Barramento de 100 MHz em Placas Mãe Soquete 7

            Durante anos, nossos processadores foram prejudicados por um fator importante que permaneceu esquecido, não a velocidade de clock na qual os processadores rodavam, mas a velocidade na qual o resto do sistema podia transmitir dados, comumente conhecido como Bus Speed . 

            Agora usado como um termo vagamente associado à velocidade em que sua memória opera, a velocidade do barramento de um sistema afeta drasticamente praticamente todos os componentes do seu computador, desde sua placa de vídeo até, no caso de sistemas Socket-7, sua memória cache de nível 2. 

            Como estamos lidando com placas-mãe Socket-7 aqui, deixaremos de fora as especificidades de outras arquiteturas (especificamente o design Slot-1 do Pentium II da Intel), mas em geral, seu Cache L2 opera na velocidade de barramento do seu sistema. Quando a Intel anunciou sua linha de processadores 586, que devido a uma falha no design e um pedido negado de uso exclusivo do nome 586 acabou sendo renomeado para Pentium, eles também anunciaram uma nova interface para os processadores. Migrando do design Socket-3 da época que dominava o mercado de 486, a Intel optou por usar outra interface de Socket frágil, apelidada de Socket-5. Placas-mãe usando este soquete também teriam suporte para velocidades de barramento mais altas, 

            Com o advento do chipset Intel 430VX, os fabricantes começaram a empurrar os limites da velocidade do barramento de 66MHz para novos extremos, algumas das primeiras placas-mãe baseadas em VX não apenas tiraram vantagem da velocidade do barramento de 66MHz que era oficialmente suportada pela Intel. Essas placas-mãe também permitiram que os usuários fizessem Overclock em seus sistemas (ou aumentar a velocidade de seus computadores além do limite especificado) aproveitando a recém-introduzida velocidade de barramento de 75 MHz, uma frequência de barramento que antes era reservada apenas para chipsets não Intel e das placas-mãe que os abrigavam. No entanto, pela primeira vez, um chipset Intel suportava uma velocidade de barramento, embora não oficialmente, o que permitia que a indústria realmente se divertisse e se mantivesse competitiva com o resto do mercado. VLSI e VIA já tinham chipsets ou projetos preliminares para placas-mãe que suportariam essa velocidade de barramento de 75MHz principalmente para uso com o Cyrix 6x86-PR/200+ (75MHz x 2.0 - oficialmente) então para se manter competitivo era necessário um chipset Intel para uma placa-mãe que suportasse essa frequências mais altas. 

            Logo depois que essas placas VX começaram a aparecer com suporte para a velocidade de barramento de 75MHz, as placas HX pareciam estar fazendo o mesmo... veja se desenrolar diante de seus olhos toda vez que você visita qualquer site de hardware. Ao longo de tudo isso, no entanto, a Intel ainda se absteve de aumentar a especificação de velocidade do barramento de 66 MHz para até 75 MHz, eles determinaram que a velocidade do barramento de 66 MHz não era um fator limitante suficiente para alterá-la. Cabia aos usuários procurar as placas-mãe que suportassem velocidades de barramento mais altas para fazer com que seus pcs recém-construídos funcionassem como "deveriam". e cabia aos fabricantes produzir placas-mãe que tivessem configurações não documentadas ocultas ou configurações não oficiais para as velocidades de barramento de 68, 75 e 83MHz (a velocidade de barramento de 68MHz é chamada de Frequência Turbo da velocidade de barramento de 66MHz, usada internamente pelos fabricantes para fins de teste... no entanto, é uma ferramenta de overclocking doce se você não quiser arriscar muito). 

            A ironia dessa situação era que a maioria das placas-mãe que suportavam as velocidades de barramento de 75/83MHz e eram confiáveis ​​nessas velocidades de barramento eram baseadas em chipsets Intel, não em soluções de outras empresas. no entanto, é uma ferramenta de overclocking suave se você não quiser arriscar muito). 

Ampliando seus horizontes

            Em maio de 1997, quando a Intel finalmente lançou o verdadeiro sucessor do processador Pentium (o Pentium MMX era simplesmente um Pentium aprimorado), o Pentium II, ficou bastante óbvio que tipo de fator limitante nossa amigável velocidade de barramento de 66MHz tornou fora de cogitação. A velocidade de clock real de uma CPU é derivada não por um simples jogo de apontar e escolher, mas por uma equação ainda mais simples: Velocidade de clock da CPU ​​= Velocidade do Barramento ​​x Multiplicador de Clock. O Pentium II, começando em 233MHz em seu lançamento e agora em velocidades superiores a 300MHz, exigia que um multiplicador de clock de pelo menos 3,5x fosse usado em cooperação com o barramento de 66MHz para obter as altas velocidades de clock em que os processadores rodavam. O Pentium II de 300MHz operando a uma velocidade de barramento de 66MHz requer um multiplicador de clock de 4,5x, e com a Intel planejando um Pentium II de 400MHz no final de 1998 e eventualmente processadores Pentium II acima de 500MHz, manter essa velocidade de barramento boba acabaria por apresentar alguns problemas de engenharia para os fabricantes de placas-mãe. A solução? Aumente a velocidade do barramento. Mas com que velocidade? 75 e 83,3 MHz são bons para overclock, mas se você for fazer uma grande mudança como esta, escolha o ouro, o poderoso 100 MHz. 

  Um limite de velocidade discriminatório: 66 para 100

            Para a surpresa de todos os seus críticos, a Intel deu um grande salto em sua especificação para a velocidade de barramento da próxima geração de processadores Pentium II, de 66 MHz para 100 MHz. No entanto, com todo o hype em torno desta decisão, eles não conseguiram explicar o que aconteceria com as centenas de milhares de proprietários de placas-mãe/processadores Socket-7; eles seriam deixados no escuro? Para sempre condenado pela velocidade do barramento de 66MHz? Infelizmente, sim, do ponto de vista da Intel. A posição deles sobre isso é muito compreensível, eles têm esse novo processador novinho em folha, que eles querem que as massas comprem, então que melhor maneira de promovê-lo do que promove-lo com uma velocidade de barramento nunca antes alcançada por um fabricante na indústria de PCs? Desta forma, a Intel mata o mercado Socket-7.

A saída? Três letras...

            Nenhum plano é perfeito, embora a estratégia de marketing da Intel parecesse ser, ainda restava uma pequena pedra no sapato, Advanced Micro Devices, AMD para abreviar. Se a Intel conseguiu uma velocidade de barramento de 100 MHz, quem pode dizer que a AMD não pode? Ninguém, pelo menos a AMD não pensava assim. Logo após o anúncio de seu processador K6 de sucesso, a AMD lançou as primeiras especificações de seus chips K6 de próxima geração, incluindo o AMD K6-3D. O que tornou o K6-3D tão especial foi o suporte para a velocidade do barramento de 66 MHz e a velocidade do barramento de 100 MHz, mantendo a compatibilidade com a arquitetura Socket-7. Como a Cyrix fez com seu 6x86-PR/200+, a AMD conseguiu dar mais vida ao mercado Socket-7 ao anunciar um processador que estaria em casa com uma velocidade de barramento de 100MHz. E como esperado, os primeiros fabricantes de chipsets a anunciarem a compatibilidade com essa velocidade de barramento não eram fabricantes de chipsets Intel, especificamente VIA e ALi. Embora todos esperassem que a gigante da indústria VIA produzisse um chipset com suporte para a velocidade de barramento de 100 MHz, ninguém teria imaginado (bem, a maioria das pessoas não sabia na época) que a Acer Labs Incorporated (ALi) estava trabalhando em estreita colaboração com AMD para desenvolver um chipset que acentuaria o lançamento do K6-3D com suporte para o barramento de 100MHz. Quando finalmente foi divulgado que ALi estava trabalhando em um projeto de chipset (Aladdin V) com suporte a barramento de 100MHz, a corrida começou para chegar a 100MHz. A VIA anunciou seu MVP3, enquanto SiS trabalhava silenciosamente em seu 5591, em breve veremos alguns chipsets que suportariam essa velocidade...

Quebrando o limite de velocidade

            O que tem nos afastado da velocidade do barramento de 100MHz? Duas coisas, nossa memória e nossos periféricos PCI. A memória de acesso aleatório ( RAM ) do seu sistema opera na velocidade do barramento do seu sistema e, embora a maioria dos módulos SDRAM e até EDO DRAM não tenham problemas em funcionar em velocidades de até 83,3 MHz, ao atingir 100 MHz as coisas ficam um pouco complicadas. Com a qualidade da SDRAM flutuando no mercado aumentando dramaticamente à medida que o lançamento das primeiras placas-mãe ​​Socket 7 Barramento 100 se aproxima, o problema de fazer a RAM funcionar em uma velocidade de barramento tão alta está lentamente se esvaziando para um problema menor do que uma grande preocupação. 

            A outra metade da história é o barramento PCI e os componentes que repousam sobre ele. Ao contrário do barramento de memória, o barramento PCI opera a 1/2 da velocidade do barramento, o que significa que para uma velocidade de barramento de 66 MHz seus periféricos PCI operarão a 33 MHz, o que está perfeitamente bem. Ao rodar em uma velocidade de barramento de 75MHz, no entanto, as coisas ficam um pouco mais complicadas, já que metade de 75MHz é 37,5MHz, um aumento de 13% na velocidade do barramento PCI. Muitas placas PCI funcionam perfeitamente nessa velocidade, mas algumas ainda não funcionam corretamente, levando a velocidade do barramento para 83 MHz também aumenta a velocidade do barramento PCI para 41,6 MHz, na qual ainda menos placas PCI funcionarão. Como você pode adivinhar, a 100 MHz, o barramento PCI opera a 50 MHz, um aumento total de 51% em relação à especificação da maioria das placas PCI.  

            Então, como podemos ultrapassar esta barreira? A resposta é bem simples, em vez de dividir a velocidade do barramento por 2 para obter a velocidade do barramento PCI, use um divisor de 1/3 (100 MHz x 1/3 = 33,3 MHz) que resulta em um barramento PCI de, sim, você adivinhou isso, 33MHz. Problema resolvido... na verdade não, mas ainda é responsabilidade do fabricante nos fornecer essa configuração, mas você pode ter certeza de que a maioria das placas-mãe que suportam oficialmente a velocidade de barramento de 100MHz virá com esse recurso.

E a Intel?

            Anteriormente, fomos colocados com a pergunta: "A Intel mudou de idéia sobre o suporte à velocidade de barramento de 100 MHz com seu chipset TX ..?" A resposta... não. No entanto, se nos lembrarmos dos dias do chipset VX, a Intel não suportava a velocidade de barramento de 75MHz, mas aparecia em placas-mãe baseadas em seus chipsets. A mesma situação existe aqui, enquanto procurava por uma configuração oculta de velocidade de barramento de 83,3 MHz em uma placa-mãe baseada em Intel TX, encontrei uma configuração de velocidade de barramento de 100 MHz, aqui é onde as coisas ficam interessantes.

O jogo continua

            Então, qual placa-mãe seria a primeira placa-mãe Socket-7 disponível para venda com suporte não oficial para a velocidade de barramento de 100MHz? A Tyan Titan Turbo ATX-2. A Tyan sempre foi um fabricante que confiou em sua qualidade e confiabilidade para obter vendas, nenhuma de suas placas-mãe (até agora) suportava a velocidade do barramento de 75MHz, muito menos a velocidade do barramento de 83MHz. De qualquer forma, enquanto procurava a configuração de 83,3 MHz na Titan Turbo ATX-2, consegui encontrar esta pequena configuração:

• JP23 1-2 = DESLIGADO
• JP23 3-4 = LIGADO
• JP31 = LIGADO

            Ao configurar o multiplicador de clock para 2,5x e usando a configuração de velocidade do barramento acima, notei que o BIOS detectou o processador que eu havia instalado (AMD K6) como sendo um processador de 250MHz, alguns benchmarks e testes depois confirmei que o sistema realmente inicializou a 100 MHz x 2,5 para uma velocidade de clock de 250 MHz. Devo mencionar isso agora, que a Tyan Titan Turbo ATX-2 é muito instável na configuração de velocidade de barramento de 100 MHz e, de forma alguma, espero que você seja capaz de executar um sistema por curtos períodos de tempo nessa configuração. Tentei um total de 5 combinações diferentes de SDRAM: 2 x 32 MB Corsair SDRAM, 2 x 32 MB SmarTech SDRAM; 2 x SDRAM Megatrends de 32 MB; 1 x SDRAM Corsair ECC de 64 MB; 1 x SDRAM Megatrends de 64 MB. De todos esses módulos de teste, o SmarTech, Advanced Megatrends e Corsair (somente Chip de 64MB) permitiriam que o sistema inicializasse, e apenas a SDRAM Advanced Megatrends (somente Chip de 64MB) me permitiria obter alguns resultados do sistema de teste.

            Para aumentar a estabilidade, os tempos de memória do BIOS tiveram que ser configurados nas configurações mais lentas possíveis, caso contrário o Windows voltaria com um punhado de erros. O disco rígido usado no sistema de teste (WD Caviar) foi definido para um modo PIO 2 em vez da configuração padrão do modo PIO 4 para evitar a corrupção do disco. No entanto, a Matrox Millennium sendo usado com o sistema de teste não teve nenhum problema ao usar uma frequência de barramento PCI de 50 MHz, e também forneceu um pequeno aumento de desempenho. O AMD K6 233 usado nos testes foi um dos primeiros K6/233 a chegar ao mercado de varejo e, portanto, é um overclocker muito ruim.

E quanto ao Pentium MMX e Cyrix 6x86MX?

            Por que escolhi usar o AMD K6 nos testes em vez do Pentium MMX ou Cyrix 6x86MX? Bem, antes de tudo, o Cyrix 6x86MX nem inicializava na configuração de velocidade de barramento de 100MHz. Em 100 x 2.0 o sistema ficou em uma tela preta (sem vídeo) e obviamente em todas as velocidades mais altas o sistema não conseguiu fazer mais do que alguns ruídos. O Intel Pentium MMX foi um pouco além disso, o processador inicializava em 100 x 2.0 e 100 x 2.5 (100 x 3.0 não inicializava, o que é engraçado, pois 83.3 x 3.5 funciona perfeitamente), no entanto, o Windows 95 falhou ao dar boot com um Pentium MMX instalado usando a velocidade de barramento de 100MHz.

            A conclusão? Como estão hoje, o Pentium MMX e o 6x86MX não foram projetados para uso com o barramento de 100 MHz, e você não deve esperar poder usar os processadores em velocidades de barramento tão boas, a menos que um dos fabricantes planeje algumas mudanças significativas em seus Por enquanto, os únicos processadores x86 que rodarão de forma confiável usando a velocidade de barramento de 100MHz são o AMD K6 e o ​​Pentium II. Agora que resolvemos isso, vamos para o teste...

  O que todos vocês estavam esperando: O Teste

            Normalmente, ao testar uma placa-mãe, eu corro o sistema de teste através de algumas passagens pelo Winstone 97 e Winstone 98, no entanto, ao usar a velocidade de barramento de 100 MHz na Tyan Titan Turbo ATX-2, a maioria dos testes falhou, o registro do Windows 95 se corrompeu durante o teste processo ou o sistema travava. Portanto, tive que me tornar um pouco mais criativo com os testes, o que significa que executei as partes do Winstone que rodavam/funcionavam (nenhuma do Winstone 98 rodou) e comparei essas pontuações. O sistema de teste funcionou sem os drivers Intel Bus Master IDE instalados, o sistema parecia um pouco mais estável com os drivers Microsoft DMA em vez dos drivers BMIDE da Intel. 

Aqui estão as especificações exatas de como eu testei:

• Cada benchmark foi executado no mínimo 2 vezes e no máximo 5 vezes, se a placa-mãe falhar em concluir um único teste dentro das 5 execuções de teste alocadas, o SO/Software seria reinstalado em um disco rígido recém-formatado e as configurações do BIOS seriam ajustado para evitar que o teste falhe novamente. Todos esses encontros foram anotados no momento exato de sua ocorrência.

• Business Winstone 97 / Business Graphics Winmark 97 foi executado em cada velocidade de clock testada individualmente, se pontuações confiáveis ​​foram alcançadas com as duas primeiras execuções de teste da suíte, uma média das duas foi obtida e registrada como a pontuação final naquela velocidade de clock. Se o sistema de teste exibisse um comportamento errático durante a execução dos testes ou os resultados fossem incrivelmente baixos/altos, os testes seriam executados novamente até 5 vezes e uma média de todas as execuções de teste seria feita e registrada na pontuação final naquela velocidade de clock

• Depois que cada placa-mãe foi testada, uma formatação completa do disco rígido de teste seria iniciada e o software de sistema operacional/benchmarking foi reinstalado, depois uma desfragmentação foi iniciada usando o Utilitário de desfragmentação de disco do Windows 95

• Nenhum driver desnecessário estava presente no sistema de teste além daqueles necessários para que o sistema funcionasse da melhor maneira possível

• Todos os arquivos de instalação externos foram movidos para uma partição separada durante o teste para evitar que afetem os resultados do teste

• Todos os testes foram realizados em 800 x 600 x 256 cores

  Configuração de teste

Processador(es):	AMD K6/233 ANR @ Núcleo de 3,2 V
Revisão da placa:	Tyan Titan Turbo ATX-2 Revisão B
Revisão da Bios:	Award PnP BIOS Tyan Titan Turbo ATX-2 Rev. 1.05
RAM:	1 x 64 MB Advanced Megatendências ECC SDRAM DIMM
Discos rígidos:	Caviar Western Digital AC21600H
Placa de vídeo:	Matrox Millennium (2 MB WRAM)
Drivers Busmaster EIDE:	Drivers Microsoft DMA 4.00.950B
Drivers da placa de vídeo:	MGA Millennium 4.03.00.3410
SO:	Windows 95 Service Release 2

  Os resultados

Aqui estão eles:

            O sistema de teste 1 foi executado usando o AMD K6/233 a 100 MHz x 2,0

            O Test System 2 foi executado usando o AMD K6/233 a 66MHz x 3.0

Teste	Sistema de teste 1 100MHz x 2,0	Sistema de teste 2 66MHz x 3,0	Aumento de desempenho em barramento de 66 MHz
Testes em Business Winstone 97 (MAIOR é melhor)
Database 97:	5.02	4,49	11,8%
Processamento de Texto/Planilha 97:	4,92	4,53	8,6%
Tempo de cópia de disco (menor é melhor)
Mover arquivo de 100 MB:	51,85s	52,50s	1,2%
Mover arquivo de 100 MB_2:	58,51s	60,00s	2,4%
Quake 2 Frame Rate (MAIOR é melhor)
Demo Demo1: 640 x 480:	10,0 fps	9,0 fps	11,1%
Demo Demo1: 320 x 240:	19,3 fps	17,2 fps	12,2%
Demo Demo2: 640 x 480:	9,2 fps	8,3 fps	10,8%
Demo Demo2: 320 x 240:	17,8 fps	16,0 fps	11,3%
Truespace 2 - Tempo de renderização 3D (menor é melhor)
Cena padrão:	7,63s	8,70s	12,3%
Cena do escritório:	21,85s	24h10	9,3%

  Interpretando os Resultados
            Na maioria das situações, a velocidade do barramento de 100 MHz proporcionou um aumento no desempenho de cerca de 10 a 12% na mesma velocidade de clock em relação à velocidade do barramento de 66 MHz. Isso pode ser esperado e é uma melhoria considerável quando comparado ao aumento praticamente inexistente que o barramento de 100 MHz fornece quando usado com sistemas Pentium II. A razão para isso é bastante óbvia. Como mencionado anteriormente, os sistemas Socket-7 mantêm seu cache de nível 2 (o cache é basicamente uma memória ultrarrápida onde os dados usados ​​com frequência podem ser armazenados para facilitar o acesso) funcionando na velocidade do barramento para a qual sua placa-mãe está configurada. Na maioria dos casos, essa velocidade é de 66MHz. Ao forçar os limites do seu sistema usando a velocidade de barramento de 100 MHz, conforme testado aqui, seu cache L2 pode ser acessado a uma velocidade de clock 50% maior do que anteriormente (100 MHz vs 66 MHz).

            Com a arquitetura Slot-1 do Pentium II, as coisas são um pouco diferentes quando se trata de como a velocidade do cache L2 é derivada. Você já deve ter ouvido falar do termo Dual Independent Bus (DIB pra abreviar) em essência, esta arquitetura DIB que o Pentium II usa permite que seu cache L2 opere fora da CPU, de forma a reduzir custos, mantendo uma conexão direta de alta velocidade para o cache L2 mantendo-o no Cartucho da CPU, para aumentar o desempenho. Portanto, a velocidade em que o cache L2 opera em um sistema Pentium II é igual, não à velocidade do barramento, mas à metade da velocidade do clock do processador. É por esta razão que o Pentium II não é afetado dramaticamente por velocidades de barramento mais altas, porque em 100 x 3.0 e 66 x 4.5, o cache L2 do Pentium II ainda opera em 150MHz. Os únicos dispositivos que recebem o benefício do barramento de 100 MHz nesse caso são sua memória principal e quaisquer dispositivos AGP/PCI que você possa ter.
            A melhor solução geral para estender a vida útil dos sistemas Socket-7 seria colocar o cache L2 na CPU ou em um barramento secundário rodando na metade da velocidade da CPU (muito parecido com o Pentium II), mantendo a compatibilidade com versões anteriores do Socket -7 arquitetura. Embora mudanças como essa tenham sido propostas para futuros processadores da AMD e Cyrix, ainda não vimos nenhuma evidência concreta de que isso tenha sido feito. A AMD afirma que seu K6-3D+ terá 256 KB de cache L2 no chip rodando na velocidade do clock, mas teremos que esperar seu lançamento ainda este ano para confirmar isso.

            Com os resultados que temos aqui, os aplicativos que receberam o maior aumento no desempenho da velocidade do barramento de 100 MHz foram aplicativos que fizeram uso extensivo de uma combinação de poder de processamento bruto, E/S e acesso a disco pesados ​​e manipulação gráfica. Os testes Database 97, Truespace Rendering Tests e Quake 2 Gaming Tests foram os que mais se beneficiaram da maior velocidade do barramento. O Processamento de Texto/Planilha 97 também foi afetado, apenas em menor grau, enquanto o Tempo de Cópia de Disco mal ficou em média um aumento de 1,8% no desempenho, quase imperceptível. Quando o barramento de 100 MHz chegar oficialmente, podemos esperar resultados semelhantes em nosso uso do mundo real de sistemas usando a velocidade do barramento de 100 MHz. A parte complicada será comprar SDRAM que funcione na velocidade de barramento mais alta... mas esse é o único problema?
Sobre aquele Cache L2...
            Aqui está um ponto interessante muitas vezes esquecido quando se considera a estabilidade e confiabilidade de uma placa-mãe na velocidade de barramento de 100MHz, cache L2. Como o cache L2 é um componente da placa-mãe que funcionará nessa alta frequência, serão necessários alguns módulos de cache de alta qualidade para acompanhar a velocidade. É duvidoso que teremos que nos preocupar muito com a qualidade do cache L2 usado em placas-mãe que suportam essa configuração, já que durante a fase de projeto de uma placa-mãe o protótipo é submetido a um rigoroso processo de testes em que o cache L2 permanece habilitado. Se a placa-mãe suporta oficialmente a velocidade do barramento de 100 MHz, você pode esperar que ela funcione corretamente na velocidade do barramento, desde que você tome a iniciativa de garantir que os componentes que você usa com a placa-mãe também funcionem corretamente na velocidade do barramento de 100 MHz. Não é realmente uma boa prática para um fabricante de placa-mãe vender uma placa-mãe que não funciona em uma configuração suportada, então eu não me preocuparia muito com isso. A questão aqui é: seus periféricos aguentam o calor a 100MHz?
  Conclusão
            Nos próximos meses veremos muitas placas-mãe aparecerem com suporte, oficial ou não, para a velocidade de barramento de 100MHz. Embora você não precise esperar que o AMD K6-3D aproveite essa velocidade de barramento, fazê-lo funcionar com os processadores Socket-7 atuais pode ser um pouco mais complicado do que você imagina. Embora o barramento de 100 MHz tenha sido altamente esperado por algum tempo, agora que está quase aqui é hora de olhar além disso... você pode dizer barramento de 133 MHz? Quem será o primeiro a quebrar mais uma vez a barreira do limite de velocidade da Intel, tão rápido quanto possa ser, com outra configuração não oficial muito parecida com a velocidade do barramento de 75MHz em comparação com a frequência de 66MHz? A corrida começou mais uma vez...