NVIDIA nForce 2

Lorsque Microsoft a fait appel à NVIDIA pour concevoir la partie technique de la XBox, les ingénieurs de la firme californienne ont dû, non seulement développer le GPU animant la console, mais aussi le chipset gérant la carte mère de la XBox. Cette genèse a donné naissance au chipset nForce, dédié aux plateformes AMD. Si le nForce, premier du nom, malgré des caractéristiques alléchantes, n'a pas eu le succès escompté du fait d'un prix assez élevé et de quelques problèmes de driver pourtant vite corrigés, NVIDIA ne s'est pas découragé pour autant et a développé le nForce 2ème génération. Baptisé simplement nForce 2, le nouveau chipset de la célèbre marque au caméléon reprend, et améliore, le concept tout-en-un de son prédécesseur afin de fournir à l'utilisateur, un ensemble ?le plus complet possible- de fonctions intégrées à un prix compétitif. Le nForce 2 a pour vocation d'être la « Digital Media Platform » par excellence, grâce à l'intégration d'un processeur graphique performant et d'un processeur audio dont les qualités sont indéniables comme nous le verrons dans ce test.

Pour le lancement du nForce 2 les plus grands constructeurs ont rallié la bannière NVIDIA comme : Abit, Asus, Chaintech, Epox, Leadtek, MSI, Shuttle, etc. Aussi le consommateur aura un vaste choix de Cartes mères répondant à différents besoins, puisque le nForce 2 est modulable, comme nous le verrons plus tard.

Pour ce test NVIDIA nous a confié un prototype bêta d'une de ses cartes mères de référence bâtie avec la version, dite Tapped Out, du nForce 2. Le système utilisait donc la version A01 du nForce 2, également connu sous le doux nom de Crush 18.

nForce 2 : l'architecture AMD la plus performante

A l'heure actuelle le nForce 2 est tout simplement le chipset le plus complexe jamais développé, spécialement dans sa version 'IGP' qui intègre un processeur graphique de haut vol. Le jeu de composants du nForce 2 est constitué d'un northbridge disponible en versions IGP (avec processeur graphique) ou SPP (sans processeur graphique) et d'un southbridge MCP (sans APU) ou MCP-T (avec APU). Nous allons donc nous pencher sur l'architecture de l'IGP et celle du MCP-T.

Northbridge (SPP)

Baptisé par NVIDIA SPP (System Platform Processor) ou IGP (Integrated Graphic Processor), selon la version, le northbridge du nForce 2 est le seul chip capable de gérer la DDR sur deux canaux, via l'utilisation de deux barrettes mémoires et ce grâce à son architecture TwinBank, renommée cette année en DualDDR. De quoi s'agit-il me direz-vous ? Tout simplement d'une architecture double canal, héritée du Crossbar memory controller des GeForce, qui intègre en fait deux contrôleurs mémoire de 64-bit chacun, pour doubler la bande passante ce qui sera utile au processeur graphique embarqué et permettra d'améliorer les performances. Le chip NVIDIA évite donc les traditionnels goulets d'étranglement et gère donc la mémoire sur 128 bits via des accès simultanés de manière à réduire les temps de latence.

Comme on pouvait s'y attendre, le nForce 2 est certifié DDR400 afin de délivrer une bande passante totale de 6.4Go/sec qui se décompose de la sorte : ~2Go/s pour le processeur, ~2Go/s pour la mémoire et ~2Go/s pour l'IGP intégré. Le nForce 2 peut donc gérer jusqu'à 3Go de mémoire de types DDR200/266/333/400 en utilisant des bus mémoire de 64 ou 128-bit. Le chipset fonctionne indifféremment en modes synchrones (DDR266 & Athlon XP FSB266 ou DDR333 & Athlon XP FSB333) ou asynchrones (DDR400 et Athlon XP FSB333) et supporte les différents timings mémoire (CAS 2/2.5). Conçu exclusivement pour les Processeurs AMD, le nForce 2 supporte naturellement tous les processeurs AMD Athlon & Duron utilisant des fréquences de bus de 66/100/133 ou 166MHz. Tout comme le nForce numéro un, le nForce 2 inclut un DASP. Ce Dynamic Adaptative Speculator Pre-
Processor, de deuxième génération, agit comme un cache intelligent, et stocke dans sa propre mémoire cache, en utilisant la mémoire système inutilisée, les données qu'il prédit comme étant probablement requises plus tard par le processeur. Cette opération a pour effet d'améliorer sensiblement les performances puisque NVIDIA parle d'un gain de l'ordre de 20% en comparaison des plateformes dépourvues de ce système. Par rapport au premier DASP NVIDIA annonce que les algorithmes ont été retravaillés et optimisés afin d'être encore plus efficaces.




La grande nouveauté du nForce 2 est son support complet de l'AGP (Accelerated Graphics Port) 8x, dont les spécifications finales n'ont été achevées que très récemment. L'AGP 8.0x est cadencé à 533MHz et délivre une bande passante de 2132Mo/sec ce qui aujourd'hui peut paraître surdimensionné si on considère que peu de jeux utilisent des textures de plus de 64Mo réduisant de ce fait le recours à la connexion AGP. Par contre avec l'avènement proche de DirectX 9.0 et du cortège de jeux conçus pour, l'AGP 8x se révélera très utile pour le transfert des vertex shaders et autres calculs géométriques qui seront massivement employés par DirectX 9.0.
La version IGP du nForce 2 reprend les mêmes caractéristiques que celles énumérées plus haut mais intègre en plus un processeur graphique, somme toute récent. Avec le nForce 2, NVIDIA introduit le concept de Graphic Motherboard, ou carte mère graphique en français dans le texte. Ceci dans le but de faire économiser l'achat d'une carte graphique aux utilisateurs en entreprise et aux joueurs occasionnels tout en leur offrant ce qui se fait de mieux en matière de chip graphique intégré à un chipset. En toute logique NVIDIA a choisi d'inclure l'équivalent d'une GeForce 4 MX, exploitée en AGP 8x, pour succéder à la GeForce 2 MX 200 du premier nForce. Inclure un tel processeur graphique dans un chipset est tout simplement une prouesse technique au vu des restrictions qui affectent la taille du composant (ou Die) et son coût. NVIDIA est le seul fabricant de chipset à offrir un processeur graphique intégré aussi performant et capable de faire tourner les jeux récents avec une excellente fluidité. La partie graphique du nForce 2 est donc architecturée en 256-bit et entièrement compatible DirectX 7.0. Aussi il vous faut oublier le support des Pixel et Vertex shaders pourtant très utiles, au profit du Transform & Ligthing. Toutefois à ce niveau d'intégration et vu le positionnement du produit la solution graphique intégrée contentera largement le public visé. Les hard core gamers et autres power users opteront naturellement pour la version SPP afin d'adjoindre au système une Ti 4600 ou une Radeon 9700. Le GeForce 4 MX supporte, tout de même, 24 des 26 fonctions de shading de DirectX 8.0 ainsi que les instructions OpenGL 1.3. L'IGP vous permet donc d'utiliser une profondeur de couleurs de 32-bit dans de très hautes résolutions (jusqu'à 1920*1440 en 75Hz) grâce à son RAMDAC intégré de 300MHz. Il va de soi, que le BIOS des systèmes nForce 2 vous permet de sélectionner la quantité de mémoire qui devra être allouée au processeur graphique. NVIDIA prévoit même de fournir un petit utilitaire permettant d'appliquer, en temps réel, des filtres surprenant aux flux vidéo entrant par le bus firewire.




L'une des caractéristiques de l'IGP est son support de l'Accuview Antialiasing afin d'offrir un lissage de l'image, pour éviter les effets d'escalier, en 2x, Quicunx, 4x & 4XS. Tout comme avec les GeForce 4 MX traditionnelles, on retrouve au sein de l'IGP le VPE. Le VPE, ou Video Processing Engine, assure un décodage 100% matériel des flux MPEG 1 & MPEG 2 optimisant ainsi la fluidité de lecture des DVD et économisant les ressources processeur, favorisant ainsi le multitâche. Il est évident que l'IGP supporte l'encodage Macrovision 7.1L1. Le décodeur MPEG a également recours à des techniques comme le Motion Compensation et le Discrete Cosine Transform pour fournir une qualité d'image inégalée. La popularité de l'écran plat n'étant plus à démontrer l'IGP offrira, selon le fabricant, une sortie DVI supportant des résolutions jusqu'à 1600*1200 en 60Hz. Afin d'offrir des sorties Composite et S-Vidéo pour relier une télévision au système, le northbridge inclut un encodeur NTSC/PAL intégré capable de travailler jusqu'en 1024x768 ainsi qu'un décodeur HDTV supportant divers formats jusqu'au 1920*1080i ATSC. La version commerciale de l'IGP, qui portera la marque de fabrique A02, sera livrée avec les Cartes mères nForce 2 devrait intégrer deux sorties vidéos (2x VGA ou 1 VGA + 1 DVI).

Le SouthBridge ou MCP

Le southbridge du nForce 2 est surprenant à plus d'un titre. En premier lieu il contient deux contrôleurs IDE Ultra ATA133 indépendants, surnommés DualFast. Chaque contrôleur peut être défini en mode primaire ou secondaire et permet de relier deux périphériques IDE pour un total de 4 périphériques IDE supportés. Ces contrôleurs DualFast supportent les opérations PIO & DMA ainsi que les modes Ultra DMA 33/66/100/133 offrant un taux maximal de transfert de 133Mo/s par canal. La présence de deux contrôleurs IDE séparés permet d'améliorer, de manière significative, les performances du sous-système disque. Il est toutefois surprenant de constater que NVIDIA n'ait pas opté pour le SerialATA mais ce choix se comprend puisque très peu de Disques durs SATA sont disponibles. De plus les constructeurs de cartes mères pourront à loisir intégrer un contrôleur Serial ATA de marque Silicon Image sur leurs produits. De même NVIDIA n'a pas jugé bon d'intégrer de contrôleur RAID dans le nForce 2. Comme pour le Serial ATA les OEM sont libres d'intégrer, ou non, un contrôleur Promise sur leurs cartes afin de gérer le RAID 0.


Le nForce 2 supporte nativement les connexions USB 1.1 et USB 2.0 atteignant des vitesses de transfert de l'ordre de 60Mo/s (soit l'équivalent de 480Mb/s), ainsi que le FireWire, alias IEEE 1394, qui supporte pour sa part une vitesse de transfert de 50Mo/s (soit 400Mb/s). Le nForce 2 peut gérer jusqu'à six ports USB en même temps. Afin d'assurer une vitesse de communication optimale entre le northbridge et le southbridge, le nForce 2 utilise l'architecture AMD HyperTransport qui permet d'atteindre un taux de transfert de 800Mo/s alors que les concurrents en sont, au mieux, à 533Mo/s. Le MCP, ou Media Communication Processor gère, quant à lui, jusqu'à cinq slots PCI 32 bits et est capable d'émuler un modem 56k.

Le chip NVIDIA inclut en natif un double contrôleur ethernet 10/100, dénommé DualNet. Exit donc le gigabit... Le premier contrôleur ethernet est de fabrication NVIDIA alors que le second est un 905 intégré au southbridge. NVIDIA a choisi d'inclure un contrôleur ethernet 3com afin de permettre aux entreprises adoptant le nForce 2 d'intégrer cette plateforme dans leur réseau et d'utiliser les très répandus utilitaires 3com, et ce sans le moindre problème. De plus, la présence de deux contrôleurs ethernet au sein d'une seule carte mère, a l'énorme avantage d'autoriser les possesseurs de nForce 2 à constituer un réseau de trois postes sans recourir à un hub ni même à un routeur grâce au full duplex. Pour les surfeurs possédant une connexion internet à haut débit, le DualNet permet de connecter sur le premier port le modem (ADSL ou cable), et de relier via le second connecteur une deuxième machine tout en s'affranchissant de la nécessité d'un routeur !

Précisons que la version MCP du southbridge offre un support son intégré mais limité à la norme AC'97.

Un APU pas comme les autres

Ici pas de nouveautés spectaculaires puisque le processeur audio intégré ou APU (Audio Processing Unit) du MCP-T est similaire à celui utilisé par le nForce 1. On retrouve donc les qualités exceptionnelles du processeur audio embarqué, à savoir l'encodage 100% matériel et donc temps réel du Dolby Digital et du Dolby Surround. Le chip sort le son Dolby Digital en AC-3 ce qui permet d'avoir un son 5.1 surprenant avec les enceintes adéquates. Notez que les plateformes nForce 2 sont les seules au monde à être officiellement certifiées Dolby Digital par les laboratoires Dolby. Bien sûr l'APU peut gérer 2, 4, ou 6 enceintes et sort le son en 16 ou 20bit alors que le traitement des signaux entrant n'est assuré qu'en 16bit.

Lors du naufrage d'Aureal, NVIDIA a littéralement débauché leurs ingénieurs qui ont eu pour mission de concevoir cet APU. Comme nous avons pu le voir plus haut l'APU du nForce 2 excède de loin les spécifications AC'97 et regroupe pas moins de cinq DSP dont trois normaux et deux programmables. Cet APU, entièrement conçu pour répondre au cahier des charges de DirectX 8.0, gère 64 voix en 3D et 256 voix en 2D. Il permet de lire des DVD-Audio en 24 bits et 96KHz et de sortir le son en passthrough soit en reliant l'APU à un amplificateur compatible soit en reliant l'APU directement à un coffret d'enceintes compatible 24bit & 96KHz. Au niveau des jeux, l'APU supporte l'EAX, l'EAX2 et l'I3DL2 pour des effets de positionnement et de spatialisation très réalistes. L'I3DL2 ou Interactive 3D Audio Level 2 permet des effets de réverbération, d'occlusion et d'obstruction pour vous immerger toujours plus dans les jeux. D'après NVIDIA l'APU accapare moins les ressources systèmes qu'une carte Sound Blaster Live. Le DSP permet d'utiliser des ambiances sonores telles : underwater, arena, etc. pour rendre le son plus captivant. Egalement au menu, l'APU supporte le DLS2 (Downloadable Sounds Version 2.0) pour appliquer des filtres ou autres couches utilisant des flux stéréo comme source.




Les musiciens en herbe trouveront une implémentation MIDI des plus complètes. Tandis que l'equalizer 7 bandes ravira les amateurs de musique. Toutes les Cartes mères utilisant le MCP-T seront fournies avec ce que NVIDIA appelle le SoundStorm. Il s'agit d'un riser board utilisant le sixième slot PCI, au format inversé, de la carte mère. Le SoundStorm est pourvu d'une sortie S/PDIF, un connecteur casque, des connecteurs gauche et droite pour les hauts parleurs ainsi qu'une entrée microphone et une entrée Line-In. La partie analogique du SoundStorm est gérée par deux codecs AC'97 présents sur la carte. Comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous, la carte inclut deux connecteurs d'extensions. Ces connecteurs servent à relier un rack déportant en façade les connexions audio (y compris une sortie TOS-Link), réglages du volume et ports FireWire/USB 2.0. En prime le rack comporte un capteur infrarouge afin que votre Digital Media Platform vous obéisse, au doigt et à l'oeil grâce à la télécommande incluse ! Tous les constructeurs ne fourniront pas le rack avec leurs cartes nForce 2 puisque ce gadget, fort utile à l'usage, augmente sensiblement le coût du système.

NVIDIA SoundStorm

La carte mère

Notre système de test utilisait une carte mère « beta » de type 'reference design' fabriquée par NVIDIA. Comme vous le constaterez ci-dessous le Crush n'était pas surmonté d'un dissipateur thermique ce qui surprend de prime abord mais démontre que le chipset est suffisamment stable pour travailler dans des conditions extrêmes. Il est bien évident que les cartes mères finalisées auront toutes un chipset surmonté d'un radiateur et d'un ventilateur. Au niveau de la connectique le prototype que nous avons pu voir offrait outre un connecteur AGP 8x et 5 slots PCI, deux connecteurs PS/2 pour le clavier et la souris, un port parallèle, deux sorties DB15, trois ports USB 1.1/2.0, un port FireWire, une rampe de trois connecteurs audio et un port Ethernet. On regrette l'absence de port série (COM) pourtant géré par le nForce 2.

Overclocking

Le nForce 2 a été conçu pour permettre aux heureux propriétaires de Processeurs AMD de pouvoir overclocker, par pas de 1MHz, leur processeur afin de s'assurer de la stabilité du système. Lors du test de la plateforme nous avons pu constater que le nForce 2 supporte déjà des fréquences de FSB jusqu'à 200MHz...

Drivers

Comme à l'accoutumée, NVIDIA ne fournit qu'un seul driver UDA unifié (Unified Driver Architecture) qui installe tous les pilotes requis par le nForce : à savoir les pilotes IDE, AGP, Chipset, son, vidéo & ethernet. Il est à noter que les pilotes IDE de NVIDIA vous permettent de changer le mode DMA de vos périphériques directement depuis le gestionnaire de périphériques Windows comme montré dans les captures ci-dessous. De même les drivers audio s'intègrent dans NVDVD (le logiciel de lecture DVD maison) pour vous permettre de contrôler avec précision la répartition du son sur vos diverses enceintes. Forts complets, les drivers audio incluent une myriade d'options telles le réglage des graves et des aigus, l'inversion de phase fort appréciable pour adapter le rendu sonore à son environnement, la façon dont le son est répartit, etc. De plus un système proche du Dolby Pro Logic permet de recréer, en temps réel, un environnement sonore de type cinéma qui procure un son criant de réalisme et enveloppant lors de la lecture de simples CD Audio ou de DivX.

Drivers IDE et Gestionnaire de périphériques de Windows XP SP1

Nous avons pu faire quelques tests avec le prototype que NVIDIA nous a confié. Les résultats, comme vous le verrez, sont plutôt en la faveur du constructeur mais nous ne les comparerons pas, pour l'heure, avec les résultats obtenus par d'autres plateformes dans la mesure où la version que nous avons pu tester n'embarquait pas encore une version finale du chipset. Vous trouverez ci-dessous le détail des deux configurations utilisées pour le test :

-Carte mère NVIDIA reference design nForce 2 avec chipset beta 'A01'
-Athlon XP 2200+
-512Mo DDR266 CAS 2.0
-Disque dur Western Digital Ultra-ATA133 120Go avec 8Mo de mémoire cache
-Carte graphique Leadtek GeForce 4 Ti4600

-Carte mère Leadtek nForce
-Athlon XP 2200+
-512Mo DDR266 CAS 2.5
-Disque dur Ultra-ATA 100 40Go
-Carte graphique NVIDIA GeForce 4 Ti4600



Le bench PCMark 2002 teste les ensembles processeur, mémoire et disque dur constituant un système. Les scores relevés sont plutôt bons puisqu'on note que le nForce 2 a un avantage de 14% sur les performances mémoire obtenues par son aîné. On peut constater que la nouvelle architecture du système disque est en effet plus performante que celle du nForce puisque le nForce 2 obtient un résultat 32% plus élevé. Ceci dit il est bon de tempérer cet écart par le fait que le disque dur de la machine nForce 2 était pourvu de 8Mo de mémoire cache contre 2Mo seulement pour le disque dur équipant notre machine nForce. Au niveau processeur on note une différence minime de 1.1% en faveur du nForce 2.



CPUMark 99 est un utilitaire de test quasiment obsolète qui mesure essentiellement les capacités du processeur utilisé par le système. Le résultat obtenu avec le nForce 2 est tout à fait honnête puisqu'il surclasse de ~8% le nForce, première génération.



Le test mémoire de SiSoft Sandra 2002 SP1 nous permet de mesurer le gain de performance que procure le passage de la DDR266 CAS 2.0 à la DDR333 CAS 2.5. On constate un gain moyen de 2%. Malheureusement nous n'avons pas pu tester la DDR400 sur la plateforme beta nForce 2 à cause d'une incompatibilité, provisoire, avec les timing mémoire. Ce test met également en avant le gain de performance que procure le nForce 2 par rapport à son petit frère : on constate, en utilisant le même type de mémoire, que la bande passante délivrée par le nForce 2 est entre 6% et 6,6% supérieure à celle délivrée par le nForce.



Le test processeur et processeur multimédia de SiSoft Sandra 2002 SP1, met en évidence les bonnes performances du nForce 2 que nous aurons l'occasion de comparer avec des plateformes VIA lors d'un prochain article. Face à son cadet, le nForce 2 fait bonne figure : les résultats donnés par SiSoft sont supérieurs à ceux obtenus par le nForce sauf pour le test des calculs en virgule flottante.



La référence incontournable des tests 3D, le fameux Quake III, nous permet de mettre en évidence les bonnes performances obtenues par le circuit graphique intégré au nForce 2 qui pulvérise littéralement celui du nForce. En 1024*768*32 l'IGP du nForce 2 se révèle 105% plus rapide que celui du nForce ! Quake III démontre que NVIDIA a réussi à doubler les performances de l'IGP du nForce 2 par rapport au premier nForce ce qui constitue tout bonnement un petit prodige. Nous avons également testé le nForce 2 avec une carte GeForce 4 Ti 4600 afin de mesurer un éventuel gain de performance entre le nForce et le nForce 2. Nous ne fûmes point déçus puisqu'en 1024*768*32 le nForce 2 s'avère 7,5% plus rapide que le nForce lors de l'utilisation d'une GeForce 4 Ti4600 et des Drivers Detonator 40.41. On s'aperçoit toutefois que le gain est nul en très haute résolution comme le démontre le test effectué en 1600*1200*32.



On s'aperçoit dans le test 3D Mark 2001 SE que le score en 1024*768*32 dépasse les 4000 points ce qui constitue un véritable record pour un chip graphique intégré à un northbridge surtout lorsque l'on compare ce résultat à celui du nForce. Dans la même résolution l'IGP du nForce 2 est 80% plus rapide que celui du nForce ! Dans le même temps les résultats obtenus par la GeForce 4 Ti 4600 sur le nForce 2 dépassent de 6,6% les performances atteintes par le nForce premier du nom et doté de la même carte graphique. En mode Quincunx l'écart se resserre dans la mesure où le couple nForce 2/Ti4600 devance de seulement 5,2% le couple nForce/Ti 4600.
Le moins que l'on puisse dire c'est que nous avons été littéralement soufflé par le nForce 2. Bien sûr nous n'avons pu tester qu'une plateforme beta et ce, uniquement pendant quelques heures, mais cela fut amplement suffisant pour affirmer dès à présent que le produit est tout bonnement époustouflant et prometteur. L'aperçu des performances du système que vous livre cette preview est plutôt engageant puisque dans sa version finale le nForce 2 devrait se révéler comme le chipset le plus rapide pour les Processeurs AMD. Outre des performances top niveau, le nForce 2 offre une véritable débauche de fonctionnalités.

Lors de notre essai nous n'avons pas manqué de relier l'APU à un système d'enceintes 5.1, compatible Dolby Digital, pour regarder un DVD, Harry Potter en l'occurrence. Le résultat fut bluffant : non seulement le son était extraordinaire mais en plus l'image, grâce au décodage matériel des flux MPEG 2, s'est avérée sensationnelle. Nous avons également testé le rendu sonore et graphique avec des jeux tels Quake III Arena ou Battlefield 1492 et nous fûmes agréablement surpris par la fluidité graphique et l'ambiance sonore qui vous immerge complètement dans une réalité virtuelle, surtout quand l'effet Surround est activé. L'écoute de CD-Audio fut la cerise sur le gâteau puisque, une fois encore, le son était plus vrai que nature. L'APU du nForce 2 vous affranchit donc complètement de la nécessité d'acquérir une carte son. Le processeur graphique est pour sa part excellent vu le marché visé et le prix estimé des Cartes mères qui en seront équipées.

Reste maintenant à tester les premières cartes mères utilisant une révision A02 du nForce 2 afin de confirmer, l'impression positive que nous a laissée le système et d'évaluer au mieux ses performances. NVIDIA ne devrait pas commettre l'erreur de tarification qui a plombé les ventes du nForce 1 et la grande diversité de combinaisons northbridge/southbrige possibles devrait permettre à NVIDIA de dépasser les 5% de parts de marché actuellement détenu par le nForce.