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IntelHaswell-E平台上市在即,浅谈处理器、芯片组革新与问题

时间:2018-05-17 13:51:03

 
 

▲Haswell-E 最大的硬件差异将会是在 PCI-E 通道数量上。

通常一张家用主板上,最多可以塞入标准 PCI-E Slot 为 7 条,有些产品会因处理器插槽下移,而更改设计为 6 条。不论哪一种设计,它们之中将会有 1 条 PCI-E x16,但不一定为独占带宽设计,可能得和其他 x16 或者 x8 插槽共享带宽。如 EVGA X99 FTW,即具备 5 条 PCI-E x16 3.0 插槽,带宽由处理器提供。1 条 PCI-E x4 2.0 插槽,带宽由芯片组提供,还有 1 条空缺插槽,介于 PCI-E x16_1、PCI-E x16_3 之间,该位置因目前显卡大多为双槽设计,而直接取消。

但具体来说,X99 FTW 还是一张标准 7 槽主板。这边问题点就出现了,28 条版本的低阶处理器,就算靠拆分也至多只有 4 个有效通道可以分配给予 PCI-E 插槽,显然会因此有 1 条插槽是无法拥有带宽。同时又因为要满足 40 条版本的高阶处理器,就会将会出现重叠、空缺地带。

原因在于通常 1 条插槽,会对应处理器 PCI-E 通道内的其中 1 个埠,也就是两者之间是具备因果关系。例如在 PCI-E x16_1 插槽上导入 Port #1,那么不论在哪一种处理器上,这条插槽所具备的带宽至多就只有 x8,相对来说搭配低阶版本将仅具备 x4 带宽,在高阶版本才会提升至 x8。在图表中就可以发现 Port #1、Port #2 空缺,Port #3 重叠的关系,这造成主板设计上面的困难。

编辑将会借由 EVGA X99 FTW、微星 X99 Prototype 进行解析,两款主板设计是完全迥然不同的概念,将分析这些设计上的好处与盲点。

EVGA X99 FTW 为标准 7 槽位主板,优点为最高可以安装 4 张双槽显卡进行串接。在硬件设计上,第 3 条 PCI-E x16 插槽是使用率极低的插槽,也是这一次最先被开刀插槽。原因在于高、低阶处理器原先就差距 1 条可用带宽,显然这个插槽,刚好可以将这个差距缩至最小,且影响不大。

解决了可用带宽差距后,接着就是解决插槽对应埠的问题,可以看到仅有第 1、4 条插槽标示为 PCI-E x16/8,其余插槽皆为 PCI-E x8,这时候就可以将之视为 5 x 8,或者是 3 x 8。为什么会看成 3 x 8,这边必须要提到主板上具备 2 组 Quick Switch,这是 PCI-E 通道分配切换芯片,也就是 5 x 8 是借由拆分 2 条 16 通道而来,而在低阶版本则是仅能拆分 1 条,这边我们就直接将之简化。

然主板设计习惯将第 1 条 PCI-E x16 插槽带宽填满,这边就可以推断出该插槽带宽导入的源头为 Port #3,而第 2 条则是借由 Quick Switch 与第 1 条共享,第 4 条则是很明显的 x16/x8 带宽。唯一具备该条件且没有占用问题的埠则是 Port #2,且第 3 条 PCI-E x8 是借由 Quick Switch 拆分第 4 条带宽,在低阶版本则是因不具备 x8 带宽,所以就成为无带宽插槽。而在最后 1 条插槽上,x8 带宽则是由最后剩下的 Port #1 提供,在低阶版本处理器则是会变为 x4 带宽。

▲EVGA X99 FTW 具备多条 PCI-E 插槽。

▲EVGA X99 FTW 主板插槽带宽分配表。

而微星 X99 Prototype 则是属于 6 槽位主板,最顶端因处理器插槽位置下移,而取消第一槽的设计,同时仅具备 1 组 Quick Switch,那非常简单可以理解为 3 x 8 + 16,或者为 3 x 8,只进行 1 次带宽拆分。另外由于第 1、2 条插槽都是 x16 带宽设计,且第 2 条应为可拆分的 x16 带宽,那么就可以立即判断 Port #3 是导入这条插槽之中,也可借由拆分将带宽分享至第 3 条插槽。而 Port #2 则是导入第 1 条,而第 4 条插槽则是为 Port #1,设计非常简单。

▲微星 X99 Prototype,具备 4 条 PCI-E 插槽。

▲微星 X99 Prototype 主板插槽带宽分配表。

两张主板都各别有优缺点,如 EVGA 与微星最大的硬件差距,4 way 显卡串连的可行性,微星的硬件设计上并不容许双槽卡进行 4 way 串连。按照这个设计最多为 3 张,高阶处理器上也都可以得到完整 2 条 x16 带宽,但 EVGA 会出现插槽无带宽的问题。而微星则是不会有这种问题,但相对就是牺牲多显卡串连的契机,也是 6 槽位与 7 槽位之间最大的差距。

难题 2:芯片组规格更为复杂

Haswell-E 平台除了新处理器之外,还有新的 X99 芯片组,与 X79 不同之处在于导入了 Z87 之后独有的 Flexible I/O 技术,可重新定义芯片组通道所适用的装置。

Flexible I/O 是 Intel 为了让芯片组具备更灵活调用通道而更改的设计。在以往芯片组功能上,SATA 就是 SATA,没有其他可能性,而 Flexible I/O 的出现则是可以将 SATA 定义成为 PCI-E 通道。在 X99 上,总共拥有 22 个装置,其中具备 4 个 USB 3.0、6 条 PCI-E、8 个 SATA 6Gb/s。另外缺少的 4 个装置则是可以被定义为 USB 3.0、PCI-E 或者是 SATA 6Gb/s,但至多只能定义 2 条 PCI-E,也就是最多只能拥有 8 条 PCI-E 而不是 10 条。

这可以让厂商更灵活的运用 2 条 PCI-E 通道,将之重新被定义成为 M.2 或者是 SATA Express,且不需要额外芯片即可达成。就如同目前 Z97 上,各厂商常见 SATA 6Gb/s 与 M.2 共用的设计,即是透过 Flexible I/O 所达成。

另一个问题点在于虽然宣称 8 + 2 SATA 6Gb/s,但实际上这是由 2 颗控制器所组合而成,借由 6、4 的组合达成 10 组数量,理论上是没有办法跨控制器组建 RAID。若是取 2 个 SATA 6Gb/s 用作于 M.2 且不共用带宽,则是会出现最多 4 + 4 的硬盘组合,也就没有办法组成高于 4 颗装置数量的 RAID 模式。若为了达成 10 个 SATA 6Gb/s,那么必然就只能透过牺牲 USB 3.0,或者是屈就于 6 条可用 PCI-E 通道。但由于目前高速装置陆续抬头的状况下,PCI-E 通道上面的取舍则成为了非常大的设计难题之一。

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