nVidia nForce Mainboard-Chipsatz Preview

5. Juni 2001 / von Leonidas / Seite 1 von 3

Gleich den ersten Tag der Computermesse COMPUTEX in Taipei, Taiwan hat Grafikchip-Gigant und -Marktführer nVidia dazu genutzt, seinen lang erwarteten ersten Mainboard-Chipsatz vorzustellen, den nForce. Der Name deutet die Verwandtschaft zur GeForce schon an - in der Tat integrierte nVidia eine GeForce2 MX in diesen Chipsatz und liefert damit den ersten Mainboard-Chipsatz mit integrierter Grafiklösung aus, den man getrost auch für 3D-Aufgaben als geeignet bezeichnen kann. Aber dies bei weitem noch nicht alles, was den nForce Chipsatz so besonders macht. Denn der Chipsatz kommt mit zwei bis dato einmaligen Features daher: Zum einen ein DualChannel DDR-RAM-Interface für den Speicher und zum anderen ein Feature namens Dynamic Adaptive Speculative Pre-Processor (DASP), dazu aber später mehr.

Der nForce-Chipsatz wird zuerst einmal nur für AMD-CPUs erscheinen (für den Sockel-A, um genau zu sein). nVidia sind angeblich die Lizenz-Forderungen von Intel momentan zu hoch. Sicher steht da auch ein wenig Politik von Intel dahinter - sowohl für den Pentium III als auch für den Pentium IV kann man seitens Intel momentan keine weiteren DDR-RAM-Chipsätze gebrauchen, will man doch den P3 still und heimlich gänzlich absägen und beim P4 lieber den RAMBUS-Speicher fördern. Technisch wäre es allerdings möglich, den nForce-Chipsatz auch für Intel-CPUs herzustellen, allein der nahe Verwandte X-Box (mit ähnlicher Chipsatz-Logik von nVidia und einem Pentium III als CPU) beweist dieses.

Entscheidend ist weiterhin zu wissen, daß der nForce in 4 verschiendenen Ausführungen auf den Markt kommt. Der nForce220 hat ein einzelnes 64bittiges DDR-RAM-Speicherinterface (zum Hauptspeicher), der nForce420 ein doppeltes 64bittiges DDR-RAM-Speicherinterface. An den "nur" 64 Bit sollte man sich nicht stören - von Grafikkarten ist man zwar 128bittige Interfaces gewöhnt, normales SDRAM oder DDR-RAM ist aber weiterhin nur 64bittig und das Speicherinterfaces des nForce220 somit im Prinzip gleich dem eines beliebigen anderen DDR-RAM-Chipsatzes. Beide nForce-Versionen gibt es dann noch einmal mit und ohne integriertem Dolby Digital 5.1 Encoder, gekennzeichnet durch ein zusätzliches "D", also nForce220D und nForce420D.

Das DualChannel DDR-RAM-Interface

Wir wenden uns zuerst einmal dem Speicher-Interface des nForce420 zu, wozu wir die Chipsatz-Architektur bemühen müssen. Diese besteht aus der Northbridge (IGP) und der Southbridge (MCP). Die Southbridge ist im übrigen nicht mittels des üblichen PCI-Busses (133 Mill. Byte/sec.) oder VIA´s V-Link (266 Mill. Byte/sec.), sondern mittels AMD´s HyperTransport (800 Mill. Byte/sec.) an die Northbridge angebunden, sie soll aber nachfolgend nicht das Thema sein (die Southbridge ist z.B. wunderbar im Preview von 3D Concept erläutert). Die für die CPU und für die Systemleistung interessanten Teile befinden sich in der Northbridge, welche im üblichen das Speicherinterface sowie die Interfaces zur CPU, zum AGP-Bus und zur Southbridge enthält. Durch die integrierte GeForce2 MX kommt beim nForce noch ein extra Interface zur Grafikkarte hinzu, ein externer AGPx4-Grafikport wird aber weiterhin unterstützt. Im einzelnen sieht dies beim nForce420 folgendermaßen aus (Klicken für Vollbild):

Ein Bild, welches tausend Worte sagt :-) Trotzdem zur Erklärung: Die AMD-CPU kann bei einem FrontSideBus von 133 MHz ihre Daten mit maximal 2128 Mill Byte/sec. vom Chipsatz beziehen - dies ist Prozessor-bedingt, hier kann der Chipsatz gar nichts ausrichten (siehe dazu auch Bandbreiten: CPU, SDRAM, DDR-RAM & RAMBUS). Die Southbridge greift mit maximal 800 Mill Byte/sec. auf die Northbridge zu, allerdings wird dieser Wert in der Praxis nicht im Ansatz erreicht werden (dies würde eine gleichzeitige Vollauslastung von Sound, Festplatte, Netzwerk und weiteren PCI-Karten bedeuten - höchst unwahrscheinlich). Dazu kommt die GeForce2 MX Grafiklösung, welche mittels 64bittigem DDR-RAM-Interface ebenfalls 2128 Mill Byte/sec. schaufelt, oder bei einer externen Grafikkarte das AGPx4-Interface mit 1064 Mill. Byte/sec. (dieses braucht weniger, weil eine externe Grafikkarte im Gegensatz zu einer integrierten über einen eigenen Speicher und damit über ausreichend eigene Bandbreite verfügt).

Dies alles angebunden ist an ein DualChannel DDR-RAM-Interface, welches ähnlich Intel´s i840- und i850-RAMBUS-Lösungen zwei Speichercontroller besitzt, womit sich die Bandbreite auf seiten des Systemspeichers verdoppelt. Normale DDR-RAM-Chipsätze haben hier einfach nur einen 64bittigen DDR-RAM-Controller (auch der nForce220 ist so ausgerüstet), der nForce420 hat schlicht deren zwei und damit ein maximale theoretische Bandbreite seitens des Hauptspeichers von 4256 Mill. Byte/sec., was einsamer Rekord ist (Intel´s i850 hat "nur" 3200 Mill. Byte/sec. anzubieten).

Jetzt kann man natürlich sagen - wozu 4 GB/sec. speicherseitig, wenn die CPU (Athlon, Duron) auch weiterhin nur 2 GB/sec. verarbeiten kann. Dies wäre das selbe wie beim Pentium III (1 GB/sec.) mit RAMBUS (1,5 GB/sec.) - unnötiger Overkill, der allerhöchstens theoretisch etwas bringt. Nicht aber so bei nVidia´s nForce420 - denn hier hat der Hauptspeicher gleichzeitig die integrierte Grafiklösung zu versorgen und muß deshalb eine wesentlich höhere Bandbreite als nur die für die CPU gedachte Bandbreite aufweisen. Denn ansonsten kann entweder die CPU oder der Grafikchip nicht richtig arbeiten, weil man sich untereinander eine zu geringe Speicherbandbreite teilen müsste. Beim nForce420 ist dies ideal gelöst - CPU und Grafikchip können mit jeweils 2128 Mill. Byte/sec. arbeiten, was diese 4256 Mill. Byte/sec. ergibt, die der Speicher auch an eigener Bandbreite anbieten kann.

Diese Gleichheit zwischen CPU und Grafikchip (je 2 GB/sec.) ist natürlich nur ein ideales Beispiel - in der Theorie könnte zumindestens der Grafikchip genauso die maximal zur Verfügung stehenden 4 GB/sec. komplett für sich vereinnahmen. Dann würde allerdings die CPU gar nichts mehr an Daten bekommen, was der Systemleistung irgendwo höchst abträglich wäre. In der Praxis kann es aber durchaus passieren, daß die CPU von ihren 2 GB/sec. nur 1,5 benötigt - der Rest kann dann vom Grafikchip verbraten werden, womit sich dessen Bandbreite in der Praxis auf ca. 2,5 GB/sec. erhöht (nForce420 Chipsatz).