Intel的P45芯片组支持DDR3和DDR2两种内存。开始的P45主板一般是DDR2和DDR3分开设计的,随着DDR3内存价位的降低,开始走入普通用户行列。主板厂商在DDR2和DDR3交替时期纷纷推出板载DDR2和DDR3插槽的主板,以便用户不必更换主板就可以升级到DDR3内存。华硕的P5QC、技嘉的EP45C-DS3R就属于这类主板,主板上设计了4DDR2+2DDR3,一共6条内存槽。微星于近日发布了板载4条DDR2和4条DDR3,一共8条内存槽的主板—DP45-8D。
这是世界上第一款设计8条内存槽的台式机主板,足以显露出微星的研发实力。8条内存槽密密排列在主板上,几乎占了主板面积的四分之一。这么多的内存槽排在一起,会不会影响内存的稳定和性能?我们一一分析和探索这片主板的奥秘。
一、如何在标准规格的ATX主板上布局8条内存槽
微星的这款DP45-8D版型采用标准的ATX,尺寸是30.5cm×24.4cm,在标准的ATX主板上如何布局8条内存槽?我们先看看主板的全貌:
安排8条内存槽,就要把775针CPU插座和北桥上移,CPU插座北西两侧是供电模块,由于散热防干扰的需要,必须给供电模块保留足够的空间。微星是如何处理的?我们看看主板供电的局部:
微星DP45-8D的供电设计采用了2项革新措施。第一项是采用高效低温和体积小的集成化的DrMOS(8X8毫米)取代分离式MOSEFT。第二项是上部的电容用高效低温且体积小的Hi-C电容取代固体电容。这2项措施缩小了供电模块的面积,为8条内存槽留出合理的位置。
二、DrMOS的效能如何
用DrMOS取代分离MOSEFT后,供电效能是否会降低供电效能?答案是供电效能会有明显提高。DrMOS是新世纪高效节能型供电元件。Intel与2004年发布PC平台的DrMOS规范,2005年就有DrMOS问世,目前已经有十几家Power芯片厂商研发生产。下图是Intel DrMOS规范规定的DrMOS信号和芯片引脚:
微星采用瑞萨科技(Renesas Technology)研发的第二代DrMOS芯片R2J20602。下图是R2J20602原理图:
RJ20602的外形图:
DrMOS除了体积小安装小(分离式MOSFET的四分之一)以外,在转换效率、热功耗、工作频率以及寄生电感等方面都优于分立式供电设计。
首先DrMOS由于把驱动IC和MOSEFT集成在一个芯片内,一体化设计,使驱动IC和MOSEFT更协调,经过设计优化,DrMOS可以工作在更高的频率。电流转换效率有很大提高。第2代DrMOS是目前市场上转换效率最高的MOSEFT。
第二DrMOS的热功耗很小,发热量很低。在同等条件下,温度要比分立式低40多度。
第三DrMOS比普通MOSFET的尖峰噪声低,输出电压更稳定。
第四DrMOS比普通MOSFET的瞬态响应时间短,响应CPU动态负载快,电流变化速度快。
从上面的性能对比可以看出,微星采用DrMOS代替分立式MOSEFT,即可以节省空间,便于布局8条内存槽,同时为CPU提供高稳定、品质的电流,还降低损耗节约电能。可谓一举三得。
三、Hi-C电容的效能如何
电容是CPU供电电路的重要部件之一,目前普遍采用低ESR的固态电容。微星在DP45-8D上采用了4颗Hi-C电容。
Hi-C电容与固态电容相比,哪一种更好?这要先说一说供电电容的一个重要参数—等效串联电阻(ESR)。
等效串联电阻的英文全称是Equivalent Series Resistance,缩写为ESR。理想的电容自身不会有电阻,但实际上制造电容的材料有电阻。从外部看,这个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。
ESR的损耗与通过的电流成正比,电流越大,损耗就越大。比如两颗功率都是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。那么前者的电流是I=P/U=70W/3.3V=21.2A,后者的电流是I=P/U=70W/1.8V=38.9A。后者将近是前者的两倍。在ESR相同的情况下,后者的损耗就是前者的两倍。所以降低损耗就必须用ESR更低的电容。
ESR的危害不仅仅是损耗,更重要的是“纹波电压”。没有任何波动的直流电压应该是一条水平直线,当有电压波动时,电压就变成波浪形,电压水平线上的波峰和波谷就是波纹电压。ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R(ESR)×I表示。公式中的V是纹波电压,R是电容的ESR,I是电流。从公式可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,纹波电压也会成倍提高,因此降低波纹电压就必须采用ESR值更低的电容。
纹波电压的危害是导致CPU工作不稳定,容易出现判断“0”和“1”失误而死机。波纹电压对CPU的影响与CPU的工作电压相关。比如0.2V的纹波电压对于3.3V的CPU而言,0.2V纹波电压所占比例较小,不足以形成很大的影响,但是对于1.8V的CPU来说,所占的比例就足以造成CPU运算失误。所以,现在的CPU供电电路都采用低ESR的电容。
普通液态电解电容的ESR在20毫欧以上,固态电容的ESR是5毫欧。Hi-C电容的ESR小于5毫欧。所以Hi-C电容优于固态电容。
Hi-C 电容的英文全称是Highly-conductive polymerized Capacitor,中文叫做高导电聚合物电容。从上图看到是塑封帖片式的,有点像钽电解电容,其实不是。这种电容的阳极是烧结钽(或铝箔),阳极介质是氧化钽(或氧化铝),而阴极(电解质)是固态的、高导电聚合物。正由于电解质是高导电聚合物,使得它尺寸小而电容量大、ESR极低的特点。
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液态电容 |
固态电容 |
Hi-C CAP电容 |
ESR值 |
>20毫欧 |
5m毫欧 |
<5m毫欧 |
功率损耗 |
高 |
低 |
更低 |
从上面的ESR值列表可以看出现在用于CPU供电电路最好的电容是Hi-c CAP电容。Hi-C CAP电容的第二个优点是在有浪涌电流通过时,具有自恢复的功能,因此功率损耗非常低。
所以DP45-8D采用Hi-C电容是一举两得。
四、内存识别和优化技术
P45北桥(MCH)内存控制器可以支持DDR2和DDR3两种规格的内存,DDR2和DDR3共用内存数据总线和地址总线,所以DDR2和DDR3不能同时使用。一般P45的主板都把DDR2和DDR3分开设计。DP45-8D把DDR2和DDR3整合在同一主板上,面临的技术难点有2个,一个是内存供电和信号电压识别,一个是内存信号优化抑制干扰。
1、内存供电和信号电压识别
DDR2采用SSTL_1.8信号电压, DDR3采用SSTL_1.5信号电压。主板采用一组双路MOSEFT内存供电设计,电压调节器采用的PWM芯片(uP6103)可调节电压0.7-2.5V,以保证两种内存信号电压需要。另外,还要有DDR2/DDR3内存识别电路以便确定电压调节器的输出电压。为此,微星设计了“内存识别器”。
内存识别器在硬件上就是SSTL电路。当DDR3内存槽插上内存时1.5V的SSTL电路工作,该电路会产生DDR3_DRAM_PWROK信号(高电平),使电压调节模块以1.5V为基准电压供电。北桥也通过DDR3_DRAM_PWROK信号使内存控制器按DDR3运作。如果安装的是DDR2内存,则1.5V的SSTL电路停止,DDR3_DRAM_PWROK信号是低电平,内存电压调节器和北桥内存控制器都按DDR2运作。
2、内存领跑员
为了提高内存的兼容性,DP45-8D采用一种“内存领跑员”技术,该技术可以让用户使用多种品牌型号的内存条也能成功,这项技术的核心是超越内存条自己的电压规格寻求最佳内存电压。
这项技术的核心就是在开机时BIOS检测内存的SPD信息,以及内存的输出信号,如果输出信号不正常,说明没有开机,然后逐步提升电压,直到内存可以正常启动。
这两项技术包括了对内存信号的优化,降低信噪比,使内存的数据信号更清晰。
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