Bereits im Dezember 2001 berichteten wir über die schwache PCI-Performance von VIA-Chipsätzen. In dem Anfang Februar 2002 aktualisierten Beitrag können Sie den immer noch gültigen Stand der Dinge für VIA-Chipsätze nachlesen, die nicht die neue Southbridge VT8235 nutzen.
Schnelle SCSI- oder Ultra-ATA/133-Karten konnten auf Grund eines eigenwilligen Timings auf dem PCI-Bus nicht ihre volle Leistung entfalten. Inzwischen gibt es einen Patch von VIA, der zumindest bei bestimmten PCI-Karten die Performance steigert.
Gut ein halbes Jahr nach Bekanntwerden der PCI-Probleme hat VIA die neuen Chipsätze KT400 und P4X400 mit der VT8235-Southbridge auf den Markt gebracht. Diese sollten nach Aussage des taiwanischen Chipsatz-Herstellers jenes Verhalten nicht mehr zeigen. Doch die Praxis sieht anders aus.
Kurze Bursts bremsen PCI aus
Bei unseren Tests an vier Serienboards mit der neuen Southbridge erwies sich einzig das KT4 Ultra von MSI als annähernd so schnell wie erwartet. Bei den anderen Boards von Soltek, Shuttle und sogar VIA selbst lag die Leistung bei Burst-Transfers auf dem PCI-Bus auf dem niedrigen Niveau der Vorgängerprodukte. Das Aufspielen des RAID-Performance-Patch von VIA linderte die Situation bei den drei genannten Boards. Beim MSI-Board zeigte er jedoch den gegenteiligen Effekt und reduzierte den PCI-Durchsatz sogar.
Was hatte VIA an der VT8235 geändert? Der Chip-Hersteller erklärte gegenüber tecCHANNEL, dass dieser Baustein jetzt die Funktion "PCI-Bus-Parking" beherrscht, auf die sich die von uns getesteten Karten verlassen.
Jedes PCI-Device kann nach einer Initialisierung und dem Übertragen einer Startadresse ohne weitere Adressierung einen fortlaufenden Datenstrom am Stück übertragen. Dieser Transfer wird Burst genannt. Je länger ein Burst ist, bevor erneut Adressen gesendet werden müssen, umso höher ist die durchschnittliche Datentransferrate.
Wie in unserem früheren Beitrag zu diesem Thema nachzulesen ist, übertragen die Southbridges anderer Hersteller bei unseren Durchsatzmessungen immer 1024 Datenblöcke. VIAs letzter Baustein, der VT8233A, übertrug ohne Patch dagegen nur 24 Datenblöcke.
Tatsächliche PCI-Performance
Wie sich die Burst-Länge in der Praxis auf die Performance auswirkt, zeigt die folgende Tabelle.
Mainboard-Chipsatz | HighPoint RocketRAID 133 mit Maxtor D540X | HighPoint RocketRAID 133 mit Maxtor D740X | Promise Ultra133 TX2 mit Maxtor D540X | Promise Ultra133 TX2 mit Maxtor D740X |
|---|---|---|---|---|
| ||||
ALi Alladin Pro5 | 95,0 MByte/s | 95,9 MByte/s | 96,3 MByte/s | 96,1 MByte/s |
Intel 815 | 96,0 MByte/s | 97,6 MByte/s | 113,0 MByte/s | 115,2 MByte/s |
Intel 820 | 94,9 MByte/s | 95,4 MByte/s | 108,9 MByte/s | 114,9 MByte/s |
Intel 845 | 97,6 MByte/s | 100,5 MByte/s | 114,5 MByte/s | 117,4 MByte/s |
SiS 645 | 94,2 MByte/s | 96,7 MByte/s | 107,1 MByte/s | 108,0 MByte/s |
VIA MVP3 | 74,1 MByte/s | 76,6 MByte/s | 63,8 MByte/s | 63,5 MByte/s |
VIA KT133A | 76,1 MByte/s | 77,5 MByte/s | 78,4 MByte/s | 78,2 MByte/s |
VIA KT400 mit VT8235 | -- | 69,82 MByte/s | -- | 72,27 MByte/s |
VIA P4X266A mit VT8233 | 79,7 MByte/s | 81,2 MByte/s | 90,3 MByte/s | 90,1 MByte/s |
VIA P4X266A mit VT8233A | 64,8 MByte/s | 62,6 MByte/s | 72,3 MByte/s | 72,6 MByte/s |
VIA P4X400 mit VT8235 | -- | 69,26 MByte/s | -- | 72,41 MByte/s |
Bei diesen Messungen mit der VT8235 war das Bus-Parking noch nicht eingeschaltet. Diese geringe Burst-Performance der verschiedenen VIA-Southbridges ist nicht nur ein theoretischer Messwert. Schnelle Speichersysteme erreichen diese Datentransferraten und werden daher in Boards mit VIA-Chipsatz ausgebremst.
Praxis-Benchmarks mit SCSI
Unser Lowlevel-Benchmark tecHD kann die Zahl der am Stück zu lesenden Sektoren variieren. Um beim Test mit einem RAID-0 aus vier SCSI-Platten nicht die Leistung der einzelnen Festplatten zu messen, haben wir die Blockgröße bei den Lesezugriffen auf ein Vielfaches der RAID-0-Blockgröße von 128 KByte eingestellt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Benchmark stets auf alle vier Festplatten parallel zugreift.
Durch die sequenziellen Datentransferraten von 54 MByte/s jeder einzelnen der eingesetzten Fujitsu MAM3184MP wird auf dem Adaptec-SCSI-RAID-2100S die Bandbreite von Ultra160-SCSI intern bereits voll ausgereizt. Um den Datenfluss von und zu den Platten aufrechtzuerhalten, besitzt der SCSI-Controller zusätzlich einen 32 MByte großen Cache.
Der RAID-Controller kann in unserer Konfiguration den PCI-Bus somit voll belasten. Die Benchmarks führen wir exemplarisch auf dem MSI 845 Pro2 mit i845-Chipsatz sowie dem VIA P4BX mit P4X266A-Chipsatz durch.
Intel 845 | VIA P4X266A | |
|---|---|---|
Alle Tests mit Adaptec SCSI-RAID-2100S und vier Fujitsu MAM3184MP als RAID-0 | ||
sequenzielle Leserate max. | 113,6 MByte/s | 72,9 MByte/s |
sequenzielle Leserate mittel | 110,9 MByte/s | 72,3 MByte/s |
sequenzielle Leserate min. | 106,2 MByte/s | 70,8 MByte/s |
tecMark Lesen | 23,6 MByte/s | 21,0 MByte/s |
tecMark Schreiben | 32,7 MByte/s | 24,0 MByte/s |
tecMark Kopieren | 31,4 MByte/s | 25,7 MByte/s |
Kopieren 2-GByte-Datei | 101 Sekunden | 133 Sekunden |
Auch Einzelplatten laufen gebremst
Um den PCI-Bus auszureizen, ist nicht einmal ein RAID erforderlich. Schon eine einzelne Ultra-SCSI-Festplatte wie die von uns in einem weiteren Test verwendete Seagate Cheetah 15K.3 mit dem Adaptec-Ultra160-SCSI-Controller ASC29160 kann bei einem langsamen PCI-Bus nicht ihre volle Leistung entfalten.
Mit unserer tecCHANNEL Benchmark Suite Pro, die Sie hier finden, ermittelten wir die sequenzielle Leseleistung der Cheetah 15K.3. In Boards mit VIA-Chipsatz ohne Bus-Parking zeigen sich dabei die ersten Performance-Einbußen. Diese können sich in der Praxis auch beim Kopieren oder Laden großer Dateien bemerkbar machen.
Serienboards: Mal schnell, mal langsam
Der in unserem ersten Beitrag vielfach erwähnte Patch zur Performance-Steigerung sollte bei Einsatz der neuen Southbridge VT8235 eigentlich gar nicht mehr benötigt werden. Laut VIA beherrscht dieser Baustein jetzt das PCI-Bus-Parking - es muss lediglich eingeschaltet sein.
Derartige Features werden über Kontrollregister im Chip aktiviert. Das kann beispielsweise bei der Initialisierung des Chipsatzes durch das BIOS geschehen oder später durch Treiber, die beim Windows-Start geladen werden.
Dass sich über die Register das Verhalten der VIA-Southbridges ändern lässt, hat schon der allererste Patch von George Breese gezeigt. Inzwischen modifizieren anscheinend auch manche Mainboard-Hersteller die Einstellungen, wie folgende Messungen belegen.
Hersteller / Chipsatz | ACARD AEC-6280 | HighPoint RocketRAID 133 | Promise Ultra133 TX2 |
|---|---|---|---|
Gemessen mit Maxtor DiamondMax D740X. Die erste Zahl gibt die Burst-Transferleistung ohne und die zweite mit Patch 1.05 in MByte/s an. | |||
VIA / P4X400 mit VT8235 | 72,3 / 102,1 | 69,3 / 89,8 | 72,4 / 103,3 |
Soltek / P4X400 mit VT8235 | 72,0 / 102,7 | nicht möglich | 72,7 / 103,3 |
MSI / KT400 mit VT8235 | 94,6 / 69,5 | nicht möglich | 95,3 / 69,9 |
Shuttle / KT400 mit VT8235 | 71,96 / 102,42 | 69,8 / 96,6 | 72,3 / 103,5 |
Vorsicht vor dem Performance-Patch
Unsere Tests an den Mainboards VIA P4PB 400, Soltek SL-85 ERV und Shuttle AK37 GTR zeigen die gleichen schwachen Burst-Transferleistungen wie schon bei den Vorgängern.
Sie erreichen eine maximale Burstrate von etwa 72 MByte/s. Erst durch die Installation des RAID-Performance-Patch Version 1.05 ist ein Burst-Durchsatz von bis zu 103 MByte/s möglich. Das bedeutet eine Steigerung von 43 Prozent.
Als einzige Ausnahme in unserem Testfeld erweist sich das MSI KT4 Ultra. Bereits ohne Patch transferiert das Board zirka 95 MByte/s über die PCI-Schnittstelle - deutlich mehr als andere Boards mit VIA-Chipsatz. Mit PCI-Patch sinkt die Datenrate jedoch auf 70 MByte/s - das ist eine Leistungsminderung von 26 Prozent. Dieser Sonderfall wird auf der nächsten Seite detailliert erläutert.
VIA empfiehlt inzwischen auf seiner Support-Seite VIAARENA, den Patch mit der Southbridge VT8235 nicht mehr zu verwenden. Dies war bei Erscheinen des Bausteins noch nicht der Fall. Wie unsere Messungen zeigen, kann der Patch zwar ein langsames Board beschleunigen, bremst aber ein schnelles wieder aus.
Ausnahme MSI KT4 Ultra
Die Burst-Transferraten des Mainboards MSI KT4 Ultra mit den beiden Ultra-ATA/133-Controllern von ACARD und Promise ergeben, dass das Board mit der VIA-VT8235-Southbridge ohne VIA-Patch eine Übertragungsleistung von 95 MByte/s erreicht statt den 72 MByte/s der restlichen Boards. Allerdings sinkt durch die Installation des VIA-Patches die Übertragungsleistung wieder auf zirka 70 MByte/s ab. MSI hat offensichtlich einige BIOS-Parameter verändert, die sich mit der zusätzlichen Modifikation durch den Patch nicht vertragen.
Wie die zwei Timing-Diagramme zeigen, reduziert der PCI-Patch beim MSI-Mainboard die zusammenhängenden Datenblöcke von 24 auf 8 pro Burst-Zyklus. Durch das ständige Initialisieren der kurzen Zugriffe steigt der Overhead an und die Burst-Transferrate sinkt. Deshalb sollte man bei diesem Board zwingend auf den VIA-Patch verzichten.
Weniger Overhead bei MSI
MSI hat die hohe PCI-Performance durch eine deutlich kürzere Initialisierungsphase jedes Blocks erreicht. Betrachtet man die Timing-Diagramme des MSI- (oben) und zum Vergleich des VIA-Boards (unten), wird deutlich, was genau der Hersteller verändert hat. Die Initialisierungsphasen für das Einleiten eines Burst-Zyklus sind beim MSI KT4 Ultra kürzer als beim VIA P4PB 400. Das lässt sich deutlich in den Zeitphasen der Signale FRAME#, STOP# und TRDY# erkennen, in denen keine Datenübertragung (Sample) stattfindet. So kann trotz der kurzen Burst-Zyklen mit 24 Datenblöcken eine hohe Burst-Transferleistung erzielt werden.
Welche Konsequenzen und Seiteneffekte diese Modifikation allerdings mit sich bringen kann, ist noch offen. Eine Antwort von MSI, die vor dem Erscheinen dieses Artikels informiert wurden, steht noch aus. Allem Anschein nach haben MSIs Veränderungen aber nichts mit dem von VIA empfohlenen Bus-Parking zu tun.
Bus-Parking auf VIA-Boards
Da die mit älteren Southbridges beobachteten Effekte zunächst auch mit dem von VIA selbst hergestellten Board P4PB400 auftraten, hat VIA nach unseren Hinweisen dafür ein neues BIOS erstellt. Das Update liegt tecCHANNEL inzwischen vor und soll laut VIA lediglich das Bus-Parking der Southbridge aktivieren. VIA plant, das neue BIOS noch in der Woche des Erscheinens dieses Beitrags auf dieser Seite zu veröffentlichen.
Mit der neuen BIOS-Version zeigt sich ein völlig anderes Bild. Jetzt dauern die Burst-Transfers wie etwa auch bei Intel-Chipsätzen 1024 Blocks. Damit ergibt sich eine sehr gute maximale Transferrate von 115 MByte/s. Die folgenden Diagramme unseres Logic Analyzers demonstrieren den Unterschied der Burst-Transfers. Die Zeitbasis für beide Aufnahmen liegt bei fünf Mikrosekunden.
Problem erkannt - doch nicht gebannt
VIA teilte mit, dass die Aktivierung des Bus-Parking den Herstellern als Option zur Verfügung gestellt wird, damit diese mehr Flexibilität beim Design ihrer Boards haben. Da das VIA-Board bei mehrtägigen Tests mit Anwendungen und Spielen auch unter dem neuen BIOS völlig stabil lief, stellt sich allerdings die Frage, warum es bei keinem der Serienboards mit der VT8235-Southbridge ab Werk eingeschaltet war.
Bei einem Board, auf dem das Bus-Parking schon per BIOS aktiviert ist, sollte man, wie von VIA empfohlen, den bisherigen RAID-Performance-Patch nicht mehr aufspielen. Die folgende Tabelle zeigt den Effekt mit Bus-Parking per BIOS sowie mit Patch bei verschiedenen RAID-Adaptern.
Controller | BIOS 1.05 ohne Patch | BIOS P0.20 ohne Patch | BIOS P0.20 mit Patch |
|---|---|---|---|
Mit Bus-Parking: Die Werte der zweiten Spalte kommen schon recht nahe ans Ideal. | |||
Maxtor-ATA/133 | 72,4 MByte/s | 115,4 MByte/s | 70,0 MByte/s |
ACARD-ATA/133 | 72,3 MByte/s | 115,2 MByte/s | 69,5 MByte/s |
HighPoint-ATA/133 | 69,3 MByte/s | 86,6 MByte/s | 59,8 MByte/s |
Adaptec Ultra160-SCSI | 68,5 MByte/s | 92,5 MByte/s | 46,9 MByte/s |
interner ATA/133 | 102,9 MByte/s | 108,2 MByte/s | 108,3 MByte/s |
Einen Ausreißer bei allen Tests stellt der HighPoint-Controller dar, der auch mit dem neuen BIOS nur 64 Blöcke pro Burst überträgt. Alle anderen Karten liefern 1024 Blocks.
Fazit
Die Hardware-Entwickler von VIA haben Wort gehalten: Die neue Southbridge VT8235 beherrscht nun das Bus-Parking - allem Anschein nach lag hier die Ursache für die bisher geringe PCI-Burst-Performance. Dieses Feature muss allerdings vom Mainboard-Hersteller aktiviert werden, und das ist die Crux.
Die vier von uns getesteten Serienboards mit der neuen Southbridge zeigen immer noch den bekannten Effekt der niedrigen Burst-Performance. Selbst das im Handel befindliche VIA-Board des Herstellers selbst nutzt die neuen Möglichkeiten der VT8235-Southbridge nicht aus. Erst nach unseren Messungen nahmen sich die Mainboard-Entwickler von VIA der Sache an und entwarfen ein angepasstes BIOS für das eigene Board.
Derzeit ist die Situation für den Käufer eines Boards mit VIA-Chipsatz äußerst unbefriedigend. Die PCI-Performance der Boards im Handel hinkt der potenziell möglichen weit hinterher. Der aktuelle Performance-Patch soll nicht mehr angewendet werden und kann das Board sogar zusätzlich ausbremsen.
Das Blatt scheint sich jedoch zu wenden. Wie VIA unmittelbar vor Erscheinen dieses Beitrags mitteilte, hat man die Mainboard-Hersteller noch einmal eindringlich auf das Bus-Parking hingewiesen. Sobald die ersten Updates erscheinen, wird tecCHANNEL darüber berichten.
Dass nicht einmal VIA selbst bei den eigenen Boards dieses Feature von Anfang an genutzt hat, hinterlässt allerdings ein ungutes Gefühl. (hal/nie)
Testkonfiguration
Komponente | Daten |
|---|---|
| |
Mainboard 1 | Tyan Trinity ATX S1598 |
Typ | Super Socket 7 |
Chipsatz | VIA MVP3 |
BIOS | V1.04a 052199 |
Mainboard 2 | Elitegroup K7VZA Rev. 3.0 |
Typ | Socket A |
Chipsatz | VIA KT133A |
BIOS | 3.3b vom 20.09.2001 |
Mainboard 3 | Shuttle AV45GTR |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | VIA P4X266A & VT8233A |
BIOS | v6.00PG vom 06.11.2001 |
Mainboard 4 | VIA P4XB |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | VIA P4X266A & VT8233 |
BIOS | --- |
Mainboard 5 | MSI 845 Pro2 |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | Intel i845 |
BIOS | --- |
Mainboard 6 | Siemens D1127 |
Typ | Slot 1 |
Chipsatz | Intel i820 |
BIOS | Version 4.06 Rev. 1.05.1127 / 25.05.2000 |
Mainboard 7 | |
Typ | |
Chipsatz | ALi Alladin Pro5 |
BIOS | --- |
Mainboard 8 | MSI 645 Ultra |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | SiS 645 |
BIOS | --- |
Mainboard 9 | Asus A7M266-D |
Typ | Dual Socket A |
Chipsatz | AMD-760 MPX |
BIOS | --- |
Mainboard 10 | VIA P4PB 400 |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | VIA P4X400 (VT8754, VT8235) |
BIOS | Rev. 1.05 vom 22.08.2002 |
Mainboard 11 | Soltek SL-85ERV |
Typ | Socket 478 |
Chipsatz | VIA P4X400 (VT8754, VT8235) |
BIOS | REV AJ1.3 |
Mainboard 12 | MSI KT4 Ultra-SR (MS-6590) |
Typ | Socket A |
Chipsatz | VIA KT400 (VT8367, VT8235) |
BIOS | V1.0 vom 23.08.2002 |
Mainboard 13 | Shuttle AK37 GTR Ver.:1.3 |
Typ | Socket A |
Chipsatz | VIA KT400 (VT8367, VT8235) |
BIOS | AK37S9A4 vom 02.09.2002 |
Festplatte 1 | Maxtor DiamondMax D540X Modell 4G120J6 |
Kapazität | 120 GByte |
Schnittstelle | Ultra-ATA/133 |
Festplatte 2 | Maxtor DiamondMax D540X Modell 4G160J8 |
Kapazität | 160 GByte |
Schnittstelle | Ultra-ATA/133 |
Festplatte 3 | Maxtor DiamondMax D740X Modell 6L40J2 |
Kapazität | 40 GByte |
Schnittstelle | Ultra-ATA/133 |
Festplatte 4 | Maxtor DiamondMax D740X Modell 6L80J4 |
Kapazität | 80 GByte |
Schnittstelle | Ultra-ATA/133 |
Festplatte 5 | IBM Deskstar 60GXP Modell IC35L040AVER07-0 |
Kapazität | 40 GByte |
Schnittstelle | Ultra-ATA/100 |
Festplatte 6 | Fujitsu MAM3184MP |
Kapazität | 18,4 GByte |
Schnittstelle | Ultra160-SCSI |
Festplatte 7 | Seagate Cheetah 15K.3 ST373453LC |
Kapazität | 73,4 GByte |
Schnittstelle | Ultra320-SCSI |
PCI-Controller 1 | HighPoint RocketRAID 133 |
Typ | Ultra-ATA/133 |
Firmware | V2.1 |
PCI-Controller 2 | Promise Ultra133 TX2 |
Typ | Ultra-ATA/133 |
Firmware | V2.20.0050.10 |
PCI-Controller 3 | ACARD AEC-6280 |
Typ | Ultra-ATA/133 |
Firmware | --- |
PCI-Controller 4 | Promise Ultra100 |
Typ | Ultra-ATA/100 |
Firmware | v2.00 (Build 12) |
PCI-Controller 5 | Adaptec SCSI-RAID 2100S |
Typ | Ultra160 SCSI |
Firmware | v001.35 |
SCSI-Controller 6 | Adaptec ASC-29160 |
Typ | Ultra160-SCSI |
Firmware | v2.55.00 |