Cosa offre
in più un controller Ethernet Gigabit ?
Ormai le motherboard di tutte le fasce di prezzo offrono un'interfaccia
di rete integrata. La ragione? Una scheda di rete basata su interfaccia PCI
è molto più costosa e occupa uno slot PCI. A prima vista la soluzione
integrata è vantaggiosa sotto tutti gli aspetti e richiede pochi sforzi
al produttore, ad un costo addizionale minimo. Tuttavia, il rendimento finale
di una soluzione integrata, specialmente per quanto riguarda l'Ethernet Gigabit,
non è sempre ottimale.
Integrazione: approcci differenti
La strategia più semplice per aggiungere un controller
di rete in una motherboard è quella di integrare direttamente il chip
sulla scheda. La produzione in serie solitamente abbatte i costi di sviluppo,
mentre l'implementazione dell'interfaccia richiede solo pochi componenti che
assicurano la corretta connessione fisica. (PHY)
Intel ha invece creato un'interfaccia integrata direttamente nel Northbridge
per i chipset 865 e 875. La soluzione di Intel ha il vantaggio di non sovraccaricare
il bus di collegamento tra SouthBridge e Northbridge di un eccessivo numero
di pacchetti dati.
Descrizione
generale
Opzione 1: il chip di rete è
collegato tramite il bus PCI. Soluzione semplice ed economica.
A prima vista, connettere un controller di rete attraverso
la connessione al bus PCI (Peripheral Components Interconnect) ha senso. Comunque,
nelle operazioni di tutti i giorni, questa soluzione porta alcuni svantaggi
- specialmente quando molti dispositivi PCI sono utilizzati contemponearamente.
Siccome il PCI rappresenta il bus parallelo di sistema, tutti i dispositivi
esistenti devono condividere un unico bandwidth di 133 MB/sec e, durante attività
simultanee, potrebbero verificarsi diversi colli di bottiglia.
Quando si connette un chip Gigabit Ethernet, la quantità di dati tra
Northbridge e Southbridge aumenta molto rispetto alla comune interfaccia a 100
Mbit/sec. Questo è il motivo per il quale molti produttori stanno cercando
di diminuire la strada che il pacchetto dati deve percorrere. Intel ha risolto
questo problema introducendo una nuova interfaccia chiamata CSA (Communications
Streaming Architetture) che offre un bandwidth di 2 Gbit/Sec o 266 Mbit/sec.
Un chip integrato taglia molti
costi di costruzione ed elimina una parte del carico del bus PCI. Tuttavia,
con i primi modelli, il carico del processore era molto elevato, anche se grazie
alla potenza dei processori odierni le performance del sistema non ne risentono
negativamente.
Lo status quo ad Intel è:
un chip Gigabit deve essere connesso tramite CSA. In contrasto con il bus PCI
questo offre sempre un bandwidth completo.
Chi ha veramente
bisogno di un controller Gigabit-Ethernet?
Durante la maggior parte delle discussioni riguardanti la Gigabit-Ethernet,
c'è sempre stato qualcuno che ha inevitabilmente affermato che questo
tipo di tecnologia non è assolutamente necessaria. La 100 Mbit/sec, offre
una velocità massima teorica di trasferimento di 12,5 Mbytes/sec (MB/Sec).
Nelle applicazioni reali, si raggiunge solitamente una velocità di 8
MB/sec. Nelle operazioni di tutti i giorni, questa velocità è
sufficiente per spostare o scaricare anche grossi file da server network, anche
se è necessario aspettare un determinato lasso di tempo.
Tuttavia, 8 MB/sec è una velocità che per molte applicazioni
rappresenta un grave collo di bottiglia. Per esempio, gli hard disk spesso permettono
di raggiungere una velocità di trasferimento di 60 MB/sec e i moderni
DVD raggiungo i 10 MB/sec. In questi casi, gli 8 MB/sec di una 100BaseT-Ethernet
sono pochi rispetto a quelli raggiunti da un DVD o un Hard disk. La disparità
diventa inoltre apparente mentre si utilizza un videogioco o si guarda un DVD
che è immagazzinato su un network o sull'hard disk di un altro PC.
In questa ottica, utilizzare una Gigabit Ethernet si eliminerebbero molti colli
di bottiglia. Mentre un DVD player, hard disk e altri media non possono accomodare
la massima velocità di trasferimento, possono comunque raggiungere una
velocità di cinque volte superiore rispetto all'utilizzo di una 100 Mbit.
In maniera un po' ironica, I molti utenti che spendono fior di quattrini per
assicurarsi la CPU più veloce, la DRAM di ultima generazione o l'hard
disk più veloce, non considerano assolutamente le prestazioni della sezione
network. Questi sono solitamente gli utenti che affermano che la Gigabit Ethernet
non è necessaria.
Come funziona la Gigabit Ethernet?
Il protocollo 100BaseT opera con un totale di 8 filamenti a
100 MHz situati in un cavo schermato. Per confronto, la Gigabit Ethernet alias
1000BaseT occupa tutte le linee. Tuttavia, durante operazioni full duplex, i
cavi devono gestire la velocità di 250 MHz, non raggiungibile solitamente
dai cavi venduti tramite il canale retail.
La soluzione per raggiungere queste prestazioni si chiama "Echo Cancellation".
In altre parole, è necessario prima di tutto un impulso che modula l'ampiezza
e un equalizzazione dei disturbi. Durante le operazioni Full-Duplex, il segnale
del trasmettitore e del ricevente coincidono. Per assicurare una buona ricezione,
il segnale del trasmettitore è sottratto da quello del ricevitore che
proviene dalla parte opposta (Echo Cancellation) - ovviamente tutto ciò
avviene con il supporto del processore di sistema.
3COM / Marvell
940
Nella nostra prova abbiamo incluso
la P4C800 che si basa su un circuito integrato Marvell.
La P4C800 è la scheda più economica che integra
un chipset 875P. Tuttavia, in questo caso il chipset per la rete non utilizza
un'interfaccia CSA. Al suo posto, è impiegato un Marvell 940 che mostra
risultati molto differenti. La copia di file molto grandi ha richiesto molto
tempo, mentre l'utilizzo del comando xxcopy da riga di comando ha fatto segnare
prestazioni migliori rispetto i concorrenti Broadcom e Realtek
Come beneficio, 3COM può puntare sulla disponibilità dei driver
a 64 Bit per Windows XP. Con un carico del processore di circa il 30% durante
la copia di files nell'ordine dei G igabyte, il Marvell 940 si posiziona a metà
classifica. Il massimo carico del processore che abbiamo registrato è
stato del 45%.
Informazioni addizionali: Specifiche
del prodotto
Il Marvell 940 è ancora
un prodotto di vecchia concezione.
Broadcom
BCM5705
La Epox 4PCA3+ monta un chipset
875 ed è dotata di controller di rete Broadcom BCM5705.
Il chip Broadcom differisce dal 3COM anche per la forma, ed
è incoporato in un package HBGA con 196 pin. È connesso al resto
del sistema tramite bus PCI a 32bit funzionante a 33 MHz. Una caratteristica
aggiuntiva chiamata "Adaptive Interrupt" dovrebbe ridurre il carico
del processore. Durante i test, il carico della CPU è risultato in effetti
più bilanciato rispetto i concorrenti.
D'accordo con NeiIO e Netperf, il flusso dei dati è abbastanza limitato;
la situazione migliora nei test in modalità full-duplex.
Per altre informazioni: Specifiche
del prodotto
Il BCM5705 è stato uno
dei primi chip Gigabit impiantato nelle motherboard già circa 18 mesi
fa.
Intel 82547EI
/ CSA
La LANParty PRO875 di DFI è
la tipica motherboard con chipset Intel 875P
L'interfaccia CSA, abbinata ad un controller di rete, offre
prestazioni massime di 2 Gbit/sec per operazioni in Full-Duplex. D'accordo con
NetIO Chariot e NetIO, le prestazioni sono molto vicine al bandwidth massimo
raggiungibile. L'unico test in cui la soluzione Intel non domina è Netperf,
dove eccelle il controller Realtek.
Il 547EI raggiunge superbe prestazioni nel test che ricalca prestazioni reali:
con xxcopy 2.85.3 il trasferimento raggiunge picchi di 81.9 MB/sec.
Similmente all'"Adaptive Interrupt" di Broadcom, Intel utilizza l'"Interrupt
Moderation Control", che sgrava il processore di una buona parte di lavoro.
Per maggiori informazion: Intel(R)
Ethernet Controllers Linecard
Realtek RTL8110S
Il chip realtek è l'unico non integrato in una scheda
875P. La ragione è semplice: molti produttori preferiscono basarsi sul
CSA. La motehrboard utilizzata per la prova è la Gigabyte GA-8S655TX
Ultra basata su chipset Sis 655TX. Per il nostro scopo questa scheda è
l'ideale in quanto è veloce tanto quanto i modelli basati su 875P.
Il chip Realtek fornisce prestazioni nella media nei benchmark sintetici come
NetIO e NetIO Chariot. Netperf, tuttavia, fa segnare al prodotto taiwanese le
prestazioni più elevate.
Per maggiori informazioni: Specifiche
del prodotto
3COM 996B-T
con PCI-X
Il controller 3C996B-T di 3COM
è basato sul componente Broadcom BCM5701, ideale per applicazioni server
grazie al package TCP. Inoltre, l'interfaccia PCI-X evita il formarsi di colli
di bottiglia.
Come sistema di riferimento, abbiamo utilizza una workstatio
Asus. La PP-DLW è basata su chip intel E7505 e offre diversi slot PCI-X,
che fornisce una larghezza di banda più che sufficiente per le schede
di rete.
Il modello aggiornato: Intel 82541GI
Abbiamo inserito nel test anche la versione aggiornata del
Gigabit Network, utilizzando una semplice Intel Pro/1000 Desktop Adapter. La
differenza principale dal 547EI è l'interfaccia: non opera via CSA ma
utilizza il PCI.
Il particolare interessante è che non solo fa segnare delle buone prestazioni,
ma è risultato il secondo modello più veloce del confronto. Inoltre,
un secondo particolare interessante è il prezzo: questa scheda PCI costa
circa solo 50€.
Sistema
di prova
Processore |
Socket 478 |
Intel Pentium 4 Northwood, 3.2 GHz, 512 KB Cache, FSB800 |
Socket 604 |
Dual Intel Pentium 4 Xeon, 2.8 GHz, 512 KB Cache, FSB533 |
Memorai
di sistema |
DDR-SDRAM |
2x 512 MB PC3700 OCZ Gold Edition Rev. 2 (2.5-3-3-7) |
Network/Motherboard |
3COM / Marvell 940 |
Asus P4C800, Rev. 1.03 Intel 875P chipset & ICH5-R |
Broadcom BCM5705 |
Epox EP-4PCA3+, Rev. 1.0 Intel 875P chipset & ICH5-R |
Intel 82547EI (CSA) |
DFI LanParty PRO875, Rev. A Intel 875P chipset & ICH5-R |
3COM 3C996B-T Broadcom BCM5701 |
Asus PP-DLW, Rev. 1.03 Intel E7505 chipset |
Realtek RTL8100S |
Gigabyte GA-8S655TX Ultra, Rev. 1.0 SiS655TX & SiS964 |
Altro
Hardware |
Graphics card |
nVIDIA GeForce FX 5900, 128 MB |
Controller |
Client systems: ICH5-R or SiS964 for RAID 0 Host system: Raidcore RC4000 für RAID 0 |
Hard drives (client systems) |
System drive: Western Digital WD800JB Test drive: RAID-0 array consisting of 2x Hitachi Deskstar 7K250, HDS722580VLSA80, 80 GB, 7,200 rpm, 8 MB Cache |
Hard drives (server system) |
System drive: Western Digital WD1000BB Test drive: RAID-0 array consisting of 4x Western Digital WD360 Raptor, 36 GB, 10,000 rpm, 8 MB Cache |
Software |
Intel Chipset |
Intel Chipset Installation Utility 5.1.1.1002 Intel Application Accelerator RAID Edition Ver. 3.53 |
Network drivers |
3COM / Marvel 940 Broadcom BCM5705 & BCM5701: Ver. 6.34.0.0 Intel Pro/1000 CT&MT (82547EI & 82541GI): Ver. 7.3.13.0 Realtek: Ver. 5.611.1231.2003 |
DirectX |
9.0b |
OS |
Windows XP Professional Build 2600 Service Pack 1 |
Test effettuati
Benchmark
Sintetici |
TCP Transfer performance |
NetIO Ver. 1.23 from Kai Uwe Rommel |
TCP Transfer performance |
Netperf Ver. 2.1 |
TCP Transfer performance |
NetIQ Chariot 5.0 |
Benchmark
Applicazioni |
Real Life Transfer Performance |
xxcopy 2.85.3 von Pixelab, Inc. idf2002_master.avi - 1.17 GB |
Real Life Windows File Copy Performance |
Windows Explorer Drag&Drop Test idf2002_master.avi - 1.17 GB |
Tutti i benchmark sono stati effettuati cinque volte.
Per evitare i colli di bottiglia, abbiamo configurato gli hard disk in una
configurazione RAID 0. Come risultato, velocità di trasferimento di 110
MB/sec non sono state un problema.
Risultati
Benchmark
Carico del
processore
3COM / Marvell 940
Broadcom BCM5705
Intel 82547EI / CSA
Intel 82541GI
Realtek RTL8110S
Intel domina
su tutti i fronti
Non è una sorpresa che l'interfaccia CSA dei chip Intel
è superiore alle altre connessioni tradizionali tramite bus PCI. Le prestazioni
dei controller Intel sono state comunque una sorpresa: oltre al chip CSA 82457EI,
la versione PCI, 8264GI, si posiziona al secondo posto in molti benchmark, a
discapito dei prodotti 3COM, Broadcom e Realtek.
Per un utilizzo casalingo o nei piccoli uffici, queste differenza sono minime
per la maggior parte degli utilizzi. Conseguentemente, il verdetto è
il seguente: non c'è ragione di sostituire un chip Gigabit integrato
a favore di un modello su scheda PCI con chip più veloce. Confrontato
con i chip a 100 Mbit/sec tradizionali, il modello Gigabit - abbinato al giusto
cavo - è assolutamente superiore.
Comunque, dando un'occhiata ai risultati dei benchmark, ci chiediamo: è
Intel che è più brava a produrre prodotti di rete o semplicemente gli
altri non investono risorse per lo sviluppo in questo campo? Probabilmente
i produttori dovrebbe seguire maggiormente le richieste dei consumatori dato
che i prezzi sempre più convenienti dei vari router e switch stanno innalzando
l'interesse degli acquirenti verso i prodotti Gigabit.