tecLab-Report

19.07.2001 von Bernhard  Haluschak und Manuel Masiero
Mainboard-Tests sind besonders aufwendig. Die Platinen müssen mit allen Steckkarten in unzähligen Kombinationsmöglichkeiten fehlerfrei arbeiten. Und immer noch gibt es große Unterschiede bei Kompatibilität und Performance.

DDR-Mainboards sind nicht zwangsläufig mit einem einheitlichen Chipsatz ausgestattet: PC266-fähige Chipsets sind von VIA, ALi und AMD zu haben. Wegen der unterschiedlichen Chipsets zeigen sich, je nach Anwendung, deutliche Performanceunterschiede. Deshalb sind ausführliche Benchmarks unverzichtbar.

Wesentlich bedeutender noch sind aber Tests zur Kompatibilität sowie Messungen, die die Einhaltung von Standards überprüfen. Ein Nachteil in der Performance von beispielsweise 1 bis 2 Prozent ist in der Praxis kaum zu bemerken. Fehlfunktionen oder Abstürze dagegen sind ein Grund, zu einem anderen Produkt zu greifen.

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

Überblick I

Unser Testkonzept beruht auf Prüfungen der Performance und Kompatibilität mit Benchmarks, Steckkarten und aufwendiger Messtechnik:

Überblick II

Die Tests laufen in verschiedenen Konfigurationen unter Windows 98 SE, Windows 2000 (mit installiertem Service Pack 2) und wahlweise SuSE Linux 7,2 oder Linux-Mandrake 8,0. Wir verwenden für alle Testkandidaten ein einheitlich vorkonfiguriertes System (Mainboard mit VIA-KT266-Chipsatz).

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 so gleichzeitig die Hardwarekompatibilität zu testen.

Wir erwarten auch von Mainboards mit integrierter Sounderweiterung, dass Sie einwandfrei mit PCI-Soundkarten laufen. Dazu muss die serienmäßige Soundhardware - sofern vorhanden - vollständig abzuschaltet sein.

Besonders wichtig sind uns auch Speicherkompatibilität, Erkennung aktueller Prozessoren und das Zusammenspielen der Mainboards mit Grafik-, Netzwerk- und Soundkarten, SCSI-Controllern sowie der angeschlossenen Peripherie. Eine Liste unserer verwendeten Hardware für die Kompatibilitätsprüfung finden Sie geordnet nach Betriebssystemen und mit detaillierten Einzelinformationen im Abschnitt Testkonfiguration.

2D-Tests

Es sind vor allem klassische 2D-Anwendungen, wie Word oder Excel, die die Boards leistungsmäßig täglich ohne Absturz zu verarbeiten haben. Diese Anwendungen stellen vorwiegend an die Integer-Performance hohe Ansprüche. 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 SYSmark2000 (mit installiertem Patch 4b) unter Windows 2000 und unter Windows 98. Diese Suite besteht aus einem Mix von aktuellen Anwendungsprogrammen wie Netscape, Photoshop, CorelDraw, Word, Excel und vielen anderen Anwendungen. Ein Testlauf mit dieser Software lässt neben der Ermittlung der reinen Leistungswerte auch Aussagen zur Kompatibilität zu. Die Tests mit SYSmark2000 laufen jeweils bei 1024x768 Punkten und mit 32 Bit Farbtiefe.

Zusätzlich überprüfen wir mit unserem Lowlevel-Benchmark tecMEM die Datentransferleistung des Mainboards bei Load-, Store- und Move-Operationen zwischen der CPU und dem Hauptspeicher. Gute Dienste leistet hierbei unser Speicheroszilloskop LC564A von LeCroy, mit dem wir den Takt und das Timing des Speichers und der CPU auf korrekte Einstellung testen. Bei Problemen mit AGP-Karten setzen wir das LeCroy LC564A in Verbindung mit aktiven Tastköpfen dazu ein, die kritischen Bussignale zu überprüfen.

3D-Tests

Besondere Leistungsansprüche an den Chipsatz eines Mainboards stellt der 3D-Benchmark 3DMark2001/2000 Pro. Das unter Direct3D arbeitende Programm verlangt einen störungsfreien und hohen Datenaustausch zwischen CPU, RAM und Grafikkarte. Die Steuerung dieses Datenstroms regelt der Mainboard-Chipsatz inklusive BIOS. Wir installieren DirectX 8 und deaktivieren für alle 3D-Tests die V-Synchronisation der Grafikkarte.

Wie gut der jeweilige Mainboard-Hersteller den Chipsatz auf 3D-Anwendungen abgestimmt hat, zeigen die Benchmarkwerte unter 3DMark2001 beziehungsweise 3DMark 2000 Pro. Da beide Benchmarkprogramme teilweise sehr speicherintensiv arbeiten und den AGP-Bus stark beanspruchen, ergeben sich aus den Testläufen schnell Hinweise auf versteckte Kompatibilitätsprobleme. Wir starten den Benchmark mit seinen Voreinstellungen (3DMark2001 Pro mit 1024x768 Bildpunkten und 32 Bit Farbtiefe, 3DMark2000 Pro mit 1024x768 Bildpunkten und 16 Bit Farbtiefe).

Als OpenGL-basierende Benchmark-Suites verwenden wir SPECviewperf 6.1.2 (unter Windows 98) und Indy 3D 3.0 (unter Windows 2000). Beide Programme starten wir jeweils mit einer Bildschirmauflösung von 1280x1024 Punkten mit einer Farbtiefe von 32 Bit.

Die 3D-Performance testen wir zusätzlich mit den Spielen Quake 3 Arena (Version 1.17) und Unreal 2.26. Beide Programme laufen in einer Auflösung von 800x600 Bildpunkten, 32 Bit Farbtiefe und Hardware-Rendering. Die Darstellungsqualität von Quake 3 ist auf high quality gesetzt. Sowohl den Quake-3-Benchmark (demo1) als auch den Unreal-Benchmark starten wir über die integrierte Konsole mit dem Befehl timedemo 1.

EIDE-Schnittstelle

Die maximalen Transferraten der EIDE-Schnittstelle der getesteten Mainboards ermitteln wir mit tecBench unter Windows 2000. tecBench ist eine Eigenentwicklung des tecChannel.de-Labors und ein hardwarenaher Lowlevel-Benchmark, der die Leistung einer Festplatte weitgehend unabhängig von betriebssystemseitigen Optimierungen (z.B. Caching) und Betriebssystem-Overhead (z.B. NTFS-Filesystem) beurteilt. Der Benchmark nutzt die unter Windows NT/2000 verfügbaren Festplatten-Devices ("\\\\.\\PhysicalDrive0" etc.) im ungepufferten Betriebsmodus ("FILE_FLAG_NO_BUFFERING" im Aufruf von CreateFile), um möglichst nah am Festplattentreiber und damit hardwarenah zu messen.

Mit tecBench bestimmen wir die sequenzielle Leserate in MByte/s in der mittleren Zone der verwendeten Platte. Als Testplatten dienen eine IBM Deskstar DTLA 307030 und eine IBM Deskstar DTLA 305020 (beide UltraDMA/100).

Die Burstrate der EIDE-Schnittstelle überprüfen wir unter Windows 2000 mit tecBench, für Windows 98 verwenden wir HD Tach 2,61. Das Ergebnis in MByte/s zeigt, wie gut der Hersteller die Schnittstelle implementiert hat. Gleichzeitig kontrollieren wir das Übertragungsprotokoll und das Timing der Schnittstelle mit unserem Logic Analyzer TLA 704 von Tektronix.

Wie schnell die EIDE-Schnittstelle in der Praxis ist, ermitteln wir mit tecMark unter Windows 98 und Windows 2000. Der Lese- und Schreibtest von tecMark wird durch die Funktionen ReadFile() und WriteFile() realisiert. Der Benchmark erzeugt dabei Dateien und liest/schreibt eine konfigurierbare Menge von Daten in diese beziehungsweise aus diesen Dateien. Um das typische Verhalten von Applikationen zu berücksichtigen, die nur in den seltensten Fällen größere Datenblöcke lesen oder schreiben, erfolgt der Datentransfer in Blöcken der Größe 8 KByte. Der Kopiertest von tecMark nutzt die Betriebssystemfunktion CopyFile().

Angegeben ist die durchschnittliche Kopierrate in MByte/s in der mittleren 2-GByte-Zone der Festplatten. Das 30 GByte große EIDE-Laufwerk in der Windows-2000-Plattform ist dabei in sechs jeweils 2 GByte umfassende Fat16- und eine 18 GByte große Fat32-Partition unterteilt.

Unter Windows 2000 testen wir zusätzlich die Kopierleistung und Burst-Transferrate mit einer SCSI-Festplatte Quantum Tornado 18 und dem SCSI-Host-Adapter Adaptec AHA-2940UW Pro.

Linux- und 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 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 einzustellen 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. Neben den Spannungen auf der Karte messen wir die Core-Spannung am Prozessorsteckplatz und die Spannung an einem DIMM-Modul.

Als Betriebssystem kommt entweder SuSE Linux 7,2 oder Linux Mandrake 8,0 zum Einsatz. Wir machen die Wahl der Distribution von der Verträglichkeit des OS mit den Testkandidaten abhängig: Arbeitet eine Linux-Version nicht mit einem Mainboard-Chipsatz zusammen, spielen wir die jeweils andere Distribution auf.

Wir setzen das Lastboard zusammen mit verschiedenen Steckkarten ein, die im Abschnitt Testkonfiguration ausführlich beschrieben sind. Der Belastungstest setzt sich aus folgenden Programmen zusammen, die wir gleichzeitig von der Konsole aus starten: Den OpenGL-Benchmark SPECviewperf 6.1.2. und den MP3-Player xmms, auf dem wir im repeat-Modus ein Musikstück abspielen. Parallel dazu starten wir eine sich permanent wiederholende File-Suche und lassen das System eine große Menge an Dateien kopieren.

Mit dem Datenlogger 34970A von Hewlett-Packard überprüfen wir im Dauertest von drei Stunden an insgesamt 34 Messpunkten die Stabilität der Spannungen. Die Messbilder zeigen ausgewählte Messpunkte inklusive der Eingangsspannung des Netzteils.

Über- oder unterschreiten 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.

Bitte beachten Sie, dass der Abstand der einzelnen Kennlinien untereinander nicht maßstabsgerecht ist. Ein Kästchen in Y-Richtung entspricht - wenn nicht anders angegeben - 200 mV.

Audiomessungen

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

Der Klirrfaktor (auch Klirrgrad genannt) gibt den prozentualen Anteil an Oberwellen an, die das Klangbild verfälschen ("verschmutzen"). Der Wert ist ein Qualitätsmaß für elektroakustische Übertragungssysteme, besonders für Verstärker und Signalwandler.

Um den Klirrfaktor 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 Sinussignal 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.

Testkonfiguration

Wir testen alle Mainboards in einer exakt festgelegten Konfiguration. Die verwendeten Betriebssysteme sind Windows 98 SE mit installiertem DirectX 8, Windows 2000 Professional mit Service Pack 2 und DirectX 8 sowie entweder SuSE Linux 7,2 oder Linux-Mandrake 8,0. Bei den Windows-Testplattformen verwenden wir bei Mainboards mit VIA-Chipsatz zusätzlich das VIA-Service-Pack 4in1 Version 4.31v. Unter Windows 2000 kommt der USB-Filtertreiber von VIA in der Version 1.08 zum Einsatz. Bei Mainboards, die auf ALi- oder AMD-Chipsets basieren, spielen wir die aktuellen AGP- und IDE-Treiber der Chipsatz-Hersteller auf (AMD-Treiberpaket Version 1,20 beziehungsweise ALi integrated driver 1,04).

Die 2D-Performance ermitteln wir mit dem Applikations-Benchmark Bapco SYSmark2000 in einer Auflösung von 1024x768 Punkten und mit 32 Bit Farbtiefe. Mit den Benchmarks 3DMark2000, 3DMark2001 Pro, SPECviewperf 6.1.2 und Indy 3D 3.0 prüfen wir die 3D-Leistung im Detail. Die Spiele Quake 3 Arena mit Patch 1.17 und Unreal in der Version 2.26 benutzen wir, um die 3D-Performance unter Praxisbedingungen zu ermitteln. Die mittlere Bildrate in fps geben wir nach dem einmaligen (Quake 3) oder mehrmaligen (Unreal) Durchlauf der jeweiligen integrierten Demos an.

Die Bildwiederholfrequenz beträgt bei Auflösungen bis 1280x1024 Punkten in allen Farbtiefen 85 Hz. Alle Anwendungen laufen mit abgeschalteter V-Synchronisation und wenn möglich mit aktiviertem Sound.

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 Klammern finden Sie bei einigen Erweiterungen zusätzlich die Kurzform der Bezeichnung, wie wir sie aus Platzgründen in der tecDaten-Tabelle verwenden. (mec/hal)

Testkonfiguration Windows 98 SE

Komponente

Daten

CPU 1

AMD Athlon 1200-133

Chip-Kennung

A1200AMS3C

AXIA0114VPEW

95491551112

CPU 2

AMD Duron 750-100

Chip-Kennung

D750AUT18

AKCA0030PAW

RFBA2130079

Grafikkarte 1

Leadtek WinFast GeForce3 TD

Grafikchip

NVIDIA GeForce3

Grafikspeicher

64 MByte DDR-SDRAM

BIOS

04.23.2001

Treiber

Detonator 12.41

Platine

Revision B

Grafikkarte 2

Hercules 3D Prophet II MX

Grafikchip

NVIDIA GeForce2 MX

Grafikspeicher

32 MByte SDRAM

BIOS

3.11.00.08.00

Treiber

Detonator 12.41

Platine

Revision C00

Grafikkarte 3

Videologic Vivid! Xs

Grafikchip

Videologic Kyro 2

Grafikspeicher

32 MByte SDRAM

BIOS

01.107

Treiber

4.12.01.3080

Platine

Revision 7

RAM 1

Infineon

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,0

Chips

Infineon HYB25D256800T-7

RAM 2

Memory Solution

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,5

Chips

Samsung K4H280838B-TCB0

RAM 3+4

Memory Solution

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,5

Chips

MT46V16M8-75A

RAM 5+6

Corsair XMS2400

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,0

Chips

MT 46V16M8-75A

RAM 7+8

Corsair PC-2100

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,5

Chips

MT 46V16M8-75A

Soundkarte 1

Creative SoundBlaster PCI128

Soundchip

Creative EMU10k1

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

4.12.01.2011

Platine

keine Angabe

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

5.395.0423.2001

Platine

keine Angabe

CNR-Karte

Kingston KCNR156

Netzwerktyp

10/100Base Fast Ethernet

Netzwerkchip

Pulse H1012

Schnittstelle

CNR, AMR

Treiber

Build 83.8

Platine

Keine Angabe

AMR-Karte

Smartlink 56MRC

Chip

Si3014-KS & HAMR5603

Treiber

2.84

Platine

Keine Angabe

Festplatte

IBM Deskstar DTLA 305020

Kapazität

20,5 GByte

Schnittstelle

UltraDMA/100

DVD-ROM-Laufwerk

MIDA LTN-382

Geschwindigkeit

40fach

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

Enermax ATX

Ausgangsleistung

330 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS 6000 M

Schnittstelle

PS/2

Maus

Logitech M-S35

Schnittstelle

PS/2

Testkonfiguration Windows 2000 Pro

Komponente

Daten

CPU

AMD Athlon 1000-133

Chip-Kennung

A1000AMT3C

AXIA0117DPCW

95569650859

Grafikkarte 1

Matrox Millennium G450 DualHead

Grafikchip

Matrox G450

Grafikspeicher

32 MByte DDR-SDRAM

BIOS

1.2-21

Treiber

5.52.010

Platine

Revision A

Grafikkarte 2

ATI Radeon 64

Grafikchip

ATI Radeon

Grafikspeicher

64 MByte DDR-SDRAM

BIOS

001.001.000.053

Treiber

5.0.3043

Platine

Revision 04

RAM 1

Samsung M368L3313BT1

Kapazität

256 MByte

Typ

PC266 CAS=2,5

Chips

Samsung K4H280838B-TCB0

Festplatte 1

IBM Deskstar DTLA-307030

Kapazität

30,7 GByte

Schnittstelle

UDMA/100

Festplatte 1

Quantum Atlas 10K 18.2

Kapazität

18,2 GByte

Schnittstelle

UW-SCSI

SCSI-Controller

Adaptec AHA-2940UW Pro

SCSI-Interface

UltraWide

Schnittstelle

PCI 5V

BIOS

V2.11.0

Treiber

Windows 2000

Platine

Revision C

Netzwerkkarte

Realtec RTL8139 PCI-Fast Ethernet

Typ

10/100Base Fast Ethernet

Chip

RTL8139B

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

5.395.423.2001

Platine

Keine Angabe

Soundkarte

Creative Labs SoundBlaster Live!

Serien-Nr.

M4760930090854

Treiber

5.12.01.3107

Firmware

---

Sonstiges

---

DVD-ROM-Laufwerk

Pioneer DVD-103S

Geschwindigkeit

6/32fach

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 Linux- und Belastungstests

Komponente

Daten

CPU

AMD Athlon 1200-133

Chip-Kennung

A1200AMS3C

AXHA0106UPDW

Y5712450043

Grafikkarte 1

Creative Labs GeForce2 GTS

Grafikchip

NVIDIA GeForce2 GTS

Grafikspeicher

32 MByte DDR-SDRAM

BIOS

2.15.03.01.07

Treiber

1.0-1251

Platine

keine Angabe

RAM 1+2

Samsung M368L1713CT1-CB0

Kapazität

128 MByte

Typ

PC266 CAS=2,5

Chips

Samsung K4H280838B-TCB0

Netzwerkkarte

Oskar

Typ

10/100Base Fast Ethernet

Chip

RTL8139B

Schnittstelle

PCI 5V

Treiber

Distributions-eigene Treiber

Platine

keine Angabe

SCSI-Controller

NMC 9100UW

SCSI-Interface

UltraWide

Schnittstelle

PCI 5V

BIOS

1.10

Treiber

Distributions-eigene Treiber

Platine

Rev. F

Festplatte 1

Western Digital WD102AA

Kapazität

10,2 GByte

Schnittstelle

UDMA/66

Soundkarte

Creative Labs SoundBlaster Live! Value

Seriennr.

M4670840605660

Treiber

Distributions-eigene Treiber

Firmware

---

Sonstiges

---

DVD-ROM-Laufwerk

Pioneer DVD-103S-A

Geschwindigkeit

6/32fach

Schnittstelle

ATAPI

Firmware

1,09

Diskettenlaufwerk

Teac FD-235HF

Kapazität

1,44 MByte

Netzteil

Enermax ATX

Ausgangsleistung

330 Watt

Format

ATX

Tastatur

Cherry RS6000 M

Schnittstelle

PS/2

Maus

Microsoft IntelliMouse 1.1A

Schnittstelle

PS/2