH7R предоставляет возможность на основе накопителей Serial ATA реализовать функции RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, RAID 5. Дополнительная микросхема ITE IT8211F обеспечивает работу Parallel ATA IDE с поддержкой протоколов UltraDMA 133/100/66.

Хотя указанные материнские платы и обеспечивают высокий уровень производительности всех входящих в их состав систем, конструкторы предусмотрели средства разгона, позволяющие повысить производительность ПК за счет увеличения тактовых частот основных подсистем. Этому способствует фирменная утилита EasyTune 5, обеспечивающая мониторинг и настройку системных параметров в реальном времени. Кроме того, материнская плата поддерживает целый ряд эксклюзивных разработок Gigabyte. Среди них Dual BIOS — технология резервного хранения программного кода BIOS в дополнительной микросхеме, что обеспечивает повышенную надежность при выполнении операции модификации кода, а также в случае вирусных атак. Так же поддерживается CIA (CPU Intelligent Accelerator) 2 — динамическое изменение частоты процессорной шины, а следовательно, и процессора (в зависимости от его текущей загрузки, определяемой характером выполняемых задач). Технология MIB (Memory Intelligent Booster) 2 позволяет повысить производительность (декларируется до 10 %) подсистемы оперативной памяти за счет сокращения задержек без снижения стабильности.

Производительность

Конфигурация системы, используемой в тестировании:

• Материнская плата Gigabyte GAG1975X
• Процессор Intel Pentium 4 3,4 ГГц
• Видеоподсистема 2×ATI X850
• Накопитель на жестких магнитных дисках Seagate ST3400832AS, 400 Гбайт
• Оперативная память 2×512 Мбайт, DDR2 533
• Операционная система Windows XP

Численные оценки результатов тестирования системы с двумя видеоадаптерами приведены в таблицах 1 и 2.

Результаты тестирования наглядно демонстрируют, что системы с двумя видеоадаптерами действительно обладают повышенной производительностью, однако характеризуются не только повышенной ценой, но и высоким уровнем энергопотребления, а следовательно, и теплообразования. Еще более высокой производительности возможно достичь с помощью использования режимов разгона, что, однако, еще больше увеличивает уровень теплообразования. Борьба же с излишним теплом с помощью активных средств типа Turbojet приводит к значительному росту акустического шума (вплоть до значительного уровня). Таким образом, наряду с неоспоримыми достоинствами новые платы демонстрируют и некоторые недостатки.