自从在推出nForce2取得极大成功之后，NVIDIA就一直成为了AMD平台最忠实支持者之一。就在PC平台逐步过渡到PCI-E时代之际，NVIDIA也为当红巨“芯”—K8准备了功能更齐全、性能更丰富的第四代nForce芯片组—nForce4，揭开了K8平台进入PCI-E时代序幕！
支持PCI Express
作者: 姑苏飘雪 myhard
自从在推出nForce2取得极大成功之后，NVIDIA就一直成为了AMD平台最忠实支持者之一。就在PC平台逐步过渡到PCI-E时代之际，NVIDIA也为当红巨“芯”—K8准备了功能更齐全、性能更丰富的第四代nForce芯片组—nForce4，揭开了K8平台进入PCI-E时代序幕！
一、探讨nForce4技术特性
虽说同样支持支持Socket 754/939/940的K8处理器，nForce4除了继承了最新推出nForce3 250 pro的众多优点如1000MHz HyperTransport总线、ATA133、SATA、混合RAID、USB2.0……之外，也有不少让人耳目一新的新技术、新功能。其中最大的改进就是支持PCI-E总线规范。
1、支持PCI Express
与nForce3相比，nForce4芯片组带来的一个重要的改变就是PCI Express插槽的出现：PCI与AGP界面都将由PCI Express所取代。PCI总线已经统治桌面PC整整12年的时间。但在此期间 PCI总线所能够提供的带宽始终停留在133MB/s的水平，而且所有的PCI设备只能共享这区区133MB/s的带宽、在任何一个时刻都只能有一个设备独占PCI总线，已经远远不能满足系统的需求。这时PCI Express总线应运而生。
PCI Express是英特尔在2001年IDF上推出的串行总线标准。与传统PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构相比，PCI Express最大的特点是在设备间采用点对点串行连接。“点对点”的工作方式意味着每一个PCI Express设备都拥有自己独立的数据连接，各个设备之间并发的数据传输互不影响，不需要向整个总线请求带宽，同时利用串行的连接特点将能轻松将数据传输速度提到一个很高的频率。
在传输速度上，由于PCI Express支持双向传输模式，因此连接的每个装置都可以使用最大带宽。PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括x1、x4、x8以及x16(x2模式将用于内部接口而非插槽模式)，其中X1的传输速度为250MB/s，而X16就是等于16倍于X1的速度，即是4GB/s。
但其实PCI Express还可以运行全双工模式，PCI Express图形接口将拥有两条专用信道，这意味着其速度即可以倍增至8GB/s。这就是所谓的PCI Express X16，它的主要任务是取代AGP成为下一代图形接口。
从相关资料来看，nForce4的PCI-Express 16接口可能可以支持8GB/s双工模式，而目前nVidia及ATi公布的PCI-Express显卡的传输带宽也只有4GB/s。因此nForce4的PCI-Express X16接口所提供的传输带宽实际值即使只有理论值的80%，仍有很大的富余。同时nForce4将会提供最多4个PCI Express x1接口，带宽达到了500MB/S。可以说，PCI Express总线的导入才是nForce4对K8平台架构最深远的影响所在—毕竟目前K8平台技术发展已经比P4平台有所滞后。
双卡合壁—支持SLI技术
2、双卡合壁—支持SLI技术
众所周知，GeForce6800Ultra 、GeForce6800GT、GeForce6600GT最大的亮点就是引入了双卡并行运行技术SLI技术。此技术可以让两款显卡同时对一个场景进行分工渲染，从而达到提升渲染速度、性能的目的。
不过要享用SLI技术，除了要显卡支持外，你还需要一款支持双PCI-E X16的主板。目前支持双PCI-E图形插槽的主板只有支持双Xeon处理器的工作站级别Intel E7525主板，此类主板的售价高达$500，而Xeon处理器的售价也相当惊人。当然这还不包括CPU、内存、硬盘等花费。但又有多少人能承受的起这么大的花销呢？(上面的还不包括双显卡、大功率电源的费用！)
因此GeForce6800Ultra 、GeForce6800GT、GeForce6600GT支持所谓的SLI功能对众多玩家用来说只能是镜中花、水中月，市面上根本是无鞍可配！面对这种景况，NVIDIA就只有自己先行解决了，幸好NVIDIA同时也生产芯片组。这时支持SLI的nForce 4芯片组就浮出了水面。
不过受最初原架构限制，nForce 4并不能支持双PCI-E X16。在使用一块显卡时，nForce 4自动设置到PCI-E X16模式，而使用双GeForce6800Ultra显卡实现SLI模式时nForce 4则通过一个切换功能将PCI-E X16转换成双PCI-E X8模式(注：IntelE7525主板所提供的SLI解决方案是x16+x4模式)。
之所以这样是因为nForce 4最初设计时，nForce4 并没有打算支持SLI，其所PCI-E接口只有20lanes，最大只支持x16或x8+x8模式，剩下的4lanes供其他扩展卡使用。因此，nVidia只仍在原nForce4的基础上增加了一个支持PCI-Expressx8的接口但配备x16规格的插槽，就可以使用两块PCI Express显卡，从而实现NVIDIA独门的SLI技术。不过，即便是双PCI-E X8模式，但每款显卡的PCI-E接口的带宽仍有4GB/s，刚好与当前nVidia的PCI-Express显卡的4GB/s的传输带宽相匹配。
与IntelE7525主板提供的x16+x4模式组合的SLI解决方案相比，nForce 4所支持双PCI-E X8更符合PCI-Express的技术特征，这是一个低成本，高效率的方案。对x16+x4方案而言，当只使用一块显卡时，x4的接口往往是浪费的，毕竟目前nForce4 SLI的潜在客户还是使用显卡为主；当使用两块显卡时，如果其中一块显卡工作在x4模式下，对性能的制约又比较明显，也影响了x16接口的显卡的发挥。
而nForce4 SLI的方案则灵活得多，当只有一块显卡时，它可以享受最大的带宽；当使用两块显卡时，它们都工作在PCI-E x8模式下，性能平衡，而且带宽的损失不大，都不亚于AGP8x的显卡。从这个角度看，“x8+x8”方案的性能很可能可以在SuperMicro主板的x16+x4方案之上。当然，由于它们分别面向AMD和Intel平台，故它们之间没有什么可比性。至少我们可以确定的是，前者的成本比后者低得多。
nForce4 SLI的直接竞争者应该是VIA的K8T890Pro。后者很可能是x16+x4的方案。(这个我们迟些时候再作介绍。)
nForce4 SLI将促进SLI的普及。目前GeForce6600GT的标准价格是199美元，消费者在一年之后，通过SLI进行升级，只需要花129美元甚至99美元。其中的差价绝对值回nForce4 SLI主板的价格。当然，虽然账可以那么算，但哪怕50美元(折合人民币超过400元)的初期投资还是难以令人接受—如果nForce4 SLI的价格太贵，消费者还是会放弃SLI的潜力的。
功能更强大的磁盘控制器
3、功能更强大的磁盘控制器
在磁盘功能上，nForce4也较nForce3 250有很大的增强。虽说目前的nForce3 250内置了SATA控制器，但最多只能支持4个SATA设备。而在nForce4中这个数字番了一番—最大可支持8个SATA设备，比I925X的还要多。同时，nForce4也是首款支持AHCI 1.0修订版—SATA II规范的芯片组。与SATA I相比，SATA II最大的特点是传输速率快了—达到了300 MB/s。
SATA II的300 Mbps传输规格看起来是相当诱人，但由于目前普通7200转的SATA硬盘的最大内部传输率仅仅达到85MB/s左右，一般的仅为70MB/s的水平，还不能满足SATA I的胃口需要，虽然我们期望可以在几年内看到超过100 Mbps的硬盘。因此，不少人认为nForce4所支持的SATA II功能在传输速率上实用意义仍并不是很大，但nForce4所支持的SATA II功能的意味并不仅仅局限于传输速率之上，而是在其附加功能上。
既然遵循Serial ATA Ⅱ，nForce4的磁盘控制器可以支持热插(Hot Plug)、硬件辅助本机命令排队(HW Assisted Native Command Queuing)、冷设备存在检测(Cold device presence detect)、活动LED生成(Activity LED generation)、交错起转(Staggered Spin-up)和端口增效器(Port Multiplier)等功能也就很自然了。
此外，本机命令排队(Native Command Queuing，NCQ)支持32级命令队列深度，是Serial ATA Ⅱ规范的重要组成部分，有望显著改善SATA硬盘的随机访问性能。另外一个值得关注的是nForce4可以会取消了对模拟主/从(Master/Slave)的支持，代之以将所有SATA设备处理为主(Master)的方式，因为前者在兼容早期软件的同时也付出了性能降级的代价。(而这也是SATA II规范的一大重要特征。)
在改进磁盘控制器的同时，nForce 4也继承了nForce 3中的优点，比如“混合RAID”的磁盘阵功能。“混合RAID”是nForce 3 Pro 250在原nForce 3 Pro 150的磁盘阵列的基础上引入的新磁盘阵功能---可以跨越SATA、PATA两种完全不同的平台组成RAID 0、1、0+1模式。“混合RAID”功能允许把一个SATA串行硬盘和一个PATA并行硬盘组建成RAID，而不象以前那样，必须在并行硬盘或串行硬盘内部组建磁盘阵列。
因此对于拥有PATA硬盘的用户来说，如果想享受最新的SATA技术、并且想组RAID，无需再购买两块SATA硬盘，只要购买一块SATA硬盘即可实现。用户安装在NVIDIA nForce驱动程序后，可以利用整合的NVRAID管理工具，来查看已经构建的RAID阵列的情况、或者绑定空闲硬盘到某个磁盘阵列中，最重要的功能则是重建损坏的RAID阵列。
硬件网络防火墙
4、硬件网络防火墙
近来，防“毒”功能似乎成为了最新K8平台的一大特色。在继Opteron整合防病毒功能之后，最新的nForce4同样将nForce3 250上的网络防火墙整合到芯片组中。不过，很多人都对NVIDIA在芯片组中整合的防火墙的实用价值提出了质疑，因为大家往常一般都利用第三方的软件防火墙技术来为电脑构建安全屏障，而很少有机会接触、使用硬件级别的网络防火墙。那么nForce4所提供网络防火墙与传统的防火墙相比有什么优势呢？—优先加载！
我们平常使用的软防火墙一般都是在系统启动后才加载。由于应用程序的加载优先级别不同，因此启动时候的执行顺序也就不一样。如果一些病毒在防火墙加载之前加载，那么防火墙就形同虚设。而nForce4所提供的硬防火墙却没有这种问题：因为系统在启动过程中，往往将硬件及硬件驱动程序放在优化执行级别。
因此当系统加载nForce4芯片组的驱动程序时nForce3 250所整合的防火墙功能也一并启动，从而解决了传统的软件网络防火墙的缺陷。不过，这种“安全”也是相对的，因为此功能仍需要“驱动程序”来“软”开启，如果一些智能病毒强制关闭这个“软”优先开启机制，同时nForce4所带来的防火墙解决方案也是身兼软硬两部分，可以通过升级芯片组驱动程序、不断的升级和优化防火墙的性能。这意味着你需要经常更新驱动才能让防火墙病毒库保持在最新状态。
可以说，将防火墙功能整合到芯片组之中是一种创新，相信也是未来发展趋势。
开辟专线支持千兆网卡功能
5、开辟专线支持千兆网卡功能
目前主板集成千兆网卡已经不是什么新鲜事儿了，因此nForce4也顺应了这个发展趋势。
nForce4芯片组仍象nForce3 250那样整合了千兆网卡功能，支持IEEE 802.3 MAC网络规格，但它的工作方式与以往的设计有所不同。传统上的千兆网卡通常由第三方如3Com、Broardcom等的独立芯片实现，是利用PCI总线进行数据的传输的。PCI总线的带宽是133.3Mb/s，远远不能不能满足千兆网卡1000M/s的胃口了。
所以NVIDIA在nForce4芯片组里采用了类似于Intel 875p芯片组CSA通道的设计，使千兆网卡能绕开PCI总线，直接和芯片组传输数据，而且由于网卡内置在芯片组里，传输的速率更是得到进一步的提升。虽然nForce4内置的千兆网卡不工作在PCI总线上，可是系统还是把它认作一个PCI设备。不过，从nVidia提供的测试数据来看，nForce4内置的千兆网卡的传输速率很快---几乎是工作在PCI总线上的其他千兆网卡的2倍多。同时，千兆网络功能可以与芯片组中硬件防火墙进行无逢组合，配合NVIDIA专用软件可以有效阻挡来自网络的攻击。
除了以上功能外，nForce4的其它功能也有所增强，比如支持的USB2.0增加到10个、增加对IEEE1394的支持、同时nForce4的音效功能也得到拓展，提供每秒20GFlops的处理能力，可支持Soundstorm2，兼容Dolby Digital 5.1，可支持5.1/6.1/7.1声道输出。
其中Soundstorm2是NVIDIA自己开发的HDAudio音效核心，同样兼容其它HD Audio标准。这是因为HD Audio是AC'97规范的接班人，属于旧版的AC'97 5.1改进版本。nVidia SoundStorm2对于杜比7.1采用硬件加速而非把处理任务推给cpu的软加速。
这就意味着在进行一些可以提供环绕音效的游戏时，硬加速声卡可以自己进行杜比7.1或者AC-3的解码，而不必过多的占用cpu资源。游戏厂商们已经开始在它们的产品中加入了杜比7.1的效果，目前市场上英特尔的I915、I925芯片组早已经做到了这一点，而在K8平台之上nVidia可以说是先行者之一。
而SoundStorm2还有一个优势所在就是它对于全部音频数据都采用自行硬件处理的方式，而此前相的集成声卡如Cmedia 和 Realtek则是把音频解码的重任完全推给了cpu来完成，这必然增加cpu的负担。这样一来，在游戏时，显示单元对于系统资源的享用就要受到声卡的影响，从而会对最终的画面帧速率带来影响。尤其是那些注重音效的游戏，如果你要享受高品质的声音效果，那么你势必要牺牲一部分帧速率。
除了NVIDIA之外，SIS、VIA也将有今年第四季度或明年年初推出自己的HD Audio 7.1解决方案。不过有消息说，无论是支持SLI版本的nForce4，还是针对主流市场版本的nForce4，都将不支持SP-10 (Soundstorm 2)。因此nForce4看起来并不象我们想像中那样吸人！
nForce4同门四杰
二、nForce4同门四杰
象此前的nForce3一样，nForce4也被根据不同的市场需求、价格定位划分成四个型号：包括nForce4、nForce4 Ultra、nForce4 SLI及nForce4 Pro。
其中nForce4属于廉价版，主要针对低端K8主板市场，其支持PCI Express x16和四个PCI-Expressx1接口、5个PCI接口、8个SATA接口及6个IDE通道，省略了其他的特别功能，规格、售价是四个型号中最低的。
nForce4 Ultra属于nForce4的加强版，增加了对千兆以太网、NVIDIARAID、Soundstorm2 HDAudio音效(未定)、SerialATAⅡ及IEEE1394的支持，并集成了Secure Network Processor(网络防火墙功能)，市场定位为主流主板市场。
nForce4 SLI则是针对工作站用户和超级玩家所制定的，nForce4 SLI在nForce4 Ultra的基础上增加了一个PCI-Expressx8的接口来提供“X8+X8”组合的SLI解决方案(nForce4 SLI的直接竞争者VIA K8T890Pro提供的是“x16+x4组合”SLI解决方案。)。
nForce4 Pro是则是针对服务器市场，主要用来搭配Opteron的，最高支持八路Opteron处理器，除此之外其它功能与nForce4 Ultra几乎一致。
目前，NVIDIA已经开始提供nForce4芯片组样品，并将在近期正式发布这一芯片组。如果一切顺利，预计nForce4主板可以在今年年底上市。
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