Ретроклокинг: собираем самый быстрый Rambus PC

Оглавление

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. Поводом к написанию данного материала послужила пара находок. Одна материнская плата и один процессор позволили собрать самую производительную ретро-систему с оперативной памятью компании, имя которой стало нарицательным — Rambus.

По мере развития компьютерных технологий, и в частности оперативной памяти, одна молодая американская компания в конце 90-х годов прошлого века предложила свою альтернативу широко использовавшейся в те времена SDRAM памяти. Этой альтернативой стала память Rambus или сокращенно RDRAM. Только Intel поддержала начинание этой компании, о чем впоследствии, видимо, пожалела.

Чипсеты Intel

После успешного чипсета Intel 815 для Socket 370 и Slot 1 для процессоров Pentium III компания Intel выпустила первый чипсет с поддержкой RDRAM — Intel 820. Выпуск был омрачен дефектом в микросхеме, называемой концентратором преобразователя памяти, в результате чего из трех слотов RIMM в референсном дизайне материнской платы остались всего два. Но эти два модуля могли хорошо (в теории) «раскачать» новую платформу.

Пропускная способность самой быстрой SDRAM памяти с частотой 133 МГц стандарта PC133 тогда составляла 1.06 Гб/с. А Rambus с самой низкой частотой в 300 МГц стандарта PC600 был способен «на бумаге» развивать скорости около 1.2 Гб/с. А был еще и стандарт PC800, теоретическая скорость которого была равна 1.6 Гб/с. Но из-за все той же аппаратной ошибки на первоначальном этапе проектирования и производства был введен промежуточный стандарт PC700 с пропускной способностью 1.4 Гб/с, который работал без сбоев.

RDRAM память использовала 16-битную шину передачи данных, работающую на частоте от 300 до 400 МГц. Передача данных велась по обоим фронтам сигнала, в результате чего реальная частота начиналась с 600 МГц и доходила до 800 МГц. Такие цифры, естественно, красиво смотрелись «на бумаге».

После набора системной логики для десктопов был выпущен чипсет Intel 840 для серверов. Ошибки были исправлены за счет появления поддержки контроллера памяти с двухканальным режимом передачи данных, пропускная способность работы оперативной памяти достигла 3.2 ГБ/с. С такими цифрами никакой SDRAM сравниться был не в состоянии.

Но были и минусы, первый — стоимость. Стоило это все бешеных денег. Второй минус заключался в смехотворном поддерживаемом объеме оперативной памяти. Intel 840 поддерживал всего 2 Гбайт ОЗУ. Для примера, давно почивший Socket 8 имел в своем распоряжении до 4 Гбайт, а максимальный объем одной регистровой планки SDRAM составлял эти же 2 Гбайта.

Затем с подачи VIA платформа AMD начала быстро переходить на оперативную память DDR-SDRAM. Вначале появилась память со спецификацией PC2100, что соответствовало частоте 266 МГц, затем частота поднялась до 333 МГц и к финалу добралась до 400 МГц или спецификации PC3200. А Rambus на низком старте уже давал эти самые 3.2 Гб/с.

С приходом Socket 478 и процессоров Intel Pentium 4 вся новая платформа Intel поделилась на три части. Самая бюджетная поддерживала устаревающую и медленную SDRAM память, мейнстрим довольствовался поддержкой DDR-SDRAM памяти, отдельно была платформа со скоростной и дорогой Rambus памятью. Хотя вначале появился Socket 423 с набором системной логики Intel 850, который поддерживал процессоры Pentium 4 с частотой FSB 400 МГц и два канала RDRAM, поддерживающих 300 МГц и 400 МГц модули RIMM. А заодно добавилась и поддержка AGP интерфейса с питанием 1.5 В и частотой 66 МГц с поддержкой режима 4x, SBA и Fast Writes.

Именно в этой конфигурации гармонично дополняли друг друга RDRAM стандарта PC800 вместе с новой системной шиной, именуемой Quad-Pumped Bus, способной передавать четыре 64-разрядных блока данных за такт и соединяющей участок «процессор-чипсет» с пропускной способностью 3200 Мб/с. Не образуя узкого места, как в случае с использованием любого другого типа оперативной памяти.

Но Intel не останавливалась на достигнутом и выпустила следующий чипсет — Intel 850E. Новый набор микросхем был разработан для Socket 478 и новых Pentium 4 c 533 мегагерцовой системной шиной, получивших литеру «B» в конце наименования модели. Теперь официально стала поддерживаться Rambus память с частотой 1066 МГц, способная прокачивать сквозь себя данные на скорости до 4.2 Гб/с, что больше предельной скорости работы DDR-SDRAM со спецификацией PC3200 в двухканальном режиме.

Таким образом, чипсет Intel 850E стал последним набором системной логики, работающим с оперативной памятью производства Rambus. Последующие чипсеты Intel вернулись к традиционным типам памяти.

Выбор компонентов

Пять лет назад я уже писал о своем знакомстве с Socket 423 и Rambus памятью, тогда топовый Pentium 4 для этой платформы с частотой 2 ГГц с помощью жидкого азота был разогнан до 2.4 ГГц. 20% прибавки производительности такой ценой выглядят несерьезно, но больше выжать вряд ли получится.

Возникает парадокс тактовой частоты, когда для Socket 478 самый младший процессор с частотой системной шины 533 МГц имеет частоту 2.26 ГГц (533×14), а система на Socket 423 добирается до этих цифр только под воздействием низких температур. Новый процессор с FSB 133 МГц построен на ядре Northwood и может иметь целых четыре (!) степпинга: B0, C1, D1 и M0. Думаю, на этом сайте никому не нужно объяснять, что чем старше степпинг, тем выше шанс хорошего разгона.

И вот спустя столько лет ко мне, наконец, попал самый быстрый процессор с FSB 533 МГц — Intel Pentium 4 3067 МГц (533×23), SPEC — SL6PG, принадлежащий к самому последнему D1 степпингу этой модели. На M0 степпинг данный процессор не переводился.

Этот Northwood, кроме частоты FSB 133 МГц, получил в свое распоряжение технологию Hyper Threading, а это уже весомое преимущество перед Socket 423. Как следствие, возникла идея собрать самый быстрый Rambus ПК. Оперативная память RIMM PC1066 у меня была, осталось только найти материнскую плату.

И она нашлась совсем недавно. Это модель P4T533-C производства ASUS на чипсете i850E.

Материнская плата предлагает своеобразную компоновку (по сравнению с предыдущей моделью на Socket 423). Четыре слота для оперативной памяти находятся не сверху, а расположены «Г»-образно вокруг сокета и чипсета. Система питания CPU построена на двухканальном импульсном стабилизаторе напряжения, где применены пять конденсаторов по 3300 мкФ и несколько менее емких.

Максимальный объем поддерживаемой памяти составляет 2 Гбайт, на плате находятся пять PCI слотов, один AGP 4x (1.5 В), пара USB версии 1.1 и пара USB 2.0, реализованных посредством дополнительного контроллера NEC, AC97 звуковой кодек и 100 Мбит сеть. Из интересных фишек — плата получила светодиод-индикатор, расположенный возле AGP порта, который загорается красным, если в графический порт криво установлена видеокарта, либо установлена видеокарта с отличным от 1.5 В питанием.

Также предусмотрен блок dip-переключателей для установки множителя процессора и частоты системной шины в диапазоне 100 до 140 МГц. А через настройки BIOS частоту системной шины можно выбрать до 150 МГц включительно. Доступно увеличение напряжения на процессоре до 1.8 В, выбор изменения других напряжений отсутствует.

Как всегда, порадовала фирменная технология обновления BIOS — ASUS EZ-Flash, благодаря которой я быстро обновил BIOS до последней версии силами самой материнской платы.

Во время первого запуска этой платы с процессором Intel Pentium 1.8 ГГц у меня возникло два курьезных случая. Расскажу о них по порядку.

I. Для питания платы я выбрал современный, находившийся рядом 650 Вт блок питания — Corsair AX650 серии, подсоединил основной 20-pin разъем питания и 4-pin 12 В дополнительный, обновил BIOS, а затем установил 3067 МГц Pentium 4 и ничего не увидел на экране. Поскольку этот процессор я устанавливал впервые и ранее его не проверял, попробовал установить следующий экземпляр с частотой 2,4 ГГц и также ничего кроме черного экрана не увидел. И только спустя 15 минут до меня дошло, что нужен «старый» ATX 1.3 совместимый БП. Только после замены блока питания все завелось, но тут меня ждал следующий сюрприз.

II. В BIOS я всегда отключаю лишнее: неиспользуемые контроллеры и устройства. В этот раз я отключил FDD, и каково было мое удивление, когда ни один из SSD и жестких дисков не в состоянии были загрузить ОС. Они определялись, но загрузки ОС не происходило, все зависало намертво. После включения FDD в BIOS все заработало. С таким курьезом мне довелось столкнуться впервые.

Все комплектующие относятся к концу 2002 года, поэтому для аутентичности эксперимента была взята видеокарта того времени — NVIDIA GeForce 4 Ti 4600, как самая производительная на тот момент.

А для платформы соперника я нашел очень интересную и необычную материнскую плату на топовом наборе логике для Socket 478 — Intel 875P. Честь всей платформы DDR-SDRAM будет отстаивать…

AOpen AX4C Max II

Этой плате я решил уделить отдельный раздел, ведь нечасто приходится видеть по-настоящему уникальный и интересный продукт. Компания AOpen является крупным производителем электроники из Тайваня. Она производит материнские платы, оптические приводы, видеокарты, звуковые карты, устройства ввода, корпуса и другие компоненты.

Продукция данного бренда часто завоевывала международные награды на различных выставках и мероприятиях, благодаря инновациям и внедрению передовых технологий.

Эта материнская плата самая старшая в линейке всех моделей на чипсете i875P. Она поддерживает процессоры с FSB 400 МГц и не боится даже горячих Prescott, о чем свидетельствует наклейка на ее коробке.

Первое, что бросается в глаза — нестандартное цветовое решение. В оформлении, помимо черной PCB присутствуют пять желтых PCI слотов и один синий AGP слот с белой защитной рамкой.

Все коннекторы питания выполнены из бордового пластика, как и четыре SATA порта. Троица IDE портов выкрашена в синий, черный и желтый. Колодки и разъемы интегрированных контроллеров также получили свои уникальные цвета.

Сама материнская плата состоит из шести слоев текстолита, что отличает ее от стандартных четырехслойных бюджетных плат. Система питания процессора содержит четыре фазы вместо привычных трех у других моделей.

Остальные характеристики платы следующие:

• Тип разъема процессора: Socket 478, Intel P4 800 МГц, Prescott ready;
• Набор микросхем: Intel 875P, «Canterwood»;
• Слоты памяти: 4×184-контактных слота DDR DIMM, PC3200, максимум 4 Гбайт;
• Слоты расширения: 1 x AGP 8X, 6 x PCI (синий «Hercules PCI slot» специально для PCI карт с высоким энергопотреблением. Использует отдельную выделенную 3.3 В линию питания);
• IDE: 2 x ATA 100, 1 x ATA 133 (Promise PDC20378);
• SATA:4 x Serial ATA 150 RAID (Promise PDC20378);
• Встроенное аудио: кодек Realtek ALC650 (AC97 Codec, 5.1);
• USB: 6 USB 2.0 на задней панели, плюс 2 дополнительных на прилагаемом внешнем кронштейне;
• Встроенный Firewire 1394: 2 порта через внешний кронштейн;
• LAN: Gigabit Lan реализован через чип Broadcom BCM5705.

А теперь об остальных интересных фишках этой платы.

На плате располагаются три светодиода. Один отвечает за состояние работы AGP порта и в случае установки 3.3 В видеокарты светодиод загорается красным; второй — за подачу питания на плату (Standby LED); третий загорается и моргает во время прохождения процедуры POST.

Инженеры разместили на плате две микросхемы BIOS и назвали эту технологию Die-Hard BIOS II. Это позволяет создать резервную копию BIOS на случай повреждения основной микросхемы. Неудачная перепрошивка BIOS или его порча вирусом легко устраняются с помощью этой функции, достаточно переставить джампер в нужное положение.

Dr Voice II — это встроенная функция автодиагностики AOpen. Материнская плата с помощью динамика воспроизводит словами ключевые фразы при возникновении ошибки и сообщает ее причины (процессор, память, клавиатура и прочее).

Функция поддерживает четыре разных языка (английский, немецкий, китайский и японский), их можно выбрать в BIOS. Один раз после переразгона я услышал «Ошибка процессора» на английском, это было как минимум неожиданно.

Watch Dog Timer еще одна полезная функция этой платы для оверклокеров. По сути, BIOS отслеживает процесс прохождения POST, и если процесс POST завершается неудачно, материнская плата автоматически перезагружается через 5 секунд. После перезагрузки BIOS сбрасывает частоту процессора до частоты по умолчанию и заново запускает процесс загрузки. Обычно оверклокерам нужно постоянно дергать перемычку сброса CMOS каждый раз, когда компьютер неспособен пройти POST на выбранных параметрах. Для этой платы это уже в прошлом.

AOpen Jukebox — это проигрыватель компакт-дисков, встроенный непосредственно в BIOS материнской платы, позволяющий загружать плеер Jukebox и использовать компьютер в качестве проигрывателя компакт-дисков без загрузки операционный системы. Предусмотрена даже смена скинов плеера. У AOpen есть утилита, которая обновляет эту конкретную область скина в BIOS.

Battery-less and Long Life CMOS Design — эта технология с длинным названием предоставляет одну интересную и полезную функцию. Не понимаю, почему ее до сих пор не внедрили на современных материнских платах.

Суть в том, что тут реализована флеш-ПЗУ и специальная микросхема, которая сохраняет текущие настройки CMOS в эту память каждый раз, когда включается ПК. То есть крайняя необходимость в наличии трехвольтовой батареи на материнской плате отсутствует, хотя она на ней есть.

RTC (часы реального времени) также могут продолжать работать, пока подключен шнур питания. Если случайно произойдет потеря данных CMOS, то они загрузятся при следующем запуске из флэш-памяти, и система вернется в первоначальное состояние. Пользователю придется лишь выставить нужное время. Я об этой технологии узнал только сейчас, и до этого момента ни разу не встречал ее у других производителей материнских плат.

Resetable Fuse или восстанавливаемый предохранитель. Данная технология защищает клавиатуру, мышь и USB порты с помощью предохранителей, чтобы предотвратить перегрузку по току или нехватку. Обычные системные платы имеют такие же предохранители, которые распаяны на плате. В случае возникновения короткого замыкания они отрабатывают перегрузку и сгорают. Но в материнской плате AOpen AX4C Max II применяются дорогостоящие предохранители с функцией автовозврата в первоначальное состояние, благодаря чему она может вернуться к нормальному функционированию после того, как предохранитель выполнит свою защитную функцию.

Из украшательств, плата использует технологию Vivid BIOS, благодаря которой можно заменить процесс прохождения процедуры POST своими собственными статическими обоями или анимированными GIF-файлами.

Я уже устал перечислять все фишки этой платы, а еще у нее есть продвинутая система управления вентиляторами (в зависимости от температуры и других условий), но я немного остановлюсь лишь на BIOS.

Для оверклокеров и энтузиастов доступны изменения следующих напряжений:

• Для FSB: от 100 до 400 МГц (от 400 до 1600 МГц QDR);
• Напряжение процессора: от 1.1 до 1.85 В с шагом 0.025 В;
• Напряжение AGP: от 1.5 до 1.85 В с шагом 0.05 В;
• Напряжение DDR: от 2.5 до 2.8 В с шагом 0.05 В.

При этом в BIOS при изменении FSB есть подсказка, какой будет частота оперативной памяти, что удобно для новичков.

А еще в те далекие времена, когда эта плата была на пике славы, инженеры AOpen испытывали все свои изделия на разгон и даже публиковали статистику разгона на официальном сайте. Это, кстати, было справедливо не только по отношению к материнским платам, но и к видеокартам. Такую бы заботу и отношение к покупателям сегодня.

Еще в BIOS можно найти «пасхалку» с именами тех, кто трудился над этой платой. Эти люди точно заслуживают уважения.

И это далеко не полный перечень того, что умеет делать эта системная плата. Руководство к ней занимает целых 166 страниц и там очень много интересного, можете найти его самостоятельно в интернете и почитать на досуге.

Резюмируя все вышенаписанное, можно сказать, что это топовая плата, в которой производитель попытался реализовать все свои технологические наработки. Вдумайтесь, в 2003 году к ней можно было подключить сразу десять жестких дисков и это без каких-либо сторонних плат расширения! Если бы криптовалюта Chia появилась в далеком прошлом, это была бы одна из любимейших плат майнеров того времени…

И в заключение о ее стоимости. AOpen AX4C Max II относилась к ценовой категории выше среднего и стоила в свое время $215. Для сравнения, топовая модель ASUS на i875P чипсете — P4C800 Deluxe — предлагалась за $200, а навороченная Gigabyte GA-8KNXP оценивалась в $210.

Но были и более дорогие платы, например топовая модель Chaintech 9CJS Zenith с шикарным оснащением и пультом дистанционного управления в комплекте продавалась почти за $280. Лидером по стоимости была Gigabyte GA-8KNXP Ultra с шестифазной VRM, шестью модулями DIMM, встроенным контроллером Ultra 320-SCSI и другими изысками.

Стоила она тогда $400, и это было космической ценой, за которую можно было купить три хороших платы без фишек. Сейчас стоимость аналогичных по оснащению плат начинается с $700 и доходит до $1000, а в отдельных случаях и вовсе достигает $1800.

Тестовый стенд

Основные компоненты системы:

• Процессор: Intel Pentium 4 «Northwood» 3067 МГц, S-478, FSB 133 МГц;
• Материнская плата:
  • ASUS P4T533-C, чипсет Intel 850E, BIOS 1011.007b от 24/10/2003;
  • AOpen AX4C Max II, чипсет Intel 875P, PAT-on, BIOS 1.12b от 08/06/2004;
• Оперативная память:
  • Samsung RIMM PC1066, 256 Мбайт х4;
  • Corsair XMS PC3200, CL=2, 512 Мбайт х2;
• Видеокарта: MSI GeForce 4 Ti 4600 128 Мбайт (ForceWare 81.85).

Нажмите для увеличения.

Тестирование проводилось в Windows XP SP3 с помощью следующего ПО:

• Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
• PiFast v. 4.1;
• wPrime v. 1.43;
• Cinebench 2003;
• WinRar v. 5.40;
• 3DMark 2001 SE Pro b330;
• 3DMark 2003 v. 3.6.0;
• Quake III Arena v. 1.32;
• Max Payne;
• Far Cry;
• AIDA64 5.50.3600.

Результаты тестов

Разгон позволил ASUS P4T533-C стабильно работать на частоте системной шины 145 МГц, что дало итоговые 3334 МГц. На большее, к сожалению, эта модель не способна, даже если применить для оперативной памяти понижающий делитель. Оперативная память в это время работала на частоте 1160 МГц.

Выше упоминалось, что с помощью dip переключателя возможен выбор частоты FSB 140 МГц, а с помощью BIOS ее можно повысить до 150 МГц, но настоящие оверклокеры всегда используют программный метод разгона из-под Windows. Максимальная валидация разгона FBS у меня составила 154 МГц — больше, чем лимит, ограниченный производителем.

Также стоит упомянуть, что самый быстрый процессор с частотой FSB 533 МГц будет работать с этой материнской платой, начиная с ревизии 1.03, при этом BIOS должна быть не младше версии 1008. Так что мне с ревизией повезло.

Последним интересующим меня вопросом была поддержка материнской платой процессоров Northwood степпинга М0. Могу уверенно сообщить, что такие процессоры точно работают на последней версии BIOS.

Когда со всеми вопросами покончено — пора перейти к тестам.

Super Pi mod. 1.5XS

PiFast v. 4.1

wPrime v. 1.43

Cinebench 2003

WinRAR x86 v. 5.40

3DMark 2001 SE Pro b330

3DMark 2003 v. 3.6.0

Quake III Arena

Max Payne

Far Cry

AIDA64 5.50.3600

Чтение из памяти, Мб/с:

Нажмите для увеличения.

Запись в память, Мб/с:

Нажмите для увеличения.

Cache&Memory Benchmark

Нажмите для увеличения.

Как видно по скриншотам, две системы на последних версиях BIOS с включенными ускорителями работы подсистемы памяти в штатном состоянии показывают близкие результаты. Хотя система с Rambus памятью немного отстает по показателям, особенно это видно по времени доступа (Latency, ns). C разгоном до одинаковых величин отставание Rambus системы по чтению из памяти усиливается, и она не в состоянии догнать чипсет i875P с включенной технологий PAT, и это несмотря на заоблачную частоту Rambus, равную 1160 МГц.

Заключение

У меня получилась интересная система с оперативной памятью Rambus, но интересна она лишь сейчас — с точки зрения ретроклокинга. Если сравнить ее прямое использование относительно более новых чипсетов Intel, то Rambus не конкурент DDR-SDRAM. Как только частота DDR памяти перешагнула за 333 МГц и достигла 400 МГц, поезд Rambus ушел.

Высокая стоимость и нагрев плюс более высокие задержки похоронили стандарт RDRAM и оставили его в прошлом. А память DDR SDRAM развивается и поныне, и совсем скоро мы увидим ее пятое поколение на полках магазинов.

Если вы собираете быстрый ретро-ПК на Socket 478, лучше возьмите любую из перечисленных в этой статье материнских плат или любую другую на чипсете i875P, заморочек будет точно меньше, а удовольствия — больше.

Что касается материнской платы ASUS P4T533-C, то она показала хороший разгонный потенциал и удобство использования. Если вам удастся найти плату Abit, например Abit TH7II на чипсете Intel 850, в плане разгона она будет получше ASUS, но достать ее сейчас крайне непросто.

Об AOpen AX4C Max II я могу сказать только одно — чтобы сейчас так делали, чтобы сейчас столько стоили. Очень веселая и нескучная материнская плата с «космическими» возможностями.

Максим Романов aka
Max1024

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru