Nel mese di Settembre abbiamo presentato, con questo articolo, la nuova soluzione chipset VIA per processori AMD Athlon 64. K8T890, questo il nome scelto da VIA per il nuovo chipset, è il primo modello per processori AMD Athlon 64 e Athlon 64 FX a supportare le schede video PCI Express 16x, standard che ha fatto ufficialmente il proprio debutto sul mercato lo scorso mese di Giugno con i chipset Intel Grantsdale 915 e Alderwood 925X.

In occasione di quella preview abbiamo ribadito come fosse estremamente importante, per AMD, che un partner quale VIA lanciasse una piattaforma per le proprie cpu dotata del supporto ufficiale alle schede PCI Express. Se dal lato retail la diffusione di soluzioni PCI Express è ancora abbastanza limitata, tutti gli OEM stanno costruendo sistemi basati su questa tecnologia: avere schede madri Athlon 64 per sistemi PCI Express rappresenta per AMD un importante obiettivo proprio in questo segmento di mercato, fondamentale per ottenere elevati volumi di vendita.

NVIDIA è uno dei partner principali di AMD nello sviluppo di piattaforme chipset per processori Athlon: la serie di chipset nForce ha caratterizzato moltissime schede madri Socket A prima, e socket 754-939 in seguito, sino a giungere all'attuale serie di chipset nForce 3 250Gb e nForce 3 250 Ultra. Il passaggio successivo, per il produttore californiano, era ovviamente quello di proporre una soluzione chipset dotata di supporto al nuovo standard PCI Express, in particolare pensando alle più recenti schede video PCI Express 16x che la stessa NVIDIA propone sul mercato.

Oltre a questo, è necessario precisare un secondo elemento. NVIDIA ha presentato, negli scorsi mesi, la propria tecnologia SLI che permette di utilizzare due schede video PCI Express identiche in parallelo, ottenendo un netto boost prestazionale che in alcuni casi specifici può avvicinarsi al raddoppio delle prestazioni. L'unica piattaforma chipset in grado di supportare questa configurazione è quella Tumwater di Intel, specifica per sistemi Xeon biprocessore: si tratta di un setup costoso, adatto solo a soluzioni workstation ma non a gamer particolarmente esigenti.
Oltretutto, da un punto di vista puramente prestazionale la piattaforma Xeon non è la scelta ideale per applicazioni 3D, gaming o professionale, spinte al punto da richiedere due schede in modalità SLI. E' evidente come NVIDIA, partner di AMD con i propri chipset nForce e sviluppatrice della tecnologia SLI per le proprie schede video top di gamma, dovesse proporre una propria soluzione chipset con supporto a 2 schede video PCI Express.

La famiglia di chipset nForce 4 che NVIDIA quest'oggi presenta ufficialmente nasce quindi per soddisfare questo duplice obiettivo: avere una piattaforma per cpu Athlon 64 con supporto PCI Express, e fornire con il modello nForce 4 SLI una piattaforma per configurazioni SLI abbinate a cpu AMD Athlon 64, oltre che Opteron per sistemi workstation Open GL.

NVIDIA e VIA non sono le uniche aziende coinvolte nello sviluppo di soluzioni PCI Express per processori AMD: se SiS è uno storico partner di AMD nello sviluppo di piattaforme chipset, è di sicuro interesse il ritorno di ATI nel segmento dei chipset discreti per processori Athlon 64. Nelle prossime settimane il produttore canadese presenterà ufficialmente la propria soluzione RS480, vista all'opera in forma di prototipo già al Computex 2004 di Taipei lo scorso mese di Giugno e ora pronta per il debutto sul mercato.

NVIDIA annuncia quest'oggi 3 distinte versioni di chipset nForce 4:

• nForce 4: è la versione base del chipset, destinata a schede madri Socket 754 e Socket 939 di fascia entry level. Include supporto ad hard disk Serial ATA 1,5 Gbit/secondo, 10 porte USB 2.0 e alle funzionalità Raid avanzate implementate da NVIDIA, oltre all'immancabile scheda di rete Gigabit.
• nForce 4 Ultra: top della gamma nForce 4, supporta tutte le funzionalità avanzate del chipset tra le quali sono da segnalare il controller Serial ATA 3 Gb/s, il tool Active Armor per il monitoraggio dinamico dei software eseguiti nel sistema oltre alle restanti caratteristiche già segnalate per la versione nForce 4 base.
• nForce 4 SLI: derivata dal chipset nForce 4 Ultra, la versione SLI aggiunge alle caratteristiche viste poco sopra il supporto alla tecnologia SLI, con la quale è possibile collegare tra di loro due schede video PCI Express 16x funzionanti in parallelo.

Una menzione particolare merita il supporto PCI Express, integrato in tutte e 3 le versioni di chipset anche se con alcune differenze. I chipset nForce 4 e nForce 4 Ultra supportano 20 linee PCI Express, configurate in un canale da 16 linee per la scheda video e 3 canali 1x per periferiche di altro tipo, quali controller o schede di rete. La versione nForce 4 SLI gestisce 20 linee in modo completamente flessibile: quando nel sistema è montata una sola scheda video 16 linee vengono riservate alla scheda video PCI Express; qualora invece le schede montate siano 2, in modalità SLI, il sistema dinamicamente distribuisce le 16 linee in 2 blocchi da 8, uno ciascuno per ogni scheda video installata.

NVIDIA ha rilasciato alcune indicazioni di massima sui prezzi delle schede madri basate sulle differenti versioni di chipset nForce 4. Il modello base verrà utilizzato per soluzioni dal costo entro i 100 dollari, mentre per il modello Ultra i prezzi delle schede madri varieranno tra i 100 e i 150 dollari a seconda della dotazione accessoria scelta dal produttore. Per il modello nForce 4 SLI, infine, NVIDIA prevede una fascia di costo variabile tra i 150 e i 200 dollari a scheda.

La seguente tabella riassume le caratteristiche tecniche delle 3 versioni di chipset nForce 4 che NVIDIA rende disponibili sul mercato:

NVIDIA ha molto investito nello sviluppo di un controller Serial ATA che si distinguesse dalle soluzioni dei propri concorrenti. Per il chipset nForce 4 ha ripreso la struttura già vista nel modello nForce 3 250, integrandola con alcune nuove funzionalità.

Il controller, innanzitutto, permette di gestire sino ad un massimo di 4 hard disk Serial ATA; per i modello nForce 4 Ultra e nForce 4 SLI il controller gestisce anche la modalità Serial ATA 3 Gb/s, che raddoppia la bandwidth massima teorica a disposizione degli hard disk rispetto all'implementazione Serial ATA-150. Oltre ai 4 hard disk Serial ATA, nForce 4 gestisce contemporaneamente anche un massimo di 4 hard disk Parallel ATA, con il notevole vantaggio di poter utilizzare indifferentemente hard disk Parallel ATA e Serial ATA per creare configurazioni Raid.

Le modalità disponibili sono quelle Raid 0, Raid 1 e Raid 0+1, oltre all'immancabile JBOD (Just a Bunch of Disk) che combina gli hard disk tra di loro facendo in modo che vengano visti dal sistema come un unico grande disco, dalla capienza complessiva pari alla somma delle capienze dei singoli dischi. Non è disponibile la modalità Raid 5, sicuramente interessante in funzione dell'elevato numero di hard disk che possono essere collegati al sistema contemporaneamente ma secondo NVIDIA riservata ad utenti che prediligono utilizzare controller esterni.

Il controller Serial ATA integrato nel chipset nForce 4 è, in realtà, composto da due differenti controller operanti in parallelo. Questo permette di ottenere interessanti boost prestazionali quando vengono utilizzati, in configurazione Raid, tutti e 4 i dischi Serial ATA collegabili: ogni controller gestisce 2 hard disk, permettendo di sfruttare al meglio la bandwidth massima teorica a disposizione. NVIDIA dichiara interessanti benefici per questa architettura rispetto agli approcci dei concorrenti, in modo particolare quando sono utilizzati 4 hard disk Serial ATA contemporaneamente.

Il controller Raid permette di assegnare uno o più hard disk quali hot spare, cioè dischi di ricambio; qualora uno dei dischi presenti nella catena Raid dovesse cessare di funzionare correttamente, il disco hot spare verrà automaticamente inserito all'interno della catena Raid in sostituzione del disco danneggiato, senza la necessità di dover fermare il sistema durante l'operazione di sostituzione e di ripristino dei dati. Ovviamente, questa funzionalità opera solo con quelle configurazioni Raid che prevedano il mirroring dei dati, quindi Raid 1 e Raid 0+1.

La funzionalità di Morphing, inoltre, permette di cambiare la propria configurazione Raid in favore di un'altra, senza la necessità di effettuare un backup dei dati e la reinstallazione del sistema operativo come abitualmente richiesto con altri tipi di controller. Questa funzionalità richiede ovviamente che la catena di destinazione sia grande almeno quanto quella di partenza; inoltre sussistono alcune limitazioni sulle modalità Raid utilizzabili in quanto non si possono utilizzare catene JBOB, oppure convertire da Raid 0+1 a Raid 1.

In caso di malfunzionamento di un disco, da sistema operativo viene inviato un messaggio di errore che segnala quale sia l'hard disk danneggiato: la schermata riprodotta è come quella qui raffigurata, indicante con una bordatura in rosso il canale Serial ATA al quale è collegato l'hard disk difettoso. Questo permette di trovare immediatamente quale sia l'hard disk da sostituire, evitando di dover scollegare uno ad uno tutti i dischi collegati al sistema prima di trovare quello con problemi.

E' sicuramente da apprezzare lo sforzo fatto da NVIDIA nel fornire un controller storage capace di supportare un elevato numero di hard disk e varie modalità Raid, completamente configurabile da sistema operativo attraverso un pratico pannello e che permette di variare il setup Raid scelto qualora intervengano esigenze di archiviazione differenti in un secondo tempo, senza la necessità di effettuare backup dei dati e/o reinstallare il sistema operativo.

Active Armor è il nome con il quale NVIDIA indica un nuovo set di funzionalità legate alla sicurezza della propria rete, introdotte per la prima volta all'interno del chipset nForce 4. Il modello nForce 3 250 aveva inizialmente introdotto un firewall hardware, capace di intervenire a prevenire possibili attacchi al proprio sistema utilizzando il meno possibile la potenza di calcolo del processore, lasciata disponibile per altri utilizzi.

Active Armor opera sulla base di una specifica componente hardware, integrata all'interno del chipset nForce 4, che analizza dinamicamente il traffico operato sulla scheda di rete Gigabit integrata nel chipset nForce 4, bloccando l'esecuzione di pacchetti di dati potenzialmente pericolosi.

Sulla sinistra è riprodotto il funzionamento tipico di un firewall software; sulla destra il firewall NVIDIA con Active Armor. Si nota chiaramente come buona parte del processo di firewall venga svolto, nell'approccio NVIDIA, all'interno del chipset in hardware. L'occupazione del processore resta quindi mediamente limitata al 10%, contro un valore di circa il 75% della soluzione software.

Questo approccio permette, ad esempio, di avere un basso impatto sulla giocabilità con un titolo 3D qualora si scelga di giocare lasciando il firewall attivo; lo stesso non accade con soluzioni software, in quanto durante l'utilizzo arrivano ad utilizzare una percentale consistente delle risorse del processore anche se questo è uno dei modelli dalla frequenza di clock più elevata. L'elevata occupazione del processore porta ad un generale rallentamento del gioco, anche se si utilizza una scheda video di fascia alta, in quanto diventa proprio la potenza di elaborazione del processore il collo di bottiglia ai frames.

Qualora un'applicazione richieda di accedere alla rete, Active Armor ne verifica la natura chiedendo al'utente se autorizzarne o meno l'esecuzione; il software riesce ad interpretare il tipo di applicazione, indicando con varie tonalità di colori (come un semaforo) se il software può essere eseguito senza correre rischi, o se si tratti di un'applicazione potenzialmente pericolosa. Un approccio di questo tipo si rivela indubbiamente molto utile per gli utenti meno esperti, tipicamente quelli che vanno incontro ai rischi più grandi quando viene mandato in esecuzione del software potenzialmente pericoloso.

Nell'ottica di catturare l'attenzione degli utenti più appassionati, NVIDIA ha cercato di proporre una serie di tool diagnostici e di ottimizzazione per i propri chipset. L'implementazione di questi software, tuttavia, è sempre stata competenza dei vari produttori di schede madri e mai integralmente dipendente da NVIDIA. Per i chipset nForce 4 NVIDIA prosegue in questa direzione, introducendo un tool specifico adatto a tutte e 3 le versioni di chipset nForce 4. nTune è il nome di questa utility, con la quale è possibile non solo interagire a modificare da Windows i parametri di funzionamento di memoria e processore ma ottenere molte più informazioni, indispensabili per l'ottimale funzionamento di tutto il PC.

Come si nota chiaramente dal pannello di controllo, nTune permette di effettuare varie operazioni sul sistema tra le quali monitorare le funzionalità principali, aggiornare il bios, ricercare la soluzione ad eventuali problemi di funzionamento e, da ultimo, misurare le prestazioni del sistema.

Il pannello NVPerformance riporta le prestazioni del sistema in formato grafico; è possibile misurare sia le prestazioni generali, che quelle specifiche di uno o più sottosistemi. Il tool permette anche di effettuare un auto-tuning, cioè una procedura automatica di ottimizzazione del sistema, alla ricerca delle migliori configurazioni per ottenere le più elevate prestazioni con memoria, sottosistema dischi o scheda video. L'auto-tuning opera su diversi elementi, tra i quali le frequenze di clock, i timings di accesso della memoria e il registro di configurazione del sistema operativo: questo processo può richiedere, in alcuni casi, anche alcune ore di test diagnostico prima di poter essere completato.

Molto interessante la possibilità di creare dei profili predefiniti, con i quali selezionare ad esempio le frequenze di lavoro di processore e chip video. Questa funzionalità si rivela utile qualora, ad esempio, si voglia far operare il sistema sempre alle massime prestazioni velocistiche, ma abbassare la frequenza di clock di chip video e processore quando si mandano in esecuzione film su DVD. Questo, nell'esempio, permette di abbassare la velocità di rotazione delle ventole e contenere il rumore complessivamente generato, obiettivo sicuramente apprezzabile qualora si voglia vedere un film e non essere disturbati dal sistema di raffreddamento.

Della tecnologia SLI di NVIDIA si è a lungo parlato negli ultimi mesi: essa permette di collegare due schede video NVIDIA PCI Express, identiche tra di loro, facendole lavorare in parallelo così da ottenere un notevole boost prestazionale. Di seguito un estratto da un nostro precedente articolo, nel quale è spiegato il funzionamento della tecnologia SLI di NVIDIA.

Contrariamente a quanto si possa pensare, la scelta del nome SLI da parte di NVIDIA non deriva dall’uso effettivo della vecchia tecnologia di 3dfx, ma è una semplice operazione di marketing. Nel dicembre del 2000, infatti, NVIDIA acquistò il core assets di 3dfx, compresi i diritti sui nomi. Lo SLI delle GeForce 6800 PCI Express sta per Scalable Link Interface e, nonostante sia anch’essa una tecnica di suddivisione del carico di lavoro tra due processori grafici, è basata su un principio completamente differente dal suo omonimo. Invece di far elaborare le linee pari dello schermo ad una GPU e quelle dispari all’altra, NVIDIA ha deciso di suddividere la scena orizzontalmente in due parti da assegnare alle due schede. La suddivisione non è necessariamente al 50%, ma varia dinamicamente da frame a frame. Il driver analizza l’immagine e definisce le percentuali da assegnare. Questo approccio permette di bilanciare in maniera ottimale il calcolo in quanto una suddivisione statica al 50% sarebbe risultata completamente inefficiente in casi, come nei simulatori di volo, dove, ad esempio, la zona inferiore dello schermo è solo un’immagine statica (l’abitacolo nel nostro caso) e quella superiore contiene moltissimi poligoni.

NVIDIA non ha distribuito, almeno al momento, nessuna reference board basata su chipset nForce 4 SLI: stando alle informazioni attualmente disponibili le prime soluzioni SLI verranno immesse sul mercato nel corso del mese di Novembre, con i primi partner quali Asus e MSI pronti a distribuire le proprie soluzioni. Ciò nonostante, NVIDIA ha rilasciato alcuni risultati prestazionali che dimostrano i benefici della tecnologia SLI, effettuati su un sistema Asus SLI con processore AMD Athlon 64 4.000+.

Gli incrementi registrati di commentano da soli: qualora il gioco e la risoluzione utilizzati siano fortemente limitati dalla pura potenza di elaborazione della scheda video, la tecnologia SLI permette di ottenere significativi boost, in alcuni casi anche superiori all'80%.

Qualora la risoluzione non sia tale da saturare la potenza di elaborazione della scheda video, l'utilizzo della tecnologia SLI non permetterà di ottenere boost in quanto i frames al secondo saranno limitati da altri fattori quali la potenza di calcolo del processore. Interessante segnalare come in alcuni casi un setup SLI con 2 schede video GeForce 6600 GT permetta di ottenere valori prestazionali superiori a quelli di una scheda video GeForce 6800 GT, ad un costo nel complesso pressoché equivalente.

scheda madre MSI con chipset nForce 4 SLI

L'alimentazione di un sistema dotato di due schede video collegate in modalità SLI può far sorgere alcuni dubbi: le schede video di fascia più alta, infatti, oltre che per le notevoli prestazioni velocistiche sono note anche per i consumi tutt'altro che contenuti. NVIDIA ha confermato che per utilizzare due schede video GeForce 6600 GT in modalità SLI è sufficiente utilizzare un alimentatore ATX standard, quindi da 350 Watt. Per configurazioni SLI con 2 schede video GeForce 6800, viceversa, è consigliato un alimentatore da 500 Watt.

La reference board giunta in redazione per i test è stata sviluppata direttamente da NVIDIA per uso interno, pertanto non è disponibile in commercio. Il design, tuttavia, riprende quello delle schede madri nForce 4 che verranno presentate da tutti i principali partner di NVIDIA. Nella metà superiore troviamo il Socket 939 della cpu, i 4 Slot memoria per moduli DDR400 e la circuiteria di alimentazione, con ben 6 coppie di Mosfet a garantire la necessaria alimentazione anche con processori particolarmente spinti.

Il chipset è ricoperto da un dissipatore di calore con ventola integrata, che ricorda molto da vicino i modelli utilizzati sulle schede video di alcuni anni fa.

L'alimentazione della scheda madre è garantita da un connettore ATX a 24pin, affiancato da un secondo supplementare a 4 pin; si tratta dello stesso approccio seguito per i processori Intel Pentium 4 Socket 775LGA, così da standardizzare il tipo di alimentatore

Analizzando in dettaglio la superficie della scheda è emerso un connettore molto particolare, serigrafato come "NEW_CARD": è posizionato tra i due Slot PCI Express 1x ma manca qualsiasi indicazione sulla sua finalità.

Durante i test sono stati utilizzati i seguenti componenti:

I test sono stati eseguiti con i seguenti criteri:

• l'hard disk è stato formattato e su di esso è stato installato Windows XP professional, patchato con Service Pack e tutti gli ultimi fix disponibili al momento dei test; sono stati caricati solo i driver necessari al corretto funzionamento del sistema operativo;

• ogni benchmark è stato eseguito per almeno 2 volte, prendendo come valore riferimento quello medio; se i risultati ottenuti sono parsi inattendibili o eccessivamente diversi tra di loro si è provveduto a rieffettuare i benchmark fino ad un massimo di 5 volte;

• al termine di ogni esecuzione dei benchmark il sistema è stato riavviato e l'hard disk deframmentato utilizzando il software Defrag contenuto in Windows XP Professional.

I risultati con giochi 3D meritano un commento approfondito. Se con Comanche 4 i risultati della piattaforma nForce 4 sono allineati a quelli della soluzione VIA K8T800PRO, con 3D Mark 2005 c'è un netto peggioramento dei risultati rispetto alle piattaforme concorrenti. E' presumibile, osservando l'andamento degli altri benchmark 3D e in generale di tutti i test eseguiti, che si tratti di un problema legato ai driver non finali, più che una limitazione del chipset.

NVIDIA consiglia di utilizzare, per questi test, la revision di driver Forceware 66.81: per mantenere uniformità con i test precedentemente eseguiti sono stati utilizzati i driver Forceware 61.77, che potrebbero non risultare la scelta ottimale in questo caso considerando l'utilizzo del bus PCI Express al posto di quello AGP 8x. In ogni caso, non consideriamo problematico questo risultato proprio perché è stata utilizzata una reference board e non un prodotto pronto per il debutto sul mercato.

Se confrontato con il predecessore nForce 3 250, il nuovo chipset NVIDIA nForce 4 pare più una naturale evoluzione che una architettura completamente nuova. La base di partenza, del resto, era già di ottimo livello: tra i chipset Athlon 64 con supporto AGP 8x il modello nForce 3 250 Ultra è indubbiamente il più completo quanto a caratteristiche tecniche.
Oltre ad introdurre il supporto alle schede video PCI Express 16x, NVIDIA ha provveduto ad affinare i punti di forza del progetto nForce 3 250: da questo sono scaturiti la funzionalità Active Armor per la protezione del sistema, il software nTool per il tweaking della scheda madre e la migliore gestione degli hard disk Serial ATA e Parallel ATA collegati al sistema.

Il vero punto di forza della nuova famiglia di chipset nForce 4 è, tuttavia, il modello nForce 4 SLI. Grazie a questo chipset NVIDIA potrà proporre una soluzione completa, schede video e piattaforma, per diffondere la propria tecnologia SLI sia ai professionisti della grafica professionale che ai videogiocatori più esigenti. Si tratta di configurazioni tutt'altro che alla portata della maggior parte degli utenti, ma è di sicuro interesse vedere il costo complessivo di schede madri capaci di supportare setup SLI scendere dagli elevati livelli attuali delle soluzioni per cpu Intel Xeon basate su chip Tumwater.

Nel complesso allineate alle aspettative le prestazioni velocistiche ottenute con la reference board nForce 4 Ultra messaci a disposizione da NVIDIA; rispetto alla soluzione MSI K8N Neo 2 dotata di chipset nForce 3 250 Ultra, utilizzata quale riferimento, la reference board rimane leggermente distanziata in tutti i test. Il divario è pienamente giustificato dal fatto che la reference board non è ottimizzata per le pure prestazioni velocistiche, ma serve quale base di analisi delle caratteristiche. A questo bisogna aggiungere le differenti interfacce video utilizzate, che possono aver influenzato in una direzione o nell'altra i risultati. E' presumibile, pertanto, che le schede nForce 4 che giungeranno nelle prossime settimane in commercio avranno prestazioni pressoché allineate a quelle delle piattaforme nForce 3 250 Ultra disponibili al momento.

AMD è stata in grado, negli ultimi mesi, di lottare ad armi pari con Intel nel mercato retail, sfruttando sia le difficoltà della propria concorrente che le potenzialità delle proprie cpu Athlon 64. Al momento attuale Intel e AMD si dividono in modo quasi uguale il mercato dei sistemi retail, e la prossima disponibilità di schede madri Athlon 64 dotate di supporto PCI Express non potrà che spingere queste cpu in modo sempre più forte anche nel segmento OEM.
E' quello che presumibilmente NVIDIA si augura, ovviamente assieme ad AMD. E il proliferare di soluzioni chipset PCI Express per cpu Athlon 64 fa pensare che questo possa essere ben più che un semplice obiettivo, ma un trend vero e proprio: VIA, come noto, ha introdotto la propria soluzione K8T890, SiS si prepara al debutto e dietro le quinte un ben noto produttore canadese di soluzioni video è ormai pronto per un importante ritorno nel settore dei chipset per cpu AMD.