当前位置:游戏巴士 > 游戏资讯 > Haswell-E正式登场,架构、设计全面解密:芯片组篇

Haswell-E正式登场,架构、设计全面解密:芯片组篇

时间:2018-05-14 05:51:02

 
 

▲X99 芯片功能示意。

X99 vs C600 系列芯片组,差异并不大

3 年前 X79 曝光的时候,相信非常多人都欣喜若狂,原因不外乎是首款支援 4 通道内存,甚至还准备支援 SAS 硬盘。不过经历一波三折后,最终定案的规格为 2 埠 SATA 6Gb/s、4 埠 SATA 3Gb/s,这规格在当时虽不差,但是与一开始曝光的规格差异颇大。

不过这个半调子规格倒也让 X79 稳坐 3 年旗舰平台宝位,而新推出的 X99 虽堪称大幅更新,事实上也只是将 3 年前 C600 所具备规格,小幅更新功能后包装推出。LGA 2011 脚位的 C600 系列共分为 5 个型号,最高阶 C608 规格为 2 埠 SATA 6Gb/s、8 埠 SAS 3Gb/s,与目前的 X99 非常相仿,不过 X99 还缺少了部分关键功能,如 PCIe Uplink。

▲C600 系列共分为多个型号,其中 X79 为删减版。

取消 SAS、删除 PCIe Uplink

X99 取消 SAS 支援,取而代之的则是 8 埠 SATA 6Gb/s,虽规格不尽满意,倒也符合一般家用族群的消费习惯,再加上固态硬盘已经普及,删除 SAS 倒也无妨。

另外是 X79、X99 都缺少了 PCIe Uplink 这个传输通道,Intel 目前仅开放具备 SAS 界面的芯片拥有这个通道,如 C606、C608 即具备 PCIe Uplink。该通道并非一般的 PCIe 双向传输,而是属于芯片组对处理器单向传输途径,目的在于分散芯片组 DMI 通道带宽负载。

▲X99 仍然没有服务器芯片上的 PCIe Uplink。

X99 借尸还魂计

看完 C600、X99 间的差异后,读者大概可以猜出 X99 的原型产品是什么了,就实际的规格差异来看,大致上就是 C600 的小改版。不过 Intel 还是藏了几手未下放给家用平台,如 SAS 界面、PCIe Uplink 这 2 项关键功能,但是对于需求不高的家用中小型工作站而言,X99 也足以胜任。

Flexible I/O 新功能导入

X99 虽与 C600 差异不大,但两者差异最大的地方为 Flexible I/O 功能。这个功能在 Z87 上首次出现,并且于 Z97 发扬光大,Intel 将之导回旗舰平台上。这功能最终目的在于将原先死版的芯片功能,透过较灵活的切换模式带来配置弹性,简单说起来就是 Quick Switch 的内嵌版。

Quick Switch 在主板上最常见的用途即在切换 PCIe 插槽的通道数量配置,借由如 x16/x0 与 x8/x8 这 2 种组合,让 PCIe 插槽更灵活的运用,这是目前非常容易看到的设计。而 Flexible I/O 使用的也是这个概念,不过实作起来较复杂许多,同时也可以透过外部 Quick Switch,做出更多不一样的变化。

Flexible I/O 功能实作

目前主板厂针对 Flexible I/O 实作的部分大致上有 2 种,无非就是 SATA Express、M.2,不过各家厂商的作法都不尽相同,有些选择简化、其外则是复杂化。

不过在讨论作法之前,我们先来看一下这次芯片对于各埠的定义与讯号,同时也可以看出哪些埠是具备 Flexible I/O 功能,与它的限制。

▲X99 I/O 各埠对应的讯号,其中 #5、6、13、14 为复合讯号。

第一式:SATA Express

透过 Flexible I/O 提供 SATA Express 算是最常见的一种应用,原因在于芯片 #13、14 这 2 个埠,除了能够提供 SATA 讯号之外,也可以提供 PCIe 讯号。那么主板厂就可以透过这个具备双讯号的埠,将线路拉至 SATA Express 插槽,即可透过芯片切换讯号达成兼具 PCIe 与 SATA 讯号这目的。

▲SATA Express 与 SATA 共用同个讯号。

第二式:SATA Express、M.2 切换组

将 Flexible I/O 只用于 SATA Express 上,显然利用率不高,所以厂商想出了增加 Quick Switch 的办法,让其讯号转至其他插槽上。如 SATA Express 与 M.2,由于 2 个插槽都可使用 SATA、PCIe 讯号,因此得以直接相容。

作法也并不复杂,只需要在 2 个装置前端加入 1 颗 2 通道的 PCIe Switch,就可以将讯号切换配置到目标插槽上,类似闸道的概念。

还有另一种作法为 4 埠 Flexible I/O 全数用上,其中 2 埠连结至 M.2 插槽,另外 2 埠则是与 SATA Express 相连。透过 Flexible I/O 仅能切换 2 条 PCIe 讯号的规则,可以做到 M.2、SATA Express 切换,还可为 SATA Express 提供SATA 讯号。

▲采用无 QS 的 Flexible I/O 实作。

第三式:双模 M.2

另一种则是针对 M.2 插槽所做的双模切换设计,目前厂商大多会取用处理器 PCIe 通道给予 M.2 ,此举会造成通道数量在多路显卡时不足的问题。所以折衷方案有二,多路时不使用 M.2,或是使用 X99 芯片的 PCIe 通道。

前者相对简单,仅需要 2 颗 QS 即可,后者则是较复杂,为了将 2 种不同讯号连结至同 1 插槽上,需要多配置 1 颗 QS,这属于 QS 颠倒用法。采用 2 进 1 出的使用方式,可以同时提供 Gen3 x4与 Gen2 x2 讯号 ,比较能够较灵活运用有限的 PCIe 通道。

▲采用 M.2 x4 Gen3、M.2 x2 Gen2 双模的实作。

▲M.2 x4 Gen3、SATA 讯号双模的实作。

Quick Switch 并非万灵丹

从以上可以发现,QS 能让主板 I/O 配置变得更加灵活,各种作法都有它的优点与好处。不过 QS 并非万灵丹,碍于芯片限制,是以原先的 6 条 PCIe 2.0 x1、2 条 Flexible I/O 所组成结构。切换后乍看之下能够拥有非常多变化,不过实质上的通道数量仍然不变,只是厂商在设计附加功能时,可以有更多元变化。但这并非代表使用者可以同时使用,反而是变得更加复杂且无所适从。

下个三年旗舰平台?

看完 X99 基本面之后,它是否能够继承 X79 的光环,成就下个 3 年旗舰平台?或许该考虑明年的 Skylake,将拥有全新升级的 DMI 3.0、具备更多的 Flexible I/O,能够做的功能将比现在更多。

X99 是 C600 的延伸,对于日益进步的科技而言,Skylake 较有机会在短期间影响 X99 的生命周期,不过前提是 Skylake 必须具备 6 核心以上的处理器产品,反之则是毫无取代的可能性。

▲Skylake 具备更灵活的 I/O 界面与通道。

延伸阅读:

Haswell-E 正式登场,架构、设计全面解密:处理器篇