前言
Intel在7系芯片组中加入了Thunderbolt(雷电接口)的支持,因此各厂商在最近也纷纷开始推出带Thunderbolt接口主板。其中微星的Z77A-GD80是我们最先拿到的带雷电接口的主板,下面我们一起来看看。
Z77A-GD80主板基本介绍
MSI Z77A-GD80采用Intel Z77芯片组,支持LGA 1155系列Sandy Bridge和Ivy Bridge处理器,配备双通道DDR3内存,最大支持DDR3-2667以上的超频频率及32GB的内存容量。Z77A-GD80采用标准ATX板型设计,大部分地方设计与Z77A-GD65较为相似。
Z77A-GD80主板采用三条PCIE 16x插槽,共享CPU提供的16x带宽,可支持3路SLI/CrossFire。其中第一条插槽为16x,第二条插槽为8x,第三条为4x,在使用IVB处理器的时候可运行PCIE 3.0的速度。另外还有四条PCIE 1x插槽,从PCH芯片组取带宽,运行PCIE 2.0 1x的速度。
SATA接口部分,最左边的两个为ASMedia ASM1061提供的第三方SATA3.0接口,中间的四个黑色的为原生SATA2.0接口,最右边的两个白色的为原生SATA3.0接口。
背部IO接口:一个PS2键鼠接口、四个USB2.0接口、两个Z77原生的USB3.0接口、SPDIF同轴/光纤接口、HDMI、VGA、雷电接口、网络和音频接口,以及一个清CMOS按钮。
Z77A-GD80功能及板载芯片
板载开关、复位及OC Genie按钮。其中OC Genie可实现一键超频,把K系处理器超频到4.2GHz,内存也会同时载入XMP设置,这也是微星一直以来的特色功能了。
Z77A-GD80的CPU供电相位灯共有10颗,说明CPU核心部分是10相供电。在待机开启节能时可通过BIOS中的APS功能关闭一些相位以节约一点电能。
电压测量点也是微星高端主板上一直都有的设计,从左到右依次是VCCP(CPU核心电压)、CPU_VTT(VCCIO电压)、CPU_GFX(核显电压)、VCC_DDR(内存电压)、PCH(芯片组电压)和两个GND地线。用万用表就可以直接测量硬件各部分的电压值。
Z77A-GD80也有Debug灯与双BIOS设计,右侧是可切换双BIOS的DIP开关。
板载芯片,从左上到右下依次是:
第三方SATA3.0主控芯片ASMedia ASM1061,占用一条PCIE 2.0通道。
板载声卡:Realtek ALC898。
板载网卡:Intel WG82579V千兆网卡。
1394主控芯片VT6315N,占用一条PCIE 2.0通道。
主板供电介绍
Z77A-GD80采用10+2+2相供电,其中核心供电为10相,比Z77A-GD65多了两相,VTT和核显各采用两相。每相供电均采用Renesas R2J20655BNP DRMOS,每相供电可通过35A的电流,对于Ivy Bridge这种最大功耗一般不会超过150W的CPU来说已经完全是足够了。
PWM芯片依然为uP1618A,它是一颗6+2相的PWM芯片,通过3颗uP6275AD倍相器来实现10+2相。其中一颗为输入2路PWM信号,控制4相,两颗为输入1路PWM信号,控制两相,另外还有4路PWM信号各单独控制一相。
Intel Thunderbolt技术介绍(过去与现在)
既然这张主板带了Thunderbolt接口,那我们就先简单来了解一下Thunderbolt是什么。Thunderbolt的中文直译为雷电接口。早在2009年的IDF(英特尔信息技术峰会)上,Intel率先提出代号为Light Peak的技术,并在Mac Pro上展示了可以在同一条线缆上传输数据、输出1080p视频的接口。
2011年2月24日,Apple发布新一代MacBook Pro带了一种全新的接口,同时Intel正式对外宣布了名为Thunderbolt接口,就是代号为Light Peak技术的最终商品化成果。Thunderbolt主要用于连接PC和PC周边设备,结合Display Port的视频输出与PCI Express的数据传输两大协议,采用最小的视频输出接口——mini DP外观一样的接口。其中Display Port协议部分拥有与目前Display Port一样的10Gbps视频输出带宽,PCIE协议部分拥有上下行各10Gbps的极高数据传输带宽。Thunderbolt使用一个接口、一条线缆同时进行多种不同协议的传输模式,具有极强的通用性、灵活性及可扩展性。这样做可大大减少PC的接口数目,为现在已经面市及未来的Ultrabook(超极本)甚至更轻便的设备的发展埋下伏笔——Thunderbolt的设计核心思想就是缩小并简化电脑接口。
今天我们看到的Thunderbolt接口主板便是Intel第一次在台式机PC主板上应用该接口。它的外形与mini Display Port一样并且完全相兼容,但是它接入了PCIE2.0 x4的数据传输总线,因此同时还可以传输数据。
Intel Thunderbolt技术介绍(外部结构与功能)
前边提到了Thunderbolt接口同时结合了Display Port 1.1a和PCIE两种传输协议,是一种既能传输视频、音频信号,又能传输数据的接口。下图是Thunderbolt的协议及物理层结构, Display Port和PCIE的带宽分别独立,其中PCIE的上下行带宽也分别独立,目前都是10Gbps,不过Intel号称到2020年可提速到100Gbps。这样两种协议接入通用的信号传输层重新封包处理之后,就可以统一到一个和mini-Display Port一样大小的接口。
由于Thunderbolt使用原生的Display Port和PCIE总线,我们甚至都无需为它特别安装驱动就可以直接使用,并且它可以直接兼容现在的Display Port设备,同样转接成别的视频信号输出方式例如HDMI、DVI、VGA也是可以的。在设备管理器中,雷电控制器会被识别为一个PCIE设备:
在扩展性方面,Thunderbolt可以通过菊花链(Daisy Chain)结构串联多个设备,目前Intel最多可允许6个。并且每个设备之间有时间同步协议,每个设备之间的通讯延迟不会大于8ns。简单的说,就是我们可以用一个接口带6个设备,无论是视频输出也好,数据传输也好,它们都可以在一条线上同时工作,各自独享一路10Gbps的带宽,且互不影响。
Thunderbolt拥有两种线材,一种是铜线缆,最大长度为3米,可提供10W的供电能力,超过USB 3.0标准4.5W的两倍还多,给多个移动硬盘供电完全不是问题;另外一种是光纤线缆,不能供电,但是最大传输距离可达50米,并且几乎无衰减,除了Display Port的传输之外,带宽甚至可小范围组建万兆局域网。
在通用性和灵活性方面,Thunderbolt兼容现在常见的所有数据传输协议,例如USB、SCSI、SATA、Firewire和PCI Express等。例如Promise Pegasus R6 6x2TB RAID0的硬盘在Thunderbolt上就可以达到864MB/s的持续读取速率和746MB/s的持续写入速率,在RAID0模式下即使是一根Thunderbolt线缆也等同于6个机械硬盘的持续读写速率累加,说明800MB/s左右的传输速率对Thunderbolt来说完全不是瓶颈。
Intel Thunderbolt技术介绍(主控端结构)
以上说的是Thunderbolt接口本身以及Thunderbolt接口到外部数据传输的问题,下面来说Thunderbolt接口到主板上的硬件设备的连接结构。这其中主要包括一个主控制器,两条与PC硬件相连总线。
以上就是Thunderbolt到主机端的连接结构。上半部分我们基本可以不看,那里说的是CPU与内存、PCH之间的通讯,也就是前端总线(已经被集成)与DMI总线。下半部分说的是PCH到雷电主控的通讯,数据传输部分采用PCH提供的PCIE 2.0 4x带宽连接,也就是20Gbps(除去编码损耗理论速率2.0GB/s)的传输速率,刚好满足雷电接口的上下行带宽。视频输出部分有两种情况,一种是由Intel的CPU核显输出的Display Port信号由PCH直接接入雷电主控并输出,第二种情况则是使用独立显卡时由CPU到显卡的PCIE通讯,再使用独立显卡的Display Port接入雷电接口,然后通过雷电主控再输出。
这就是Z77A-GD80上的雷电主控芯片Intel Z208T008F,它的详细资料我们还无法查到。
边上有一颗来自Pericom的PI3VeDP212芯片,用途跟我们常见的DP转HDMI/DVI信号复用芯片一样,将雷电输出的两路信号转变为普通的DP信号,并支持热插拔。
最终我们看到的就是与miniDP一样的雷电接口。
目前雷电存储设备价格非常昂贵,因此我只能使用视频输出的功能,用普通显卡附送的miniDP转DVI、转HDMI的转接线即可。现在网上有许多卖什么苹果雷电专用转接线的,价格都在50元左右一条,长度也就只有10cm,实际上跟显卡附送的这种转接线并没区别。
但是注意,Intel的IVB核显是不能同时接雷电再接另外一个数字信号(例如HDMI)输出双屏的,要想组建双屏,只能通过VGA了。
测试平台及BIOS介绍
测试平台
CPU:Intel Core i7-3770K
主板:MSI Z77A-GD80
内存:Crucial Ballistix Tactical Tracer DDR3-1600 CL8 4GBx2
显卡:集成 Intel HD Graphic 4000
硬盘:Plextor PX-128M2P
电源:安耐美冰核Revolution 85+ 1050W
散热器:Prolimatech Megahalems Rev. B
平台基本识别信息:
Z77A-GD80的BIOS与GD65大体相同,都采用Click BIOS II界面。以下我们简单介绍把CPU超频到4.5GHz的设置。首先还是在OC部分,把CPU倍频调到45x、关闭系统内调节倍频、EIST等选项,由于我们超得不高,PLL电压也可以关闭。内存分频设为2133,内存时序待会再介绍。
电压设置部分新版本的BIOS有些改动,防掉压设置从Level 0到Level 7改为100%到12.5%,一一对应,另外电压值也可以直接输入数字而不用按加减号去选了。经过电压测量点测试,Z77A-GD80防掉压要开到100%(也就是原Level 0)才是比较准确的,这时候还会掉压大概0.003-0.005V。CPU IO、SA和PLL电压由于默认值Auto可能会自动加压,建议手动设置成与默认的1.05V、0.925V和1.8V最接近的值,这里分别设1.07V、0.93V和1.75V。而内存电压则根据美光灯条1600的D9PFJ颗粒特性设1.723V以保证稳定。
美光灯条(D9PFJ颗粒)超频到DDR3-2133的参考时序:
第三时序还是手动把tRRSR设为4T。
稳定性、功耗及温度测试
最终以1.185V左右的满载电压超频到4.5GHz稳定通过Prime 95测试。
在室温29度的时候供电满载温度仅有42度,满载供电输入电流为8.1A,即大约97.2W的功耗,基本上与GD65表现类似。
总结
Thunderbolt接口的高通用性、灵活性和更快的传输速率无疑是未来发展潜力很好的一个接口,但目前来说设备稀少、价格昂贵则是制约它普及的非常重要的因素,相信未来Intel还会大力推广它。我们也期待着有一天电脑的各种传输接口能统一并且不需要驱动,这种统一化将大大简化硬件和软件的设计成本,但是更重要的是,设备的成本也要降下来,这样才能让这个有前途的技术真正普及开来。
对于Z77A-GD80来说,它基本上是由Z77A-GD65经过一些修改加强得来,并且以目前趋势来看,很可能成为第一张上市、也是相对比较便宜的雷电接口Z77主板。它的各项表现基本也符合预期情况,总体来说设计比较低调,但还是比较满意的。
PCEVA综合评价:第一张上市的Z77雷电主板。
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