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Aktuelle Pentium 4 Chipsätze im Überblick

/Hardware/Mainboards

DDR333 für den Pentium 4

Alternative zu RDRAM?

In zahlreichen Internetforen ertönt immer wieder die Frage: "Welches Mainboard und welcher Hauptspeichertyp sind für ein neues Pentium 4 System geeignet?". Um diese Frage klären zu können, bedarf es eines kurzen Ausflugs in die Theorie. Der Pentium 4 ist über einen so genannten Front Side Bus, kurz "FSB", an die Außenwelt angebunden. Dieser Bus kann bis zu vier 64-Bit Datenwörter pro Taktzyklus übertragen. Man spricht deshalb auch von einem quadpumped Bus. Die derzeitigen Pentium 4 Prozessoren sind mit einem 100 MHz oder 133 MHz schnellen FSB ausgestattet. Nach der Vervierfachung der Datenrate wird aus 100 MHz = FSB400 und aus 133 MHz = FSB533. Über den Bus können also maximal übertragen werden:

  • 64 Bit = 8 Bytes * 4 * 100.000.000 Hz = 3.200.000.000 Bytes/s = 2,98 GB/s bei FSB400 und

  • 64 Bit = 8 Bytes * 4 * 133.333.333 Hz = 4.266.666.656 Bytes/s = 3,97 GB/s bei FSB533

Diese im Vergleich zum Sockel-A Athlon doppelt so hohe Bandbreite gilt es nun mit einem schnellen Chipsatz und einem schnell angebundenen Hauptspeicher auszulasten. Nur so kann der Pentium 4 sein volles Potenzial ausschöpfen. Doch welcher Hauptspeichertyp kann so schnell arbeiten? Derzeit kommen folgende Speichertypen in Frage:

  • gewöhnliches SDRAM als PC133: 0,99 GB/s

  • DDR-SDRAM PC2100 mit 133 MHz: 1,99 GB/s

  • DDR-SDRAM PC2700 mit 166 MHz: 2,48 GB/s

  • inoffiziell da nicht spezifiziert DDR-SDRAM mit 200 MHz: 2,98 GB/s

  • RDRAM PC800 mit 400 MHz: 1,49 GB/s

  • RDRAM PC1066 mit 533 MHz: 1,99 GB/s

Offensichtlich ist kein Speichertyp allein in der Lage, den Bandbreitenhunger von 2,98 GB/s bzw. 3,97 GB/s des Pentium 4 zu stillen. Die Lösung besteht in einem Trick: man nehme zwei herkömmliche RAM-Kanäle und binde diese zusammen an den Chipsatz an. Dann verdoppelt sich die effektive Bandbreite des Speichers. Siehe da: 2x RDRAM PC1066 ergeben 3,98 GB/s, dies passt genau zum Pentium 4 mit FSB533. 2x RDRAM PC800 ergeben 2,98 GB/s, dies passt genau zum Pentium 4 mit FSB400. So war die Überlegung von Intel, als sie im Jahr 2000 das Pentium 4 Design der Welt vorstellten. Der Pentium 4 wurde um und für zweikanaliges RDRAM entwickelt. Bis heute stellt der i850E Chipsatz mit zweikanaligem PC1066 RDRAM die überlegen schnellste Plattform für den Prozessor dar. Leider konnte sich RDRAM aus wirtschaftlichen Gründen nicht im Markt durchsetzen. Die benötigten Speicherbausteine waren einfach in der Anfangsphase viel zu teuer.

Der Markt forderte stattdessen den billigeren Speichertyp SDRAM. Davon gibt es mittlerweile als Weiterentwicklung DDR-SDRAM, der effektiv die Bandbreite verdoppelt. Auch DDR-SDRAM kann man mit zwei Kanälen anbinden, so dass schon 2x PC2100 mit 3,97 GB/s die schnellsten Pentium 4 ausreichend schnell bedienen könnte. Das Problem ist jedoch, dass bei SDRAM-Speichertypen die Anbindung der Speicherbausteine parallel erfolgt. Das heisst, jeder Speicherbaustein hat seine eigenen Leitungen zum Chipsatz. Bei zwei Kanälen kommt DDR-SDRAM also auf 64 * 2 = 128 Datenleitungen. RDRAM benötigt für die selbe Leistung nur 16 * 2 = 32 Datenleitungen. Sie fragen sich nun sicher: "Was interessiert mich das? Das ist ein Problem der Mainboardentwickler." Das Problem besteht aber darin, dass so viele Leitungen sehr viel Platz auf dem Mainboard beanspruchen und die Platinen und Chipsätze teurer machen. Der hohe Platzbedarf senkt die möglichen Funktionseinheiten, die auf dem Board verlötet werden können. Dabei geht die Entwicklung dahin, noch mehr Leistung und mehr Funktionen auf immer kleinerem Raum und immer billiger bereitzustellen. Diesem Trend läuft zweikanalige DDR-SDRAM Anbindung deutlich entgegen, weshalb sich die Chipsatz- und Mainboardhersteller lange Zeit gesträubt haben, dies in den Massenmarkt bringen.

Erst Mitte 2003 wird es soweit sein, dass Intel mit den Springdale- und Canterwood-Chipsätzen selbst zweikanalige DDR-SDRAM Chipsätze für den Massenmarkt anbietet. Bis dahin bleiben sie offiziell dem Workstationmarkt vorbehalten. In der Gegenwart dominieren die Chipsätze mit einkanaligen DDR-SDRAM Anbindungen. Diese bieten zwar nicht die Bandbreiten ihrer großen zweikanaligen Brüder, kommen aber immerhin auf die Hälfte. Wenn der Chipsatz den asynchronen Betrieb von Speicher ermöglicht, können auch einfach schneller getaktete Module eingesetzt werden, die die Situation zumindest lindern helfen. Durch die asynchrone Anbindung geht zwar Geschwindigkeit verloren, dies wird jedoch durch den schnelleren Speicher meistens wieder ausgeglichen. Derzeit ist PC2700 DDR-SDRAM breit und billig verfügbar, so dass Mainboards mit Unterstützung für diesen Speicher den Mainstream darstellen. PC2700 kann den Pentium 4 Bus zwar nur zu 83 % (FSB400 CPUs) bzw. 63 % (FSB533 CPUs) auslasten, dies ist jedoch immer noch ein gutes Stück mehr als die 50% Auslastung bei synchronem Betrieb. Aktuelle Pentium 4 Chipsätze für einkanaliges PC2700 sind z.B. der i845PE von Intel, der VIA P4X400 sowie der SiS648. Mit Boards auf Basis dieser Chipsätze sowie auf Basis des Workstationchips E7205 beschäftigt sich dieses Review.

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