2014-10-29
Haswell-E平台的秘密
ASUS OC Socket原理與性能比較
文: John Lam / 評測中心


Intel 正式發佈全新 「 Haswell-E 」 微架構處理器配搭 X99 主機板平台,雖然處理器接口稱為「 Socket 2011-v3 」 ,但卻和上代 「 Socket 2011 」 處理器完全不兼容,更神秘的是「 Haswell-E 」 處理器列的 LGA 金屬接點竟然比 Socket Pin 多出 73 個,真正數目應為 2084 個, ASUS 的工程師在好奇心驅使下成功破解被遺棄的接點之迷,透過逆向工程成功研發出獨家的 ASUS OC Socket 接口。



測試平台及方式︰

 

OC Socket 「 ASUS ROG Insight 2014 」分享活動


ASUS OC Socket vs Intel Socket 2011v3
CPUIntel Core i7-5960X ES
MBASUS Rampage V Extreme (OC Socket)
 GIGABYTE X99 SOC Force (Socket 2011-v3)
MemoryG.SKILL F4-3000C15Q-16GRR
SSDPLEXTOR M6S 256GB SSD
PSUANTEC HPC Platium 1300W
OSMicrosoft Windows 7 Processional SP1

 

此次測試目的是對比有關於 ASUS OC Socket 與 Intel Socket 2011v3 在超頻性能上的差異,為了避免主機板廠方提供 Sample 令測試出現誤差, HKEPC 編輯部在市場上購買了市售版本的 ASUS Rampage V Extreme 及 GIGABYTE Z99 SOC Extreme 主機板,作為 ASUS OC Socket 與 Intel Socket 2011-v3 的測試對照組,購買回來後會升級至最新的 BIOS 版本之示公平。

 

DDR4 記憶體模組採用 G.SKILL F4-3000C15Q-16GRR 4GB Quad Channel Kit ,主要用作測試使用 OC Socket 與 Intel Socket 2011-v3 對記憶體支援能力上的差異,這對記憶體的 XMP 2.0 規格是 DDR4 CL15-15-15-35 2T 1.35V 。

 

Manuel

 

系統評定性評估測試,採用由 Intel 官方提供的 IPDT 2.10 (Intel Processor Diagnostic Tool) ,它提供了 Floating Point 、 Prime Number Generation Test 、 Cache Test 、 MMX/SSE Test 、 AVX Test 、 IMC & Memory Stress Test 及 Multi-Core Stress Test ,整個測試大約需時 10 分鐘,完成以上測試後 IPDT 將會顯示 PASS 字樣,否則將會出現 FAIL 字樣。

 

現時全線 ASUS 的 X99 主機板均採用了自家的 OC Socket 設計,如果用家想啟動 ASUS OC Socket 額外的針腳定義,必需要在 BIOS 中把「 Fully Manual Made 」選項啟用,否則主機板只要使用一般的 Socket 2011-v3 針腳定義。啟動「 Fully Manual Mode 」後, CPU Core 及 CPU Cache 的自定電壓將會由 1.000v 起跳,只有當設定為「 AUTO 」下由主機板 BIOS 自定才會出現低於 1.000v 的工作電壓。

 

CPU 超頻測試︰

 

Chart1

 

筆者採用 HWMonitor Pro 觀察 Intel Core i7-5960X 處理器的 CPU 電壓情況,發現採用 Intel Socket 2011-v3 Reference Design 的 GIGABYTE X99 SOC Force 主機板,在處理器執行 XTU 測試時會出現工作電壓驟降問題 (vDrop) ,這情況在電壓和時脈處於低水平時並不明顯,但當 CPU 時脈上升和所需的工作電壓隨之提升, CPU vDrop 情況會越見明顯,舉例在 4.5GHz 情況下筆者需要把電壓設定至 1.27v ,當執行 XTU 測試時工作電壓大約降至 1.23-1.24v 左右。

 

OC Socket

ASUS OC Socket 能減少 CPU vDrop 問題令閒置時 CPU 工作電壓較低

 

ASUS Rampage V Extreme 在沒有啟動「 Fully Manual Mode 」下,情況與 GIGABYTE X99 SOC Force 主機板情況相約,在超頻時會出現明顯的 vDrop ,但在啟動「 Fully Manual Mode 」後 vDrop 情況大幅改善,其內建的 iROG 晶片會直接監測 CPU Core 的實時電壓,並透過 CPU MSR 實時作出 Offset ,因此處理器在執行 XTU 測試時,工作電壓竟然沒有出現變化,一直保持在 1.23v 水平。

 

在啟動「 Fully Manual Mode 」後,超頻時設定的工作電壓可以降低,意味著 OC Socket 設計能借助動態電壓補償的方式,減少閒置時 CPU 發出的熱量會較低,將有效升供系統的穩定性。

 

Cache 超頻測試︰

 

OC Socket

 

Cache 的超頻能力問題已經不再是 vDrop 而已,沒有 OC Socket 的 X99 主機板會在 3.5GHz-3.7GHz Cache Clock 下出現嚴重的時脈牆,全因 Intel Socket 2011-v3 Reference Design 並無法調整內部的 Ring Interconnect Bus 電壓 ,筆者測試手上的 GIGABYTE X99 SOC Force 主機板時,發現 Cache 電壓根本無助於時脈提升,大約到了 3.5GHz 左右就會出現嚴重阻力,設定至 3.6GHz 已經變得極不穩定,只有偶然一至兩次能通過測試。

 

如果沒有打開「 Fully Manual Mode 」, ASUS Rampage V Extreme 在 Cache 時脈超頻表現完全相同,大約在 3.5GHz 左右就會出現嚴重的時脈牆,但在 BIOS 中打開「 Fully Manual Mode 」後, ASUS OC Socket 會發揮作用介入 Ring Interconnect Bus 電壓, Cache 電壓開始發揮作用,並且在 1.3v Cache 工作電壓下達成 4.5GHz Cache 時脈,這是一般採用 Socket 2011-v3 Reference Design 的主機板無法比擬。

 

OC Socket

ASUS OC Socket 透過額外的 LGA Pin 提升 Ring Interconnect Bus 電壓

 

據 ASUS 工程師指出,此電壓並不會公開讓用家設定,這是 ASUS 工程師們經過長期測試後制定了適當的 Auto Rules ,因應不同 Cache 時脈改變 Interconnect Ring Bus 工作電壓, ASUS 工程師指出該電壓提升幅度屬於可長期運作的安全範圍,並不會對 CPU 構成損害。

 

Cache 時脈上升將會令整個 CPU 子系統效率提供, Intel Core i7-5960X 的 Cache 預設時脈為 3GHz 時其 XTU 基準性能為 1742 ,當 CPU 時脈維持不變但 Cache 時脈上升至 3.5GHz ,其 XTU 基準性能將提升至 1781 ,其得分相等於 CPU 時脈提升至 3.6GHz ,如果進一步把 Cache 提升至 4GHz ,其 XTU 基準得分會上升至 1805 分,當 Cache 提升至 4.5GHz 後, XTU 基準得分將上升至 1822 分,相等於 CPU 時脈提升至 3.7GHz 水平。

 

DDR4 記憶體超頻能力︰

 

GIGABYTE X99 SOC Force 雖然採用了 BGA DDR4 DIMM Slot ,但在記憶體超頻能力卻不像 Z97 般,主要原因受限於 Haswell-E IMC ,雖然 Intel 提供了 VCCSA 電壓可供調節,但卻沒有提供 VCCIOA 、 VCCIOD 等選項,更重要是沒有 IMC 內部連接 Ring Interconnect Bus 的 Home Agent 電壓可供調校,因此現時大部份採用 Socket 2011-v3 Reference Design 的主機板,當記憶體時脈運作於 DDR4-2800 或以上,就會出現不穩定情況,需要大幅提升記憶體工作電壓及大幅提升 VCCSA 電壓但效果並不明顯,如果要運行於 DDR4-3000 或以上, VCCSA 需要增加約 0.3V-0.4V ,而且記憶體模組工作電壓需要提升至 1.5V 水平。

 

OC Socket
ASUS OC Socket 有效提升記憶體超頻能力

此次測試採用 G.SKILL F4-3000C15Q-16GRR 4GB Quad Channel Kit ,並執行記憶體的 XMP 2.0 設定, ASUS 透過 OC Socket 找到了有關於 IMC 的關鍵電壓,在打開「 Fully Manual Mode 」後,運行 DDR4-2800 可以在不加任何 VCCSA 電壓及記憶體工作電壓 1.2v 穩定運作,在 GIGABYTE X99 SOC Force 主機板運作上需要把 VCCSA 增加 0.2v ,同時記憶體模組電壓需要提升至 1.25v 才能穩定完成測試。

 

當記憶體時脈提升至 DDR4-3000 時, GIGABYTE X99 SOC Force 需要把 VCCSA 電壓提升至 0.3V ,同時工作電壓需要提升至 1.4V 才能正常運作,但在 ASUS Rampage V Extreme 主機板上,相同的設定 VCCSA 電壓只需提升 0.15V ,同時記憶體工作電壓為 1.25V 。

 

筆者經過了長時間和 GIGABYTE X99 SOC Force 主機板博鬥,始終無法達成 DDR4-3200 ,但在 ASUS Rampage V Extreme 主機板上只需要把 VCCSA 電壓提升 0.2V ,記憶體模組工作電壓提升至 1.35V 便可穩定運作。

 

編輯評語︰

 

ASUS ROG Insight 2014

 

只能說 ASUS 工程師在今代 Haswell-E 處理器下了不少苦工, OC Socket 設計令 ASUS X99 主機板在性能上享有優勢,由於 OC Socket 設計已在申請專利中,早前有主機板業者計劃生産類似 OC Socket 的 X99 主機板,但因為 ASUS 表明會向任何抄襲 OC Socket 設計的業者提告索賠,令該主機板廠商卻步現時各家主機板廠商在 X99 主機板平台方面,技術上被 ASUS 取得領先。

 

雖然各大主機板廠商已向 Intel 作出投訴,指 ASUS OC Socket 設計違反 Intel 設計規範,不過 Intel 早前已表明 ASUS OC Socket 設計並無問題,並表示不會因用家使用 ASUS OC Socket 主機板,當 CPU 非人為損壞下而不作處理,現時各大主機板廠正在想像辦法作出反擊,各大主機板廠工程師如何應對 OC Socket 將成為業界焦點所在。

發表評論