AMD auf neuen Pfaden

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Schon kurz nach seiner Vorstellung Ende September ist der AMD Athlon 64 samt einer großen Zahl passender Mainboards erhältlich, was beileibe nicht bei jeder neuen Plattform der Fall war. Mit rund 450 Euro gehört der Athlon 64 3200+ zwar nicht zu den billigen Prozessoren, aber immerhin beginnen die Mainboard-Preise bei vergleichsweise gemäßigten 120 Euro.

Der Athlon 64 enthält im Vergleich zum Vorgänger XP einige Verbesserungen: Der L2-Cache wuchs von zuletzt 512 KByte beim Barton-Kern auf 1 MByte, der Prozessor versteht SSE2-Befehle und die Befehlssatzerweiterung x86-64 für den 64-Bit-Betrieb, der Speicher-Controller wanderte vom Chipsatz in den Prozessor und der noch vom Alpha geerbte Frontside-Bus EV6 ist Hypertransport gewichen [1].

Das integrierte Speicher-Interface führt zu enormen Geschwindigkeitsvorteilen von bis zu 60 Prozent. Die dadurch verkürzten Wartezeiten beschleunigen vor allem Steuerbefehle und die Zugriffe auf verstreute Datenhäppchen. Aber auch die Transferrate großer Datenblöcke nähert sich weiter dem theoretische Maximum. Zudem verbessern der schnelle Crossbar im Prozessor das Verhalten beim gleichzeitigen Speicherzugriff durch CPU und externe Komponenten wie Grafikkarte oder Festplatte; somit sinkt der Einfluss des Chipsatzes auf die Performance des Gesamtsystems.

Für den Anwender vereinfacht sich die Auswahl des Speichers. Waren bisher für jeden AMD-Prozessor fast ein Dutzend Chipsätze mit unterschiedlichen Regeln für die Speicherbestückung - oft in Abhängigkeit vom Frontside-Bus-Takt - verfügbar, existiert jetzt nur noch ein einziges Regelwerk: Der Athlon 64 3200+ und der für etwa November erwartete 3400+ benötigen PC3200-Module aus DDR400-SDRAMs, egal welcher Chipsatz auf dem Board sitzt. Langsamere Module (PC2700, PC2100, PC1600) gehen auch, bremsen den Prozessor aber ein wenig aus. Maximal steuert der Athlon 64 drei ungepufferte oder vier Registered-Module an, letztere maximal mit DDR333-Geschwindigkeit, also PC2700R.

Theoretisch verträgt der Athlon 64 Module mit bis zu 4 GByte, doch in der Praxis hängt die Maximalbestückung von der Anzahl und Art der Speicher ab: Von PC3200-Modulen lassen sich maximal zwei einsetzen. Drei PC2700-Riegel sind möglich, aber nur zwei davon dürfen doppelreihig organisiert sein. Wer drei doppelreihige DIMMs nutzen will, muss sich mit PC2100 begnügen. Da derzeit keine Module mit 2 oder 4 GByte lieferbar sind und alle 512-MByte- und 1-GByte-DIMMs doppelreihig organisiert sind, liegt also die Maximalbestückung mit PC3200 bei 2 GByte, mit PC2700 bei 2,3 GByte und mit PC2100 bei 2 GByte.

Hypertransport

Der Chipsatz ist beim Athlon 64, 64 FX und Opteron per Hypertransport angebunden. Die Opterons der 200er-Serie haben einen, die der 800er-Serie zwei zusätzliche Hypertransport-Kanäle für die Kommunikation in Mehrprozessor-Systemen.

Diese Hypertransport-Kanäle arbeiten im Vollduplex-Betrieb maximal mit 16 Bit Breite und 800 MHz Takt in einem Double-Data-Rate-Verfahren, sodass sie bis zu 3,2 GByte/s pro Richtung übertragen. Aktuelle Peripherie wie AGP-8X mit etwa 2 GByte/s oder PCI mit seinen sich immer mehr als Flaschenhals erweisenden 133 MByte/s - beide zudem nur unidirektional - nutzen diese Bandbreite kaum aus. Insbesondere existiert derzeit in Workstations und Desktop-PCs nichts, was auch nur ansatzweise 3,2 GByte/s in den Speicher hineinschaufeln könnte - da müssten schon zwei Dutzend GBit-LAN-Chips oder ein RAID-0-Array mit mehr als 50 Festplatten ackern.

Doch Techniken wie PCI Express (etwa 4 GByte/s mit 16X-Slots) und PCI-X (mehrere Busse mit jeweils rund 1 GByte/s bei PCI-X 1.0) dürsten nach höheren Transferleistungen. Auch benötigen zukünftige UMA-Chipsätze wie der VIA K8M800, also solche mit integrierter Grafik, aber ohne Grafikspeicher, eine möglichst schnelle Anbindung an den Hauptspeicher.

Für die Mainboard-Designer hat Hypertransport den zusätzlichen Vorteil, sich durch die Northbridge zu weiteren Bausteinen durchschleifen zu lassen, sodass ein logischer Bus entsteht. Athlon-Chipsätze mit so einem Hypertransport-Tunnel bietet derzeit nur AMD an: Der AMD-8151 (mit einem AGP-8X-Anschluss) und der AMD-8131 (mit zwei PCI-X-Bridges) haben je einen 16 Bit und einen 8 Bit breiten Anschluss, an die wahlweise der Prozessor oder ein weiterer Hypertransport-Chip andockt.

Noch auf der Computex im letzten Jahr zeigten viele Mainboard-Hersteller Prototypen von Sockel-754-Mainboards mit den AMD-Chipsätzen, doch nun nutzen sie die recht teuren AMD-Bausteine nur auf den Opteron-Mainboards. Auf den Sockel-754-Boards kommen stattdessen der VIA K8T800 und der Nvidia nForce3 zum Einsatz. Beide haben keinen Tunnel und nutzen Hypertransport nur als Ersatz für den bisherigen Frontside-Bus. Boards mit dem SiS755, SiS760 (ebenfalls ohne Tunnel) und Ali1687 (mit Tunnel, angeblich eine OEM-Version vom AMD-8151) sind derzeit nicht erhältlich.

Nvidia und VIA

Nvidia packt beim nForce3 alle Funktionen in einen einzelnen Chip. Bisher ist nur der nForce3 150 lieferbar, dessen Hypertransport-Link mit 16 Bit breitem Downlink, 8 Bit breitem Uplink und 600 MHz Takt läuft. So fließen maximal 1,2 GByte/s in den Speicher, was für aktuelle Peripherie schnell genug ist. Auch der 2,4 MByte/s schnelle Downlink sollte für die zusätzlichen 2 GByte/s von AGP-8X ausreichen. Weiterhin bietet der nForce3 150 zwei IDE-Kanäle, sechs USB-2.0-Anschlüsse, 10/100-MBit-LAN, AC97-Sound und einen PCI-Controller. Es fehlen Serial-ATA, FireWire und Gigabit-LAN.

Gegen Jahresende wird der nForce3 250 erwartet, der mit voller Hypertransport-Geschwindigkeit arbeitet, zwei weitere USB-Ports bietet und bis zu vier zusätzliche SATA-Geräte ansteuern soll. In der Pro-Version erlaubt der Chipsatz auch RAID-Arrays über SATA- und herkömmliche Festplatten. Der nForce3 250Gb stellt zusätzlich ein Gigabit-LAN-Adapter zur Verfügung, der direkt via Hypertransport angebunden sein soll.

VIA teilt den K8T800 wie gewohnt in zwei Bausteine auf. In der Northbridge VT8385 stecken neben dem Hypertransport-Interface der AGP-8X-Anschluss und der 533 MByte/s schnelle V-Link zur Anbindung der Southbridge VT8237. Sie bietet außer den üblichen Schnittstellen (zwei IDE-Kanäle mit Ultra-ATA/133, 10/100-MBit-LAN, acht USB-2.0-Ports, AC97-Sound und einem PCI-Controller) Serial-ATA-Kanäle zum Anschluss zweier SATA-Geräte. Mit einem externen PHY ließen sich zwei weitere SATA-Ports realisieren, doch das macht bisher kein Board-Hersteller. Die SATA-Platten lassen sich einzeln betreiben oder als RAID-0- oder RAID-1-Array zusammenschließen. Die normalen IDE-Platten lassen sich allerdings nicht in das VIA-RAID einbinden. Gigabit-LAN und FireWire fehlen.

Zum Nachrüsten von fehlenden Schnittstellen bieten weder der nForce3 noch der K8T800 etwas Schnelleres als PCI. Das reicht nicht mehr für Gigabit-LAN mit bidirektionalen 125 MByte/s und verlangsamt auch den gleichzeitigen Betrieb von mehreren FireWire-800-, IDE- und Serial-ATA-Festplatten mit derzeit je bis zu 60 MByte/s. Für die schnelleren Techniken wie PCI-X für Server und Workstations sowie den designierten PCI-/AGP-Nachfolger PCI Express haben Nvidia und VIA noch keine marktreifen Lösungen. Dank Hypertransport sind immerhin Board-Designs denkbar, bei denen die aktuellen VIA- oder Nvidia-Chipsätze hinter einem Tunnel-Baustein hängen, ähnlich wie Nvidia das beim Sample eines Dual-Opteron-Boards mit dem AMD-8131 und angekoppeltem nForce3 250 Pro zeigt.

Testfeld, Schnittstellen

Neun Mainboards hatten wir im Test. Den Nvidia-Chipsatz nutzen drei Boards, das Gigabyte K8NNXP, das Leadtek WinFast K8N Pro und das Shuttle AN50R. Sechs Boards kommen mit dem VIA K8T800: Albatron K8X800 Pro II, Asus K8V Deluxe, AOpen AK86-L, Epox EP-8HDA3+, Gigabyte K8VNXP und MSI/Microstar K8T Neo-FIS2R. Das Abit KV8-MAX3 (VIA), das Chaintech ZNF3-150 (Nvidia), das Elitegroup KV1 und das Fujitsu-Siemens D1607 erreichten das c't-Labor bisher nicht.

Literatur

[1] Andreas Stiller, Hoch hinaus, die Architekturen der 64-Bit-Prozessoren, c't 20/03, S. 112

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