tecLab-Report

22.05.2000 von Michael Eckert und Bernhard  Haluschak
Der Test von Mainboards ist besonders aufwendig. Die Platinen müssen mit allen Steckkarten und deren unzähligen Kombinationsmöglichkeiten fehlerfrei arbeiten. Trotz ähnlichem Hardwaredesign gibt es immer noch große Unterschiede bei Kompatibilität und Performance.

Beim Test von Mainboards mit gleichem Chipsatz sollten sich bei der Performance-Messung eigentlich wenig Überraschungen einstellen. Trotzdem gibt es immer wieder Ausnahmen - sowohl in positiver, als auch in negativer Hinsicht.

Ausführliche Benchmarks sind deshalb auch bei aus technischer Sicht sehr ähnlichen Mainboards unverzichtbar. Verwenden die Hersteller unterschiedliche Chipsets, dann sind Benchmarks noch wichtiger, weil sich hier deutliche Geschwindigkeitsunterschiede ergeben können.

Wesentlich wichtiger sind aber in allen Fällen Tests zur Kompatibilität sowie Messungen, die die Einhaltung von Standards überprüfen. Ein Performance-Nachteil von beispielsweise ein bis zwei Prozent ist in der Praxis kaum zu bemerken. Fehlfunktionen oder Abstürze sind dagegen ein Grund, zu einem anderen Produkt zu greifen.

Und wenn beispielsweise das Timing der EIDE-Schnittstelle nicht stimmt, treten vielleicht mit den aktuellen Festplatten noch keine Fehler auf, aber mit zukünftigen Modellen, die das Interface voll ausreizen, kann es Probleme geben.

Überblick

Unser Testkonzept beinhaltet Performance- und Kompatibilitäts-Prüfungen mit Benchmarks, Steckkarten und aufwendiger Messtechnik:

Die Tests laufen in verschiedenen Konfigurationen unter Windows 98 SE, Windows NT 4.0 und Windows 2000 RC3. Für jedes Mainboard wird das jeweilige Betriebssystem komplett neu installiert. Wenn wir lediglich Steckkarten austauschen, wird nur deren Treiber neu installiert. Wir setzen in den verschiedenen Plattformen möglichst viele Steckkarten, Speichermodule und CPUs ein, um gleichzeitig die Hardwarekompatibilität testen zu können.

Wir erwarten auch von Mainboards mit integrierter Sounderweiterung, dass Sie einwandfrei mit PCI-Soundkarten laufen. Dazu muss die serienmäßige Sound-Hardware vollständig abschaltbar sein.

Besonders wichtig ist uns auch Speicherkompatibilität, Erkennung aktueller Prozessoren und die Funktion der eingesetzten Komponenten wie Grafik-, Netzwerk-und Soundkarten, SCSI-Controller sowie die angeschlossene Peripherie. Eine Liste unserer verwendeten Hardware für die Kompatibilitätsprüfung mit detaillierten Einzelinformationen finden Sie geordnet nach Betriebssystem im Abschnitt Testkonfiguration.

2D-Benchmarks

Nicht nur Spiele, das heißt komplexe und rechenintensive 3D-Grafiken müssen moderne Mainboards samt der eingesetzten Komponenten bewältigen. Es sind vor allem klassische 2D-Anwendungen, wie Word oder Excel, die die Boards leistungsmäßig täglich ohne Absturz bewältigen müssen. Diese Anwendungen stellen vorwiegend hohe Ansprüche an die Integer-Performance. Nur wenn der Chipsatz des Mainboards den Datenaustausch zwischen CPU, Systemspeicher und Steckkarten optimal koordiniert sind hohe Leistungswerte zu erwarten. Ausschlaggebend ist selbstverständlich ein auf den Chipsatz gut abgestimmtes BIOS.

Wir überprüfen die 2D-Leistungsfähigkeit der Mainboards mit dem Benchmark-Paket SYSMark98 unter Windows 98 und Windows NT. Diese Suite besteht aus einem Mix von aktuellen Anwendungsprogrammen wie Netscape, Photoshop, CorelDraw, Word, Excel und vielen anderen Anwendungen. Damit lassen sich dann auch Aussagen zur Kompatibilität mit dieser Software machen. Die Tests mit SYSmark98 laufen bei 1024x768 Punkten und 32-Bit-Farbtiefe.

Zusätzlich überprüfen wir mit unserem Lowlevel-Benchmark tecMEM die Datentransferleistung des Mainboards in Bezug auf Read-, Write- und Move-Operationen zwischen der CPU und Hauptspeicher. Mit diesen Ergebnissen kann man Aussagen über die Performance des Datenaustauschs zwischen CPU und Systemspeicher treffen, und Rückschlüsse auf eventuelle Leistungseinbrüche der Mainboards schließen. Gute Dienste leistet hierbei unser Speicheroszilloskop LC564A von LeCroy, mit dem wir den Takt und das Timing des Speichers und der CPU auf korrekt eingestellte BIOS-Parameter messen. Bei Problemen mit AGP-Karten setzen wir das LeCroy LC564A in Verbindung mit aktiven Tastköpfen dazu ein, die kritischen Bussignale zu überprüfen.

3D-Benchmarks

Besondere Leistungsansprüche an den Chipsatz eines Mainboards stellt der 3D-Benchmark 3DMark2000. Er verlangt einen störungsfreien und hohen Datenaustausch zwischen CPU, RAM und Grafikkarte. Die Steuerung dieses Datenstroms obliegt dem Mainboard-Chipsatz inklusive BIOS. Wir installieren DirectX 7 und deaktivieren für alle 3D-Tests die V-Synchronisation der Grafikkarte.

Wie gut der jeweilige Mainbord-Hersteller den Chipsatz auf 3D-Anwendungen abgestimmt hat, beweisen hier die 3DMark2000-Benchmarkwerte. Da 3DMark2000 teilweise sehr speicherintensiv arbeitet und den AGP-Bus stark beansprucht, ergeben sich aus den Testläufen schnell Hinweise auf versteckte Kompatibilitätsprobleme. Wir starten den Benchmark mit seinen Voreinstellungen (1024x768 Punkte, 16 Bit Farbtiefe).

Zusätzlich setzen wir das Spiel Unreal mit der Patchversion 255f ein. Bei Unreal ist die Bildrate nach mindestens drei Zyklen mit der Option timedemo 1 angegeben. Das 3D-Spiel arbeitet dabei mit 800x600 Bildpunkten und 16 Bit Farbtiefe mit Hardware- oder Rendering.

IDE-Schnittstelle

Die maximalen Transferraten der IDE-Schnittstelle aller getesteten Mainboards ermitteln wir mit tecHD unter Windows NT. tecHD ist eine Eigenentwicklung des tecChannel-Labors und bestimmt die sequenzielle Leserate in MByte/s in der äußersten Zone der verwendeten Platten.

Mit dem Programm überprüfen wir ebenfalls die Burstrate der IDE-Schnittstelle im UltraDMA/66-Modus. Gleichzeitig kontrollierten wir das Übertragungsprotokoll und das Timing der Schnittstelle mit unserem Logic Analyzer TLA 704 von Tektronix.

Wie schnell die IDE-Schnittstelle in der Praxis ist, ermittelt der Kopiertest. Diese Werte ermitteln wir mit tecMark. Angegeben ist die durchschnittliche Kopierrate in MByte/s in der äußeren 2 GByte Zone der Festplatten. Das 15 GByte große Laufwerk in der Windows-98-Plattform ist dabei in zwei 2 GByte umfassenden Fat16- und eine 11 GByte große Fat32-Partition unterteilt.

Belastungstest

In der Vergangenheit kam es immer wieder zu Problemen mit der Stromversorgung von Steckkarten. Besonders kritisch war hier der AGP-Slot in Verbindung mit modernen Grafikkarten basierend auf Voodoo3- oder GeForce256-Grafikchips. Um die Stabilität und Spannungsversorgung der Mainboards zu überprüfen, entwickelten wir ein PCI-Lastboard mit insgesamt 20 Watt Verlustleistung, die schrittweise einstellbar ist.

Das Board simuliert annähernd die maximal zulässige Verlustleistung eines PCI-Slots. Mit dieser Karte lassen sich somit Rückschlüsse auf die Qualität der Spannungsversorgung für 5,0 und 3,3 Volt machen. Zusätzlich messen wir die Core-Spannung am Prozessorsteckplatz und die I/O-Spannung an einem DIMM-Modul.

Wir setzten das Lastboard zusammen mit verschiedenen Steckkarten ein, die im Abschnitt Testkonfiguration ausführlich beschrieben sind. Als Benchmark-Programm verwenden wir das 3DMark2000-Demo in einer Endlosschleife mit Sound.

Mit dem Datenlogger 34970A von Hewlett-Packard überprüften wir im Dauertest von mindestens zwei Stunden an insgesamt 34 Messpunkten die Stabilität der Spannungen. Über- oder unterschritten die Messwerte den angegebenen Toleranzbereich, führt dies zu einem Punktabzug in der Bewertung. Die Linearität des Spannungsverlaufes lässt eine Qualitätsbewertung der Spannungsstabilisierung auf dem Mainboard zu. Die Messbilder zeigen ausgewählte Messpunkte inklusive der Eingangsspannung des Netzteils.

Audiomessungen

Mainboards, die über Onboard-Sound verfügen, werden einer genauen messtechnischen Untersuchung unterzogen. Mit dem Audio-Analyzer Neutrik A2-D beurteilten wir die Klangqualität hinsichtlich Klirrfaktor, Signal-Rauschabstand und Frequenzverhalten.

Der Klirrfaktor (auch Klirrgrad genannt) gibt den prozentualen Anteil an Oberwellen an, die das Klangbild verfälschen ("verschmutzen"). Der Wert ist eine allgemeine Größe für elektroakustische Übertragungssysteme, besonders für Verstärker und Signal-Wandler.

Um diesen zu messen, spielen wir eine Audiodatei mit einem 1-kHz-Sinussignal und einer Effektivspannung von 0,775 V (= 0 dB) ab. Diese Spannung versuchen wir möglichst auch am Line-out einzustellen, um dann dort mit dem Audio-Analyzer den Klirrfaktor zu messen.

Für den Signalrauschabstand misst man mit dem Audio-Analyzer das Rauschen am Ausgang (Line-out) der Onboard-Sounderweiterung. Der gemessene Wert ist in Dezibel (dB) angegeben. Er stellt die Differenz des Rauschsignals zu einem 1 kHz, 0 dB Sinus-Signal dar.

Einen Sweep von 20 Hz bis 20 kHz spielen wir über die Audiosoftware CoolEdit ab und zeichnen zeitgleich den Frequenzgang mit dem Neutrik A2-D auf. Als Ausgang dient der Line-out der Soundbuchsen. Das Spannungssignal beträgt 0,775 V effektiv. Der ideale Frequenzgang verläuft über die gesamte Zeit linear bei 0 dB.

Tipps aus dem tecLab

Bei der Arbeit im tecChannel-Labor finden wir immer wieder Tipps und Kniffe, mit denen sich das Leben mit der PC-Hardware vereinfachen lässt. Bei den PC133-Mainboards ist das besonders hilfreich:

Testkonfiguration

Wir testen alle Mainboards in einer exakt festgelegten Konfiguration. Die verwendeten Betriebssysteme sind Windows 98 SE mit installiertem DirectX 7, Windows 2000 RC3 und Windows NT4.0 mit Service Pack 6a. Unter Windows 98 verwendeten wir bei Mainboards mit VIA-Chipsatz zusätzlich das VIA-Service-Pack 4in1 Version 4.16.

Die 2D-Performance ermitteln wir mit dem Applikations-Benchmark Bapco SYSmark 98 in einer Auflösung von 1024x768 Punkten und 32 Bit Farbtiefe. Mit dem Benchmark 3DMark2000 Pro prüfen wir die 3D-Leistung im Detail. Das Spiel Unreal OEM mit Patch 255f und Command-Line-Befehl: timedemo 1 benutzen wir, um die 3D-Performance unter Praxisbedingungen zu ermitteln. Die Bildrate in fps geben wir nach dem dritten Testdurchlauf an.

Die Bildwiederholfrequenz beträgt bei Auflösungen bis 1024x768 Punkten in allen Farbtiefen 85 Hz. Alle Anwendungen laufen mit abgeschalteter V-Synchronisation und wenn möglich mit aktiviertem Sound.

Windows 2000 nimmt eine Sonderstellung ein: Das Betriebssystem ist noch nicht in der endgültigen Version zu haben. Wir verwenden daher die Version RC3. Wir testen mit der Matrox Millennium G200, weil sich diese Karte in den Vorabtests mit Windows 2000 RC3 als unkritisch erwiesen hat. Sie arbeitet beispielsweise einwandfrei mit Stand-by-, Suspend- und Hibernation-Modus von Windows 2000. Weitere Steckkarten verwenden wir mit der Vorversion des Betriebssystems nicht. Wenn ein Mainboard Onboard-Sound besitzt, testen wir das Powermanagement von Windows 2000 auch mit dieser Hardware.

Die Referenzplattformen für alle Mainboards sind exakt definiert. Um Ihnen unsere Testkonfigurationen transparent zu machen, finden Sie nachfolgend eine detaillierte Liste der verwendeten Komponenten und Treiberversionen. In den Klammern finden Sie bei einigen Erweiterungen zusätzlich die Kurzform der Bezeichnung, wie wir sie aus Platzgründen in der tecDaten-Tabelle verwenden.

Testkonfiguration Windows 98 SE

CPU 1

Intel Pentium III 600B / FSB133

CPU ID/ucode ID

0673/0E

CPU 2

Intel Pentium III 733EB / FSB133

CPU ID/ucode ID

0681/0D

CPU 3

Intel Pentium III 600 / FSB100

CPU ID/ucode ID

0673/0E

Grafikkarte 1

Elsa Erazor X

Grafikchip

Riva TNT2 Ultra

Grafikspeicher

32 MByte SDRAM

BIOS

7.01.00

Treiber

Detonator 3.53

Platine

nicht angegeben

Grafikkarte 2

Matrox Millennium G400 MAX

Grafikchip

Matrox MGA-G400

Grafikspeicher

32 MByte SGRAM

BIOS

1.5-22

Treiber

4.11.01.1410

Platine

Revision A

Grafikkarte 3

Creative 3D Blaster Riva TNT2 Ultra

Grafikchip

Riva TNT2 Ultra

Grafikspeicher

32 MByte SGRAM

BIOS

2.05.2.11

Treiber

Detonator 3.53

Platine

keine Angabe

RAM 1 (PC133 Wichmann)

Wichmann WorkX MXM128S/PC133

Kapazität

128 MByte

Typ

PC133-SDRAM

Chips

LGS GM72V66814ET75

RAM 2 (PC133 Kingston)

Kingston KGM133X64C3/128

Kapazität

128 MByte

Typ

PC133-SDRAM

Chips

Payton PTT3S12808It-7B

RAM 3 (PC133 CP)

CP

Kapazität

128 MByte

Typ

PC133-SDRAM

Chips

CP 16Mx64-75

RAM 4 (768 MByte)

Wichmann WorkX MXM256S/PC100

Kapazität

256 MByte

Typ

PC100-SDRAM

Chips

SEC KM48S16030T-GL

RAM 5 (ECC-Test)

Kingston KGM100X72C2/32

Kapazität

32 MByte

Typ

PC100-SDRAM ECC

Chips

SEC KM48S2020CT-GH

Soundkarte 1

Creative SoundBlaster PCI128

Soundchip

Creative CT2518

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

4.06.1174

Platine

keine Angabe

Soundkarte 2

Diamond Sonic Impact S90

Soundchip

Vortex AU8820B2

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

2.01.06

Platine

Revision A

Netzwerkkarte 1

3Com Fast Etherlink XL PCI

Typ

10/100Base Fast Ethernet

Chip

3Com 40-0483-004

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

3.41.50.00

Platine

Revision A

Netzwerkkarte 2

Level One FNC-0107TX

Typ

10/100Base Fast Ethernet

Chip

RTL8139B

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

5.370.1028.1999

Platine

keine Angabe

Festplatte

IBM Deskstar DJNA 351520

Kapazität

15,2 GByte

Schnittstelle

UltraDMA/66

DVD-ROM-Laufwerk

Pioneer DVD-303S-A

Geschwindigkeit

6/32fach

Schnittstelle

ATAPI

Firmware

1.09

ZIP-Laufwerk

NEC ZIP100

Bauform

3,5 Zoll intern

Schnittstelle

ATAPI

Diskettenlaufwerk

Teac FD-235HF

Kapazität

1,44 MByte

Netzteil

Channel Well Technology ATX-230

Ausgangsleistung

230 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS 6000 M

Schnittstelle

PS/2

Maus

Logitech M-S35

Schnittstelle

PS/2

Testkonfiguration Windows NT4.0 SP6a

CPU 3

Intel Pentium III 600 / FSB100

CPU ID/ucode ID

0673/0E

Grafikkarte

Elsa Erazor III

Grafikchip

Riva TNT2

Grafikspeicher

32 MByte SDRAM

BIOS

3.05.00

Treiber

Detonator 3.53

Platine

keine Angabe

RAM 1 (PC100 LG)

LG

Kapazität

128 MByte

Typ

PC100-SDRAM

Chips

LGS GM72V6681ET7J

RAM 2 (PC100 M.tec)

M.tec

Kapazität

64 MByte

Typ

PC100-SDRAM

Chips

M.tec 54C365164VBT8

Festplatte 1

Quantum Atlas IV 9.1

Kapazität

9,1 GByte

Schnittstelle

Ultra160/m-SCSI

Festplatte 2

Quantum Atlas 10K 18.2

Kapazität

18,2 GByte

Schnittstelle

Ultra160/m-SCSI

SCSI-Controller 1

Adaptec AHA-2940U2W

SCSI-Interface

Ultra2-LVD/SE

Schnittstelle

PCI 5V

BIOS

V2.20.0

Treiber

Windows NT

Platine

Revision A

SCSI-Controller 2

Adaptec AHA-2949UW Pro

SCSI-Interface

UltraWide

Schnittstelle

PCI 5V

BIOS

V2.11.0

Treiber

Windows NT

Platine

Revision C

DVD-ROM-Laufwerk

Pioneer DVD-303S-A

Geschwindigkeit

6/32fach

Schnittstelle

ATAPI

Firmware

1.09

Diskettenlaufwerk

Teac FD-235HF

Kapazität

1,44 MByte

Netzteil

Channel Well Technology ATX-230

Ausgangsleistung

230 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS 6000 M

Schnittstelle

PS/2

Testkonfiguration Windows 2000 RC3

CPU

Intel Celeron 500

CPU ID/ucode ID

0665/03

Grafikkarte

Matrox Millennium G200

Grafikchip

Matrox MGA-G200

Grafikspeicher

8 MByte SGRAM

BIOS

0900-26 v2.6

Treiber

5.00.2180.3711

Platine

Revision A

RAM (PC100 Kingston)

Kingston KGM100X64C3/128

Kapazität

128 MByte

Typ

PC100-SDRAM

Chips

Toshiba TC59M708FT-80

Festplatte

IBM Deskstar DJNA 351520

Kapazität

15,2 GByte

Schnittstelle

UltraDMA/66

CD-ROM-Laufwerk (Mida)

Liteon LTN-382

Geschwindigkeit

40fach

Schnittstelle

ATAPI

Diskettenlaufwerk

Teac FD-235HF

Kapazität

1,44 MByte

Netzteil

Channel Well Technology ATX-230

Ausgangsleistung

230 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS 6000 M

Schnittstelle

PS/2

Maus

Logitech M-S35

Schnittstelle

PS/2

Testkonfiguration Belastungstests Windows 98 SE

CPU

Intel Pentium II 450

CPU ID/ucode ID

0652/2A

Grafikkarte

3dfx Voodoo3 3000 AGP

Grafikchip

3dfx Voodoo3

Grafikspeicher

16 MByte SDRAM

BIOS

1.00.01

Treiber

4.11.01.0441-1.00

Platine

KW1799

Grafikkarte

3dfx Voodoo3 3500 AGP

Grafikchip

3dfx Voodoo3

Grafikspeicher

16 MByte SDRAM

BIOS

2.15.03-SD

Treiber

1.03.04

Platine

REV A

RAM 1 (PC133 CP)

CP

Kapazität

128 MByte

Typ

PC133-SDRAM

Chips

CP 16Mx64-75

RAM 2 (VC133 NEC)

NEC MC-45V8AB641KF-A75

Kapazität

64 MByte

Typ

133-MHz-VC-SDRAM

Chips

NEC D4565821G5-A75

Netzwerkkarte

3Com Fast Etherlink XL PCI

Typ

10/100Base Fast Ethernet

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

3.41.50.00

Platine

Revision A

SCSI-Controller

Adaptec AHA-2949UW Pro

SCSI-Interface

UltraWide

Schnittstelle

PCI 5V

BIOS

V2.11.0

Treiber

Windows 98

Platine

Revision C

Festplatte 1

Quantum Atlas 10K 18.2

Kapazität

18,2 GByte

Schnittstelle

Ultra160/m-SCSI

Festplatte 2

IBM Deskstar DJNA 351520

Kapazität

15,2 GByte

Schnittstelle

UltraDMA/66

DVD-ROM-Laufwerk

Pioneer DVD-303S-A

Geschwindigkeit

6/32fach

Schnittstelle

ATAPI

Firmware

1.09

Diskettenlaufwerk

Teac FD-235HF

Kapazität

1,44 MByte

Netzteil

Channel Well Technology ATX-230

Ausgangsleistung

230 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS 6000 M

Schnittstelle

PS/2

Maus

Logitech M-S35

Schnittstelle

PS/2