Обзор материнской платы Gigabyte X670E Aorus Master на чипсете AMD X670E

Внутри материнской платы: анализ технологий, лежащих в основе компонентов ПК

Сейчас уже едва ли не у каждого дома, на работе или на учебе есть свой настольный ПК. Кто-то использует его для составления налоговых деклараций, кто-то для гейминга, а кто-то и сам собирает компьютеры. Но насколько хорошо вы знакомы с компонентами, что находятся внутри ПК? Возьмем, к примеру, скромную материнскую плату: она ​​сидит себе там, внутри, тихо поддерживает все в рабочем состоянии и редко получает столько же внимания, как, скажем, процессор или видеокарта.

Однако материнские платы не менее важны для работы компьютера — и имеют не менее впечатляющую начинку. Давайте же посмотрим, что находится у них внутри, изучим их, проанализируем, декомпозируем и узнаем, за что отвечает каждый бит.

Итак, начнем

А начнем мы с того, какую роль в ПК выполняет материнская плата. По сути, она служит для:

  • Обеспечения компонентов электропитанием;
  • Обеспечения маршрутов для связи компонентов между собой.

Есть у нее и другие функции — например, на нее монтируются элементы, а также обеспечивается обратная связь о работе всей системы, — но то, о чем мы говорили выше, имеет решающее значение для работы ПК, ведь почти любая часть, составляющая материнскую плату, так или иначе связана именно с этим.

Почти все материнские платы для стандартных ПК имеют разъемы для центрального процессора (ЦП), модулей памяти (обычно типа DRAM), дополнительных плат расширения (таких как видеокарта), устройств хранения, блоков ввода/вывода, а также средств связи с другими компьютерами и системами.

Существуют отраслевые стандарты по размерам материнских плат, которых придерживаются одни производители и не придерживаются другие (но их гораздо меньше). Вот основные из них:

  • Standard ATX — 12 × 9,6 дюйма (305 × 244 мм);
  • Micro ATX — 9,6 × 9,6 дюйма (244 × 244 мм);
  • Mini ATX — 5,9 × 5,9 дюйма (150 × 150 мм).

Более полный список можно найти в Википедии, но для простоты мы будем придерживаться Standard ATX, ведь различия чаще всего заключаются в количестве разъемов, доступных для питания и подключения, — материнская плата большего размера позволяет использовать больше разъемов.

Но что же такое материнская плата?

Материнская плата — это просто большая печатная плата с множеством разъемов для подключения устройств и сотнями, если не тысячами сантиметров электрических линий, их соединяющих. Теоретически, она не так уж и нужна: все это можно соединить при помощи множества проводов. Однако производительность в таком случае оставит желать лучшего, ведь сигналы будут мешать друг другу, и возникнут заметные потери мощности.

Начнем разбор с типичной материнской платы ATX. Ниже изображена плата Asus Z97-Pro Gamer, внешне и функционально не сильно отличающаяся от десятков ей подобных.

Проблема этого фото заключается в том (помимо того, что материнская плата… скажем так, не новая), что на нем слишком много деталей, и это мешает четкому пониманию, что есть что. Поэтому взглянем на упрощенную схему, изображенную ниже.

Гораздо лучше и понятнее, не так ли? По ней видно, сколько в материнской плате всяких коннекторов и разъемов, о которых стоит поговорить. И начнем мы по порядку, с самого важного, сверху вниз.

Подключаем мозг к ПК

На схеме выше мы видим структуру, имеющую обозначение LGA1150. Это обозначение используется в Intel для разъема, предназначенного для подключения различных процессоров. LGA здесь означает Land Grid Array — распространенный тип технологии упаковки центральных процессоров и других чипов.

Системы LGA имеют множество маленьких контактов на материнской плате или в разъеме для обеспечения питания и связи с процессором. Выглядят они так:

Металлический фиксатор помогает закрепить ЦП на месте, но мешает рассмотреть контакты, так что уберем его:

Помните, что это? LGA1150. 1150 здесь указывает на количество выводов в разъеме, и у других материнских плат оно может отличаться. Чем выше производительность ЦП (с точки зрения количества ядер, объема кэш-памяти и т. д.), тем больше контактов будет в разъеме. Большая их часть используется для обмена данными со следующей важной частью материнской планы.

Большому мозгу — большая память

Ближе всего к ЦП находятся те слоты, что содержат модули DRAM, или системную память. Они подключены напрямую к процессору и больше ни к чему. Количество слотов DRAM зависит в основном от ЦП, ведь контроллер памяти встроен именно в него.

В нашем примере ЦП в материнской плате имеет 2 контроллера памяти, каждый из которых оперирует 2 картами памяти, — всего 4 слота DRAM. На материнской плате они окрашены так, чтобы вы знали, какие из них каким контроллером управляются. Обычно их называют каналами памяти.

Впрочем, в случае этой материнской платы цветовая маркировка может сбивать с толку: два черных слота обрабатываются каждый своим контроллером, и то же самое для серых. Черному слоту, ближайшему к ЦП, соответствует первый канал, а другому черному слоту — второй. Это сделано для того, чтобы материнскую плату чаще использовали в так называемом двухканальном режиме: при одновременном использовании обоих контроллеров повышается общая производительность системы памяти.

Допустим, у вас есть два модуля ОЗУ по 8 ГБ каждый. Независимо от того, в какие слоты вы их вставите, у вас всегда будет в общей сложности 16 ГБ доступной памяти. Однако, если оба модуля поместить только в черные или только в серые слоты, ЦП будет иметь два пути доступа к этой памяти. Но если поступить иначе и использовать слоты разных цветов, система будет вынуждена обращаться к памяти только с помощью одного контроллера памяти. Учитывая, что он может управлять только одним маршрутом за раз, нетрудно понять, как при этом изменится производительность.

При такой комбинации ЦП и материнской платы используются микросхемы DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом с версией 3 двойной скорости передачи данных), и каждый слот может содержать один SIMM или DIMM. «IMM» обозначает Xрядный модуль памяти (In-line Memory Module); S и D указывают на то, заполнена ли чипами одна или две стороны модуля (Single или Dual, соответственно).

Вдоль нижнего края модуля памяти располагаются позолоченные разъемы для питания и обмена данными. Всего их у этого типа памяти 240 — по 120 с каждой стороны.

Одинарный модуль DIMM DDR3 SDRAM

Модули большего размера располагают большей памятью, но конфигурация имеет ограничения по контактам на ЦП (почти половина из 1150 контактов в этом примере предназначена для обмена данными с модулями памяти) и пространству для электрических дорожек на материнской плате.

Обычно производители придерживаются 240 контактов в модулях памяти, и нет никаких признаков того, что в ближайшее время это изменится. Чтобы улучшить производительность памяти, с каждой новой версией просто увеличивается скорость чипов. В нашем примере каждый из контроллеров памяти ЦП может отправлять и получать 64 бита данных за такт. Таким образом, с двумя контроллерами карты памяти будут иметь 128 контактов, предназначенных для обмена данными. Так почему же их именно 240?

Каждый чип в DIMM (всего их 16 — по 8 на каждую сторону) может передавать 8 бит за такт. Это означает, что каждому чипу требуется 8 контактов только для передачи данных; однако пара чипов использует одни и те же выводы, поэтому только 64 из 240 отвечают за обмен данными. Остальные 176 контактов необходимы для синхронизации и передачи адресов данных (места расположения данных в модуле), управления микросхемами и обеспечения их электроэнергией. Так вы можете убедиться, что наличие более 240 контактов не обязательно улучшит ситуацию.

ОЗУ — не единственное, что подключено к процессору

Для повышения производительности системная память подключена напрямую к центральному процессору, но на материнской плате есть и другие разъемы, подключенные примерно так же и в тех же целях. Они используют технологию подключения PCI Express (сокращенно PCIe), и каждый современный ЦП имеет встроенный контроллер PCIe.

Эти контроллеры могут обрабатывать несколько соединений (обычно называемых линиями), даже несмотря на то, что это система «точка-точка» — что означает, что линии в разъеме не используются совместно с каким-либо другим устройством. В нашем примере контроллер PCI Express имеет 16 линий.

На изображении ниже показаны 3 разъема: два верхних — это PCI Express, нижний — гораздо более старая система под названием PCI (родственная PCIe, но намного медленнее). Маленький слот сверху, обозначенный как PCIEX1_1, имеет одну линию; тот, что ниже, — 16 линий.

Если вы проскроллите вверх и снова взглянете на материнскую плату целиком, вы увидите, что у нас есть:

  • 2 разъема PCI Express на 1 линию;
  • 3 разъема PCI Express на 16 линий;
  • 2 разъема PCI.

Но если у контроллера ЦП всего 16 линий, то что тогда происходит? Прежде всего, к процессору подключены только PCIEX16_1 и PCIEX16_2, а третий и два однолинейных подключены к другому процессору на материнской плате (подробнее об этом чуть позже). Кроме того, если задействованы оба разъема на 16 линий PCIe, ЦП выделит каждому только по 8 линий. Это типично для всех современных процессоров: количество линий у них ограничено, и по мере того, как к ЦП подключается все больше устройств, на каждое выделяется все меньшее число линий.

Различные конфигурации процессора и материнской платы имеют собственные способы решения этой проблемы. Например, материнская плата Gigabyte B450M Gaming имеет один разъем PCIe на 16 линий, один PCIe на 4 линии и один M.2, использующий 4 линии PCIe. Поскольку ЦП имеет всего 16 линий, использование любых двух разъемов одновременно приведет к тому, что самый большой слот, 16-тилинейный, будет ограничен всего до 8 линий.

Так что же использует такие разъемы? Наиболее распространенные варианты:

  • 16 линии — видеокарта;
  • 4 линии — твердотельные накопители (SSD);
  • 1 линия — звуковые карты и сетевые адаптеры.

На изображении выше четко видна разница в разъемах. Видеокарта имеет более длинную полосу на 16 линий по сравнению с небольшой однополосной звуковой картой. У последней гораздо меньше данных для передачи, чем у первой, поэтому ей не нужны все эти дополнительные линии.

В нашем примере с материнской платой гораздо больше разъемов и соединений, которыми нужно управлять, поэтому в помощь центральному процессору существует дополнительный процессор.

Читать статью  На любой вкус: подборка материнских плат на сокете AMD AM5

Теперь двинемся через мост на юг

Глядя на материнские платы 15-тилетней давности, можно заметить, что в них было встроено два дополнительных чипа для поддержки процессора. Вместе они назывались набором микросхем, а по отдельности — чипами северного (NB) и южного моста (SB). Первый обрабатывал системную память и видеокарту, второй — данные и инструкции для всего остального.

На фото выше показана материнская плата ASRock 939SLI32, где четко видны микросхемы NB и SB. Они обе скрыты под алюминиевыми радиаторами, но ближайшая к разъему ЦП в середине изображения — это и есть северный мост. Спустя несколько лет после выхода этой платы и Intel, и AMD откажутся от использования NB и выпустят продукты, в которых NB интегрирован в ЦП. Южный мост, однако, остается отдельным, и, скорее всего, это не изменится в обозримом будущем. Интересно, что оба производителя процессоров перестали называть его SB и теперь часто зовут его просто чипсетом (собственное название Intel — PCH, блок контроллеров платформы) несмотря на то, что это один чип.

В нашем более современном примере от Asus SB также покрыт радиатором, поэтому давайте снимем его и взглянем на дополнительный процессор.

Этот чип представляет собой усовершенствованный контроллер, поддерживающий разные типы и количество подключений. В частности, у нас есть Intel Z97, выполняющий следующие функции:

  • 8 линий PCI Express (версия 2.0 PCIe);
  • 14 портов USB (6 для версии 3.0, 8 для версии 2.0);
  • 6 портов Serial ATA (версия 3.0).

Также он имеет встроенный сетевой адаптер, звуковой чип, выход VGA и целый ряд других систем синхронизации и управления. В других материнских платах могут использоваться другие более простые или наоборот — расширенные наборы микросхем (например, с большим числом линий PCIe), но в целом обычно они аналогичны друг другу.

В данном случае это процессор, обрабатывающий слоты PCIe с одной линией, третий слот с 16 линиями и слот M.2. Как и многие новые чипсеты, он обрабатывает все эти различные соединения с помощью набора высокоскоростных портов, которые можно переключить на PCI Express, USB, SATA или сетевое соединение, в зависимости от того, что подключено в данный момент. Это, к сожалению, накладывает ограничение на количество устройств, подключенных к материнской плате, несмотря на наличие всех этих разъемов.

В случае нашей материнской платы Asus порты SATA (используемые для подключения жестких дисков, DVD-приводов и т. д.) из-за этого ограничения сгруппированы так, как показано выше. Блок из 4 портов посередине использует стандартные SATA-соединения чипсета, тогда как два слева используются некоторые из этих высокоскоростных соединений. Так что, если вы используете те, что слева, на чипсете будет меньше соединений для других разъемов. То же самое и с портами USB 3.0. В них есть поддержка до 6 устройств, но 2 порта обязательно будут подключены к высокоскоростным соединениям.

Разъем M.2, используемый для подключения SSD-накопителя, также использует быструю систему (вместе с третьим слотом PCI Express на 16 линий на этой материнской плате); однако в некоторых комбинациях ЦП и материнской платы разъемы M.2 подключаются непосредственно к ЦП, поскольку многие новые продукты имеют более 16 линий PCIe.

Слева на нашей материнской плате есть ряд разъемов, обычно называемых блоком ввода/вывода, и в данном случае микросхема южного моста обрабатывает только некоторые из них:

  • Разъем PS/2 — для клавиатур и мышей (сверху слева);
  • Разъем VGA — для недорогих и устаревших мониторов (сверху посередине);
  • Порты USB 2.0 — черные (снизу слева);
  • Порты USB 3.0 — синие (снизу посередине).

Встроенный графический процессор ЦП обрабатывает разъемы HDMI и DVI-D (внизу в центре), а остальные управляются дополнительными микросхемами. На большинстве материнских плат есть множество дополнительных маленьких процессоров для управления всевозможными разъемами, поэтому давайте взглянем на некоторые из них повнимательнее.

Дополнительные фишки для дополнительной помощи

У ЦП и чипсетов существуют свои ограничения по поддержке и подключению к тем или иным устройствам, поэтому большинство производителей материнских плат предлагают продукты с дополнительными функциями благодаря использованию других интегральных схем — например, для предоставления дополнительных портов SATA или для подключения старых устройств.

Рассматриваемая нами материнская плата Asus не исключение. Например, микросхема Nuvoton NCT6791D обрабатывает все маленькие разъемы для кулеров и датчики температуры на плате. Расположенный рядом процессор Asmedia ASM1083 управляет двумя устаревшими разъемами PCI, поскольку у чипа Intel Z97 такой возможности нет.

Хоть у чипсета Intel и есть встроенный сетевой адаптер, но он нагружает столь драгоценные высокоскоростные соединения, поэтому Asus добавила еще один чип Intel (I218V) для управления красным разъемом Ethernet, который мы видели в блоке ввода/вывода. На изображении выше не видно, насколько мал этот чип: его площадь составляет всего 0,24 дюйма (6 мм).

Серебряный металлический овал поблизости — это разновидность кварцевого генератора. Он нужен для создания низкочастотных сигналов для синхронизации сетевого чипа.

Кроме того, чипсет Intel имеет независимый звуковой процессор, появившийся по тем же причинам, по которым Asus добавила отдельный сетевой чип и почему большинство людей добавляют отдельную видеокарту для замены встроенного графического процессора в ЦП. Другими словами, дополнительный чип зачастую выступает решением лучшим, чем встроенный.

Но не все дополнительные микросхемы на материнской плате предназначены для замены интегрированных — многие их них нужны для управления или контроля за работой платы в целом.

Эти маленькие микросхемы представляют собой переключатели PCI Express и помогают процессору и южному мосту управлять 16-линейными разъемами PCIe, когда им необходимо распределить полосы между несколькими устройствами.

Материнские платы с возможностью разгона процессоров, чипсетов и системной памяти теперь стали обычным явлением, и многие из них поставляются с дополнительными интегральными схемами для управления этими функциями. В нашем примере платы, выделенной красным, Asus использует собственную конструкцию, называемую TPU (TurboV Processing Unit), которая регулирует тактовые частоты и напряжения.

Маленькое устройство Pm25LD512 рядом с ней, выделенное синим цветом, представляет собой микросхему флэш-памяти, которая хранит настройки тактирования и напряжения, когда материнская плата выключена, поэтому вам не нужно заново перенастраивать их каждый раз при включении ПК.

На каждой материнской плате есть по крайней мере одно устройство флэш-памяти, и оно предназначено для хранения BIOS (базовой операционной системы инициализации оборудования, которая запускает все перед загрузкой Windows, Linux, macOS и т. д.).

Этот чип Winbond имеет объем памяти всего 8 МБ, но этого более чем достаточно для хранения всего необходимого ПО. Этот вид флэш-памяти имеет очень малое энергопотребление при использовании и надежно хранит данные в течение десятилетий.

При включении ПК содержимое флэш-памяти копируется непосредственно в кэш ЦП или системную память, а затем запускается оттуда. Единственное, с чем это не сработает, — это время.

Эта материнская плата, как и любая другая, использует элемент CR2032 для питания простой схемы синхронизации, которая отслеживает данные и время. Конечно, заряд его не вечен, и как только он разрядится, материнская плата установит время/дату по умолчанию из данных во флэш-памяти.

Кстати о питании — для него тоже есть отдельные разъемы.

Игорь, принеси мне питание!

Чтобы обеспечить материнскую плату и подключенные к ней устройства необходимым напряжением, блок питания (PSU) имеет ряд стандартных разъемов. Основной из них — 24-контактный разъем ATX12V версии 2.4.

Величина тока зависит от блока питания, но промышленные стандарты напряжения составляют +3,3, +5 и +12 В.

Основная часть питания ЦП поступает от 12-вольтных контактов, но для современных высокопроизводительных систем этого недостаточно. Чтобы обойти эту проблему, существует дополнительный 8-контактный разъем питания, обеспечивающий еще четыре 12-вольтных линии.

Провода от блока питания имеют цветную маркировку, позволяющую определить, для чего предназначен каждый провод, но разъемы на материнской плате мало о чем вам говорят. Вот схема двух разъемов на плате:

Линии +3,3, +5 и +12 В подают питание на различные компоненты на самой материнской плате, а также ЦП, DRAM и любые устройства, подключенные к разъемам, таким как USB-порты или PCI Express. Однако все, что использует порты SATA, требует питания непосредственно от блока питания, а разъемы PCI Express могут обеспечить мощность только до 75 Вт. Если устройству требуется больше энергии, например, как многим видеокартам, то их также необходимо подключить напрямую к блоку питания.

Однако есть и более серьезная проблема, чем наличие достаточного количества выводов на 12 В: процессоры не работают от этого напряжения.

Например, процессоры Intel, совместимые в нашей материнской платой Asus Z97, работают с напряжением от 0,7 до 1,4 В. Это не фиксированное напряжение, поскольку современные процессоры меняют его для экономии энергии и уменьшения нагрева, и в спящем режиме процессор может потреблять менее 0,8 В. Затем, когда все ядра полностью загрузятся и начнут свою работу, оно возрастает до 1,4 В и более.

Блоки питания предназначены для преобразования сетевого переменного напряжения (110 или 230 В в зависимости от страны) в фиксированное постоянное, поэтому необходимы дополнительные цепи для его снижения. Такие схемы называются модулями регулирования напряжения (VRM), и их несложно найти на любой материнской плате.

Каждый VRM обычно состоит из 4 компонентов:

  • 2 MOSFET — сильноточные управляющие транзисторы (синие);
  • 1 дроссель (фиолетовый);
  • 1 конденсатор (желтый).

Подробнее о том, как они работают, можно узнать на Wikichip, мы лишь кратко упомянем несколько моментов. Каждую VRM принято называть фазой, и требуется несколько фаз, чтобы обеспечить достаточный ток для современного процессора. Наша материнская плата имеет 8 VRM, называемых 8-фазной системой.

VRM обычно управляются отдельной микросхемой, которая контролирует устройство и переключает модули в соответствии с требуемым напряжением. Такие схемы называются многофазными контроллерами широтно-импульсных модуляторов; Asus именует их EPU. Такие вещи сильно нагреваются при работе, поэтому их часто накрывают металлическим радиатором, который помогает рассеивать ненужную энергию.

Даже стандартный настольный процессор, такой как Intel i7-9700K, может потреблять ток более 100 А при полной загрузке. VRM очень эффективны, но они не могут изменять напряжение без потерь. Принимая во внимание большой ток потребления, вы получаете отличное устройство для гриля.

Если снова взглянуть на фотографию нашей платы, можно увидеть пару VRM для модулей DRAM, но, поскольку напряжения там гораздо меньше, чем на ЦП, они не так сильно нагреваются (и поэтому радиатор не нужен).

И прочие назойливые мелочи

Последние разъемы, о которых стоит упомянуть, — это те, которые отвечают за основные функции материнской платы и подключение дополнительных устройств или расширений. На фото ниже показан основной блок элементов управления, индикаторов и контактов динамика:

Здесь у нас есть:

  • 1 «мягкий» выключатель питания;
  • 1 кнопка сброса;
  • 2 светодиодных разъема;
  • 1 разъем для динамика.

Переключатель питания называется «мягким», потому что он фактически не включает и не выключает материнскую плату — вместо этого схемы на плате контролируют напряжение на двух контактах переключателя, и когда они соединяются вместе (т. е. закорачиваются), материнская плата либо включается, либо выключается в зависимости от ее текущего состояния. То же самое относится и к кнопке сброса с той лишь разницей, что здесь материнская плата всегда отключается и сразу же снова включается.

Читать статью  10 лучших бюджетных материнских плат

Строго говоря, кнопка сброса, светодиодные индикаторы и разъемы динамиков не являются абсолютно необходимыми, но они помогают обеспечить базовое управление и информацию о плате.

Большинство материнских плат имеет аналогичный набор дополнительных разъемов, как показано выше — слева направо:

  • Разъем аудиопанели — если в корпус ПК встроены разъемы для наушников/микрофона, то их можно подключить к встроенному звуковому чипу;
  • Цифровой аудиоразъем — такой же, как и обычный аудиоразъем, но для S/PDIF;
  • Перемычка сброса BIOS — позволяет сбросить BIOS до заводских настроек. Также за ним спрятан разъем термозонда;
  • Разъем Trusted Platform Module — используется для повышения безопасности материнской платы и системы.
  • Разъем последовательного порта (COM) — древний интерфейс. Кто-нибудь вообще им пользуется? Кто-нибудь?

Также наклеены, но не показаны, разъемы для кулеров и дополнительных USB-портов. Не каждая материнская плата поддерживает все это, но многие.

Соединяя все вместе

Прежде чем мы закончим наш анализ, давайте кратко поговорим о том, как все эти устройства и разъемы связываются между собой.

Мы уже упоминали линии. Проще говоря, это небольшие медные полоски. Ниже они показаны окрашенными в черный цвет для лучшего вида. Однако это лишь небольшое количество видимых проводников — остальные зажаты между несколькими слоями, составляющими полную печатную плату.

Простые и дешевые материнские платы могут иметь только 4 слоя, но сегодня большинство из них имеет 6 или 8 — однако добавление большего количества слоев не улучшает ситуацию автоматически. Нужно уметь их правильно расположить, и важно держать их разделенными и изолированными, чтобы они не мешали друг другу.

Разработчики материнских плат используют для этого специальное ПО. Однако опытные инженеры часто вручную корректируют компоновку, основываясь на предыдущем опыте. Следующее видео наглядно показывает, как происходит трассировка линий на печатных платах.

Поскольку материнские платы — это же просто большие печатные платы, можно создать свои собственные, и, если вы хотите понять, как это сделать, этот отличный туториал по изготовлению печатной платы вам в помощь.

Разумеется, производство материнских плат в промышленных масштабах — это совсем другая история, и чтобы понять, насколько все это сложно, можно посмотреть два видео ниже. Первое — о том, как в целом проектируются и производятся печатные платы. Второе показывает основной процесс сборки типичной материнской платы. Наслаждайтесь!

В заключение

Вот и все: анализ материнской платы современного настольного ПК завершен. Это большие, сложные печатные платы со множеством процессоров, переключателей, разъемов и микросхем памяти. В них так много интересных технологий, но мы часто забываем о них, поскольку даже не обращаем внимания.

  • Блог компании Pixonic
  • Компьютерное железо
  • Настольные компьютеры
  • Процессоры

Обзор материнской платы Gigabyte X670E Aorus Master на чипсете AMD X670E

В данном разделе мы изучаем как устроена та или иная материнская плата, на что способна ее система питания, с каким комплектом физических «штучек», а также программных средств она попадает к потребителю. Исследование процессоров — в своем разделе, и в частности, имеется объемный материал по AMD Ryzen 9 7950X.

Напомню, что такая фигурная крышка у новой серии процессоров AMD — требования инженеров, желавших оставить ряд электрических компонентов SMD за пределами крышки, чтобы не подвергать их высоким температурам. А разместить их внизу чипа уже не получится из-за LGA-формата. Все это вынуждает нас более тщательно подходить к процессу накладывания термопасты на такой CPU.

Стоит снова напомнить, что у Gigabyte кроме собственного бренда есть суббренд Aorus, в который компания относит все самые навороченные и флагманские продукты. Вот наша сегодняшняя плата относится к этой серии — Gigabyte X670E Aorus Master, базируемая на AMD X670E (чем X670E отличается от X670 — напомню ниже).

Gigabyte X670E Aorus Master поставляется в традиционной для Aorus коробке из жесткого картона с фирменным орлиным дизайном серии. Комплект размещен под платой в отдельных отсеках.

Комплект поставки для одного из топовых продуктов в целом неплох: кроме традиционных элементов типа руководства пользователя и кабелей SATA, имеются антенна встроенного Wi-Fi/BT-модуля, удлинитель и адаптер для подключения подсветок, фирменный G-connector для передней панели), два термодатчика, датчик шума, бонусные наклейки и стяжки.

ПО не поставляется, впрочем за время путешествия платы к покупателю оно все равно успевает устареть, так что придется его обновлять с сайта производителя сразу после покупки.

«Заглушка» на заднюю панель с разъемами уже смонтирована на самой плате.

Форм-фактор

Форм-фактор ATX имеет размеры до 305×244 мм, а E-ATX — до 305×330 мм. Материнская плата Gigabyte X670E Aorus Master имеет размеры 305×270 мм, поэтому выполнена в форм-факторе E-ATX, и на ней имеются 9 монтажных отверстий для установки в корпус. Однако следует иметь в виду, что два из девяти монтажных отверстий перекрыты радиатором для слота M.2 (M2A_CPU).

На оборотной стороне почти ничего нет. Текстолит обработан хорошо: во всех точках пайки не только острые концы срезаны, но и все неплохо отшлифовано. На задней стороне установлена пластина из алюминия с наноуглеродным покрытием. Она пластина помогает отводить тепло от задней стороны PCB через термоинтерфейс и обеспечивает жесткость материнской платы.

Технические характеристики

Традиционная таблица с перечнем функциональных особенностей.

Поддерживаемые процессоры AMD Ryzen 7xxx под AM5
Процессорный разъем AM5
Чипсет AMD X670E
Память 4 × DDR5, до 128 ГБ, до DDR5-6666 (XMP/Expo), два канала
Аудиоподсистема 1 × Realtek ALC1220 (7.1)
Сетевые контроллеры 1 × Intel i225-V Ethernet 2.5 Гбит/с
1 × Intel Dual Band Wireless AX210NGW (Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/ax (2,4/6 ГГц) + Bluetooth 5.2)
Слоты расширения 1 × PCI Express 5.0 x16
1 × PCI Express 4.0 x16 (режим x4)
1 × PCI Express 3.0 x16 (режим x2)
Разъемы для накопителей 6 × SATA 6 Гбит/с (X670E)
2 × M.2 (CPU, PCIe 5.0 x4 для устройств формата 2260/2280/22110)
2 × M.2 (X670E, PCIe 4.0 x4 для устройств формата 2260/2280/22110)
USB-порты 2 × USB 2.0: 2 порта Type-A (черные)(Genesys Logic GL850G)
4 × USB 2.0: 2 внутренних разъема на 4 порта (X670E)
4 × USB 3.2 Gen1: 2 внутренних разъема на 4 порта (X670E)
4 × USB 3.2 Gen1: 4 порта Type-A (синие) (RTS5411)
1 × USB 3.2 Gen2x2: 1 внутренний разъем Type-C (X670E)
1 × USB 3.2 Gen2x2: 1 порт Type-C (X670E)
1 × USB 3.2 Gen2: 1 порт Type-C (CPU)
4 × USB 3.2 Gen2: 4 порта Type-A (красные) (X670E+CPU)
Разъемы на задней панели 1 × USB 3.2 Gen2 (Type-C)
1 × USB 3.2 Gen2x2 (Type-C)
4 × USB 3.2 Gen2 (Type-A)
4 × USB 3.2 Gen1 (Type-A)
2 × USB 2.0 (Type-A)
1 × RJ-45
2 аудиоразъема типа миниджек
1 × S/PDIF (оптический, выход)
1 × DisplayPort
1 × HDMI
2 антенных разъема
кнопка перепрошивки BIOS — Q-Flash Plus
Прочие внутренние элементы 24-контактный разъем питания ATX
2 8-контактный разъем питания EPS12V
1 слот M.2 (E-key), занят адаптером беспроводных сетей
1 разъем для подключения порта USB 3.2 Gen2x2 Type-C
2 разъема для подключения 4 портов USB 3.2 Gen1
2 разъема для подключения 4 портов USB 2.0
10 разъемов для подключения 4-контактных вентиляторов и помп ЖСО
2 разъема для подключения неадресуемой RGB-ленты
2 разъема для подключения адресуемой ARGB-ленты
1 разъем аудио для передней панели корпуса
1 разъем для сброса CMOS
1 разъем TPM для систем безопасности
1 разъем для подключения карт Thunderbolt
2 разъема для термодатчиков
1 разъем для подключения управления с передней панели корпуса
1 кнопка включения питания Power
1 кнопка перезагрузки Reset
Форм-фактор E-ATX (305×270 мм)
Примерная цена в районе 40 тысяч рублей на момент подготовки обзора

Основная функциональность: чипсет, процессор, память

Схема работы связки чипсет+процессор.

Процессоры Ryzen 7000 поддерживают:

  • 3 порта USB 3,2 Gen2 Type-C,
  • 1 порт USB 3,2 Gen2 Type-A,
  • 1 порт USB 2.0,
  • 28 линий ввода-вывода (включая PCI-E 5.0):
    • 4 линии из них идут на взаимодействие с X670/X670E,
    • 16 линий — это PCI-E 5.0 слоты для видеокарт,
    • Осталось 8 линий PCIe 5.0:
      • 4 линии — это слот M.2,
      • остальные 4 могут конфигурироваться производителями материнских плат на выбор.

      В свою очередь чипсет X670/X670E поддерживает до:

      • 8 портов USB 3.2 Gen2,
      • 2 портов USB 3.2 Gen2x2,
      • 12 портов USB 2.0,
      • 24 линии ввода-вывода:
        • 4 линии для связи внутри микросхем чипсета (см. ниже).
        • Остальные 20 линий распределяются как 12 PCIe 4.0 + 8 PCIe 3.0 (включая до 8 портов SATA).

        Таким образом в сумме от тандема X670/X670E+Ryzen 7000 мы получаем:

        • 16 PCI-E 5.0 линий для видеокарт (от процессора);
        • 2 порта USB 3.2 Gen2x2 (от чипсета);
        • 12 портов USB 3.2 Gen2 (4 от процессора, 8 от чипсета);
        • 13 портов USB 2.0 (1 от процессора, 12 от чипсета);
        • 8 портов SATA 6Гбит/с (от чипсета)
        • 8 линий PCIe 5.0 (от процессора), 4 из которых — на слот М.2, 4 — могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат);
        • 12 линий PCI-E 4.0 ( от чипсета), которые могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат);
        • 8 линий PCI-E 3.0 ( от чипсета), которые могут образовывать разные варианты комбинаций портов и слотов (в зависимости от производителя материнских плат).

        Итого: 25 портов USB, 28 свободных PCI-E линий (включая до 8 портов SATA).

        Здесь надо сказать два основных момента:

        1. Отличия между чипсетами X670 и X670E
        2. Почему чипсет состоит из двух микросхем.

        Чипсеты AMD X670 и X670E полностью равнозначны по функциональности (набору портов и линий), но слот PCIe x16 (для видеокарт), получаемый данные от процессора в случае X670E получает версию PCIe 5.0, а в случае X670 — 4.0. Отсутствие версии 5.0 у слота для видеокарт помогает снизить стоимость материнских плат в случае с X670, ибо разработчики смогут экономить на усилителях (редрайверах) сигнала PCIe 5.0, которые пока весьма недешевы, а также матплаты с X670 не имеют крайне жестких требований к разводке печатной платы, чтобы избежать искажений сигналов.

        Чипсет X670/X670E получил сильно больше как портов, так и линий PCIe, нежели предшественник, и чтобы не получить одну очень горячую микросхему, памятуя проблему чипсета X570, которому на начальных порах требовался весьма шумный вентилятор, AMD разделила функциональность на две микросхемы по принципу: «восходящее» и «нисходящее» соединения. «Восходящий» чип подключен к процессору через PCIe 4.0 x4, а «нисходящий» к «восходящему» через другое соединение PCIe 4.0 x4. Обе микросхемы произведены силами ASMedia.

        Новое поколение Ryzen 7xxx поддерживает как традиционные уже модули памяти DDR5 c Intel XMP (Extreme Memory Profile) (которые через Direct Over Clock Profile (DOCP) подгоняются под характеристики, заложенные в XMP), так и модули с проприетарным от AMD профилем Expo.

        Детально об этом всем имеется в материале по самому процессору Ryzen 9 7950X и архитектуре Zen4, здесь лишь я замечу, что пока у нас в лаборатории таких модулей памяти нет (использовали память на 6000 МГц по XMP с CL32).

        Gigabyte X670E Aorus Master поддерживает процессоры AMD поколения 7000, выполненные под разъем (сокет) AM5.

        Для установки модулей памяти на плате имеется четыре DIMM-слота (для работы памяти в Dual Channel в случае использования всего 2 модулей их следует устанавливать в А2 и B2). Плата поддерживает небуферизованную память DDR5, а максимальный объем памяти составляет 128 ГБ. Поддерживаются профили XMP и Expo.

        Слоты DIMM имеют металлическую окантовку, которая препятствует деформации слотов и печатной платы при установке модулей памяти и защищает от электромагнитных помех. С той же целью проводники к ОЗУ тщательно экранированы.

        Периферийная функциональность: PCIe, SATA, разные «прибамбасы»

        Выше мы изучили потенциальные возможности тандема X670E+Ryzen, а теперь посмотрим, что из этого и как реализовано в данной материнской плате.

        Итак, кроме USB-портов, к которым мы подойдем позже, чипсет X670E обладает 20 PCIe линиями (плюс 4 линии на аплинк с процессором). Считаем, сколько линий уходит на поддержку (связь) с тем или иным элементом:

        • Слот PCIe x16_2 (4 линии PCIe 4.0);
        • Переключатель: или слот PCIe x16_3, или порты SATA 4,5 (максимум 2 линииPCIe 3.0);
        • SATA 0,1,2,3 (4 линии PCIe 3.0);
        • Слот M.2 (M2C_SB) (4 линии PCIe 4.0);
        • Слот M.2 (M2D_SB) (4 линии PCIe 4.0);
        • Intel i225-V (Ethernet 2.5 Gb/s) (1 линия PCIe 3.0);
        • Intel AX210NGW WIFI/BT (Wireless) (1 линия PCIe 3.0)

        20 линий PCIe (12 версии 4.0 и 8 версии 3.0) оказались занятыми, включая 6 портов SATA.

        Теперь посмотрим выше на то, как работают процессоры в данной конфигурации. У всех Ryzen 7xxx — 24 линии PCIe (плюс 4 линии на даунлинк с чипсетом). Смотрим распределение:

        • Порт M.2 (M2A_CPU) (4 линии PCIe 5.0);
        • Порт M.2 (M2D_CPU) (4 линии PCIe 5.0);
        • Слот PCIe x16_1 (16 линий PCIe 5.0);

        В процессорах Ryzen встроен контроллер High Definition Audio (HDA), связь с аудиокодеком идет путем эмуляции PCI шины. А также контроллер USB 2.0 Genesys Logic GL850G использует линию USB 2.0 от CPU, а Realtek RTS5411 использует 1 линию USB 3.2 Gen1 от X670E (детали ниже в разделе USB портов).

        Выше приведена полная схема распределения ресурсов по слотам PCIe. Всего на плате есть 3 слота PCIe: один PCIe x16 PCIe 5.0, получающий данные от процессора, и два «длинных» слота, получающие данные от X670E, но работающие по схеме x4 и x2. Последний слот PCIe x16_3 делит ресурсы с двумя портами SATA 4 и 5.

        «Процессорный» слот PCIe x16 имеет металлическое армирование из нержавеющей стали, которое увеличивает их надежность (что может быть важным в случае довольно частой смены видеокарт, но что более важно: такой слот легче выдержит нагрузку на изгиб в случае установки очень тяжелой видеокарты топового уровня. Кроме того, такая защита предохраняет слоты от электромагнитных помех.

        Для удобного извлечения видеокарт из слота имеется специальная кнопка — EZ-Plus, что расположена около слота PCIe x16, но в легко доступном месте.

        Матплата позволяет смонтировать СО любого размера.

        Для поддержания стабильных частот на шине PCIe 5.0 (и для нужд оверклокеров) имеется внешний тактовый генератор RC21008 от Renesas.

        А также имеются усилители сигнала PCIe 5.0 PS7101 от Phison.

        На очереди — накопители.

        Всего у платы 6 разъемов Serial ATA 6 Гбит/с + 4 слота для накопителей в форм-факторе M.2. Все порты SATA реализованы через чипсет X670E и поддерживают создание RAID.

        Порты SATA 4 и 5 делят ресурсы со слотом PCIe x16_3.

        Материнская плата имеет 4 гнезда форм-фактора М.2.

        Все 4 слота поддерживают размеры модулей 2260/2280/22110 и работают с модулями только с PCIe интерфейсом. Первые 2 слота М.2 получают данные от от CPU. Вторые 2 — от X670E.

        Все M.2 слоты имеют радиаторы. Верхний M2A_CPU обладает отдельным радиатором, когда как остальные M.2 имеют общий радиатор. Надо еще раз отметить, что два М.2 слота получают данные от CPU, другие два — от X670E. Все 4 слота не делят ресурсы ни с какой иной периферией.

        Как видим, перераспределение линий PCIe между слотом PCIe x16_3 и портами SATA у этой материнки имеется, поэтому востребован мультиплексор от ASMedia.

        Другие устройства и «фенечки» на плате

        Расскажем и о других «прибамбасах» на плате. Разумеется, есть кнопки питания и перезагрузки. При этом «reset» представлен в двух видах: кнопки и перемычки (и это еще при наличии штатной перемычки в наборе для подключения к корпусу), и данный набор может конфигурироваться через настройки в BIOS (например, можно на эту кнопку подключить работу подсветки, перезагрузка ОС с принудительным выходом в настройки BIOS, запуск защищенного режима).

        Также матплата снабжена двумя гнездами для термодатчиков.

        Также есть точки для измерения вольтажа всех основных подсистем.

        Еще к плате можно подключить датчик шума для более интеллектуального управления вентиляторами через ПО или BIOS.

        Конечно, есть и возможности сброса CMOS с помощью перемычки.

        У платы еще есть световые индикаторы, сообщающие о проблемах с тем или иным компонентом системы.

        Если после включения компьютера к моменту перехода на загрузку ОС все индикаторы погасли, то проблем нет.

        Кроме того имеется и табло POST-кодов (или Q-code), извещающее о текущем состоянии платы в процессе запуска и работы. Его хорошо видно на одном из фото выше.

        Продолжая разговор о световых штучках, надо упомянуть и возможности материнской платы по подключению RGB-подсветки. Имеется 4 разъема для подключения любых устройств этого плана: 2 разъема для подключения адресуемых (5 B 3 A, до 15 Вт) ARGB-лент/устройств (отмечены синим цветом) и 2 разъема неадресуемых (12 В 3 А, до 36 Вт) RGB-лент/устройств (отмечены красным цветом). Разъемы объединены в пары, разнесенные на противоположные края платы. Также имеется и еще одно гнездо (отмечено зеленым) для подключения неадресуемой (12В) подсветки от фирменного кулера AMD (по сути 3 разъема для RGB 12V).

        Схемы подключения стандартны для всех материнских плат, поддерживающих подсветку:

        Контроль по синхронизации работы подсветки возложен на контроллер от ITE.

        Имеется и традиционный набор штырьков FPanel для подключения проводов к передней (а сейчас уже часто и верхней или боковой или все это сразу) панели корпуса. Кстати, удобно использовать прилагаемый к карте адаптер G-connector, в который вначале вставляются все «хвосты» от корпуса, а потом он сам просто вставляется в матплату.

        Для размещения прошивки UEFI/BIOS использована микросхема 25Q256JWEQ от Winbond.

        Материнская плата (как и многие остальные флагманские модели) обладает технологией «холодной» прошивки BIOS (наличие ОЗУ, процессора и прочей периферии необязательно, нужно лишь подключить питание) — Q-Flash Plus.

        Для работы такой технологии задействован специальный контроллер.

        Для такого обновления BIOS версию прошивки надо вначале переименовать в gigabyte.bin и записать в корень на USB-«флешку», которая вставляется в особо отмеченный порт USB. Ну и запуск через кнопку, которую надо держать 3 секунды.

        На плате имеется разъем для подключения дискретных карт Gigabyte с Intel Thunderbolt.

        Последний «прибамбас» — это TPM — для подключения устройств безопасности.

        Периферийная функциональность: USB-порты, сетевые интерфейсы, ввод-вывод

        На очереди USB-порты. И начнем с задней панели, куда выведены большинство из них.

        Повторим: чипсет X670E способен реализовать максимально: 8 портов USB 3.2 Gen2/1, 2 USB 3.2 Gen2x2, 12 портов USB 2.0. Процессор Ryzen 7000 способен реализовать до 4 портов USB 3.2 Gen2 и 1 USB 2.0.

        Также мы помним и про 20 линий PCIe от чипсета, которые идут на поддержку накопителей, сетевых и иных контроллеров (я выше уже показал на что и как расходуются все 20 линий).

        И что мы имеем? Всего на материнской плате — 21 порт USB:

          2 порта USB 3.2 Gen2x2: реализованы через X670E и представлены: внутренним портом Type-C

        (каждый на 2 порта); еще 4 реализованы через контроллер Realtek RTS5411

        (каждый на 2 порта); еще 2 реализованы через контроллер Genesys Logic GL850G

        Итак, через чипсет X670E реализовано 2 USB 3.2 Gen2x2, 2 USB 3.2 Gen2, 5 USB 3.2 Gen1 и 5 USB 2.0 портов (помним, что беспроводной контроллер Intel AX210 требует одну линию USB 2.0).

        Плюс 20 линий PCIe, выделенные на поддержку иной периферии. Итого, у X670E в данном случае реализовано 29 высокоскоростных портов.

        Все быстрые USB порты Type-A/Type-C имеют свои усилители сигнала PI3EQX1004 от Diodes Inc.(ex Pericom).

        А для нужд быстрой зарядки порт Type-C на задней панели и аналогичный внутренний порт для вывода на переднюю панель имеют редрайверы от ITE.

        Теперь о сетевых делах.

        Материнская плата оснащена средствами связи хорошо. Имеется скоростной Ethernet-контроллер: Intel i225-V, способный выдавать до 2,5 Гбит/с.

        Имеется и комплексный беспроводной адаптер на контроллере Intel AX-210NGW, через который реализованы Wi-Fi 6E (802.11a/b/g/n/ac/ax) и Bluetooth 5.2. Он установлен в слот M.2 (E-key), и его разъемы для привинчивания выносных антенн выведены на заднюю панель.

        Заглушка, традиционно надеваемая на заднюю панель, в данном случае уже надета, и изнутри экранирована для снижения электромагнитных помех.

        Блок ввода-вывода, вентиляторы и т. п.

        Теперь про блок ввода-вывода, разъемы для подключения вентиляторов и т. п. Разъемов для подключения вентиляторов и помп на самой плате — 10. Схема размещения коннекторов для систем охлаждения выглядит так:

        Через ПО или BIOS контролируется все гнезда для подключения воздушных вентиляторов или помп: они могут управляться как через ШИМ, так и банальным изменением напряжения/тока.

        За мониторинг состояния платы отвечает, а также контролирует работу всех гнезд СО (а также в целом Multi I/O) контроллер ITE IT8689.

        Учитывая, что теперь все новые процессоры AMD оснащены встроенной графикой, наличие гнезд вывода на материнских платах становится очень актуальным. Вот и в данном случае матплата имеет два гнезда:

          HDMI 2.0b с усилением до версии 2.1 с помощью контроллера от Parade

        Аудиоподсистема

        Мы знаем, что уже достаточно давно в большинстве современных материнских платах звуком заведовал аудиокодек Realtek ALC1220. Он обеспечивает вывод звука по схемам до 7.1 с разрешением до 24 бит / 192 кГц. Мы видели уже и ALC4082 того же производителя с улучшенными характеристиками 32 бит / 384 кГц. Однако в данном случае мы видим возврат к прежнему ALC1220.

        В аудиоцепях платы применяются «аудиофильские» конденсаторы.

        Аудиотракт вынесен на угловую часть платы, не пересекается с другими элементами. У карты два универсальных разъема с позолоченным покрытием по приему и выводу сигналов плюс оптический S/PDIF. Вывод по схеме 7.1 возможен только через S/PDIF (аналоговая схема упрощена до стерео).

        Результаты тестирования звукового тракта в RMAA

        Для тестирования выходного звукового тракта, предназначенного для подключения наушников или внешней акустики, мы использовали внешнюю звуковую карту Creative E-MU 0202 USB в сочетании с утилитой RightMark Audio Analyzer 6.4.5. Тестирование проводилось для режима стерео, 24-бит/44,1 кГц. Во время тестирования ИБП тестового ПК физически отключался от электросети и работал на аккумуляторе.

        По результатам тестирования аудиотракт на плате получил оценку «Средне».

        Тестируемое устройство Gigabyte X670E Aorus Master
        Режим работы 24-бит, 44 кГц
        Звуковой интерфейс MME
        Маршрут сигнала выход на задней панели — вход Creative E-MU 0202 USB
        Версия RMAA 6.4.5
        Фильтр 20 Гц — 20 кГц да
        Нормализация сигнала да
        Изменение уровня -0,1 дБ /- 0,1 дБ
        Режим моно нет
        Частота сигнала калибрации, Гц 1000
        Полярность правильная/правильная

        Источник https://habr.com/ru/companies/pixonic/articles/558602/

        Источник https://www.ixbt.com/platform/gigabyte-x670e-aorus-master-review.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *