[心得] AMD 500系列晶片組、主板I/O分析

[Cubelia (大胸智乃)]

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(imgur不讀圖請看巴哈版)
https://forum.gamer.com.tw/C.php?bsn=60030&snA=594257


距離筆者的AM4 300系列I/O講解已經將近5年了
Ryzen在這5年之間可說是大成功，讓AMD在CPU市場重返榮耀

有強力的CPU，也要有豐富的I/O才能襯托出平台優勢
剛開始的300、400系列和Intel相比確實落後了些，關鍵是沒有全GP PCIe 3.0
(GP PCIe就是通用的，PCIe裝置可以使用的匯流排)

起碼CPU內建4個USB和額外的PCIe x4(可切換成SATA)
加上晶片組有類似Intel Flexible I/O的特性
讓PCIe與SATA通道能夠互相切換，補全了平台I/O不足的部分


高階X370/470主板由巧妙的排列組合讓用戶有眼前一亮的豐富擴充能力
如C7H、X470 Taichi Ultimate和X370 XGT都將其發揮到極限
但是主流的B350/B450就只能算勉強夠用了(普遍只有4個SATA可以用)

好在Zen 2和X570的到來讓AM4的I/O更上一層樓
1.CPU全面升級成U3G2和PCIe 4.0
2.X570上下行都支援PCIe 4.0，GP PCIe、SATA和USB多到數不完


當時筆者提過”AM4晶片組給的GP PCIe沒有3.0和GP PCIe數量太少”
現在總算不會缺東缺西或被複雜組合弄到霧煞煞，VRM用料也更加豪放
明顯可以看出板廠從Zen 2開始對AM4的重視顯著提升

缺點嘛...X570主板太貴了，且發熱量大到得用主動式散熱
AMD也將300/400系列主板的PCIe 4.0上鎖
強迫用戶要PCIe 4.0就只能買貴森森、有風扇的X570主板(5000元起跳)

必須等到X570開賣一年後才終於有開放CPU PCIe 4.0的B550可以買
B550雖然I/O不像X570一樣豪華(沒有GP PCIe 4.0)
但GP PCIe 3.0至少有8個、U3G2兩個，還免除了晶片組散熱風扇的需求


更驚喜的是主板廠沒有因為B550定位在主流就做的太摳門
5000元的B550在VRM用料幾乎直逼中階X570，50A DrMOS就不用說
甚至部分主板連70A DrMOS也願意灑，幾乎是以下犯上

B550的I/O規模更是上看X370/470；沒晶片組風扇、板廠用料豪放
在X570S礦渣出現以前就受到不少玩家的愛戴，稱為”X550”都不為過


最低階的A520在B550公開後也隨即跟上，主打"剛剛好"的裝機市場
無法啟用PCIe 4.0、不支援CPU超頻、VRM用料也比較省
(畢竟不超頻就算灑一堆DrMOS也是浪費)


最後是X570S，以AMD官方來說並沒有S這個代號
板廠自行定義的S通常認為是Silent(靜音)
最大特徵是取消晶片組散熱風扇，可視為一波板廠的X570更新

新舊款同級品互相比較則新款有強化VRM與改善I/O的搭配
最明顯的是全DrMOS化、更多的U3G2和提升PCIe通道的利用度

當前拍賣常看到的便宜X570S主機板都是由"礦渣"拆出來賣的
“礦渣”為買下顯卡大禮包後再將禮包周邊賣掉，類似於買櫝還珠
通常都是挖礦大戶去做這種事，大量的禮包周邊也就流入市場了

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進入主題，這張是筆者用Excel畫出來的AM4晶片組I/O總圖
從X570到A320全都有，不包含APU(請自己查)
https://i.imgur.com/ih5JTw3.png

再來會將各晶片組的實際案例拿出來解析，但有些小細節必須注意到:
Zen 2/3的IOD理論上可牽4個U3G2，X570可牽8個U3G2
要牽U3G2的話就會加上Redriver，但是Redriver要錢嘛
這也是為何高階板以外，U3G2全都牽出來的很少

例如X570 UD的CPU全都牽4個U3
C8H你就能看到CPU的U3G2全牽出來，後I/O有高達8個U3G2

至於有些主板會去用USB hub兜出更多個USB接口
用PCIe橋接晶片來擴充也有，這兩點看起來就像超越晶片組的規格

再來U3G2x2(20Gb/s)並沒有在當前AMD平台內建
通通都要用晶片從PCIe轉才會有，例如ASMedia ASM3241、ASM3242
前者一個，後者兩個，對應到PCIe 3.0 x2或x4


那Intel晶片組的I/O呢?
必須要看Flexible HSIO圖才準，方塊圖的”up to”不夠精細
例如Z390的PCIe通道up to 24條，實際上USB、SATA全換掉後能用的不到16條
這不是Intel在騙，純粹就是晶片組設計時提供的彈性罷了
(Z390 Flexible HSIO圖，擷取自Intel datasheet)
https://i.imgur.com/EoyA7yn.png

AMD則是明確指定PCIe通道有多少個，可以用多少個去換SATA
而X570又有PCIe 4.0的優勢，因此筆者認為X570的擴充能力是略強於Z390的

(a.)X570
https://www.techpowerup.com/review/amd-ryzen-5-3600/images/platform1.jpg

X570上行CPU為PCIe 4.0 x4
保底4個SATA、GP PCIe 4.0 x8、8個U3G2(或U3)、4個U2

額外GP PCIe 4.0 x4各兩組
分別可更換4個SATA或是2個SATA+GP PCIe x2(combo)，彈性很大

拿Crosshair VIII Hero(C8H)當範例，方塊圖來自theoverclocker.com
https://tinyurl.com/nmbta8pf

筆者的解讀圖(不代表板廠的實際layout，僅供參考)
https://i.imgur.com/oy61td4.png

C8H將CPU+X570的I/O給好給滿
可滿足整張主板怎麼插都不會互換，非常完美

如果X570需要第三、四條NVMe SSD，就必須開始換:
1.額外4個SATA；4個換x4，2個換x2(可參考X570S Aorus Pro AX)
2.與PCI-E x4插槽做切換(可參考X570S Aero G)


再來是頂級中的頂級Crosshair VIII Extreme(C8E)，看看頂級板怎麼玩的
方塊圖來自xfastest.com
https://tinyurl.com/4n6rh9cv

筆者的解讀圖(不代表板廠的實際layout，僅供參考)
https://i.imgur.com/F0KERur.png


有TBT4、U3G2x2、5個M.2(3個直通CPU、2個晶片組)和雙LAN(其中一個10Gbps)
頂級中的頂級就是這麼狂，你想要的全都給到滿出來

依照xfastest放的I/O方塊圖畫出來有少一些通道沒用
筆者不確定是否就空著，USB2有可能預留給其它低速晶片用(如AURA晶片)

此外唯一的那條PCI-E插槽為PCIe 3.0
因為這張主板用的是ASM2812，當前唯一使用低延遲PCIe橋接晶片的X570主機板
(ASMedia正式名稱為PCIe packet switch)
華碩用ASM2842將x4轉為x8，提供給TBT4、U3G2X2以及SATA控制器

為什麼要加SATA控制器? 這是因為額外的SATA都切去給DIMM.2用
否則整張板子的原生SATA只有四個
而剩一個PCIe通道就留給那孤單的PCI-E 3.0 x1了


(b.)B550
https://www.techpowerup.com/img/AAl9zG9H52plNJr4.jpg
(GP PCIe 3.0數量有8個，方塊圖上面只有寫x4是錯的)

B550在U3G2、GP PCIe+SATA都比X570還要少
但GP PCIe數量夠多，保底可多拉一條M.2接口讓你插NVMe/SATA SSD

之前常有人將X370/470拿來對比
確實B550幾乎比X370/470還要好，就差少2個SATA和4個U3了
但這問題不大，SATA4~6個就很夠了，U3也能用USB Hub來解決

B550拿Aorus Master和Vision D這兩張當範例
(技嘉有將I/O解析圖放出來真的很方便XD)
這兩張都有將CPU+B550的I/O給好給滿，另外也都有特殊的I/O搭配

B550 Aorus Master(來源為技嘉官網)
https://i.imgur.com/0V2vShs.png

筆者的解讀圖(不代表板廠的實際layout，僅供參考)
https://i.imgur.com/uHw9gvc.png

B550 Aorus Master的特殊在於CPU直出的PCIe x16被切成x8+x4+x4
由此達到三條直通CPU的M.2接口，非常罕見的做法
還有CPU直出的U3G2全都有給滿


B550 Vision D(-P版有前Type-C一個，來源為技嘉官網)
https://i.imgur.com/GjRj47X.png

筆者的解讀圖(不代表板廠的實際layout，僅供參考)
https://i.imgur.com/FLlu4OF.png

B550 Vision D有趣在於使用PCIe switch將x1分給兩個1Gbps有線網卡
這個switch名稱為ASMedia ASM1184e，同款也有用在X570 Taichi上

特色是可以PCIe 2.0 x1分成4個x1
當然同時滿載還是會塞車，畢竟上行水管就只有PCIe 2.0 x1
但對於兩個1Gbps有線網卡來說應該是沒問題，滿載也才250MB/s
頻寬方面對於PCIe 2.0 x1來說應該是沒問題的(延遲應該還是有)

此外B550 Vision D是唯二內建TBT3的B550主機板
(另一片ASUS ProArt B550-Creator有TBT4)

但比較奇怪的是技嘉是用1轉4的ASM1184e而非1轉2的ASM1182e
然後USB2.0的搭配很怪，看有無高人能解釋


(c.)A520
A520的I/O很簡單，直接拿A520 Aorus Elite來參考
可惜的是號稱”入門最頂級"的它還是沒有給好給滿
起碼還有一個CPU出來的U3G2啦，其它A520幾乎沒半張有給

A520 Aorus Elite(來源為技嘉官網)
https://i.imgur.com/q7fU13j.png

筆者的解讀圖(不代表板廠的實際layout，僅供參考)
https://i.imgur.com/X85EW1M.png

筆者總覺得A520蠻雞肋的，太丐就不說
最關鍵的是沒有官方支援Zen 2之前的CPU、APU
(AMD官方不支援，但新AGESA可能有支援)
不然可讓預算不足的B350、A320丐板用戶升級

而且比較好買到的低價APU也都是Zen 2的產品
A520不支援2400G、3200G、3000G這些APU真的非常可惜

最後是價格和B550丐板差距小
但要買B550的話好一點的都是4K起跳(開始都有灑DrMOS)

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前面B550 Vision D提到ASMedia的PCIe packet switch，這邊列出幾張:
Crosshair VIII Extreme(ASM2812)
X570 Aqua(ASM1187e)
X570 Taichi(ASM1184e)
B550 Vision D(ASM1184e)
X570 Godlike(ASM1182e)
(應該還有其它張有，筆者這邊懶得找所以放這些而已)

這些主板通常有TBT、超過2個M.2接口、雙LAN或多個PCI-E插槽
此類”我全都要”的解決方案往往只能選購更貴的HEDT平台
能在主流平台上見到實屬難得


而ASMedia的PCIe packet switch功能就類似於以前的PLX橋接晶片
所以別喊PLX惹~

現在幾乎沒人在用SLI/CF多卡，HEDT的PCIe通道也夠多
PLX8747這種低延遲橋接晶片也就幾乎沒主板在配(況且也只有PCIe3)
當前唯一接近的就是C8E用的ASM2812，看看那精美的$25990


此外有需要APU內顯的玩家要注意一下，這些X570高階板都沒有內顯輸出:
華碩C8H、C8F、C8I、C8DH和C8E
技嘉X570 Aorus Xtreme、Master(含S)
微星X570 Godlike、ACE(含S)、Unify、UNIFY-X MAX
EVGA X570 Dark
(華擎全都有，包含X570 Aqua和Taichi)

結論:
看不懂沒關係，精華就是這張
https://i.imgur.com/ih5JTw3.png

先撇開極限超頻、主板廠對高階X570主板的優化以及礦渣價
對日常使用來說5000元價位的B550主板實用度就相當高了
也不用擔心VRM扛不動
例如Strix B550-F、B550 Aorus Pro、B550 Tomahawk的VRM連3950X都扛的動

這邊的問題就只有“請給我買X570的理由”

(a.)
無論SSD是PCIe 3.0或PCIe 4.0
用超過兩條NVMe SSD又不想被晶片組頻寬受限，你買X570就值得了
因為X570有PCIe 4.0的優勢，不用怕B550的PCIe 3.0會塞車
(如果是兩條PCIe 4.0 SSD那更要買X570)

如果要多個U3G2那X570也會是個比較好的選擇

(b.)
板廠特定功能、優化(如全水冷X570 Aqua)
怪給西、最強小鋼炮(如C8I、X570 PG ITX)
要什麼有什麼(如C8E)

以及極限超頻、微調、壓榨出最後一滴性能
X570是你的唯一選擇

==================

此外若有特殊需求要讓多條M.2 NVMe SSD一定要直通CPU
裝顯卡、全支援PCIe 4.0 x4、不考慮TRX40的前提就只有三條~五條
(不考慮APU，因為APU只有PCIe x8+x4)

甲方案可以達到3條，顯卡會跑在直通CPU的PCIe 4.0 x8
1條是CPU本來就預留的M.2接口(PCIe x4/SATA)
再拿CPU的x16切成x8(顯卡)+x4(M.2 PCIe)+x4(M.2 PCIe)，多2條
在萬元內有B550 Aorus Master，破兩萬則是Crosshair VIII Extreme

要再1條可以將顯卡插的那槽那去轉M.2接口來用
顯卡改插晶片組出來的PCI-E插槽

乙方案可以達到五條，但顯卡得裝在晶片組出來的PCI-E插槽
用ASUS Hyper M.2 x16 Gen 4這類型的轉卡
就可以將顯卡用的PCI-E x16插槽轉成四個x4的M.2 PCIe接口
再加上CPU本來就預留的PCIe x4/SATA那就有五條直通了

前提是主板有驗證過可用bifurcation以及和這種玩法相容
因為撞到bug可能性也是有，所以可選購附贈1轉4轉卡的主板
不在QVL上的型號請自行詢問主板廠
稍微平價一點只有Strix B550-XE Gaming可以買

這方法不限B550或X570，但顯卡跑晶片組的話頻寬可能受限
用上行頻寬比較大的X570應該可緩解晶片組塞車的情況

備註:
這裡將USB用簡稱來分辨(該死的USB IF)，也避免用”USB-C”這麼籠統的名稱
480Mb/s的USB稱USB2.0(U2)
 5Gb/s的USB稱USB3.0(U3)
10Gb/s的USB稱USB3.1 G2(U3G2)
20Gb/s的USB稱USB3.2 G2x2(U3G2x2)
若有Thunderbolt 3、4則稱為TBT3或TBT4
一組=2個

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以上，有錯還請高人指正

在考慮要不要買一張礦渣X570S來用

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                       姊姊 姊姊 我們好像變成簽名檔了

                      雷姆 雷姆 好像真的是這麼一回事呢


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推 sdbb        : 先推，小魯現在只挑便宜的
礦渣直接打亂市場行情
推 kevinlook   : 買了啦 技嘉臭臭包礦渣頂板也才5000
→ kevinlook   : 出頭
要是5K多的X570S Aorus Master滿街都有得收也很想捏呀
當前目標為4K的X570S Aorus Pro AX
→ sdbb        : 有閒錢拿去投資比較實在QQ
以前買遊戲剩下的50台幣BTC最近看已經到300多台幣了，如果早知道(略
推 Toy17       : 推酷斃了大大
推 patty01280  : 名稱一直變才好騙消費者，看看隔壁
→ patty01280  : HDMI也是嘻嘻
USB-IF:嫩
推 et84121     : 推推
推 nichjack    : 近日我也忍不住將TUF B450 PRO換成
→ nichjack    :  G嘉 Aours Master了！
推 yys310      : 有支援PCI的主板嗎？
→ AreLies     : PCI目前都非原生的
400系列以後四大廠(ASUS、GBT、MSI、ASR)都沒有出PCI的主板了
PCI要用PCIe去橋接(如ASM1083)，現無任何晶片組內建原生PCI通道
推 pmes9866    : 酷斃啦
很喜歡酷斃啦這個ID，但歐派還是#1
推 Saber0217   : ASUS ProArt B550/X570也有雷電接口
已補上
推 AreLies     : https://i.imgur.com/Bu0vN5K.jpg
→ AreLies     : 不過A520如果有新的AGESA
→ AreLies     : 大概還是可以上ZEN架構的CPU
→ AreLies     : 只是AMD想要大家買新APU或CPU
→ AreLies     : 才不明說 500系列新AGESA支援舊U
好死不死剛好7nm CPU、APU的產能跟不上，AMD這樣做真的很母湯
→ AreLies     : https://i.imgur.com/pk686dE.jpg
→ AreLies     : 測試正常 系統win11
→ AreLies     : AMD這樣真的母湯
這應該是少數有驗證A520和Zen相容的案例了，給讚
→ AreLies     : 要測X570嗎 XD
→ AreLies     : 這樣看來應該也可以用
推 smallreader : 拜讀
→ NanaMizuki  : amd晶片組最大的問題就是mps取最低
MPS考慮進去的話很複雜，細節中的細節
確實是個會被忽略的點，也是SN850、SN750事件後才被報出來
沒燒到讓AMD出面解釋真的是可惜
推 aaronshell  : op
推 E6300       : 礦渣出貨文
推 roseritter  : 長文 推
推 paio        : 優
推 cancelpc    : B550 都用過 R5-1600試過可以用
→ cancelpc    : 唯X570（GA的）確定不行，從2000開
→ cancelpc    : 始支援
推 yys310      : 雖然後來放棄PCI了QQ 12代intel的找
→ yys310      : 不到
有找到華碩Pro A520M-C CSM，還有出II版
這應該是最新還有PCI的唯一救贖，B350 Tomahawk也有但華碩比較新
ECS也有出一張B450AM4-M，但看BIOS只更新過一次根本就不用考慮
推 ATND        : 推
推 jay920314   : 推
推 bunjie      : 推
推 tn1331      : 推
推 DennyPed    : 推～有夠詳細專業文
→ DennyPed    : 我之前為了懂X570看了好些文
→ DennyPed    : 章沒一篇比這詳細
X570剛出來筆者就有在考慮寫這篇，但後來就懶了
最近有在考慮X570S礦渣才又將舊文案拿起來補完
推 NX9999      : 推推，MSI B550M MARTOR WIFI 爽爽
→ NX9999      : 用ing
MSI Mortar真的做的風生水起
推 chinnez     : 所以南橋可以用pcie擴充嗎 ，怎麼
→ chinnez     : 都沒看過南橋擴充卡這種東西 ？
你要擴充什麼才是重點，樓下都已經補充完惹
→ AreLies     : 南橋現在就SATA.USB.RAID.PCIeLans
→ AreLies     : 前面三者都有相關的擴充卡可以買
→ AreLies     : PCIe lans如果是要給M.2
→ AreLies     : 那很多PCIe switch的擴充卡可以買
→ AreLies     : 只是速度看主要PCIe給多少為主
推 i9602283    : 推
推 Sabaurila   : 我也是撿PRO AX   更上去不好蹲
4，X570S Aorus Master海鮮市場看普遍在7~8K
推 chenernest  : 推整理
推 crow0801    : 推大整理
→ kevinlook   : 我之前有幫朋友收x570s pro ax 2300
→ kevinlook   : 元，但幫他收完他跟我說他要組Intel
有夠爽的價格
推 samil1069   : 4000收了一張aorus master,賺爛了
推 MrDisgrace  : 謝謝PCI板子情報XD
只能說沒辦法，PCI的太陽已經下山很久了
堅持PCI的除了工控或儀器介面卡以外比較常見的應該是音效卡?
有需求的還是多屯一些確定相容的老平台比較穩
推 neosrx      : 我自己買了aero g,當初只看網站還以
→ neosrx      : 為四條m2和6sata可以一起上，結果一
→ neosrx      : 條跟sata5-6共用，一條跟pcie4共用
→ neosrx      : ，剛剛看了master似乎也是這樣設計
→ neosrx      : ，折衷就只好插sata卡保留m2
晶片組擴充能力發揮到極限啦，不用買HEDT已經方便很多惹
※ 編輯: Cubelia (111.255.224.9 臺灣), 01/18/2022 14:23:47