PCI-Express 5.0 matična ploča - Chipset Z690

Intelova 12., 13. i moguće 14. generacija procesora, kodnog imena; Alder Lake, Raptor Lake i Meteor Lake, donosi novu filozofiju dizajna koja se značajno razlikuje od prethodnog dizajna procesora. Podsjeća na sustav-na-čipu (SoC) pametnih telefona, ne sadrži samo jednu, već dvije arhitekture jezgri povezanih zajedno pomoću nove skalabilne tehnologije pakiranja elektroničkih modula u čipove. Sadržavat će do 16 jezgri podijeljenih između najviše osam jezgri Golden Cove za performanse (P-jezgre), i osam Gracemont jezgri za efikasnost (E-jezgre) organiziranih u dva modula od 4-jezgre. P-jezgre su naslijeđe od prijašnjih arhitektura, a E-jezgre potjeću iz arhitekture 'Atom' mikroprocesora.

To je hibridna arhitektura koja omogućava korištenje dvije vrste CPU jezgri u jednom pakovanju: velike-performansne jezgre za vrlo zahtjevne zadatke i male-efikasne jezgre za sve ostalo. Poboljšane i raznolike jezgre samo je pola uspjeha ovog CPU. Bitan je način da se pametno koordinira kako da ove dvije vrste jezgri rade zajedno. Tu ulogu obavlja Thread Director. Krajnji rezultat je oko 20% brži i 50% - 80% učinkovitiji CPU od njegovih prethodnika. Gracemont je naziv arhitekture Intelovih efikasnih jezgri. Odlikuje ga preuređena arhitektura s proširenim sučeljem, učinkovitijom opskrbom podataka, a izrađen je na osnovu 'Intel 7' hrpi proizvoda poznatih kao SuperFin 10 nm, 10 nm+, skupa 10 nm++ i 10 nm+++ tehnologija. Kao što slika prikazuje na početku ovog odlomka, skalabilna arhitektura koristi iste elektroničke 'pakete', drugačije raspoređene za izradu procesora za stolne, mobilne i ultra-mobilne uređaje. Kako bi se osiguralo gore navedeno, koristi se novo podnožje LGA 1700 za stolna računala.

Alder Lake također ima do 30 MB predmemorije, 16 koridora PCIe 5 i DDR5 memoriju, ali i podršku za DDR4 memoriju i grafiku Tiger Lake Xe LP prenesenu iz 'skupa Intel 7'. Alder Lake koristi tri načina za povezivanje svih svojih dijelova i fino podešavanje potrošnje energije. Put između računalnih jezgri, grafike, predmemorije posljednje razine (LLC=last-level cache / L3) i radne memorije je računalna veza koja može raditi pri 1 TB/s. Ulazno/izlazna (I/O) povezanost radi na 64 GB/s, te prenosi podatke između I/O i unutarnjih uređaja. I na kraju, memorijska veza radi pri 204 GB/s i može dinamički prilagoditi širinu sabirnice i radnu frekvenciju za više radnih točaka. Postojanje više dinamički veza omogućuje da Alder Lake učinkovitije usmjerava energiju tamo gdje je najpotrebnije. Predviđanje grananja kritična je značajka u modernim procesorima. Predviđa se koje su sljedeće upute potrebne prije nego što ih program uopće zatraži, čime se smanjuje vrijeme čekanja procesora i uzalud potrošene upute. Mnoge faze obrade CPU-a ovise o točnim predviđanjima grana; na primjer, ako postoji pogrešno predviđanje, tada će se možda morati izbrisati upute pohranjene u međuspremniku izvan reda. Gracemont ima 5'000 ulaznih graničnih predmemorija za ulaz za predviđanja grana temeljenih na povijesti uputa kako bi pomogao u generiranju točnih novih uputa na postojeće upute, smanjujući šanse za pogrešna predviđanja.

Osim skraćivanja vremena čekanja, Gracemont ima predmemoriju 64 KB + 32 KB. Za upute (instrukcije) korisit se dio od 64 KB u koji se pohranjuju najčešće korištene upute da budu pri ruci, kao i prvi Intelov dekoder duljine instrukcija na zahtjev koji brzo dekodira novi kod. Predmemorija od 32 KB služi za pohranu podataka. Dekoder glavnih uputa (instrukcija) također je dobio nadogradnju. Sada može dekodirati do šest uputa po ciklusu uz održavanje učinkovitosti mnogo uže jezgre. Dekoder, koji prevodi opcode u mikro-operacije, važan je za održavanje pozadinske isporuke u svakom trenutku tako da procesor postigne maksimalnu učinkovitost; mogućnost dekodiranja više uputa u vremenu važno je za ukupnu izvedbu. Dekoderi su potpomognuti novim sklopovskim balansom opterećenja. Umjesto izbacivanja dugog lanca uzastopnih uputa na nekoliko dekodera, uravnotežitelji opterećenja dijele ih na manje segmente i distribuiraju ih po svim dekoderima, povećavajući paralelizam. Dalje u tijeku procesa nalaze se Izvršne jedinice podataka (EU). Svi portovi EU su nadopunjeni multiplikatorima i dvostrukim djeliteljim.

Aritmetičke logičke jedinice s jednom instrukcijom, ali s više podataka (SIMD) u vektorskim operacijama sada podržavaju Intelove upute za virtualnu neuronsku mrežu (VNNI). Dva cjevovoda s pomičnim zarezom omogućuju izvršavanje dviju neovisnih operacija zbrajanja ili množenja, kao i dvije upute za množenje-dodavanje po ciklusu zahvaljujući novim vektorskim uputama za proširenje. Gracemontov vektorski stog također dolazi s kriptografskim jedinicama koje omogućuju AES i SHA ubrzanje, dopuštajući mu da rastereti radna opterećenja šifriranja u aplikacijama osjetljivim na sigurnost. Konačno, tu je i podsustav memorije. Dva cjevovoda za učitavanje i dva spremišta koji omogućuju istovremeno čitanje i pisanje od 32 bajta. Veličina L2 predmemorije može se konfigurirati između 2 i 4 MB. U usporedbi s jezgra-prema-jezgri, Gracemont daje 40% više performansi pri istoj snazi kao Skylake, a daje iste performanse uz 40% manje energije. To znači da je Gracemont oko 2.5 puta učinkovitiji u jedno jezgrenim scenarijima. U konfiguraciji s četiri jezgre, Gracemont će isporučiti 80% bolje performanse od dvije Skylake jezgre s četiri niti, a pritom troši manje energije. O programskim svojstvima brine Thread Director, te vodi računa o toplinskim uvjetima, radnim uvjetima i ograničenjima snage. Također odabire niti koje trebaju najviše performansi kako bi ih mogao dodijeliti P-jezgrama. Slično delegira pozadinske zadatke na E-jezgre, te vezu na P-jezgre. Sve je dinamično, temelji se na zadacima i potpuno je autonomno. No to ne znači da Thread Director usmjerava velika radna opterećenja isključivo na P-jezgre. Iskoristit će se bilo koja neaktivna jezgra ako postoje raspoloživi resursi. U velikom višenitnom radnom opterećenju, Thread Director će raspodijeliti radno opterećenje po svim P-jezgrama i E-jezgrama.

Dakle, glavne značajke procesora Alder Lake, Raptor Lake i Meteor Lake prikazane su na sljedećoj slici:

Slika 3.5.55 Osnovne osobitosti procesora za LGA 1700.

Kratki opis kojeg prikazuje prethodna slika nastavak je 'Tick-Tock' slike koja prikazuje sve prethone Intelove tehnologije. Slijedi pregled što nudi nova Intelova 'z690' serija čipseta.

Primjer XVII

In this example shown in the block diagram of the chipset z690. Shown in the example motherboard supports Core i3, Core i5, Core i7 and Core i9 microprocessors of twelfth , thirteenth and fourteenth generation planned with the socket LGA 1700.

• Processor
  Procesori kodnog imena 'Alder Lake', 'Raptor Lake' and 'Meteor Lake' zasnivaju se na značajno usavršenoj 14 nm 'Rocket Lake' tehnologiji (14++++).
  
  

  Slika 3.5.56 LGA 1200 vs LGA 1700.

  
  

  Povečani broj priključaka (pinova) procesora uzrok je što je nova generacija procesara fizički duža. Naime, zbog dodatnih funkcija u procesoru nužno je bilo povečati broj priključaka glede komunikacije s okolišem na matičnoj ploči. Razmak između rupa za hladilo veći je nego kod kućišta prethodnika, što znači modifikacija postoječeg hladila ako je moguće ili nabava novog.

  
  

  Intel® Core microprocessors
  Product Name	Core i9 11900 K	Core i9 12900 K	Core i9 13900 k (14900 k)	Core Ultra 9
  Code Name	Rocket Lake - S	Alder Lake - S	Raptor Lake - S	Meteor Lake
  Chipset	series 5XX	series 6XX	series 7XX
  Essentials
  Lithography	14 nm FinFET	10 nm Enhanced Super FinFET		7 nm FinFET
  PCIe support	4.0	5.0 for Graphics card + 4.0 for NVMe storage
  Dimensions	37.5 x 37.5 mm	37.5 x 45.0 mm
  Socket	LGA 1200	LGA 1700
  Performance
  # of Cores	8	8 Golden Cove cores (P-core) + 8 Gracemont cores (E-core)	8 Golden Cove cores (P-core) + 16 Gracemont cores (E-core)
  # of Threads	16	24 distributed by Thread Director (16 at P-c + 8 at E-c)	32 distributed by Thread Director (16 at P-c + 16 at E-c)
  Base Frequency	3.5 GHz	3.2 GHz (P-core) 2.4 GHz (E-core)	3.0 GHz (P-core) 2.2 GHz (E-core)
  Turbo Frequency	5.3 GHz	5.2 GHz	5.8 GHz
  L1 Cache	80 KB per core	80 KB per P-core + 96 KB per E-core
  L2 Cache	512 KB per core	1.25 MB per P-core + 4.00 MB per E-core (shared within module)	2.00 MB per P-core + 4.00 MB per E-core (shared within module)
  L3 Smart Cache	12 MB, shared	30 MB, shared	36 MB, shared
  Bus Speed	8 GT/s DMI3	16 GT/s DMI4
  TDP	125 W	125 W - 241 W	125 W - 253 W	55 W - 157 W
  Memory Specifications
  Max Size	128
  M.2 Memory / Storage	Yes
  Memory Types	DDR4 - 3200	DDR4 - 3200 DDR5 - 4800	DDR4 - 3200 DDR5 - 5600	DDR4 - 3200 DDR5 - 5600
  # of Channels	2
  Bandwidth	45.8 GB/s	76.8 GB/s (Up to 204 GB/s)
  ECC Support	No		Yes
  Graphics Specifications
  Processor Graphics	Intel Iris Xe		UHD Graphics 770

  
  PCI Express 5.0 je jedna od najznačajnijih novosti što se tiče računalnih ekosustava. S dvostrukom većom brzinom prijenosa i propusnošću u odnosu na PCIe 4.0 i četiri puta većom brzinom prijenosa u odnosu na PCIe 3.0, to je generacijski skok koji će utjecati na način na koji se koriste računala i omogućiti zapanjujuće brzine SSD-a i umrežavanja te u stvarnosti omogućiti svojstva računala koja prije nisu bila moguća. Osim toga Thread director, koji je odgovoran za osiguravanje da se aplikacijama u prednjem planu i u pozadini daje odgovarajuća snaga, optimiziran je za 'Windows 11' i to je najučinkovitiji operativni sustav za Alder Lake.
  
  
• Z690 - Platform Controller Hub (PCH)
  Glavni čip čipseta je PCH, a drugi čipovi su mu u pomoći. Čipset je veza na vanjske PC uređaje (I/O Controller Hub), osnovna značajka čipseta i podrška za procesore proizvedene u poboljšanoj 10 nm tehnologiji za LGA 1700 podnožje. Litografija čipseta je u 14 nm tehnologiji. Blok shema slična je prethodniku.
  
  

  Slika 3.5.57 Blok shema čipseta Intel Z690.

  
  

  Osnovne značajke Intel® Z690 Chipseta prikazuje naredna tablica.

  
  

  Intel® ZXxx Chipset
  Product name	Z690	Z790
  Essentials
  Product Collection	Intel® 600 Series Desktop Chipsets	Intel® 700 Series Desktop Chipsets
  Code Name	Products formerly Alder Lake	Products formerly Raptor Lake
  Bus Speed	8 GT/s
  TDP	6 W
  Supports Overclocking	Yes
  Use Conditions	PC / Tablet / Mobile / Ultra-Mobile
  CPU support	Alder Lake	Raptor Lake	Meteor Lake
  Supplemental Information
  # M.2 Storage slots	4
  Embedded Options Available	No
  Memory Specifications
  # of DIMMs per channel	2
  ECC Memory Supported	No
  Supports Memory Overclocking	IA, BCLK, Memory
  Processor Graphics
  # of Displays Supported	4
  PCI Express Revision	4.0 / 3.0
  PCI Express Configurations	x1, x2, x4
  Max # of PCI Express Lanes	28	28
  Max # of PCIe Gen 4	12	20
  Max # of PCIe Gen 3	16	8
  I/O Specifications
  # of USB Ports	14	15
  USB Configuration	- Up to 4 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	- Up to 5 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	8
  RAID Configuration	0, 1, 5, 10 - PCIe / SATA
  Integrated LAN	Integrated MAC (Intel Gigabit Ethernet)
  Integrated Wireless	Intel® Wi‑Fi 6E AX211(Gig+)
  Supported Processor PCI Express Port Configurations	1x16+1x4 or 2x8+1x4 or 1x8+3x4
  Package Specifications
  Package Size	28 mm x 24 mm
  Lithography	14 nm
  Advanced Technologies
  Intel® Optane™ Memory Supported	Yes
  Intel vPro® Platform Eligibility	No
  Intel® ME Firmware Version	16
  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, proizvođači matičnih ploča izraditi će razne matične ploče zasnovane na čipsetu serije 600 za Alder Lake, a ove ploče podržavati će tri generacije mikroprocesora, što je za kupca vrlo povoljno.

Prema kriteriju koji je u ranijim primjerima primjenjen, potpuna podrška prvenstveno za jednu grafičku karticu i što više PCIe utora za druge kartice, u jednom web-dućanu u Kanadi nudi se matična ploča pod nazivom 'ASRock Z690 Phantom Gaming 4, LGA 1700, Intel Z690, SATA 6 Gb/s, DDR4, ATX Motherboard'.

Slika* 3.5.58 Matična ploča 'ASRock Z690 Phantom Gaming 4' / Osobitosti. ( + / - )

Prikazana matična ploča ujedno je jedna od najjeftinijih u ponudi na web-stranicama, oko $250, što baš i nije malo ako se uzme u obzir da se prodaje potpuno 'praznih' utora (M.2). Osobitosti navedene matične ploče prikazuje slika 3.5.58b. Podaci su preuzeti sa sjedišta prodavača. Priključaka prema opisu ima poprilično, ali u odnosu na priključke prikazane na narednoj slici jasno je da će mjesta za dodatne utore poslužiti da se broj priključaka poveća.

	Slika 3.5.59 Priključci matične ploče 'ASRock Z690 Phantom Gaming 4'.

Priključci prikazani na slici omogućavaju najnužnije. No kad se matična ploča ugradi u kućište uz razne dodatke biti će ih više. Tri M.2 priključka ukazuju da se ovom matičnom pločom može napraviti zaista moćno računalo. Naravno, uz moćniji procesor iz 12. generacije Intelovih procesora i grafičku karticu za PCI-Express v5.0. Prema navedenom krtiteriju odabira nije loš izbor ni matična ploča 'Gigybyte Z690 UD', i moguće će ona biti moj favorit zbog više vanjskih i unutrašnjih USB priključaka, DDR5 memorije te kompatibilnosti s proširenjem na podnožje LGA 1800.

Slika 3.5.60 Matična ploča 'Gigabyte Z690 UD'.

Broj PCI-Express utora je isti kao na prethodnoj matičnoj ploči 'ASRock', ali ima jedan M.2 slot manje. Prema specifikaciji matične ploče USB priključci na matičnoj ploči su USB 2.0/1.1 standard. Ovi priključci korisni su npr kao priključci na pročelju kućišta ali nikako za priključivanje vanjskih uređaja. USB 3.0 priključaka je premalo te je zbog doga dobro ugraditi USB 3.0 karticu u PCI Express utor kao što je prikazana jedna kvalitetna kartica na narednoj slici. upravo zbog navedenog dobro je da matična ploča ima više PCI Express utora. A ostaje i mogućnost ugradnje dodatnih kartica za neku drugu svrhu (kao na slici 4.6.48d) ili kao ova za M.2 SSD. Ako se ne koristi puno vanjskih USB uređaja, dovoljan je broj priključaka koje ova matična ploča nudi kako prikazuje slika 3.5.62. U protivnom nužna je ugradnja dodatne kartice.

Slika 3.5.61 PCI Express USB zvjezdište (hub).

Osobitost prikazane kartice je što je to USB zvjezdište (Hub) koje nadgleda kvalitetan NEC upravljački čip, a pored toga svaki USB priključak ima vlastiti srujni impulsni transformator koji omogućava da svaki USB 3.0/2.0 priključak može isporučiti struju potrošaču do 2 A. Iako ima novijih kartica s više priključaka i suvremenijim standardom, navedena je po osobitostima više nego dobra te je bolje imati ugrađene dvije takve kartice nego neku karticu s više priključaka i novijim standardom (3.1 ili 3.2) ali na kojoj je upravljački čip 'jadan', ili ih je premalo, te ako svaki priključak nema vlastiti strujni transformator.

	Slika 3.5.62 Priključci matične ploče 'Gigabyte Z690 UD'.

Priključci matične ploče su malo drugačiji u odnosu na 'ASRock'. Ima više USB konektora i Display port. Istina, raspoložive su i moćnije matične ploće, ali za nezahtijevnog korisnika, dovoljna je matična ploča s podrškom za jednu grafičku karticu (trenutno najskuplji dio u računalu) i nekoliko USB priključaka za periferne uređaje. Moguće mu je dovoljna Mini ATX ili Micro ATX matična ploča.

SAŽETAK:

Prilično mnogo podataka o novim generacijama mikroprocesora i pripadnim im chipset još uvijek nije objavljeno te podatci navedeno na ovoj stranici ne moraju biti točni. S vremenom će se podaci koregirati i stranica će se dopuniti s primjerom jedne matične ploče. Što u osnovi znači uporaba novog Intelovog procesora i chipset-a? Znači značajan pomak u brzini prijenosa i obrade podataka primjenom učinkovitijeg CPU, znatno brže PCIe 5.0/4.0 i USB 3.2 tehnologije, kako u samom računalu tako i prema periferijama, a 5G dobiva puni smisao u SOHO okruženju. Ujedno to znači i postupnu zamjenu svih komponenti i uređaja novijima. Najosnovnije što se dobiva s time možda najbolje ilustriraju ove dvije reklamne slike MSI-a.

Slika* 3.5.63 MSI monitor / Osobitosti Wi‑Fi 6E. ( + / - )

Novo računalo i novi uređaji? Da!, ali korak po korak. Previše novaca za jednokratnu investiciju.