Intelin X99-piirisarja & virransyötön nykytrendit

Intel X99 -piirisarja

Intelin X99-piirisarja tunnetaan koodinimellä Wellsburg ja useamman aiemman sukupolven tavoin kyseessä ei ole niinkään piirisarja, vaan yhden piirin ratkaisu. Lisäksi massamuistiliitäntöjä on päivitetty ja tuettuna ovat M.2- ja SATA Express- sekä Thunderbolt-liitännät. Ylikellottamisen kannalta merkittävä muutos on X99-piirisarjalta suoraan prosessorille tuleva 100 MHz:n BCLK-taajuus, joka aiemmin X79-emolevyissä tuotiin ulkoiselta kellopiiriltä.

Haswell-E-prosessorit ja X99-emolevyt tarvitsevat kaverikseen uutta DDR4-muistia. Koska Haswell-E-prosessoreiden muistiohjain on nelikanavainen, kannattaa kokoonpanoon asentaa kerralla neljä tai kahdeksan muistikampaa parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi. DDR4 tuo tullessaan aikaisempaa matalammat käyttöjännitteet, paremman energiatehokkuuden, suuremmat muistimäärät per muistikampa ja korkeammat kellotaajuudet. Lisäksi muisteihin on lisätty virheenkorjaukseen liittyviä ominaisuuksia, joista on hyötyä erityisesti, kun muistikampojen kapasiteetti ja nopeus kasvavat suuriksi. DDR4-muisteissa käyttöjännite on laskenut DDR3:n 1,5 voltista 1,2 volttiin. Uuden tekniikan huonoihin puoliin voidaan laskea korkeammat muistilatenssit ja ainakin aluksi heikko saatavuus sekä DDR3:a korkeammat hinnat.

Uuden tekniikan haasteisiin törmättiin heti, sillä muistit eivät olleet vakaat XMP-vakioprofiililla yhdelläkään testin emolevyllä. Muropaketin testeissä DDR4-muisteja ei saatu toimimaan vakaasti 100 MHz:n BCLK-taajuudella kuin korkeintaan DDR4-2133 – 2400-nopeuksilla. Korkeampia muistitaajuuksia varten on todennäköisesti nostettava BCLK-taajuutta 1,25- ja 1,66-kertoimilla korkeammalle. Jatkamme testejä DDR4-muistien ylikellotusten parissa ja päivitämme artikkeliin mahdolliset uudet havainnot.

X99-piirisarja on yhteydessä prosessoriin DMI-väylällä (Direct Media Interface) ja edellisen sukupolven X79-piirisarjan tavoin käytössä on 2.0-versio, joka tarjoaa neljän gigatavun kaistanleveyden sekunnissa. Väylä on toteutettu PCI Express 2.0 -teknologialla ja neljällä PCI Express -linjalla. Haswell-E-prosessoreihin on integroitu näytönohjainta varten mallista riippuen 40 tai 28 kappaletta PCI Express 3.0 -linjoja. X99-piirisarja tukee niiden jakamista kahdeksi PCI Express x16- ja yhdeksi PCI Express x8 -väyläksi ja sitä myöden tukee AMD Crossfire- ja NVIDIA SLI -teknologioita useamman näytönohjaimen konfiguraatioita varten. Väylän saa tarvittaessa jaettua myös viideksi PCI Express x8 -väyläksi, mikäli emolevyltä löytyy tarvittavat lisäkomponentit.

X99-piirisarjaan on integroitu tuki kuudelle USB 3.0- ja kahdeksalle USB 2.0 -liittimelle. Tuettuina ovat myös gigabitin verkko- ja HD-ääniominaisuudet, kahdeksan 2.0-standardin mukaista PCI Express -linjaa ja kymmenen Serial ATA 6 Gb/s -liitintä. Rapid Storage Technologyn myötä tuettuna on RAID-teknologia ja sen 0-, 1-, 5- sekä 10-tasot. Tuettuna ovat myös Smart Response Technology- ja Rapid Recover -teknologiat.

Virransyötön trendit

Perinteisesti emolevyjen tarjoama prosessorin virransyöttö pitää sisällään PWM-signaalit muodostavan ohjainpiirin, erilliset mosfet-ajuripiirit, high- ja low-side-mosfet-piirit, kelat ja kondensaattorit. Useat emolevyvalmistajat ovat ottaneet käyttöön International Rectifierin PowIRstrage-piirit, joissa on integroitu ohjainpiiri + kaksi mosfettia yhteen piiriin. Emolevyvalmistajat ovat nyt siirtäneet painotuksen virransyötön vaiheiden lukumäärästä käytettyjen komponenttien laatuun ja kalliimmilta emolevyiltä löytyy usein laadukkaita japanilaisia solid-mallisia kondensaattoreita, laadukkaita mosfet-piirejä ja valmistajien kustomoimia keloja.

International Rectifierin PowIRstrage-piirit vähentävät tarvittavien virransyötön komponenttien lukumäärää ja säästävät huomattavasti tilaa emolevyn piirilevyltä. Koska X99-emolevyillä on muistipaikkoja prosessorikannan molemmilla puolilla, on tärkeää että laadukas virransyöttö saadaan mahtumaan sille varattuun pieneen tilaan prosessorikannan yläpuolella.

Intelin Haswell-prosessorit vievät virransyötön integraation vielä pidemmälle. Prosessoriin on integroitu lopulliset käyttöjännitteet muodostava jänniteregulaattori (Fully Integrated Voltage Regulator, FIVR). Tämä vähentää emolevyn virransyötön merkitystä oleellisesti, mutta kannattaa muistaa, että erityisesti kahdeksanytimisen Core i7-5960X -mallin tehonkulutus nousee ylikellotettuna todella korkeisiin lukemiin. Virransyötön laatuun ja jäähdytykseen kannattaa siis edelleen kiinnittää huomiota uutta emolevyhankintaa miettiessä.

Haswell-E-prosessoreille syötetään integroidun jänniteregulaattorin sisääntulojännite Vccin ja DDR4-muistien käyttöjännite Vddq. Integroitu jänniteregulaattori muodostaa sisääntulojännitteestä prosessoriytimien, välimuistien, muistiohjaimen ja I/O-liitäntöjen jännitteet. Haswell-kuluttajamalleista poiketen Haswell-E:ssä ei ole integroitua grafiikkaohjainta.

Prosessoriytimien käyttöjännitteen ohjauksessa on mahdollista käyttää vakioprofiilin lisäksi interpolaatio-, offset- ja override-asetusta. Eri ohjaustapoja on myös mahdollista yhdistää keskenään. Yleensä prosessoria ylikellotettaessa suositeltavin tapa on pakotettu override-tila, jolla varmistetaan prosessorin käyttöjännitteen vakaus rasituksessa.