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论攒机:装一台电脑如何选择CPU、芯片组与主板?

时间:2021-12-06 05:42:12 作者:Brian Dipert 阅读:
本文介绍如何DIY打造分别采用AMD和Intel的现代PC系统,包括如何选择CPU与主板的过程,以利于比较并了解两种系统及其供应商生态系统...
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经过多年的系统改装与设备拆解经验,如今,我对于成功地安装现代CPU并牢固地连接散热片更有信心了,对于未来也有了更积极的计划。就像宝宝从“爬行”过渡到“行走”一样,在思考如何处理从系统中取出的英特尔(Intel) Core i5-3570时,我发现自己多年来无意中收集了许多备件,不仅足以兜成一个基于Core i5-3570的完整系统,加上从超威(AMD) A8-5600K Trinity 3.6GHz (3.9GHz Turbo)四核心CPU (这我在六年多前就曾经提过,但未曾真的动手实现),以及在那之后取得的另一款AMD处理器­­——A10-7850K Kaveri 3.7GHz (4GHz Turbo)四核心,甚至还能再完成另外两套DIY系统。

你可能会问:在打造这些系统后,打算如何处理呢?我想把它们捐赠给慈善机构。具体来说,我已经联系了住家附近的Evergreen Christian Outreach,这个非营利组织持续在推动一项无家可归者的收容计划。一般来说,该组织服务的对象(澄清:虽然以Christians为名,但并不仅限于基督徒)包括参与治疗课程以及求职和面试等,但这些服务都因为近来COVID-19疫情严峻,导致面对面接触暂停而变得极其复杂。

透过计算机与网络互动是选择之一,当然,除了要能使用计算机连接网络之外,还必须为系统准备网络摄影机、麦克风和扬声器,以便能够用于实现更全面的视频会议平台。因此,我也为每套系统购买了各种设备,以及DRAM模块、外壳或其他以前遗失的几块“拼图”,并将在未来几周内打造完整的PC。我相信在未来的部落格文章中也会跟读者们分享这些DIY的经验和结果。

顺道一提,我猜想自己之前写过的一些关于“黑苹果”(Hackintosh)的系统,最终也将会一并捐赠出去,只要等到我的实验完成即可。那么,我打算用什么来代替自己平常使用的PC?没错,这就是我计划中从“行走”过渡到“跑步”部份的重点。我其实打算DIY打造两台更现代的PC,一台采用AMD,另一台则是Intel-based系统,以便我能用于比较两种系统,以及更快了解两家供应商的生态系统。

首先是AMD系统。为此,我选择了该公司的Ryzen 7 3700X作为其基础;Ryzen 7 3700X是一款8核心(16线程) 3.6GHz频率速度(最大4.4GHz)的CPU。

AMD 8核心3.6GHz CPU—Ryzen 7 3700X。(图片来源:AMD)

AMD的爱好者可能会对我这个选择感到有些惊讶,因为该处理器是基于Zen微架构的第三代Zen 2核心,而最新的第四代Zen 3在每频率周期指令(IPC)方面有着更多的改进。但我的选择是根据以下几个关键因素:

  • 即使Zen 3桌面处理器已经推出几个月后,零售店中也几乎不太可能找得到,更不用说是8核心或更多核心数的产品了。即使您可以买到8核心Ryzen 7 5800X,它的价格也可能会比449美元的建议零售价更高出一大截。相反地,我以99美元的价格就从Newegg网站买到了Ryzen 7 3700X (另外付了35.99美元的三年保固)。
  • 此CPU的峰值功耗规格仅65W。我计划将Ryzen 7 3700X (加上独立显卡,因为这款特殊CPU并不包括整合绘图核心)装载于一个超小型的迷你ITX机箱中(Cooler Master Elite 110,尺寸约260×208×280mm3),其风扇数量/尺寸限制了气流(特别是散热)往往带来挑战,因此低功耗成为首选。
  • Zen 2的IPC已经相当不错了。更一般地说,各代Zen微架构的能力不断在进展中,加上打造该处理器的先进工艺技术(以及英特尔多年来犯下的制造失误),一直是AMD重新对抗英特尔的关键,特别是增强CPU对游戏玩家的吸引力方面(但游戏领域至今仍然由单线程主导)。

 

Cooler Master Elite 110 mini-ITX机箱。(图片来源:Cooler Master)

接下来是英特尔系统。针对此系统,我不会再使用基于先进架构的处理器(以及协同芯片组),尽管严格来说,第11代‘Rocket Lake’产品在我2月中旬开始撰写此文时还未出货(它们在今年1月的CES才正式宣布)。相反地,我选择了基于第10代‘Comet Lake’架构的Core i9-10850K,这是一款10核心(20线程)、3.6GHz频率速度(最大5.2GHz)的CPU。

Intel Core i9 10850K CPU(图片来源:Intel)

坦白说,如果我能等‘Rocket Lake’上市,应该会获得更多的改进,包括更先进的整合GPU、明显改进的IPC、支持AVX-512和‘Deep Learning Boost’硬件加速指令集、芯片组支持PCI Express Gen 4以及四个额外的PCIe通道(共20个)、2倍宽的DMI CPU到芯片组互连总线(总共8信道),以及硬件加速支持更先进的视讯编译码器配置等等。

也就是说,正如我之前提到的,直到读者们在看这篇文章时,‘Rocket Lake ’才会开始出货;但为了打造此系统,我在2020年新年前夕就买了这款CPU。

CPU在此特定系统设置中包含整合GPU非常方便,可避免绘图附加卡不稳定,而且可能也很重要的是,如果所采用的另一款mini-ITX机箱(稍大但仍小型的Cooler Master Elite 120 Advanced,尺寸为240×207.4×401.4mm3)受限于功耗或散热,在这些情况下就不建议使用独立显卡了。而且,如果没采用最新最好的整合绘图架构也没什么大不了,因为我计划将该系统用于创作内容,而非电竞游戏。

Cooler Master Elite 120 Advanced mini-ITX机箱(图片来源:Cooler Master)

单线程的性能改善都很不错,但‘Rocket Lake ’CPU系列并不提供10核心(20线程)衍生版本。同样地,由于我计划主要在此系统上执行多线程友善的内容创建应用程序,因此我认为在此特定情况下进行权衡折衷更重要。

事实上,缺少AVX-512和Deep Learning Boost的支持是让我最犹豫不决的权衡因素之一。但是AMD目前的CPU并不支持这些指令集,如果系统中有任何人工智能(AI)推论,就不打算用来做太多事情了,至于深度学习模型训练,无论如何我可能会利用外部GPU作为加速器。

目前,至少PCI Express v4的支持对于先进NVMe SSD主要还是有利的,即使在此的好处看来有点不确定,尤其是考虑到PCIe v4 SSD较其主流PCIe v3同类产品所增加的价格。

不过,缺少了对先进视讯编译码器配置文件的硬件加速支持则令人失望,但除非关键在于传输速率,否则许多内容创作者都依靠微调的纯软件编码,以最低比特率实现最高质量。务实地说,‘Rocket Lake’感觉就像权宜之计,因为它确实就是。它的存在只是因为前面提到的英特尔致力于将最新的10纳米(nm)制造工艺投入大量生产;产量和速度问题迫使该公司将其最新‘Sunny Cove’CPU架构(可发现用于其行动‘Tiger Lake’CPU)向后移植到14nm。如今,英特尔既然已经解决其10nm问题,据报导,它的下一个CPU系列‘Alder Lake’——具有标准高性能和Atom衍生版低功耗核心的‘big.LITTLE’大小核般组合,将于今年秋天推出,积极地摆脱‘Rocket Lake’六个月的短暂的生命。相形之下,‘Comet Lake’处理器已经出货近一年了。

而且,我最终在Core i9-10850K上获得了优惠价格:从Newegg网站以389.99美元的价格购入(同样地,我额外支付了43.99美元购买三年保修)。我猜测,由于当时坊间盛传英特尔将在不到两周后的CES上公开发表其下一代‘Rocket Lake’处理器,因此该公司的零售合作伙伴开始提前大幅折扣促销各种‘Comet Lake’CPU,以便清理剩余库存。事实上,自从我近两个月前购买Core i9-10850K以来,还没有看到过此价格或更低价销售Core i9-10850K。

关于Core i9-10850K (以及其他相关的英特尔CPU)的另一个注意事项:仅选择基本产品并不够;而完整产品名称中是否存在各种后缀字母,影响着您将获得的产品功能(以及您支付的价格)。例如,我买的CPU名称中出现‘K’,表示它不仅具有更高「规格」的基础和涡轮频率(可能还有与之匹配的功耗),而且还可以进行超频。如果产品型号中有‘F’后缀字,则表示CPU不包含整合绘图核心(事实上,芯片上可能还是存在GPU核心,只是未经测试而且被停用了)。

所以这就是我的计划,但这仅仅是在CPU方面,接下来当然还有很多东西要讨论,包括DRAM世代及其容量和速度、SSD外形及其接口和容量、绘图卡、有线和无线连接(网络以及其他)、芯片组和主板,以及电源等。

选择主板与芯片组

而在介绍了计划分别为DIY打造AMD和英特尔PC系统的CPU选择后,接下来将讨论它们将与哪些核心逻辑芯片组搭配使用,以及可用在哪些主板上?让我们先从AMD系统开始吧!因为它最终提供了更直接的选择过程。我希望两台PC都配备Thunderbolt 3接口;一方面,我怀抱着让它们成为双O/S‘Hackintosh’的愿望,加上Thunderbolt 3比 USB 3 (我认为这两个系统也提供)具有更高的性能和更强大的功能。

针对AMD的系统,这意味着只有两种可能的主板选项之一;为大尺寸(EATX) Threadripper CPU客制的高阶技嘉(Gigabyte) TRX40 Designare,以及为小尺寸(Mini-ITX) Ryzen设计的华擎(ASRock) Phantom Gaming ITX TB3:

Gigabyte TRX40 Designare主板。(图片来源:Gigabyte)

ASRock Phantom Gaming ITX TB3主板。(图片来源:ASRock)

鉴于我在DIY打造这两个项目的重点是小型系统,因此选择ASRock Phantom Gaming ITX TB3可能更有利(尽管我承认有时晚上梦见仍在执行基于64核心/ 128线程CPU的PC…)。由于ASRock主板(顾名思义)是为游戏玩家量身打造的,因此提供了内建和附加的RGB LED炫光,虽然我并不是特别喜欢,但所幸使用者可以停用此「功能」。此外,该主板备受好评,也很顺利即可开机启动。

对于基于英特尔的系统而言,mini-ITX也是首选,这为只支持两个包含Thunderbolt 3的主板选项开启了大门(不过,它比上次多了一个!)。ASRock的产品组合中也提供了相关产品——Z490 Phantom Gaming-ITX/TB3:

ASRock Z490 Phantom Gaming ITX/TB3主板。(图片来源:ASRock)

而其竞争替代方案是来自微星科技(MSI)的MEG Z490I Unify:

MSI MEG Z490I Unify主板。(图片来源:MSI)

MSI主板少了为玩家量身打造的炫光设计和其他装饰,这对我来说自然更具有吸引力,而且MEG X490I Unify也备受好评。我在亚马逊(Amazon)网站上短暂看到销售价格为237.86 美元,赶紧抓住这大好机会下手;该主板通常售价约300美元。

顺道一提,我清楚自己在此过程的选择较常规稍落后些:主要根据接口设备选择主板,而直接采用「伴随而来」的核心逻辑芯片组(但我通常会先作筛选)。无论如何,幸好这些芯片组就是我会选择的。AMD的系统采用的是X570芯片组,已经将PCIe的支持升级到最新一代4.0 (相对于其前代产品),并且扩展其所支持的PCIe 4.0通道数(相对于其同类竞争方案)至包括m.2 SSD以及通用(绘图和其他)附加卡。

针对英特尔系统,我打算采用Z490芯片组(对于那些已经了解主板备选名称的人来说并不奇怪)。如同其AMD同类产品,但又异于其较传统的同代产品,该芯片组支持CPU和内存的超频选项。对于基于Z490的主板(及其所采用的芯片组),还有一个更重要的(至少对我而言)细微差别值得一提,这与前向兼容性有关。

正如我在前面提到的,目前我打算采用第10代‘Comet Lake’10核心处理器,以及第11代‘Rocket Lake’8核心后继处理器。即将推出的第12代‘Alder Lake’CPU插槽将会无法兼容于其前代,但‘Comet Lake’和‘Rocket Lake’则彼此相容(当然,假设‘Comet Lake’主板的BIOS随后也将升级以支持‘Rocket Lake’)。

ASRock和MSI都在可升级性方面更进一步;只要插入‘Rocket Lake’CPU,您将会自动获得PCIe 4.0兼容性。但这并不会是完整的‘Rocket Lake’体验,就像您从基于Z590芯片组的后继主板获得的体验一样,您可能无法利用两倍宽的DMI链接到CPU。但对于已经进行Z490硬件投资的人来说,它仍然是一个很好的可用寿命延长点。

在本系列的后续文章中,我将讨论为这两个系统所做的DRAM和大容量储存选择、计划与每个主板搭配的显卡、打算如何为两套系统(以及内部的CPU)充份供电和冷却以及其他细节。最终,我当然会完成两个系统的组装,并与您分享过程与细节。但是,现在我们先喊“暂停”并期待在评论中看到您的建议。

编译:Susan Hong

(参考原文:Building a PC: CPU selectionChoose your chipset and motherboard,by Brian Dipert)

本文同步刊登于《电子技术设计》20218月刊杂志

责编:Luffy Liu

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Brian Dipert
EDN资深博客作者。Brian Dipert是前EDN杂志的高级技术编辑。 他是BDTi的高级分析师,嵌入式视觉联盟的主编,以及AnandTech、EDN杂志和《低功耗设计》的特约编辑。 他也是Sierra Media的创始人。
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