PCI-Express 4.0 matična ploča - Chipset Z590

Prvo osobno-personalno računalo (PC) izradio je IBM u kolovozu 1981. Zasnovan je na otvorenoj arhitekturi sa sedam utora (slot) za umetanje kartica, što je omogućilo drugim proizvođačima da se za njega mogu razviti svoje kartice. Koristio je Intel 8088 CPU koji radi na 4.77 MHz i sadržavao je 29'000 tranzistora. Nema ventilatora unutar kućišta računala. Otvoreni koncept bio je razlog zašto je brzo prihvaćen na tržištu i postao je popularniji od ostalih 'zatvorenih' platformi (poput Apple, Commodore, Spectrum, Atari ...). Prvo prijenosno računalo, slično današnjim prijenosnicima, bila je Compaq Armada krajem 1990-ih. Otprilike 2010. godine, prijenosnici su preuzeli dominaciju na tržištu računala. Stoga ne čudi što je danas razvoj mikroprocesora prvenstveno usmjeren na mobilne uređaje.

U skladu s tim, razvoj mikroprocesora nije ništa drugačiji s Intelom. Intelovo jezero Tiger Lake je kodno ime za 11. generaciju Intel Core mobilnih procesora temeljenih na novoj jezgri mikroarhitekture, proizvedenoj Intelovom trećom generacijom 10 nm procesa poznatog kao 10SF (10 nm SuperFin). Tiger Lake zamjenjuje Ice Lake obitelj mobilnih procesora, što predstavlja daljnji korak optimizacije u Intelovom modelu unapređivanja procesa-arhitekture-optimizacije. Ovi četverojezgreni procesori dizajnirani su za prijenosnike s 'ultraportibilnim igrama' s TDP-om od 28-35 W (Termalni Dizajnerski Potencijal).

S malim TDP-om sve je lakše izraditi, ali za moćne računale potrebe je drugačija situacija. Nije lako napraviti moćan procesor za računalo ATX platforme. Zbog toga postoji velika 'bitka' između AMD-a i Intela. Svi ostali su 'van igre'. Intelov doprinos najveći je na poslužiteljskim platformama, ali i u uvođenju novih tehnologija koje omogućuju svestranije korištenje kućnih računala. Njihov najnoviji čipset 'z590' u zajednici s procesorom može podržati gotovo sve bez potrebe za uporabom matične ploče sa sedam utora. Stoga je autoru ove stranice bilo teško pronaći ATX matičnu ploču koja bi učinkovito podržavala uporabu utora bez, na primjer, grafičke kartice koja 'pokriva' jedan utor i čini ga neupotrebljivim.

S obzirom na gore navedeno, izbor autora je matična ploča firme MSI (Micro-Star International). MSI u svom programu ima sljedeće kategorije matičnih ploča:

• Igrače matične ploče:
  
  
  • MEG - U osnovi je ovo MSI serija matičnih ploča za entuzijaste uz pretjerane zahtjeve i prilično su skupe.
    
    
  • MPG - MSI-jeva izvedba za igre pristojnih performansi je linija matičnih ploča srednjeg ranga.
    
    
  • MAG - Matične ploče s više funkcionalnosti ali slabijih performansi, ali uz pristojan cjenovni rang i dobru postavu.
    
    
• Matične ploče za zahtjevne sadržaje - Podržavaju procesore Intel® Core™ X-serije (Xeon). Jedinstveni izgled i dojam nadahnuti konceptom impresivnih elemenata po mjeri dizajnera i kreatora sadržaja. Serije za zahtjevne sadržaje stvorena je kako bi bila savršen alat koji će vam omogućiti da budete najbolji.
  
  
• Profesionalne matične ploče - Poslužiteljske PCB (tiskane ploče), matične ploče serije PRO pružaju ne samo optimizirane profesionalne tijekove rada već i manje problema tijekom rada i dugotrajnost.
  

Primjer XVI

U ovom primjeru prikazani su blok dijagrami čipseta z590. U primjeru prikazano matična ploča podržava Core i3, Core i5, Core i7 i Core i9 mikroprocesore desete i jedanaeste generacije planirane s podnožjem LGA 1200.

• Procesor
  Procesori kodnih naziva 'Comet Lake' i 'Rocket Lake' temelje se na vrlo dotjeranoj tehnologiji od 14 nm (14++++).
  Razlike između 10. i 11. generacije vrhunskih 'desktop' procesora su:
  
  

  Intel® Core microprocessors (14 nm Lithography)
  Product Name	Core i9 10900 K	Core i7 10700 K	Core i5 10600 K	Core i9 11900 K	Core i7 11700 K	Core i5 11600 K
  Code Name	Comet Lake - S			Rocket Lake - S
  Chipset	series 4XX (5XX)			series 5XX
  Essentials
  PCIe support	3.0			4.0
  Socket	LGA 1200			LGA 1200
  Performance
  # of Cores	10	8	6	8	8	6
  # of Threads	20	16	12	16	16	12
  Base Frequency	3.7 GHz	3.8 GHz	4.1 GHz	3.5 GHz	3.6 GHz	3.9 GHz
  Turbo Frequency	5.3 GHz	5.1 GHz	4.8 GHz	5.3 GHz	5.0 GHz	4.9 GHz
  Smart Cache	20 MB	16 MB	12 MB	16 MB	16 MB	12 MB
  Bus Speed	8 GT/s DMI3
  TDP	125 W
  Memory Specifications
  Max Size	128 GB
  M.2 Memory / Storage	No			Yes
  Memory Types	DDR4 - 2933		DDR4 - 2666	DDR4 - 3200
  # of Channels	2
  Bandwidth	45.8 GB/s		41.5 GB/s
  ECC Support	No
  Graphics Specifications
  Processor Graphics	UHD 630			Intel Iris Xe

  Koristiti pet generacija procesora na istoj bazi mikroarhitekture dugo je vrijeme. Napredak i bolja pobuda mogu se održati optimiziranjem procesne skupine, dodavanjem jezgri i izvlačenjem svake 'kapi' frekvencije, ali u jednom trenutku osnovni dizajn postaje usko grlo i vrijeme je da se krene dalje. Intelovo tržište entuzijasta stolnih računala čekalo je na ažuriranje nekoliko generacija, a dok novo jezgro Rocket Lake - S 11. generacije ne migrira s 14 nm procesa izrade, barem je raspoloživa nova mikroarhitektura koja može isporučiti (prema Intelu) poboljšanje IPC-a od 19% (Instrukcija u sekundi). Intel je malo podigao razinu svoje sljedeće potrošačke vodeće marke, Core i9-11900K.

  Rocket Lake - S je procesor koji nadopunjuje prazninu dok Intel nastavlja raditi na tome da pripremi 10 nm za radnu platformu visokih performansi. Rocket Lake izgrađeno je na Cypress Coveu, preimenovanju Sunny Covea koji je 'vraćen' u Intelov 14 nm proces. Cilj je bio omogućiti podršku za izvedbu i instrukcije Sunny Covea, poput AVX-512 (Advanced Vector Extensions), skup novih instrukcija koje mogu ubrzati performanse mikroprocesora), primjenom 14 nm tehnologije, iako s većom veličinom jezgre ali bez bilo kakve promjene snage i učinkovitosti. Rocket Lake također koristi Intelovu novu grafiku Xe, također redizajniranu za 14 nm. Intel je smatrao da je sposoban za dogradnju Rocket Lake serije procesora, što nije bilo u prvobitnim planovima, zbog kašnjenja primjene 10 nm tehnologije, i sada se čini da je spreman doskočiti njihovoj boljoj produktivnosti.

  Još je jedna značajka na strani GPU-a, uz poboljšane performanse pri prelazu na Xe grafiku, integrirana je podrška za dekodiranje AV1, kao i uvijek uključeni Quick Sync Video. S Rocket Lake Intel omogućuje istovremeno integriranu grafiku i diskretnu grafiku u radu računala, te tako omogućujući korisnicima da uporabe svoju diskretnu grafiku za igre i integriranu grafiku za kodiranje toka (stream). S time će se upravljati pomoću dodatne programske potpore, poput one koja se koristi na dvostrukom grafikom na prijenosnicima, te tako omogućuje usmjeravanje određene programske potpore na različite uređaje.

  Novi Core i9-11900K također će podržavati DDR4-3200 kao standardnu (ne-overclocked) brzinu memorije, omogućavajući Intelu postizanje pariteta s AMD-om, kao i 20 PCIe 4.0 koridora od procesora do GPU-a za opskrbu punom propusnom širinom, uz PCIe 4.0 x4 prema NVMe uređaju za pohranu. Možda će jedno od najvećih ažuriranja veza procesora s čipsetom, pri čemu je Intel udvostručio DMI (Direct Media Interface) vezu s x4 na x8, udvostručujući ukupnu propusnost dostupnu između uređaja povezanih na čipset (poput diskovnih ili SSD pogona ili umrežavanja) i procesora. Intelova DMI veza često se izjednačava s PCIe 3.0, što znači da se podrazumjeva da je ekvivalentna veza ostvarena s PCIe 3.0 x8. Čipset također dobiva podršku za USB 3.2 Gen 2x2, te je brzina povezivanja 20 Gb/s.

  Slika 3.5.51 Razvoj Intelove mikroprocesorske tehnologije.

  
  

  Desno na slici prikazan je presjek silicijske pločice mikroprocesora. Jednostavno je nevjerojatno koliko slojeva sadrži pločica koja treba izvršiti sve logičke operacije potrebne za rad konačnog proizvoda. Čak 'hamburger' nema toliko slojeva.

• Z590 - Platform Controller Hub (PCH)
  Glavni čip čipseta je PCH, a ostali čipovi su njegova pomoć. Čipset je poveznica s vanjskim računalnim uređajima (I / O Controller Hub), a osnovna značajka čipseta je podrška za procesore proizvedene u poboljšanoj 14 nm tehnologiji za LGA 1200 podnožje. Litografija čipseta je u 14 nm tehnologiji. Sljedeća tablica pokazuje specifikaciju čipseta Z590.
  
  

  Intel® Z590 Chipset
  Essentials
  Product Collection	Intel® 500 Series Desktop Chipsets
  Code Name	Products formerly Rocket Lake
  Vertical Segment	Desktop
  Bus Speed	8 GT/s
  TDP	6 W
  Supports Overclocking	Yes
  Use Conditions	PC / Client / Tablet
  CPU support	Comet Lake - S / Rocket Lake
  Supplemental Information
  # M.2 Storage slots	2
  Embedded Options Available	No
  Memory Specifications
  # of DIMMs per channel	2
  Processor Graphics
  # of Displays Supported	3
  PCI Express Revision	3.0
  PCI Express Configurations	x1, x2, x4
  Max # of PCI Express Lanes	24
  I/O Specifications
  # of USB Ports	14
  USB Configuration	- Up to 3 USB 3.2 Gen 2x2 (20Gb/s) Ports - Up to 10 USB 3.2 Gen 2x1 (10Gb/s) Ports - Up to 10 USB 3.2 Gen 1x1 (5Gb/s) Ports 14 USB 2.0 Ports
  USB Revision	3.2 / 2.0
  Max # of SATA 6.0 Gb/s Ports	6
  RAID Configuration	0, 1, 5, 10 (SATA)
  Integrated LAN	Integrated MAC (Intel Gigabit Ethernet)
  Integrated Wireless	Intel® Wi‑Fi 6 AX201
  Supported Processor PCI Express Port Configurations	1x16+1x4 or 2x8+1x4 or 1x8+3x4
  Package Specifications
  Package Size	25 mm x 24 mm
  Lithography	14 nm
  Advanced Technologies
  Intel® Optane™ Memory Supported	Yes
  Intel vPro® Platform Eligibility	No
  Intel® ME Firmware Version	15
  Intel® HD Audio Technology	Yes
  Intel® Rapid Storage Technology	Yes
  Intel® Rapid Storage Technology enterprise	No
  Intel® Smart Sound Technology	Yes
  Intel® Platform Trust Technology (Intel® PTT)	Yes
  Security & Reliability
  Intel® Trusted Execution Technology	No
  Intel® Boot Guard	Yes

Zajedno s novim setom procesora, dobavljači matičnih ploča prezentirati će razne matične ploče zasnovane na čipsetu za Rocket Lake, a ove će matične ploče podržavati i trenutnu generaciju Comet Lake procesora. Novi čipseti imaju x8 DMI vezu na CPU, osim ako nije instaliran Comet Lake čip, tada je samo x4. Slično tome, Rocket Lake također će raditi u čipsetima serije 400, a matične ploče Z490 koje se oglašavaju s podrškom za PCIe 4.0 trebale bi to omogućiti putem ažuriranja BIOS-a. Ali Rocket Lake neće raditi s čipsetima H410 i B460.

Slika 3.5.52 Blok shema čipseta z590.

Gotovo je nevjerojatno što sve podržava z590 čipset. Gotovo da nema potrebe za dodatnim uređajima, što je u biti i osnova nove generacije prijenosnih računala. Ako prijenosno računalo nema optički pogon, ne treba mu gotovo ništa drugo nego mikroprocesor 11. generacije, z590 čipset i nekoliko odgovarajućih M2 uređaja. Po mom mišljenju, Intel je izvrsno obavio posao s mikroprocesorima i čipsetom za prijenosna računala i očekujem da će i konačni proizvod za PC računala biti u istom rangu.

Prema opisu klasa matičnih ploča na početku ove stranice, odlučio sam opisati MSI matičnu ploču 'MPG Z590 GAMING FORCE' bez Wi‑Fi podrške, prikazanu na sljedećoj slici. Od sedam mogućih utora za ATX format matične ploče, ova matična ploča podržava pet utora koji su u potpunosti upotrebljivi uz jednu grafičku karticu u prvom utoru. Drugi se neupotrebljeni utori mogu koristiti, na primjer, za instaliranje TV kartice, zvučne kartice, kartice za snimanje video zapisa, ADA mjernog sustava ili neke druge specijalizirane kartice.

Slika* 3.5.53 MSI 'MPG Z590 GAMING FORCE' matična ploča. ( + / - )

Matična ploča koristi tri PCIe utora pune dužine, pri čemu gornja dva rade na PCIe 4.0 x16 ili x8/x8, a treći na PCIe 3.0 x4, s dva dodatna PCIe 3.0 x1 utora. Gledajući mogućnosti pohrane, uključuje jedan PCIe 4.0 x4 M.2 utor, te dva PCIe 3.0 x4/SATA M.2 utora, a svaki od njih prekriven vlastitim otmjenim hladnjakom s ljubičastom i žutom bojom. Ploča također uključuje šest SATA priključaka s podrškom za RAID 0, 1, 5 i 10. Na dnu PCB-a smješten je 6-pinski 12 V priključak za GPU, koji je dizajniran da pruži više snage PCIe utorima, iako je to vrlo rijetko i nije u potpunosti potrebno.

Mogućnosti ove matične ploče najbolje opisuje blok dijagram na slici 3.5.53b. Slika to pokazuje bolje od nekog superstručnog opisa. Konektori matične ploče prikazani su na sljedećoj slici i njihov se broj može lako povećati pomoću namjenskih limova-nosača i konektora za spajanje na matičnu ploču.

Slika 3.5.54 Priključci 'MPG Z590 GAMING FORCE' matične ploče.

Matična ploča 'MPG Z590 GAMING FORCE' zaista pruža svestranost u svojoj upotrebi, a iako spada u neku srednju kategoriju matičnih ploča, prilično je skupa. Popularna narodna poslovica kaže: 'Plati, pa se rugaj.'

SAŽETAK:

Sviđa mi se ova matična ploča iako neće biti u uporabi na duže vrijeme. Naime, Intel namjerava prijeći s LGA 1200 na LGA 1700 podnožje za sljedeću generaciju mikroprocesora, a to bi bila platforma Alder Lake - S, koja će uz novo podnožje donijeti novi pravokutni format za procesore. Glasine kažu da su svrha ovog pravokutnog dizajna i prilično velik broj priključaka najvjerojatnije posljedica promjene dizajna prema više-čipnom dizajnu, smještanjem dva čipa utemeljena na 10 nm tehnologiji u zajedničko kućište, kako bi se bolje natjecali s AMD platformom. Vidjet ćemo.