Микроархитектура Intel Sandy Bridge-E, платформа LGA 2011 и материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3 на ее основе

С выходом процессоров AMD с микроархитектурой Bulldozer, а точнее, после оценки их уровня производительности, стало кристально ясно, что высокопроизводительным системам Intel со стороны конкурентов пока ничего не угрожает, и в этом секторе компания по-прежнему может вести игру по своим правилам. Однако то правило, что застой в IT-мире смерти подобен, не отменяет даже явное превосходство над конкурентами.

Единственная платформа Intel для энтузиастов – LGA 1366, основанная на микроархитектуре Nehalem, присутствует на рынке уже почти три года. При этом массовые настольные системы уже достаточно давно успели перейти на новую, более прогрессивную архитектуру – Sandy Bridge, и симметричные действия в отношении LGA 1366 были лишь вопросом времени. К тому же, несмотря на замечательную производительность CPU Core i7 для LGA 1155, в некоторых моментах платформа все же уступала старой LGA 1366. В частности, это касается максимально доступного количества ядер в рамках процессора, количества каналов обмена данными с модулями памяти и схемы поддержки систем с несколькими видеокартами. Таким образом, среди предложений Intel для разных категорий пользователей сложилась некрасивая ситуация, когда, с одной стороны, платформа для энтузиастов вроде бы все еще предлагала более широкий общий функционал и мощную базу, а с другой - ее производительность уже не слишком отличалась от основанных на новой микроархитектуре старших решений для массового рынка. И с этим нужно было что-то делать. Что именно собиралась делать Intel, было известно уже достаточно давно: еще с тех пор, когда на горизонте замаячила платформа Intel LGA 2011. И вот, наконец, к концу 2011 года (цифры не случайным образом совпадают)она увидела свет. Процессоры для нее основаны на новой микроархитектуре, получившей название Sandy Bridge-E, а чипсет, ставший, по сути, всего лишь южным мостом, представлен единственным чипом X79 Express. То, что именно на нее постепенно перейдут все увлеченные компьютерные пользователи, желающие использовать самые передовые системы, не вызывает никаких сомнений. Ее – платформу LGA 2011 в целом и то, какие нововведения она несет с собой, мы и рассмотрим в данном обзоре, а заодно и познакомимся с одной из первых материнских плат на ее основе.

Intel Sandy Bridge-E – эволюция продолжается

С тех пор как Intel жестко разделила платформы для массового рынка и те, что предназначены для увлеченных пользователей, или как еще их принято называть – компьютерных энтузиастов, эволюция платформ стала протекать параллельно, но отнюдь несимметрично и дифференцированно по времени. Так, если микроархитектура Sandy Bridge пришла на массовый рынок еще в начале 2011 года, то свое отражение в системах для энтузиастов она увидела только к его концу. Причем отражение это возникло в, если можно так выразиться, кривом зеркале. Наподобие того, как отражение человека с нормальной комплекцией в таком зеркале становится толще, "толще" стала и сама микроархитектура. Количество ядер соответствующих процессоров на современном этапе увеличилось с четырех до шести (а в перспективе и до восьми), количество каналов для обмена данными с модулями памяти - с двух до четырех, а количество линий PCI Express для видеокарт - с 16 до 40, причем сама спецификация интерфейса (пока неофициально) обновилась до версии 3.0, что означает серьезное увеличение пропускной способности. Такие вот расширения. Что касается упомянутой задержки выхода платформы LGA 2011, по сравнению с той же LGA 1055, длиной почти в год, то ее причины, видимо, как раз и заключаются в значительно более высокой сложности новой системы, требующей куда более тщательной подготовки, а также ожидания сертификации PCIe 3.0 (которая пока так и не состоялась).



Количество и объем нововведений в новых процессорах, по всей видимости, связаны еще и с тем, что при создании LGA 2011 и, в частности, нового полупроводникового кристалла с микроархитектурой, получившей название Sandy Bridge-E, Intel решила адаптировать платформу еще и под нужды серверного рынка. Таким образом, процессор получился достаточно большим, сложным и в определенных моментах даже странным, если прикладывать его к потребностям рынка настольных систем. Впрочем, для настольных систем кристалл все равно будет использоваться в урезанном виде. Так, из изначально заложенных в него восьми ядер будут доступны только шесть или четыре, соответственно, будет уменьшен и объем кэш-памяти L3, а шина QPI, предназначенная для соединения с другими CPU в многопроцессорные системы, будет отключена. Полностью функционал кристалла будет доступен в рамках серверных моделей Intel Xeon E5, выход которых состоится не ранее первого квартала 2012 года.

При этом мы видим, что в составе процессора нет встроенного графического ядра. С одной стороны, природа решения абсолютно ясна – в системах, ориентированных на использование связок из двух и более видеокарт, а также серьезных серверах, оно совершенно ни к чему. К тому же кристалл и так получился большим и сложным, так что бесцельное его усложнение было недопустимо. С другой стороны, вместе со встроенным видео ушел и высокопроизводительный инструмент для кодирования видео – технология Quick Sync.

Модельный ряд процессоров для новой платформы пока не обещает стать большим. В настоящий момент на сайте Intel можно найтиупоминание лишь о двух моделях процессоров для LGA 2011 – Core i7-3930K и Core i7-3960X. Технические различия между ними минимальны, чего не скажешь о цене. Заключаются они в увеличенной, у модели с суффиксом Х, на 100 МГц тактовой частоте и на 3 Mb большем объеме кэш-памяти памяти L3. Есть упоминание и про более простую четырехъядерную модель – Core i7-3820, выход которой намечен на первый квартал 2012 года. Кстати, на эти CPU уже принимаются предварительные заказы.



В целом процесс прихода новых процессоров на рынок определенно тормозят обнаруженные ошибки в работе технологии Intel VT-d (Virtualization Technology for Directed I/O). По этой причине в процессорах степпинга С1 функция отключена, а поставки CPU с кристаллом степпинга С2 с исправленной ошибкой начнутся только в начале 2012 года.

Sandy Bridge-E и разгон

Вопрос реализации разгона на новой платформе стоит достаточно остро. Обе представленные на сегодняшний день модели процессоров обладают разблокированным множителем, увеличение которого ограничено лишь цифрой 57, чего, думается, вполне достаточно даже для экстремального оверклокинга. Судя по изначально заниженной частоте функционирования Core i7-3930K и Core i7-3960X, а также учитывая тот факт, что основаны они на весьма габаритном и сложном кристалле, частотный потенциал новых CPU вряд ли будет большим. Однако для будущей модели Core i7-3820 вольности с практически неограниченной возможностью манипуляций множителем, похоже, будут недоступны. Скорее всего, с его разгоном через повышение множителя все будет ограничено максимальной частотой режима турбо. Вот тогда снова станет ребром вопрос о возможности разгона CPU путем повышения частоты BCLK. Как известно, в рамках LGA 1155 ввиду тактования различных шин единым тактовым генератором такая возможность практически отсутствовала. Даже небольшое увеличение базовой частоты приводило к неработоспособности системы из-за выхода за рамки штатного клокинга шин DMI, PCIe и прочих. Но то была речь о платформе для массового рынка, в рамках которой для любителей разгона Intel представила специальные модели с индексом "К". Однако применительно к платформе, изначально ориентированной на оверклокеров и энтузиастов, такие ограничения разгона, мягко говоря, вызвали бы поток обоснованной критики.

Так что, готовя новые процессоры к выходу на рынок, в Intel все же решили эту проблему. Причем решили достаточно изящно. Тактовый генератор для всех шин по-прежнему остался единым, но в схему был введен множитель частоты самой процессорной шины. Известно, что он может принимать такие значения, как 1.00, 1.25 и 1.66. То есть не касаясь клокинга генератора, базовый клокинг процессора может быть повышен до 125 и 166 МГц соответственно. В комбинациис разблокированным, пусть даже и частично, множителем частоты функционирования исполнительных ядер это дает возможность достаточно гибко управлять разгоном даже плохо приспособленных для этого моделей. Почти как в старые добрые времена.

То есть разгону на платформе LGA 2011 быть. Причем быть не только в виде санкционированного увеличения множителя соответствующих моделей, но и в других его проявлениях.

Платформа LGA 2011 и чипсет Intel X79 Express

Новые процессоры Intel с архитектурой Sandy Bridge-E используют новый разъем LGA 2011, фактически пришедший на смену LGA 1366. Смена эта абсолютно вынужденная, ибо, помимо банальной эволюции контроллера памяти с трех, до четырехканального уровня, в процессорах изменилось буквально все: добавились новые блоки, изменилась сама архитектура, организация питания и многое другое. Сетовать по поводу необходимости пользователей LGA 1366 менять материнскую плату причин здесь абсолютно нет. LGA 2011 – действительно новая платформа, а слово "платформа" автоматически подразумевает и материнскую плату. К тому же и сам разъем LGA 1366, и соответствующий ему чипсет – X58 Express – существуют уже более трех лет, и последний уж точно нуждался в обновлении.

Однако, помимо очевидного – необходимости обновления функционала и поддерживаемых интерфейсов, новый чипсет Intel X79 Express появился еще и ввиду реструктуризации самого набора. Ведь X58 Express состоял из двух чипов, один из которых – южный мост или Intel I/O Controller Hub (ICH), содержал набор контроллеров для поддержки периферийных интерфейсов, а второй, назовем его постаринке северным мостом, по сути, состоял из контроллеров шин PCI Express и DMI. Новый набор микросхем X79 Express состоит из одного единственного чипа – того, который ранее звался бы ICH. Все остальное – контроллеры шины PCI Express и DMI были перенесены в корпус процессора, причем не просто в корпус, как это было в рамках LGA 1156, а в кристалл, как это было c LGA 1155 при внедрении микроархитектуры Sandy Bridge.

Интегрированный в кристалл процессора контроллер шины PCI Express предоставляет 40 линий с возможностью их свободного комбинирования в группы, что позволяет достаточно гибко организовывать поддержку систем с несколькими видеокартами в буквально любых вариациях SLI и CrossFireX. Пропускная способность контроллера составляет 8 GT/s, что соответствует спецификации PCI Express 3.0, однако он еще не прошел сертификацию на совместимость, поэтому в официальных характеристиках платформы скромно фигурирует лишь PCIe 2.0.



Но взглянем на характеристики самого чипсета, и, несмотря на красивую надпись "X79 Express", фактически заверяющую нас в том, что это уникальное решение для высокопроизводительных систем, по списку поддерживаемых интерфейсов чип целиком и полностью идентичен P67 Express. Фактически это именно он и есть. И все бы ничего, но всего два порта 6Gb/s SATA и отсутствие поддержки USB 3.0 в системе для энтузиастов, в то время как конкурент предлагает шесть 6Gb/s SATA и четыре USB 3.0 в рамках платформы для медиа-ПК? Да и стоимость X79 Express в полтора раза выше, чем P67 Express, – $73 против $48. Многовато за одно лишь переименование – не так ли?

Собственно, производители материнских плат уже давно привыкли и готовы к таким чудачествам Intel, и им не впервой прикрывать все огрехи и перекосы мэтра с помощью дополнительных контроллеров. В свое время за решения по упразднению устаревавшего Parallel ATA, а затем и PCI обозреватели любили называть Intel локомотивом прогресса. Вот только сметая на своем пути всех замешкавшихся, этот локомотив не всегда везет за собой хоть один вагон с чем-то действительно новым и актуальным, увы. А если и везет, то не факт, что в этом новом нет затаившегося "червя" вроде пресловутой проблемы деградирующего транзистора SATA-контроллера, коснувшейся линейки чипсетов "шестой" серии.

Что ж, чтобы не оставаться голословными и не ограничиваться одной лишь теорией, на примере материнской платы Gigabyte GA-X79-UD3 взглянем, как производители справляются с реализацией новой платформы в реальности.

Gigabyte GA-X79-UD3. Технические характеристики и функционал

В настоящий момент модельный ряд материнских плат компании Gigabyte, предназначенных для платформы LGA 2011 насчитывает четыре модификации – GA-X79-UD3, GA-X79-UD5, GA-X79-UD7 и G1.Assassin 2. Отличаются они в первую очередь набором контроллеров, как следствие, функционалом, количеством слотов для модулей памяти, системами охлаждения компонентов, а так же составом и количеством компонентов питания, что может влиять на оверклокерский потенциал. Материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3 младшая в этой линейке, хотя предлагаемого ей функционала наверняка хватит даже искушенным оверклокерам и геймерам, пожелавшим разумно сэкономить на, возможно, не востребованных ими опциях. В любом случае, в составе продукта можно найти как полную реализацию того функционала, который предоставляет сама платформа, так и заполнение недоработок разработчиков. Ведь основные два параметра по поддержке чипсетом периферии, Intel упустила еще в P67 Express, который, при выходе LGA 2011 был переименован в X79 Express. Речь в первую очередь идет о USB 3.0 и SATA 6Gb/s. Конечно, поддержка последнего на уровне чипсета все же имеется, но если в рамках платформ для массового рынка и на заре становления SSD, двух портов было вполне достаточно, то для энтузиастов этого может оказаться мало. Причины нехватки могут быть разными, начиная с желания подключить больше SSD для получения больших объемов быстрого дискового пространства, до построения нескольких RAID-массивов из SSD для получения еще большей отдачи от дисковой подсистемы. Так или иначе, но в Gigabyte решили не мелочиться и установили на GA-X79-UD3 сразу три двухпортовых контроллера Marvell 88SE9172, дополнивших имеющуюся пару SATA 6Gb/s еще четырьмя внутренними, и двумя внешними (eSATA) портами SATA 6Gb/s.



Что касается и вовсе отсутствующей в чипсете поддержки интерфейса USB 3.0, то для его реализации были использованы два двухпортовых контроллера Fresco FL1009.

Чип основан на запатентованной разработке компании Fresco Logic под названием GoXtream xHCI Accelerator Engine, архитектура которой обеспечивает полную пропускную способность SuperSpeed USB каждому из портов, входящим в конфигурацию. Другими словами, Fresco FL1009 является более "свежим" и современным решением, нежели бессменный и не самый удачный контроллер NEC uPD 720200F1, на базе которого многие производители до сих пор строят поддержку USB 3.0.

Возможности Gigabyte GA-X79-UD3 по работе со звуком обусловлены применением флагманского кодека Realtel ALC898. Чип обеспечивает возможность вывода 8 (7.1)+2 каналов HDA-звука качества, сравнимого с дискретными картами начального и среднего уровня.

Дизайн и компоновка

В том, что материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3 просто обязана и будет иметь максимальные габариты, предусмотренные стандартом ATX, сомнений не возникает. При беглом взгляде на ключевые моменты компоновки, можно сказать, что расположение элементов достаточно хорошо продумано и проблем при сборке и дальнейшей эксплуатации GA-X79-UD3 возникнуть не должно.



Слоты, предназначенные для установки модулей памяти, представлены в количестве четырех штук, то есть по одному на канал. Анализируя модельные ряды ведущих производителей, можно сказать, что это стандартная практика для ряда модификаций для платформы LGA 2011. В соответствующей линейке Gigabyte, восемью DIMM-слотами может похвастать лишь модель GA-X79-UD5. Максимальный объем памяти, который можно установить в четыре слота GA-X79-UD3 составляет 32 GB. Впрочем, даже если использовать наиболее оптимальные по соотношению цена/емкость/производительность модули объемом 4 GB, можно набрать суммарный объем 16 GB, чего так же более чем достаточно в подавляющем, если не абсолютном большинстве реальных случаев.



Разъемов, подходящих для установки видеокарт на плате распаяно четыре. При использовании первых трех, подводимые к ним линии PCI Express 3.0 будут распределяться по схеме х16+х16+х8. Если задействовать четвертый, схема разводки линий по слотам примет вид х16+х8+х8+х8. Логика такого распределения полностью соответствует особенностям контроллера PCI Express 3.0, расположенного в кристалле процессора с микроархитектурой Sandy Bridge-E. В целом это дает реальную возможность строить на плате достаточно полноценные тандемы из видеокарт NVIDIA и AMD практически любых конфигураций. В том числе Quad SLI и 4-Way CrossfireX.



При этом стоит отметить и то, что между разъемами стабильно выдержано расстояние, благодаря которому, проблем с установкой мощных видеокарт с двухслотовыми системами охлаждения возникнуть не должно. Свободное место между ними отдано одному слоту PCI и паре PCI Express 2.0.

Учитывая весьма приличный уровень энергопотребления флагманских процессоров Intel, особенно в режиме разгона, преобразователю напряжения питания CPU со стороны разработчиков Gigabyte было уделено достаточно пристальное внимание. Схема насчитывает девять фаз, восемь из которых формируют напряжение для исполнительных ядер, а одна – для блока контроллеров и тактового генератора (System Agent). Ключевая база преобразователя собрана из элементов компании International Rectifier, отличающейся передовыми разработками в данной отрасли. Для управления схемой используется ШИМ-контроллер IR3567 и драйверы-дублеры IR3598. Однако одного лишь наращивания количества каналов здесь мало, поэтому в цепях преобразователя применяется высококачественная и современная элементная база.

Это в первую очередь транзисторы серии HEXFET Power MOSFET IRFH8318 с низким сопротивлением открытого канала сток-исток, производимые все той же компанией International Rectifier. Далее следуют высококачественные дроссели с ферритовыми сердечниками и полимерные алюминиевые конденсаторы с пониженным последовательным сопротивлением. Все эти меры заметно снижают падение напряжения на элементах и паразитные утечки тока, что, в свою очередь позволяет снизить их нагрев, увеличить срок службы и повысить КПД преобразователя в целом.

Для охлаждения транзисторов, распаянных с лицевой стороны платы, предусмотрен добротный силуминовый радиатор с хорошей площадью оребрения.

На чипсете Intel X79 Express установлен просто гигантский (в данном контексте) охладитель, выполненный из того же алюминиевого сплава. Чтобы не мешать установке видеокарт, но обеспечить хороший отвод тепла, радиатор пришлось распространить по поверхности платы. Учитывая, что X79 Express склонен к повышенному нагреву, такое решение здесь как нельзя кстати.

Модули памяти питаются с помощью пары двухканальных преобразователей, управляемых чипами IR3570. В качестве ключей здесь выступают микросборки IR3553, состоящие из пары МОП-транзисторов и их драйвера.

Практически все предоставляемые платой порты для подключения накопителей, а именно два SATA 6Gb/s и четыре SATA 3Gb/s, реализованные за счет возможностей чипсета, а так же два SATA 6Gb/s подключенные к контроллеру Marvell 88SE9172, размещены на правом краю текстолита и развернуты параллельно его плоскости. Это исключает возможные проблемы с блокировкой разъемов длинными видеокартами, хотя и несколько затрудняет их использование. Еще два SATA 6Gb/s, построенных на втором чипе, распаяны в самом низу платы, где названная проблема уже не актуальна. Третий контроллер Marvell 88SE9172 обеспечивает работоспособность двух портов eSATA 6Gb/s, расположенных на I/O-панели.

Кстати последняя укомплектована максимально полно и аккуратно. Помимо названной пары портов eSATA 6Gb/s, здесь представлены два порта USB 3.0, восемь USB 2.0, оптический, коаксиальный и шесть аналоговых аудиовыходов звуковой карты, сетевой RJ-45 и один совмещенный PS/2 для мыши и клавиатуры.



По всей видимости, ради акцента на том, что в ассортименте Gigabyte присутствуют более дорогие и приспособленные к оверклокингу решения, чем GA-X79-UD3, плату напрочь лишили какой бы то ни было оверклокерской атрибутики. Впрочем, практичный пользователь вряд ли будет сетовать по этому поводу, а остальные, скорее всего, все равно выберут решения постарше.

Упаковка и комплектация

Вполне логично, что материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3, позиционируемая производителем как наиболее доступное решение линейки для LGA 2011, упаковывается в пусть качественную и красиво оформленную, но все же стандартную картонную коробку. Что ж, в данном контексте это только плюс.

При этом укомплектован продукт довольно неплохо. В набор поставляемых с платой аксессуаров включены четыре качественных сигнальных SATA-кабеля, комплект документации, диск с драйверами и ПО, заглушка для I/O-панели и набор мостиков, для объединения видеокарт NVIDIA и AMD в тандемы.

GIGABYTE UEFI DualBIOS и GIGABYTE 3D BIOS

Как уже упоминалось ранее, дабы не остаться в хвосте пелотона, с выходом новых платформ, производители материнских плат активно приступили к разработке фирменных интерфейсов, базирующихся на технологии UEFI. И если, признаться, поначалу оболочки выглядели мягко говоря странно и временами доставляли массу неудобств, то теперь ситуация выровнялась и стала куда интересней. Так, материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3 может похвастать наличием сразу двух представлений оболочки, основной – GIGABYTE UEFI DualBIOS и альтернативной – GIGABYTE 3D BIOS. Вторая является попыткой сделать процесс настройки компонентов нагляднее и логичней. Попытка, надо отдать должное, оказалась довольно удачной.

Главный экран GIGABYTE 3D BIOS встречает нас фотографическим изображением материнской платы и индикацией основных параметров системы – частоты процессора, процессорной шины и модулей памяти.



Наводя курсор на различные элементы платы, после одного клика мышью можно получить доступ к меню для конфигурирования их параметров. Например, стоит навести курсор на процессорный разъем или слоты для модулей памяти и кликнуть по ним, как попадаешь в меню System Tuning.



В этот момент появляется сразу два окна, одно из которых носит информационный характер. В нем представлены основные параметры системы, такие как частота и напряжение питания процессора, модулей памяти, тайминги для каждого канала, а так же температура компонентов и скорости вращения основных вентиляторов.

Второе окно содержит четыре вкладки с опциями для конфигурирования частот, таймингов и напряжений питания компонентов. Интерфейс хорошо адаптирован под управление мышью, поэтому все опции кликабельны, а изменение численных значений может выполняться привычным перетаскиванием ползунков. Окна поддерживают функцию перетаскивания, поэтому их можно расположить по своему вкусу. Пожалуй, такая форма представления информации и управления действительно удобна.

Отдельно хотелось бы отметить очень гибкий и подробный перечень опций для конфигурирования параметров работы преобразователя напряжения питания процессора. В более классическом представлении меню доступны все те же настройки. Интересно, что среди поддерживаемых языков интерфейса, присутствует и русский.

Разгон и тестирование

Для проверки оверклокерских способностей материнской платы Gigabyte GA-X79-UD3 использовался следующий набор комплектующих:

· процессор: Intel Core i7-3930К (3.2 ГГц, 6 ядер (12 потоков), 12 Mb L3), LGA 2011;

· модули памяти: Kingston KHX2133C11D3K4/16GX (четырехканальный комплект);

· система охлаждения: Corsair H60 (СЖО);

· видеокарта: Sapphire Radeon HD 5750, 1 GB;

· блок питания: FLOSTON 560Вт(LXPW560W);

· шасси: Cooler Master LAB.

Так же как и при тестировании предыдущей платы – MSI X79A-GD65, система не смогла запуститься с множителем частоты BCLK равном 166 МГц, что укрепляет утверждение, что здесь дело явно в процессоре. Зато с клокингом 125 МГц никаких проблем не возникло.

Однако, поскольку мы имеем дело с моделью процессора Intel Core i7-3930К, его разгон выгодней и удобней осуществлять с помощью множителя. В принципе здесь плата никаких сюрпризов не преподнесла, как приятных, так и неприятных. Процесс разгона прошел ровно, без неожиданностей, а оверклокерский потенциал имеющегося экземпляра процессора остался неизменным и составил 4500 МГц при напряжении питания 1.32 В.



Энергосберегающие технологии при этом остались полностью работоспособны.

Итоги

Рассмотренная материнская плата Gigabyte GA-X79-UD3 является хорошим выбором для в меру экономных и прагматичных геймеров и оверклокеров, желающих приобщиться к новой флагманской платформе Intel. Да, продукт не поражает воображение вычурностью цветового оформления, обилием оверклокерской атрибутики и раздутым комплектом поставки. Однако при этом, плата предоставляет достаточно богатый и сбалансированный функционал, в том числе и касающийся поддержки любых тандемов из видеокарт, качественную элементную базу, хорошо проработанную оболочку GIGABYTE 3D BIOS и не имеет принципиальных ограничений или отличий даже от даже от самых дорогих решений для LGA 2011.