8bd748458cb7d7d67ddec41ac10fd733 看完上一篇 Haswell-E 處理器的基本介紹後,大致可以了解到這睽違 3 年的改版,改進了哪些環節,沿用以前不錯的設計或是導入新功能。不過有核心還得有晶片組,兩者是相輔相成,這次晶片組也更新為 X99,與前代的 X79 有著非常多的不同之處。

X99 晶片組與前代規格初比較

前代 X79 與這次的 X99 相比,可以發現不少類似的地方,如一樣採用 DMI 2.0 匯流排、止步於 SATA 6Gb/s 的儲存裝置頻寬,規格大致上都非常類似,改進最多的部份則是首度加入原生 USB 3.0 。

雖然規格上大同小異,不過在數量上則是提昇許多,高達 10 埠 SATA 6Gb/s,另外 USB 3.0 也一次提供 6 埠,數量已經接近伺服器等級。不過將對比的型號延伸至伺服器晶片後,可以發現改進的部份並不多,唯一的新技術則是 Flexible I/O。

▲X99 晶片功能示意。

X99 vs C600 系列晶片組,差異並不大

3 年前 X79 曝光的時候,相信非常多人都欣喜若狂,原因不外乎是首款支援 4 通道記憶體,甚至還準備支援 SAS 硬碟。不過經歷一波三折後,最終定案的規格為 2 埠 SATA 6Gb/s、4 埠 SATA 3Gb/s,這規格在當時雖不差,但是與一開始曝光的規格差異頗大。

不過這個半調子規格倒也讓 X79 穩坐 3 年旗艦平台寶位,而新推出的 X99 雖堪稱大幅更新,事實上也只是將 3 年前 C600 所具備規格,小幅更新功能後包裝推出。LGA 2011 腳位的 C600 系列共分為 5 個型號,最高階 C608 規格為 2 埠 SATA 6Gb/s、8 埠 SAS 3Gb/s,與目前的 X99 非常相仿,不過 X99 還缺少了部分關鍵功能,如 PCIe Uplink。

▲C600 系列共分為多個型號,其中 X79 為刪減版。

取消 SAS、刪除 PCIe Uplink

X99 取消 SAS 支援,取而代之的則是 8 埠 SATA 6Gb/s,雖規格不盡滿意,倒也符合一般家用族群的消費習慣,再加上固態硬碟已經普及,刪除 SAS 倒也無妨。

另外是 X79、X99 都缺少了 PCIe Uplink 這個傳輸通道,Intel 目前僅開放具備 SAS 介面的晶片擁有這個通道,如 C606、C608 即具備 PCIe Uplink。該通道並非一般的 PCIe 雙向傳輸,而是屬於晶片組對處理器單向傳輸途徑,目的在於分散晶片組 DMI 通道頻寬負載。

▲X99 仍然沒有伺服器晶片上的 PCIe Uplink。

X99 借屍還魂計

看完 C600、X99 間的差異後,讀者大概可以猜出 X99 的原型產品是什麼了,就實際的規格差異來看,大致上就是 C600 的小改版。不過 Intel 還是藏了幾手未下放給家用平台,如 SAS 介面、PCIe Uplink 這 2 項關鍵功能,但是對於需求不高的家用中小型工作站而言,X99 也足以勝任。 

Flexible I/O 新功能導入

X99 雖與 C600 差異不大,但兩者差異最大的地方為 Flexible I/O 功能。這個功能在 Z87 上首次出現,並且於 Z97 發揚光大,Intel 將之導回旗艦平台上。這功能最終目的在於將原先死版的晶片功能,透過較靈活的切換模式帶來配置彈性,簡單說起來就是 Quick Switch 的內嵌版。

Quick Switch 在主機板上最常見的用途即在切換 PCIe 插槽的通道數量配置,藉由如 x16/x0 與 x8/x8 這 2 種組合,讓 PCIe 插槽更靈活的運用,這是目前非常容易看到的設計。而 Flexible I/O 使用的也是這個概念,不過實作起來較複雜許多,同時也可以透過外部 Quick Switch,做出更多不一樣的變化。

Flexible I/O 功能實作

目前主機板廠針對 Flexible I/O 實作的部份大致上有 2 種,無非就是 SATA Express、M.2,不過各家廠商的作法都不盡相同,有些選擇簡化、其外則是複雜化。

不過在討論作法之前,我們先來看一下這次晶片對於各埠的定義與訊號,同時也可以看出哪些埠是具備 Flexible I/O 功能,與它的限制。

▲X99 I/O 各埠對應的訊號,其中 #5、6、13、14 為複合訊號。

第一式:SATA Express

透過 Flexible I/O 提供 SATA Express 算是最常見的一種應用,原因在於晶片 #13、14 這 2 個埠,除了能夠提供 SATA 訊號之外,也可以提供 PCIe 訊號。那麼主機板廠就可以透過這個具備雙訊號的埠,將線路拉至 SATA Express 插槽,即可透過晶片切換訊號達成兼具 PCIe 與 SATA 訊號這目的。

▲SATA Express 與 SATA 共用同個訊號。

第二式:SATA Express、M.2 切換組

將 Flexible I/O 只用於 SATA Express 上,顯然利用率不高,所以廠商想出了增加 Quick Switch 的辦法,讓其訊號轉至其他插槽上。如 SATA Express 與 M.2,由於 2 個插槽都可使用 SATA、PCIe 訊號,因此得以直接相容。

作法也並不複雜,只需要在 2 個裝置前端加入 1 顆 2 通道的 PCIe Switch,就可以將訊號切換配置到目標插槽上,類似閘道的概念。

還有另一種作法為 4 埠 Flexible I/O 全數用上,其中 2 埠連結至 M.2 插槽,另外 2 埠則是與 SATA Express 相連。透過 Flexible I/O 僅能切換 2 條 PCIe 訊號的規則,可以做到 M.2、SATA Express 切換,還可為 SATA Express 提供 SATA 訊號。

▲採用無 QS 的 Flexible I/O 實作。

第三式:雙模 M.2

另一種則是針對 M.2 插槽所做的雙模切換設計,目前廠商大多會取用處理器 PCIe 通道給予 M.2 ,此舉會造成通道數量在多路顯示卡時不足的問題。所以折衷方案有二,多路時不使用 M.2,或是使用 X99 晶片的 PCIe 通道。

前者相對簡單,僅需要 2 顆 QS 即可,後者則是較複雜,為了將 2 種不同訊號連結至同 1 插槽上,需要多配置 1 顆 QS,這屬於 QS 顛倒用法。採用 2 進 1 出的使用方式,可以同時提供 Gen3 x4 與 Gen2 x2 訊號 ,比較能夠較靈活運用有限的 PCIe 通道。

▲採用 M.2 x4 Gen3、M.2 x2 Gen2 雙模的實作。

▲M.2 x4 Gen3、SATA 訊號雙模的實作。

Quick Switch 並非萬靈丹

從以上可以發現,QS 能讓主機板 I/O 配置變得更加靈活,各種作法都有它的優點與好處。不過 QS 並非萬靈丹,礙於晶片限制,是以原先的 6 條 PCIe 2.0 x1、2 條 Flexible I/O 所組成結構。切換後乍看之下能夠擁有非常多變化,不過實質上的通道數量仍然不變,只是廠商在設計附加功能時,可以有更多元變化。但這並非代表使用者可以同時使用,反而是變得更加複雜且無所適從。

下個三年旗艦平台?

看完 X99 基本面之後,它是否能夠繼承 X79 的光環,成就下個 3 年旗艦平台?或許該考慮明年的 Skylake,將擁有全新升級的 DMI 3.0、具備更多的 Flexible I/O,能夠做的功能將比現在更多。

X99 是 C600 的延伸,對於日益進步的科技而言,Skylake 較有機會在短期間影響 X99 的生命週期,不過前提是 Skylake 必須具備 6 核心以上的處理器產品,反之則是毫無取代的可能性。

▲Skylake 具備更靈活的 I/O 介面與通道。

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