微型机与应用
MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS
1999年 第18卷 第1期 Vol.18 No.1 1999



100MHz的440BX芯片组
章强
　　摘　要：主要介绍Intel公司新近发布的支持100MHz外频的440BX AGPset，同时详细分析了在使用内建该芯片组的主板时必须注意的一些问题。
　　关键词：PentiumⅡ　100MHz外频　440BX芯片组
　　自从1997年5月Intel发售Pentium Ⅱ以来，所有的PⅡ(包括PⅡ233、PⅡ266、PⅡ300、PⅡ333)只能支持66MHz总线频率，PⅡ在PC100规格上给人留下滞后于Socket 7的印象。然而在1998年4月16日，Intel公司发布了支持100MHz外频的Pentium Ⅱ350/400MHz的Deschutes处理器，但该类处理器必须借助于新的芯片组支持，而配合Pentium Ⅱ350/400MHzCPU工作的芯片组是同时推出的440BX AGPset，它是Intel 第1套既支持66MHz又支持100MHz外频的芯片组，它可充分发挥Pentium Ⅱ350/400MHz的性能，是PⅡ步入100MHz系统规格的重要产品。440BX拥有440LX芯片组的所有功能，包括支持AGP和ACPI能源管理，而且同时兼容100MHz和66MHz系统规格，除可使用最新的Pentium Ⅱ 350/400MHz CPU之外，亦可使用原先发布的Pentium Ⅱ233～333MHz的CPU。
1　440BX芯片组功能
　　440BX芯片组由82443BX主桥(Host Bridge)芯片和82371EB(PⅡX4E)I/O芯片组成。
　　1.主芯片82443BX的功能：
　　.支持单/双Pentium Ⅱ处理器；
　　.64位总线接口GTL+：其最大总线工作频率为100MHz。GTL+总线主要提供对SMP结构的充分支持，它能显著地提高操作系统和应用程序在多线程和多任务环境下的性能。
　　.64位主内存接口，为SDRAM优化。82443BX集成了内存控制器，支持下面的功能：
　　内存类型：SDRAM或EDO RAM(笔记本电脑专用)；
　　内存容量：8～512MB(1GB with Registered DIMMs)；
　　寻址类型：对称和非对称寻址；
　　支持ECC。
　　.32位主PCI总线接口，集成PCI仲裁器。
　　.具有133MHz数据传送能力的AGP接口，AGP规格1.0版本。支持同步AGP接口，使用133MHz AGP设备时，理论上可达到500Mb/s的传输速率。
　　.在所有接口之间都有数据缓冲器，以适应高数据流量和并发操作的需要。
　　.支持深绿电源管理功能。
　　2.PⅡX4E是一个高度集成的多功能芯片，其功能如下：
　　.PCI―ISA桥接器，PCI 2.1版本，支持3.3V和5V 33MHz PCI设备；
　　.支持深绿电源管理功能；
　　.增强的DMA控制器，中断控制器和计时器；
　　.集成IDE控制器，支持U1tra DMA/33；
　　.USB控制器，支持2个USB端口；
　　.系统管理总线，支持DIMM；
　　.支持外部I/O APIC(高级可编程中断控制器――Advanced Programmable Interrupt Controller)部件；
　　.支持即插即用。
2　440BX芯片组的特点
　　1.更宽的管道、更大的流量。由于把系统总线的带宽提高到100MHz，并使用100MHz SDRAM内存，使440BX芯片组不仅可提供更宽的通道，而且还能提供更快的数据流量，因而提高了系统性能。
　　2.使用QPA，提高了系统性能。Intel的4端口加速器(QPA――Quad Port Acceleration)提高了在Pentium Ⅱ、AGP接口、100MHz SDRAM和PCI总线之间的数据传输的带宽。440BX芯片组通过QPA在4个关键的地方提高了系统性能：
　　.改良的总线仲裁(Bus Arbitration)结构；
　　.更宽的系统级数据通道；
　　.动态开放式页面存储器(Dynamic open page memory)结构缩短了系统潜伏期；
　　.硬件支持ECC存储器，提高了可靠性。
　　3.使主板设计更具弹性。440BX芯片组给主板设计者在设计66MHz和100MHz系统时提供了更大的弹性，现在1个基本的主板也可设计为支持所有的Pentium Ⅱ CPU(从233～400MHz)。它可以在软件开发和兼容性测试方面节省大量资源。
　　4.消除了桌面PC和笔记本电脑间的差距。440BX芯片组支持移动系统(笔记本电脑)用Pentium Ⅱ CPU处理器，它使移动系统可以从APM(高级能源管理――Advanced Power Management)和WFM(连线管理――Wired for Management)中受益，在网络上使移动系统的功能同桌面系统一致。
　　5.配合使用i740显示卡时，可以得到最佳的3D、多媒体和游戏平台，但与V00D00Ⅱ还有较大距离，只能定位在中低端应用。与Intel的CPU和芯片组配合兼容性极佳。
　　6.440BX另一个改进的地方，就是最多可支持1GB的主内存，能够满足作为服务器应用的要求，并且具有笔记本电脑用的节电控制功能。笔记本电脑用的440BX是第1套将Pentium Ⅱ CPU引入笔记本电脑的芯片组。
　　7.440BX芯片组同LX芯片组最主要的不同就是它能稳定地运行在100MHz的“前侧总线”(front side bus)上，同时它最多可以支持4个Pentium Ⅱ CPU，而不是LX的2个。同LX一样主板上不带L2 Cache，它的PⅡ及PⅡX4e也有一点点区别，等同于LX及TX的PⅡX4，只不过增加了对100MHz外频的支持。
　　8.Ram Timing功能的取消。一般来说，在过去Socket 7主板上，BIOS中Ram timing数值调得越低(也就是timing越快)，主机板的速度就越高。但是如果把它们调得太低，系统也会死机或冲突或完全无法开机。现在BX主板使用SDRAM，根本不用去管这些设定，SDRAM不会有这方面的问题。因为普通10ns的SDRAM理论上最高可处理高达120MHz的外频，在75/83/100MHz的外频下，应该可以使用。所以很多主板生产厂家就在新的BX主板中取消了这一项BIOS设置。
3　使用440BX主板时须注意的一些问题
　　1.不要使用低于8ns速度的普通不带SPD的SDRAM内存。由于系统总线运行在100MHz的水平，以前10ns、12ns的普通SDRAM只能在66MHz、75MHz、83MHz、92MHz的总线频率上运行(当然如果将总线频率设在100MHz以下，包括人工设置或主板自动诊测，这些内存是没有问题的，但不能充分发挥Deschutes PⅡ和BX芯片组的优越性能)，因此必须使用符合PC100规范的带SPD(Serial Presence Detect)的高速内存。经过有关测试，这类内存可以稳定跑到133MHz。目前该型号的内存价格比较高，是普通SDRAM内存的2倍。
　　2.不要在BX芯片组的主板上使用PⅡ233、PⅡ266(包括Celeron)、PⅡ300、PⅡ333的CPU。尽管BX芯片组兼容66MHz、75MHz、83MHz、92MHz的总线频率，但为了发挥主板的最大性能，主板和CPU一定要般配，否则没有必要去买昂贵的BX主板。
　　3.购买BX主板时，一定要问清楚是否支持Celeron，即主板是否允许人工设置支持66MHz的总线频率。BX芯片可以自动鉴别PⅡ的种类，然后确定使用哪种总线频率(66/100MHz)，因此可能导致Celeron无法在BX主板上使用。根据Intel的设计，Celeron不支持100MHz总线频率，所以就需要1块不自动检查CPU类型并可以容许用户自行设置总线频率的BX主板(目前不是很多)。Intel生产的SE440BX主板就不支持将普通的仅支持66MHz外频的CPU强行超频到100MHz外频上运行，同时也不支持SDRAM时序调整功能。
　　4.在Socket 7的主板上，PCI总线是在系统总线频率的1/2下工作，如果总线频率强行提高到75MHz或83MHz，有些PCI卡就不能正常工作。虽然PCI 2.1规范，理论上可以支持66MHz工作频率，事实上只有很少的PCI卡能达到这个要求，大部分是按33MHz标准制造的。所以BX主板的BIOS设置就允许用户在100MHz的总线频率下，将PCI总线频率由原来的2分频改为3分频。PCI的总线频率为系统总线的1/3即33MHz，AGP的总线频率往往为系统总线的2/3即66MHz。这样对显示卡、硬盘就没有什么特殊要求，但如果用户系统总线超频到112(AGP为75MHz，PCI为37.5MHz)/133MHz(AGP为83MHz，PCI为43MHz)，要特别慎重，这时可能会因显示卡或硬盘不适应，造成经常死机或硬盘数据的永久丢失或显示卡烧毁。
　　5.不同BX主板对SPD信息读取后的优化和设定值不一样。大多数主板在读取SPD信息后，SDRAM时序设定为2(即7ns方式)，而有一些主板为了兼容品质较差的SDRAM有意将时序设定为3(即8ns)，如华硕P2B主板。这样如果默认它的设置就不能充分发挥BX芯片组高速内存的性能了。解决的方法是将BIOS设置中SDRAM CAS LATENCY TIME原设置的SPD读取方式优先，改为人工设置SDRAM时序。
　　6.CPU的B21脚是一个供BX芯片组识别的信号管脚，把它贴上胶带就会自动选择CPU的100MHz外频。根据Intel制定的PC100规范，主板上的BX芯片组应能自动诊测CPU的型号，并决定采用66MHz还是100MHz总线频率。一些主板遵循了这个规范，如果用户不在CPU的B21脚上粘上胶纸就无法进行超频；一些主板允许在一定范围内的超频，如检测到66MHz的PⅡ，就只允许主板在66MHz、68MHz、75MHz、83MHz外频上运行；如果检测出100MHz的PⅡ，就只允许主板在100MHz、102MHz、133MHz外频上运行。当然也有少数主板允许在66～133MHz之间所有频率上运行(如精英的最新型号)。这一种如果是免跳线的还会在主板的BIOS设置中加入100MHz外频、非100MHz外频的CPU选择，即使所用的不是100MHz外频，Pentium Ⅱ也可以在主板上跳成100MHz外频。对于喜欢超频的用户来说，当然这种主板最受欢迎。
　　7.此外，L2 Cache ECC的设定也会影响性能。打开L2 Cache ECC的功能会使处理器上的L2缓存的资料具有错误检查与更正的功能，但也会使得处理器整体的性能稍降。根据Intel的建议，外频100MHz时，最好将这个功能打开，以保证系统的稳定性和信息的正确。在测试中，我们发现有一些主机板的BIOS，虽然可以设定将L2 Cache ECC的功能打开，但是实际上却没有开启这项功能，换句话说，这些主机板上的这项功能是虚设的。台湾人编制了一个小程序可以用来检查L2 Cache ECC是否打开(读者需要可以向我索取)。
　　8.应该认识到BX主板所采用的100MHz总线频率，提高应用软件性能的幅度是有限的。Socket 7体系的100MHz的系统总线可以靠提升外频来使L2 Cache和内存的带宽大幅提高，从而提升整机的性能。Socket 7同Slot完全不同，它没有所谓的双独立总线。它的L2 Cache仍然在它的系统总线上，系统总线的提升会直接对其产生很大的影响。例如系统总线从66MHz提高到100MHz，这将L2 Cache的工作频率也提高了50%达到100MHz，它的性能相对原来66MHz总线频率有较大幅度的提高。但对于Pentium Ⅱ就不同了。
　　Pentium Ⅱ有一个很明显的特点，就是它的双独立总线(D.I.B)架构，其中1个是专门供其卡盒内部集成的L2 CACHE跑的总线，称为“背侧总线”，而另1个是系统总线，又称“前侧总线”。背侧总线由于在CPU的内部，因而可以不受系统总线的限制，基本上是按CPU的核心频率的一半来运行(其主要取决于L2缓存速度的高低)。比如Pentium Ⅱ 266的背侧总线是133MHz，L2 Cache就按这个速度运行，这比以往的L2 Cache(以前L2 Cache的速度就是总线频率)快了近1倍。这也是Pentium Ⅱ的性能同以往Socket 7的CPU相比有了较大程度提高的主要原因之一。不过它的前侧总线(在BX芯片组和350MHzPⅡ推出之前)还是跟以往的Socket 7一致，保持在66MHz，这就形成了1个瓶颈。Pentium Ⅱ大提速，将它的前侧总线提高到了100MHz，而它的“背侧总线”仍是按CPU核心频率的一半(甚至是1/3)在跑，相当于它的L2 Cache的运行频率实际上没有变，整个总线的提高也仅做到了系统总线上内存及周边设备存取速度的加快，而系统性能的提高是有限的。
　　名词解释
　　SPD：Serial Presence Detect(串行存在检测)，SDRAM内存的一种新规范。SPD设备是一个8脚的串行EEPROM芯片，焊在DIMM的正面右侧。芯片的大小约3mm×4mm，型号以24LC01B居多。其中存储着DIMM模块的容量、速度、电压、驱动能力以及行、列地址宽度等信息。BIOS在上电检测阶段读取这些参数，然后自动地调整CMOS Chipset Features(CMOS芯片集特性)屏中的有关选项，从而获得最高的性能和可靠性。
　　Celeron：一种除去二级缓存的PⅡ，目前只有266MHz和300MHz版本，价格较便宜。到笔者完稿时，Celeron已经出现一种带128MHz缓存的版本。
作者单位：江苏扬州职业大学(225001)
(收稿日期：1998-07-17)
