Системная плата Gigabyte GA-P55-UD6

Сергей Пахомов

Функциональные возможности

Система охлаждения

Регулятор напряжения питания процессора

 

Компания Gigabyte одной из первых представила на российском рынке свою новую плату на чипсете Intel P55 для процессоров Intel c кодовым названием Lynnfield (процессоры с разъемом LGA 1156). В этой статье мы в деталях рассмотрим новинку компании — плату Gigabyte GA-P55-UD6.

Функциональные возможности

Плата Gigabyte GA-P55-UD6 основана на новом однокристальном чипсете Intel P55 Express и может позиционироваться как плата для высокопроизводительных и массовых ПК. Она совместима с новыми процессорами Intel с разъемом LGA 1156 (Intel Core i5 750, Intel Core i7 870, 860).

 

Рисунок

Для установки модулей памяти на плате предусмотрено шесть DIMM-слотов, что может ввести в заблуждение. Обычно шесть DIMM-слотов используются на платах на базе чипсета Intel X58 Express, совместимых с процессорами семейства Intel Core i7 c трехканальным контроллером памяти DDR3. Новые же процессоры Intel (кодовое название Lynnfield), совместимые с чипсетом Intel P55 Express, имеют интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR3, соответственно многие производители устанавливают по четыре DIMM-слота (по два слота на канал) на своих платах на базе чипсета Intel P55 Express. Естественно, на плате Gigabyte GA-P55-UD6 также используется двухканальный режим работы памяти, однако в данном случае на каждый канал памяти приходится по три DIMM-слота, что позволяет устанавливать больший объем памяти. Всего плата поддерживает установку до 16 Гбайт памяти (спецификация чипсета), и с ней оптимально использовать два, четыре или шесть модулей памяти. В штатном режиме работы плата рассчитана на память DDR3-1333/1066, а в режиме разгона поддерживает также память DDR3-2133/2000/1600.

 

Рисунок

Однокристальный чипсет Intel P55 Express
со снятым радиатором

Для установки видеокарт на плате предусмотрено три слота PCI Express 2.0 x16. Напомним, что чипсет Intel P55 Express поддерживает только восемь линий PCI Express 2.0 x1, но еще 16 линий PCI Express 2.0, которые могут быть объединены как один порт PCI Express 2.0 x16 или два порта PCI Express 2.0 x8, реализованы непосредственно в процессоре Lynnfield. Соответственно два порта PCI Express 2.0 x16 на плате Gigabyte GA-P55-UD6 реализованы через интерфейс самого процессора. При установке одной видеокарты в один из слотов PCI Express 2.0 x16 он будет работать на скорости x16, а при установке двух видеокарт оба слота автоматически переключатся в режим x8. Третий слот PCI Express 2.0 x16 работает на скорости PCI Express 2.0 x4 и реализован через чипсет Intel P55 Express.

Отметим, что плата Gigabyte GA-P55-UD6 поддерживает как режим ATI CrossFireX, так и режим NVIDIA SLI.

 

Рисунок

Контроллер JMicron JMB362

Для установки дополнительных карт расширения на плате также присутствуют еще два слота PCI Express 2.0 x1, а также два традиционных слота PCI 2.2. Оставшиеся две линии PCI Express 2.0 x1 используются для подключения интегрированных на плате контроллеров.

Для подключения дисков на плате Gigabyte GA-P55-UD6 предусмотрено 12 SATA-портов. Чипсет Intel P55 Express имеет встроенный контроллер SATA II на шесть портов с возможностью организации RAID-массивов уровней 0, 1, 10 и 5 с функцией Matrix RAID. Вдобавок к этим шести портам SATA II на плате Gigabyte GA-P55-UD6 интегрировано еще несколько SATA-контроллеров. Во-первых, это SATA-контроллер JMicron JMB362, посредством которого на плате реализовано два порта eSATA и один интерфейс IDE для подключения, например, оптических приводов. Отметим, что порты eSATA, выведенные на заднюю панель платы и позволяющие подключать к ней внешние накопители с соответствующим интерфейсом, конструктивно выполнены в одном разъеме с USB-портами. Плюс такого решения заключается в том, что при подключении накопителей с интерфейсом eSATA нет необходимости дополнительно подключать их к порту USB для обеспечения питанием +5 В.

 

Рисунок

Контроллеры SATA III Marvell 88SE9123
(без радиатора)

Во-вторых, на плате Gigabyte GA-P55-UD6 интегрировано два контроллера SATA III Marvell 88SE9123, поддерживающих скорость передачи до 6 Гбит/с. Каждый из них обеспечивает по два порта SATA III. Собственно, сегодня это единственный контроллер на рынке, поддерживающий спецификацию SATA III. Поэтому вдобавок к шести портам SATA II и двум портам eSATA на плате имеется еще четыре порта SATA III.

Отметим, что интерфейс SATA III впервые был реализован именно на первых ревизиях плат на базе чипсета Intel P55 Express. Но увы, этим всё и закончилось. В Интернете прошла информация, что и компания Gigabyte, и компания ASUS отказываются от использования контроллеров Marvell 88SE9123 из-за выявленных аппаратных проблем с ними. Причем в представительстве компании Gigabyte нам официально подтвердили, что в окончательной ревизии платы Gigabyte GA-P55-UD6, которая и поступит в продажу, чипы Marvell 88SE9123 использоваться не будут и соответственно на них не будет интерфейса SATA III. Конечно, учитывая отсутствие на рынке устройств с интерфейсом SATA III, прямо скажем — потеря невелика. Вместо двух контроллеров SATA III Marvell 88SE9123 в следующей ревизии платы будет применяться один SATA-контроллер Gigabyte SATA II, предоставляющий один интерфейс IDE (ATA133/100/66/33) и два порта SATA II с возможностью организации RAID-массивов уровней 0, 1 и JBOD. Кроме того, будет интегрироваться не один контроллер JMicron JMB362, а целых два. За счет этого будет реализовано еще два порта SATA II с возможностью организации RAID-массивов уровней 0, 1 и JBOD и два порта eSATA/USB Combo (порты eSATA, комбинированные с разъемами USB) с возможностью организации RAID-массивов уровней 0, 1 и JBOD. Таким образом, в следующей ревизии платы количество SATA-разъемов не изменится, просто все разъемы будут SATA II.

 

Рисунок

Гигабитные сетевые контроллеры
Realtek RTL 8111DL

Для подключения разнообразных периферийных устройств на плате Gigabyte GA-P55-UD6 реализовано 14 портов USB 2.0 (всего чипсет Intel P55 Express поддерживает 14 портов USB 2.0). Десять из них выведены на заднюю панель платы (два порта — комбинированные eSATA/USB), а еще четыре порта USB 2.0 можно вывести на тыльную сторону ПК, подключив соответствующие плашки к двум разъемам на плате (по два порта на одну плашку).

Также на плате присутствует FireWire-контроллер T.I. TSB43AB23, посредством которого реализованы три порта IEEE-1394а, два из которых выведены на заднюю панель платы, а для подключения третьего предусмотрен соответствующий разъем.

Аудиоподсистема этой материнской платы реализована на базе 10-канального (7.1+2) аудикодека Realtek ALC889A, обеспечивающего соотношение «сигнал/шум» на уровне 104 дБ, а также воспроизведение и запись 24-бит/192 кГц по всем каналам. Соответственно на тыльной стороне материнской плате имеются шесть аудиоразъемов типа mini-jack, один коаксиальный и один оптический разъем S/PDIF.

Есть на плате и разъем FDD для подключения 3,5-дюймовых дисководов, реализованный на базе чипа iTE IT8720 (если еще кто-то помнит, что существовали такие устройства). Конечно, наличие этого разъема уже неактуально для домашних ПК, но в любом случае он не помешает.

На плате интегрированы также два гигабитных сетевых контроллера Realtek RTL8111D Gigabit Ethernet PCI Express, объединенных в функциональную группу под названием Smart Dual LAN. Если один из них выйдет из строя, плата автоматически переключится на другой контроллер без замены портов или подключения второго кабеля. Если же подключить второй кабель, то можно использовать два контроллера вместе (агрегирование портов), что позволяет вдвое увеличить пропускную способность канала связи.

Кстати, на плате Gigabyte GA-P55-UD6 довольно интересно решается проблема нехватки линий PCI Express. Как мы уже отмечали, чипсет Intel P55 поддерживает только восемь линий PCI Express 2.0, причем на плате реализован слот PCI Express x4 и два слота PCI Express x1. Остаются всего две свободные линии PCI Express 2.0, но при этом на плате интегрированы пара контроллеров Marvell 88SE9123, контроллер JMicron JM362 и два контроллера Realtek RTL8111D. Каждый из пяти перечисленных контроллеров утилизирует одну линию PCI Express 2.0, так что не хватает еще трех линий PCI Express 2.0.

Проблема нехватки линий PCI Express 2.0 на плате Gigabyte GA-P55-UD6 решается следующим образом. Слот PCI Express 2.0 x4 в режиме x4 можно использовать только в том случае, если, во-первых, не применяются оба слота PCI Express 2.0 x1 и, во-вторых, при отключении контроллера JMicron JM362 в настройках BIOS. Во всех остальных случаях (по умолчанию) слот PCI Express 2.0 x4 работает в режиме PCI Express 2.0 x1.

Говоря о функциональных возможностях платы Gigabyte GA-P55-UD6, отметим также, что на ней реализованы аппаратные клавиши включения, перезагрузки и очистки CMOS. Конечно, при установке платы в корпус ПК наличие таких клавиш теряет свою ценность, но если собирается стенд на столе для разнообразных экспериментов, то эти клавиши очень даже пригодятся. Кроме того, имеется индикатор POST-кодов, что позволяет быстро локализовать проблему с платой, если она возникает.

Система охлаждения

После краткого рассмотрения всех интегрированных контроллеров и связанных с ними функциональных возможностей платы перейдем к рассмотрению ее системы охлаждения.

Собственно, такой плате особого охлаждения и не требуется, и, по большому счету, установленные на плате массивные радиаторы — не более чем бутафория. Система охлаждения платы Gigabyte GA-P55-UD6 представляет собой единую конструкцию, состоящую из четырех алюминиевых радиаторов, связанных друг с другом тепловой трубкой. Первые два радиатора традиционно используются для охлаждения MOSFET-транзисторов регулятора напряжения питания процессора, расположенных около процессорного разъема LGA 1156. Еще один радиатор устанавливается на самом чипсете Intel P55 Express. Напомним, что чипсет Intel P55 Express является однокристальным, то есть в данном случае нет традиционного северного и южного мостов, соответственно возникает вопрос, что скрывается под последним радиатором. Как выяснилось, под ним располагаются два контроллера SATA III Marvell 88SE9123.

 

Рисунок

Система охлаждения платы Gigabyte GA-P55-UD6

Выше мы отметили, что, на наш взгляд, система охлаждения платы Gigabyte GA-P55-UD6 является избыточной и в каком-то смысле бутафорской. Конечно, лишние радиаторы не повредят плате, однако скажутся на ее стоимости. Итак, поясним, почему мы считаем систему охлаждения платы Gigabyte GA-P55-UD6 избыточной. Во-первых, вызывает сомнение, что контроллеры Marvell 88SE9123 действительно нуждаются в таком охлаждении. Во-вторых, не совсем понятно, зачем используется такая мощная система охлаждения MOSFET-транзисторов. Забегая вперед, отметим, что на плате Gigabyte GA-P55-UD6 применяется 24-фазный регулятор напряжения питания процессора, хотя корректнее говорить о 24-канальном 6-фазном регуляторе напряжения питания. Соответственно всего на плате имеется 48 MOSFET-транзисторов, относящихся к регулятору напряжения питания процессора. Однако разместить все 48 MOSFET-транзисторов в непосредственной близости от процессорного разъема оказалось не так-то просто. Поэтому 24 MOSFET-транзистора расположены с лицевой стороны платы, а еще 24 — с тыльной. Причем радиаторами закрыты только те MOSFET-транзисторы, которые находятся с лицевой стороны платы. Возникает вопрос: если MOSFET-транзисторы, размещенные с тыльной стороны платы, не нуждаются в радиаторах, то зачем они нужны тем транзисторам, которые расположены на лицевой стороне платы?

Одним из логичных, на наш взгляд, ответов на него будет такой. С лицевой стороны платы расположены лишь те 24 MOSFET-транзистора, которые относятся к первым 12 фазам питания (или к первым 12 каналам трех фаз питания). Именно эти каналы питания в большинстве случаев активны (при использовании технологии динамического переключения фаз питания), поэтому именно эти 24 MOSFET-транзистора нуждаются в охлаждении. Что касается MOSFET-транзисторов, размещенных на тыльной стороне платы, то они, по всей видимости, относятся к следующим 12 каналам следующих трех фаз питания. Эти каналы питания активируются довольно редко (для этого нужно сильно разогнать процессор, да и то сомнительно, что окажутся задействованными все фазы питания), и MOSFET-транзисторы, относящиеся к этим фазам питания, в охлаждении не нуждаются.

Однако технологию динамического переключения фаз питания можно и отключить — тогда все фазы питания будут активными и греться будут все MOSFET-транзисторы. Так почему же тогда охлаждается только половина этих транзисторов?

Говоря о системе охлаждения, реализованной на плате Gigabyte GA-P55-UD6, отметим, что она включает три трехконтактных и два четырехконтактных разъема для подключения вентиляторов. Трехконтактные разъемы подразумевают использование метода изменения напряжения питания для управления скоростью вращения вентилятора, а четырехконтактный — применение метода широтно-импульсной модуляции напряжения питания.

Как мы уже отмечали, в нашем распоряжении оказалась ранняя ревизия материнской платы (REV 0.1), то есть, по сути, еще инженерный сэмпл. И, как это часто бывает с инженерными сэмплами, далеко не все заявленные функции были в ней реализованы и корректно работали.

 

Рисунок

MOSFET-транзисторы на тыльной стороне платы

При тестировании платы Gigabyte GA-P55-UD6 выяснилось, что управление скоростью вращения вентилятора кулера процессора вообще отсутствует. Независимо от температуры процессора через четырехконтактный разъем CPU_FAN на вентилятор подается PWM-сигнал с неизменной скважностью 70%. При использовании технологии управления скоростью вращения вентилятора методом изменения напряжения питания опять же ничего не происходит. Независимо от температуры процессора напряжение питания составляет 8,5 В.

Еще раз подчеркнем, что речь идет об инженерном экземпляре платы, и, скорее всего, в окончательном варианте, который поступит в продажу, всё будет нормально работать.

Регулятор напряжения питания процессора

Одной из главных особенностей новой платы Gigabyte GA-P55-UD6 является, по заявлению производителя, использование 24-фазного регулятора напряжения питания процессора с технологией динамического переключения фаз питания процессора (Dynamic Energy Saver, DES). Компания Gigabyte первой стала интегрировать такие регуляторы напряжения на своих платах и, естественно, пытается преподнести это как одно из главных конкурентных преимуществ, способствующих снижению энергопотребления платы и снижению тепловыделения. Всё бы хорошо, но вот только возникает вопрос: действительно ли столь необходимо использовать 24-фазный регулятор напряжения питания или же это не более чем маркетинговая «фишка»? Кроме того, есть некоторые сомнения в корректности самого названия «24-фазный регулятор напряжения», поскольку просто не существует микросхем, которые могли бы технически реализовать такое решение. Впрочем, не будем голословными и попытаемся аргументированно разъяснить, что регулятор напряжения питания процессора на плате GA-P55-UD6 на самом деле является не 24-, а 6-фазным с четырьмя каналами на каждую фазу. Разница между истинным 24-фазным регулятором напряжения и 6-фазным с четырьмя каналами на каждую фазу довольно существенна, и это, конечно же, отнюдь не одно и то же. Впрочем, не будем забегать вперед и прежде напомним основные принципы работы импульсных регуляторов напряжения питания процессоров.

Любой импульсный регулятор напряжения включает управляющий PWM-контроллер и несколько параллельно включенных фаз питания (рис. 1), каждая из которых состоит из драйвера MOSFET-транзисторов, пары MOSFET-транзисторов и сглаживающего LC-фильтра, включающего дроссель (индуктивность) и емкость (конденсатор). Принцип действия импульсного понижающего преобразователя напряжения следующий. PWM-контроллер создает последовательность управляющих прямоугольных импульсов напряжения, которые характеризуются амплитудой, частотой и скважностью. Сигнал, формируемый PWM-контроллером, используется микросхемой MOSFET-драйвера для управления переключением двух MOSFET-транзисторов, выполняющих функцию электронного ключа. То есть MOSFET-драйвер, подавая требуемый уровень напряжения на затворы MOSFET-транзисторов, переключает их с частотой PWM-сигнала. MOSFET-транзисторы соединены таким образом, что сток одного транзистора подключен к линии питания 12 В, исток этого транзистора соединен с точкой выхода и стоком другого транзистора, а исток второго транзистора заземлен. Транзисторы этого электронного ключа работают таким образом, что один из них всегда находится в открытом состоянии, а другой — в закрытом. Когда транзистор T1, подключенный к линии питания 12 В, открыт, второй транзистор T2, соединенный через свой сток с истоком первого транзистора, закрыт. В этом случае линия питания 12 В оказывается подключенной к нагрузке через сглаживающий фильтр. Когда транзистор T1, подключенный к линии питания 12 В, закрыт, второй транзистор открыт и линия питания 12 В оказывается отключенной от нагрузки, но нагрузка в этот момент оказывается соединенной через сглаживающий фильтр с «землей».

 

Рисунок

Рис. 1. Структурная схема одной фазы импульсного
регулятора напряжения питания

В тот момент, когда силовой ключ открыт (транзистор Т1 открыт, транзистор Т2 закрыт), энергия от входного источника передается в нагрузку через индуктивность, в которой при этом накапливается энергия. Ток, протекающий по цепи, изменяется не мгновенно, а постепенно, поскольку возникающая в индуктивности ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока. Одновременно с этим заряжается и конденсатор, установленный параллельно нагрузке.

После того как силовой ключ закрывается (транзистор Т1 закрыт, транзистор Т2 открыт), ток от линии входного напряжения не поступает в индуктивность, но по законам физики возникающая ЭДС самоиндукции поддерживает прежнее направление тока. То есть в этот период ток в нагрузку поступает от индуктивного элемента. Для того чтобы цепь замкнулась и ток пошел на сглаживающий конденсатор и в нагрузку, открывается транзистор T2, обеспечивая замкнутую цепь и протекание тока по пути индуктивность — емкость и нагрузка — транзистор T2 — индуктивность.

Используя такой сглаживающий фильтр, можно получить напряжение на нагрузке, пропорциональное скважности управляющих PWM-импульсов. Однако понятно, что при таком способе сглаживания выходное напряжение будет иметь пульсации напряжения питания относительно некоторого среднего значения. Величина пульсаций напряжения на выходе зависит от частоты переключения транзисторов, значения емкости и индуктивности.

Рассмотренная нами однофазная схема импульсного регулятора напряжения питания имеет ряд ограничений и недостатков.

Если говорить об ограничении однофазного импульсного регулятора напряжения питания, то оно заключается в том, что MOSFET-транзисторы, дроссели и конденсаторы имеют ограничение по максимальном току, который через них можно пропускать. К примеру, для большинства MOSFET-транзисторов, которые используются в регуляторах напряжения материнских плат, ограничение по току составляет 30 A. В то же время сами процессоры при напряжении питания порядка 1 В и энергопотреблении свыше 100 Вт потребляют ток свыше 100 A. Понятно, что если при такой силе тока использовать однофазный регулятор напряжения питания, то его элементы просто «сгорят». Именно поэтому на материнских платах применяются многофазные регуляторы напряжения питания процессора. Впрочем, ограничение по току — это не единственная причина использования многофазных регуляторов напряжения. Как мы уже отмечали, однофазная схема не позволяет подавить пульсации выходного напряжения и только применение многофазных схем позволяет минимизировать их.

В многофазных импульсных регуляторах напряжения каждая фаза образована драйвером переключения MOSFET-транзисторов, парой самих MOSFET-транзисторов и сглаживающим LC-фильтром. При этом используется один многоканальный PWM-контроллер, к которому параллельно подключается несколько фаз питания (рис. 2)

 

Рисунок

Рис. 2. Структурная схема многофазного импульсного регулятора напряжения питания

n-фазный регулятор напряжения питания позволяет распределить ток по всем фазам, соответственно ток, протекающий по каждой фазе, будет в n раз меньше тока нагрузки (в частности, процессора). К примеру, если использовать 4-фазный регулятор напряжения питания процессора с ограничением по току в каждой фазе 30 A, то максимальный ток через процессор составит 120 A — этого вполне достаточно для большинства современных процессоров. Однако если применяются процессоры с TDP 130 Вт или предполагается возможность разгона процессора, то желательно использовать не 4-, а 6-фазный импульсный регулятор напряжения питания процессора или же применять в каждой фазе питания дроссели, конденсаторы и MOSFET-транзисторы, рассчитанные на больший ток.

Для того чтобы уменьшить пульсацию выходного напряжения в многофазных регуляторах напряжения, все фазы работают синхронно, с временным сдвигом друг относительно друга. Если T — это период переключения MOSFET-транзисторов (период PWM-сигнала) и используется n фаз, то временной сдвиг по каждой фазе составит T/n. За синхронизацию PWM-сигналов по каждой фазе с временным сдвигом отвечает PWM-контроллер.

В результате того, что все фазы работают с временным сдвигом друг относительно друга, пульсации выходного напряжения и тока по каждой фазе также будут сдвинуты по временной оси друг относительно друга. Суммарный ток, проходящий по нагрузке, будет складываться из токов по каждой фазе, и пульсации результирующего тока окажутся меньше, чем пульсации тока по каждой фазе.

Итак, основное преимущество многофазных импульсных регуляторов напряжения питания заключается в том, что они, во-первых, позволяют преодолеть ограничение по току, а во-вторых — снизить пульсации выходного напряжения при той же емкости и индуктивности сглаживающего фильтра.

Ну а теперь о самом важном. В любом многофазном регуляторе напряжения используется только один управляющий PWM-контроллер, который и обеспечивает временной сдвиг управляющих сигналов по каждой фазе. Компаний, которые производят такие PWM-контроллеры, совместимые со спецификацией VRD 11.1, не так уж и много. Это либо Intersil, либо On Semiconductor (чипы других фирм применяются реже). Но самое главное, что все эти компании производят 2-, 4- или 6-канальные PWM-контроллеры для регуляторов напряжения, но не более. Соответственно максимальное количество фаз в импульсном регуляторе напряжения питания процессора может быть равно только шести. Но каким же образом тогда получают регуляторы напряжения с большим количеством фаз? Дело в том, что MOSFET-драйверы, управляющие переключением силовых транзисторов, могут быть одноканальными и двухканальными. Одноканальный MOSFET-драйвер управляет (используя для этого сигнал одного канала PWM-контроллера) переключением одной пары MOSFET-транзисторов, образующих вместе со сглаживающим фильтром одну фазу питания.

Двухканальный MOSFET-драйвер управляет переключением двух пар MOSFET-транзисторов, используя для этого один управляющий PWM-сигнал. Однако обе пары этих транзисторов переключаются синхронно, то есть без временного сдвига друг относительно друга. В результате каждая фаза питания как бы разбивается на два синхронных канала, каждый из которых образован парой MOSFET-транзисторов и сглаживающим фильтром (рис. 3).

 

Рисунок

Рис. 3. Два канала одной фазы питания при использовании
двухканального MOSFET-драйвера

При использовании 6-фазного PWM-контроллера применение двухканальных MOSFET-драйверов позволяет создать 12-канальный 6-фазный регулятор напряжения питания, однако (и это важно) это не будет 12-фазный регулятор напряжения питания. Разница заключается в том, что в истинном 12-фазном регуляторе напряжения управляющие PWM-импульсы по всем фазам питания имеют временной сдвиг друг относительно друга, что позволяет минимизировать пульсации тока в нагрузке. В случае 12-канального 6-фазного регулятора напряжения питания временной сдвиг PWM-сигналов реализован только для шести фаз питания, но два канала в каждой фазе синхронизованы друг с другом, что не позволяют минимизировать пульсации тока в нагрузке.

 

Рисунок

24-канальный 6-фазный регулятор напряжения
питания процессора на плате Gigabyte GA-P55-UD6

Теперь посмотрим, как реализован так называемый 24-фазный регулятор напряжения питания процессора на плате Gigabyte GA-P55-UD6. В качестве управляющей всеми фазами питания микросхемы выступает 6-фазный PWM-контроллер Intersil ISL6336A, совместимый со спецификацией VRD 11.1. Обратите внимание, что он не 12- и не 24-фазный, а именно 6-фазный. Понятно, что если использовать по одному двухканальному MOSFET-драйверу на каждой фазе PWM-контроллера, то можно создать 12-канальный 6-фазный регулятор напряжения питания. Но откуда же берутся 24 канала? Всё очень просто: на каждую фазу PWM-контроллера параллельно сажаются два двухканальных MOSFET-драйвера Intersil ISL 6611ACRZ. В результате получается, что каждая из шести фаз PWM-контроллера разбивается на четыре синхронных канала. Действительно, если снять радиаторы с платы Gigabyte GA-P55-UD6, то можно насчитать ровно 12 MOSFET-драйверов Intersil ISL 6611ACRZ.

Ну а далее всё традиционно. Каждый канал питания образован двумя MOSFET-транзисторами uPA2724UT1A компании NEC, дросселем с ферритовым сердечником и конденсатором с твердотельным электролитом. Попутно отметим, что MOSFET-транзисторы uPA2724UT1A имеют ограничение по постоянному току 29 A (в импульсном режиме до 170 А), а рассеиваемая ими мощность составляет 1,5 Вт. Это лишний раз подтверждает наше предположение об избыточном количестве каналов регулятора напряжения питания процессора и бутафорской системе охлаждения MOSFET-транзисторов.

 

Рисунок

6-фазный PWM-контроллер Intersil ISL6336A

Итак, как видите, в случае платы Gigabyte GA-P55-UD6 речь идет не о 24-фазном, а о 6-фазном 24-канальном (по четыре канала на фазу) регуляторе напряжения питания процессора. Кстати, именно использование 6-фазного PWM-контроллера Intersil ISL6336A налагает свои ограничения на технологию динамического переключения фаз питания. PWM-контроллер Intersil ISL6336A может динамически отслеживать текущую загрузку процессора (ток, потребляемый процессором) и в зависимости от этого активировать необходимое число фаз питания (PWM-каналов). К примеру, когда процессор загружен несильно, а значит, потребляемый им ток невелик, вполне можно обойтись и одной фазой питания, а потребность в шести фазах возникает только при сильной загрузке процессора, когда потребляемый им ток достигает максимального значения. Динамическое переключение числа фаз питания в регуляторе напряжения производится с целью оптимизации его КПД или энергоэффективности. Дело в том, что любой регулятор напряжения сам потребляет часть преобразуемой им электроэнергии, которая выделяется в виде тепла.

 

Рисунок

MOSFET-драйвер Intersil ISL 6611ACRZ

Энергоэффективность регулятора напряжения зависит от текущего значения тока процессора (его загрузки) и количества задействованных фаз питания.

 

Рисунок

MOSFET-транзисторы uPA2724UT1A

Зависимость энергоэффективности регулятора напряжения от тока процессора при неизменном количестве фаз питания выглядит следующим образом. Первоначально, с ростом тока нагрузки, КПД регулятора напряжения линейно возрастает. Далее достигается максимальное значение КПД, а при дальнейшем увеличении тока нагрузки КПД постепенно уменьшается. Значение тока нагрузки, при котором достигается максимальное значение КПД, зависит от количества фаз питания, а следовательно, если использовать технологию динамического переключения фаз питания, КПД регулятора напряжения питания всегда можно поддерживать на максимально высоком уровне (рис. 4).

 

Рисунок

Рис. 4. Оптимизация КПД регулятора напряжения
за счет технологии динамического переключения фаз питания

Однако все вышеизложенное относится к случаю, когда на каждый канал PWM-контроллера приходится одна фаза питания. Если же в каждой фазе питания используется несколько синхронных каналов (как в случае платы Gigabyte GA-P55-UD6), то переключение всех каналов одной фазы будет производиться одновременно. То есть в нашем варианте, когда на каждую из шести фаз приходится четыре канала, все четыре канала будут переключаться одновременно. Если же перейти на терминологию компании Gigabyte и называть 6-фазный 24-канальный регулятор напряжения питания процессора 24-фазным, то технология динамического переключения фаз питания позволяет переключать их с шагом в четыре фазы.

Итак, после подробного рассмотрения особенностей 24-канального 6-фазного регулятора напряжения питания процессора на плате Gigabyte GA-P55-UD6 давайте попытаемся ответить на главный вопрос. Действительно ли игра стоит свеч, или это просто маркетинговый ход, призванный привлечь внимание потребителей?

В ассортименте той же компании Gigabyte имеются платы на чипсете Intel X58 Express с 12-фазным (а точнее 12-канальным 6-фазным) регулятором напряжения питания процессора. Причем платы на чипсете Intel X58 Express ориентированы на работу с процессорами семейства Intel Core i7 (Bloomfield), потребляемая мощность которых выше мощности процессоров семейства Lynnfield. Тем не менее платы Gigabyte на чипсете Intel X58 Express с 12-фазным регулятором напряжения питания процессора вполне успешно работают и, более того, позволяют разгонять процессоры. Вообще, потребность в 24-канальном регуляторе напряжения питания процессора кажется нам весьма сомнительной. До какой же степени нужно разогнать процессор, чтобы активировать все каналы питания? Увы, в технической документации о токах процессора, при которых происходит переключение фаз питания, данных нет. Зато есть сильное подозрение, что все 24 канала регулятора напряжения просто-напросто не заработают, как процессоры ни разгоняй. Скорее, это запас, причем запас с большим избытком, на будущие процессоры Intel, которые будут потреблять большую мощность.

Кстати, отметим и еще один интересный момент. На всех платах Gigabyte, в которых применяется 12-фазный регулятор напряжения питания процессора, имеются светодиодные индикаторы, позволяющие отслеживать количество активных фаз питания. Но на плате Gigabyte GA-P55-UD6 с 24-фазным регулятором напряжения таких индикаторов нет. Как вы думаете, почему? Может, просто для того, чтобы не расстраивать пользователя, что половина фаз питания процессора не используется?

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 9'2009

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует