智取i3! H55板N+1+1多相獨(dú)立供電解析
泡泡網(wǎng)主板頻道3月6日 2010年1月7日，Intel正式發(fā)布了Clarkdale核心處理器——酷睿i3/i5，這也成為了DIY行業(yè)進(jìn)入虎年后的首個(gè)重磅炸彈，集成顯示核心的酷睿系列，采用32nm制造工藝，集成的顯示核心必須與H55/H57主板搭配，從而實(shí)現(xiàn)輸出功能。
Intel全新的雙核涵蓋Core i5、Core i3、Pentium三大系列，并內(nèi)置45nm全新GPU核心，主打中高端雙核市場(chǎng)。其中酷睿i3 530與奔騰G6950價(jià)格定位千元以下，用戶喜歡新工藝是毋庸置疑的，因此新產(chǎn)品不乏追捧者。而目前正式發(fā)布的產(chǎn)品中，酷睿i3 530目前860元的價(jià)格已經(jīng)成為一款高性價(jià)比產(chǎn)品，因此受到眾多消費(fèi)者的追逐。
酷睿i3最大的優(yōu)勢(shì)就在于采用了32nm的制造工藝，支持超線程技術(shù)，并在CPU內(nèi)包含了GPU。在將GPU整合到CPU內(nèi)部后，對(duì)于酷睿i3的御用主板H55而言，其設(shè)計(jì)理念也發(fā)生了翻天覆地的變化，由于要搭配整合GPU的處理器，主板的設(shè)計(jì)需要發(fā)生哪些變化？市場(chǎng)上的H55主板是否已經(jīng)為酷睿i3做好準(zhǔn)備？
CPU供電，可以說是主板設(shè)計(jì)中最重要的部分，在面對(duì)酷睿i3的全新架構(gòu)也將發(fā)生巨大的變化，這并非每一個(gè)H55產(chǎn)品上都已經(jīng)滿足，接下來我們將一步步來解析，什么樣的供電系統(tǒng)才是酷睿i3最精準(zhǔn)的供電設(shè)計(jì)。
酷睿i3與以前的CPU有很大區(qū)別，酷睿i3不再是由一個(gè)CPU核心封裝而成，它將一個(gè)CPU與一個(gè)GPU封裝在一起。CPU部分是一款雙核CPU，采用32nm制作工藝，基于最新的Westmere架構(gòu)，而GPU部分則是采用45nm制作工藝，酷睿i3將支持顯示切換功能，能在內(nèi)置GPU核心及獨(dú)立顯卡之間作出實(shí)時(shí)切換，達(dá)至節(jié)能省電效果。
● 酷睿i3采用了32nm制造工藝
32nm的制造工藝，在相同的單位面積下可以容納下更多的晶體管，而晶體管數(shù)量的增多直接體現(xiàn)在了性能的提升方面，同時(shí)32nm工藝所需的單位體積也更加減小。更重要的是，32nm的先進(jìn)的工藝制程下，芯片產(chǎn)品耗電量以及發(fā)電量也會(huì)得到更好的控制。
● 酷睿i3雙核四線程媲美四核
酷睿i3采用雙核設(shè)計(jì)，但支持Intel的超線程技術(shù)，雙核中的每個(gè)核心，都可以變成2個(gè)線程，也就是說讓一顆核心同時(shí)可以運(yùn)行兩個(gè)任務(wù)。這也是為什么明明是雙核/四核處理器，我們卻能夠在Windows的任務(wù)管理器中看到4個(gè)或者8個(gè)核心在進(jìn)行計(jì)算任務(wù)?？犷3處理器作為一款雙核產(chǎn)品，卻擁有了四條線程，性能也能挑戰(zhàn)一般四核處理器。
● 酷睿i3內(nèi)整合了GPU
酷睿i3最大的特點(diǎn)就是內(nèi)置了GPU（顯示核心），GPU采用45nm制作工藝，基于改進(jìn)自Intel整合顯示核心的GMA架構(gòu)，支持DX10特效。其搭配的H55/H57主板則提供了Intel Flexible Display Interface（簡(jiǎn)稱FDI）進(jìn)行輸出GPU的信號(hào)輸出。因此要采用酷睿i3的GPU功能，必須搭配H55/H57主板，在接駁獨(dú)立顯卡后，處理器還會(huì)自動(dòng)屏蔽掉GPU以節(jié)能。而如果用在P55主板上，Core i3 530雖然只能使用CPU功能，但毫無疑問，超頻性能將會(huì)得到徹底釋放。
從示意圖上我們能清楚看到，酷睿i3的核心包括了兩個(gè)部分，即：45nm的GPU核心以及32nm的CPU核心。
除了內(nèi)置GPU外，CPU核心內(nèi)建內(nèi)存控制器及PCI-E控制器，其實(shí)說穿了，就是i3處理器把北橋芯片直接封裝在處理器內(nèi)。此外酷睿i3處理器依舊是沿用IMC技術(shù)（整合內(nèi)存控制器技術(shù)）而放棄了傳統(tǒng)的FSB概念，取而代之的是QPI與DMI總線。這樣的好處是充分提高了內(nèi)存帶寬，進(jìn)一步提高了CPU對(duì)內(nèi)存的控制能力，同時(shí)提高了處理器性能。
也就是說，整個(gè)酷睿i3實(shí)際上已經(jīng)把過去主板實(shí)現(xiàn)的功能全部包含到CPU中，這其中除了大家都知道的GPU外，實(shí)際上北橋（NorthBridge）提供的功能如內(nèi)存控制器、PCI-E總線等都在CPU模塊中得以實(shí)現(xiàn)，由此，我們可以說酷睿i3實(shí)際是一個(gè)芯片群組。
作為計(jì)算機(jī)各硬件子系統(tǒng)的工作平臺(tái)，主板承載著電流和數(shù)據(jù)流兩大流量。尤其是CPU供電部分，主板的供電部分設(shè)計(jì)好壞，關(guān)系到主板工作的穩(wěn)定性和安全性，歷來是廣大玩家評(píng)價(jià)一塊主板優(yōu)劣的重要依據(jù)之一，畢竟供電部分的電路設(shè)計(jì)制造要求通常都比較高。而說到供電，其中最為重要的當(dāng)屬主板的供電相數(shù)，主板的供電部分設(shè)計(jì)好壞，直接關(guān)系到主板工作的穩(wěn)定性和安全性，多相供電是保證處理器運(yùn)行穩(wěn)定的基礎(chǔ)，那對(duì)于i3而言，其御用主板H55怎樣的供電設(shè)計(jì)才是真正符合i3需要的呢？
目前的CPU制程越來越先進(jìn)，酷睿i3已經(jīng)采用了最新的32nm技術(shù)，帶來的是功耗更低了，電壓也更低了，不過也讓CPU工作于大電流、低電壓狀態(tài)，所以對(duì)于H55而言，一個(gè)開關(guān)電路是無法很可靠地給它供電，為了降低開關(guān)電源的工作溫度，最簡(jiǎn)單的方法就是把通過每個(gè)元器件的電流量降低，把電流盡可能的平均分流到每一相供電回路上，必須采用多個(gè)開關(guān)電路并連工作的方式才行，因此主板會(huì)有多相供電的電路設(shè)計(jì)。
Intel主板一直沿用的傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)，圖為4相供電設(shè)計(jì)
AMD平臺(tái)早已采用的N+1相供電系統(tǒng)，圖為4+1相供電設(shè)計(jì)
另外，過去Intel主板的供電設(shè)計(jì)方式，是采用整合的相數(shù)，如傳統(tǒng)的4相供電、5相供電等，而僅僅滿足的是CPU部分的運(yùn)行功能。之前也提到酷睿i3實(shí)際上是一個(gè)芯片群組，是CPU+GPU+北橋（NorthBridge）的組合，那要滿足酷睿i3的供電，HD55的供電設(shè)計(jì)要求則提高了一個(gè)臺(tái)階，主板供電要保證的不再僅僅是單純的CPU，而是整個(gè)CPU芯片群組，要讓CPU芯片、GPU芯片和北橋芯片運(yùn)行均穩(wěn)定運(yùn)行，這就需要三部分獨(dú)立供電，隨即產(chǎn)生的是N+1+1相供電設(shè)計(jì)的誕生。
什么是N+1+1多相獨(dú)立供電？目前AMD的主板大多采用分離式多相供電，即所謂的“N+1”相供電設(shè)計(jì)，是其中“1”組供電專供北橋芯片，讓三級(jí)緩存、HT總線和內(nèi)存控制器與核心使用不同的電壓，另外的“N”組供電則為處理器服務(wù)，主板不同的供電設(shè)計(jì)決定了產(chǎn)品對(duì)處理器支持的表現(xiàn)。而“N+1+1多相獨(dú)立供電”就是在此基礎(chǔ)上，再提供一相供電給GPU使用，因此才出現(xiàn)了N+1+1多相獨(dú)立供電。
說了這么多N+1+1多相獨(dú)立供電，可能會(huì)有網(wǎng)友認(rèn)為，只要是H55就會(huì)是N+1+1相供電，看上去是N相，那一定是（N-2）+1+1相，這就大錯(cuò)特錯(cuò)了，有一些H55主板可能有考慮到設(shè)計(jì)1相供電給GPU，但并非有專門設(shè)計(jì)1相供電給北橋，此時(shí)CPU和北橋公用N相供電使用。因此我們來看看目前市場(chǎng)售H55主板的供電系統(tǒng)，其中以幾款作為代表參考。
首先第一個(gè)看下華碩的H55，華碩P7H55-M Pro采用的是6相供電，但卻是5+1相設(shè)計(jì)，其中1相推斷應(yīng)該是提供GPU供電使用；
再來看看微星的H55，H55M-E33的供電系統(tǒng)采用的是5相供電，并采用4+1相設(shè)計(jì)，其中也是單獨(dú)1相供電針對(duì)GPU。
最后，我們看到，雙敏UH55GT主板就是采用了典型的N+1+1多相獨(dú)立供電設(shè)計(jì)，在CPU處采用了4+1+1多相獨(dú)立供電，其中4相是為CPU處理器設(shè)計(jì)，一個(gè)“1”是為了給處理器集成的PCI-E總線、內(nèi)存控制器等北橋工作供電，而另一個(gè)“1”是為了給獨(dú)立的GPU核心供電。
因此，可以看到，目前市場(chǎng)上H55產(chǎn)品雖多，并非全部都采用N+1+1多相獨(dú)立供電設(shè)計(jì)，只有類似雙敏UH55GT這種才是真正的N+1+1多相獨(dú)立供電設(shè)計(jì)，更多的廠家在設(shè)計(jì)時(shí)僅對(duì)GPU進(jìn)行獨(dú)立供電考慮，而忽略了酷睿i3中所包含的北橋芯片，整個(gè)電路的關(guān)鍵就在于有無獨(dú)立的1相是專門供給北橋芯片供電的。文章介紹了這么多關(guān)于多相供電，那究竟什么樣的供電最合適呢？
談到供電的相數(shù)，很多人會(huì)提出“相數(shù)越多的主板提供的電流就越大，主板也就越好”的觀點(diǎn)。這種觀點(diǎn)毫無疑問是不完全正確的，目前很多產(chǎn)品都已經(jīng)出現(xiàn)了性能過剩、功能過剩等問題，越多供電雖然越好，但更多的供電設(shè)計(jì)并非憑空而來，其也是廠家的成本累積，結(jié)果終端售價(jià)當(dāng)然會(huì)提高，最終落到的還是終端消費(fèi)者身上。
另外，雖然供電電路的每一相，由于設(shè)計(jì)、料件和布線的不同，導(dǎo)致一相能提供的電流大小就會(huì)有所差異。不過隨著主板行業(yè)發(fā)展這么多年，主板的供電部分用料設(shè)計(jì)相差不大，所以說12相和6相供電，最終實(shí)現(xiàn)的效果相差已經(jīng)不大，因此供電相數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況分析決定。
具體需要幾相，這就得看酷睿i3處理器的TDP，酷睿i3采用32nm工藝制造，因此在功耗上相對(duì)較低，以酷睿i3 530處理器為例，在不使用整合顯卡時(shí)，酷睿i3 530處理器的TDP為73W，其默認(rèn)電壓為1.2V，那么供電電流大致為60A左右，根據(jù)相數(shù)就能計(jì)算出每相供電的理論電流。
采用4+1+1多相獨(dú)立供電設(shè)計(jì)，也就是說4相供電每相通過的電流約15A，而由標(biāo)準(zhǔn)的供電元件設(shè)計(jì)來看，每相供電電路經(jīng)過的電流在20A以下就是非常優(yōu)秀的設(shè)計(jì)了。
采用3+1+1相的雙敏UH55MT也足夠滿足酷睿i3的使用需要了，也更適合價(jià)格更低、功率更低的奔騰G6950使用。
相對(duì)的，如果是“3+1+1多相供電設(shè)計(jì)”的話，使用酷睿i3 530處理器時(shí)，每相供電電路經(jīng)過的電流正好為20A，那正好符合優(yōu)秀設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，也足夠使用了，但不排除有用戶要進(jìn)行超頻，那功耗將有一定提升的同時(shí)，電流也相對(duì)增加。
而如果使用“5+1+1相供電設(shè)計(jì)”，我們看到，其每相供電通過的電流理論上為12A，而“6+1+1相供電設(shè)計(jì)”理論上每相則是10A，都非常低，但此僅僅停留在理論上，如何按照實(shí)際運(yùn)行來看，供電電路通過的電流并非全部相同，有參差不齊，由此可能有部分供電電路運(yùn)行在20A，有部分只有10A，甚至電路過多時(shí)，有幾相基本上處于空置狀態(tài)，即根本沒使用上，這就是典型的性能浪費(fèi)了。
從雙敏UH55GT給出的4+1+1多相獨(dú)立供電設(shè)計(jì)看，其中1相單獨(dú)為GPU供電設(shè)計(jì)，1相單獨(dú)為北橋芯片供電設(shè)計(jì)，那剩余的4相供電是單獨(dú)為CPU核心進(jìn)行供電設(shè)計(jì)的，因此分析一下CPU的功耗和供電設(shè)計(jì)，就能清楚知道，雙敏UH55GT的4+1+1多相獨(dú)立供電是最精準(zhǔn)的方案。
綜上所述，在不超頻的情況下，采用3+1+1相=5相主板供電的H55在使用上一般足夠，而如果想超頻，必須要4+1+1相=6相的H55是最精準(zhǔn)的方案，目前H55主板供電設(shè)計(jì)參差不齊，因此需要看清模式，不同的供電模式對(duì)使用帶來的結(jié)果將有一定差異。因此在購(gòu)買H55時(shí)，一定要選擇N+1+1多相獨(dú)立供電方案，如果要選擇性價(jià)比高的H55，那4+1+1多相獨(dú)立供電方案是非常好的的選擇！
那具體而言，N+1+1多相獨(dú)立供電方案對(duì)于終端用戶，可以帶來怎么樣的優(yōu)勢(shì)呢？以下將從CPU的工作方式以及主板對(duì)應(yīng)的逐一分析，來看N+1+1多相獨(dú)立供電方案體現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)所在。
H55普通6相供電系統(tǒng)工作示意圖
H55 4+1+1相獨(dú)立供電系統(tǒng)工作示意圖
● N+1+1多相獨(dú)立供電優(yōu)勢(shì)一：提供更靈活的供電管理
前面已經(jīng)提到，酷睿i3整個(gè)CPU內(nèi)部包括了CPU核心、GPU核心并承擔(dān)NB的功能，因此在應(yīng)用過程中，根據(jù)使用環(huán)境的不同，會(huì)出現(xiàn)CPU負(fù)載較大的情況，也會(huì)出現(xiàn)GPU負(fù)載較大的情況，而NB是保持持續(xù)的工作狀態(tài)，因此與常規(guī)的主板不同，H55的供電要負(fù)責(zé)的是三個(gè)部分的供電管理。
N+1+1多相獨(dú)立供電的好處就在于，不管在進(jìn)行何種任務(wù)處理時(shí)，如進(jìn)行CPU運(yùn)算時(shí)，CPU負(fù)載較高，單獨(dú)的供電會(huì)提供CPU足夠的電力支持，在進(jìn)行游戲時(shí)，GPU的負(fù)載增加，單獨(dú)的供電系統(tǒng)又能給GPU提供足夠的電力支持，而對(duì)于長(zhǎng)期工作的NB也將有專門的供電支持，因此針對(duì)三個(gè)部分，N+1+1多相獨(dú)立供電系統(tǒng)可以靈活的根據(jù)負(fù)載變化情況安排供電管理。
● N+1+1多相獨(dú)立供電優(yōu)勢(shì)二：讓CPU工作更穩(wěn)定
由于酷睿i3處理器內(nèi)部所包含的不僅僅只有CPU部分，GPU和NB也需要通過主板的供電部分來支持，因此容易造成CPU供電部分的匹配不均勻，如在進(jìn)行一般3D游戲時(shí)，對(duì)GPU的負(fù)荷增大，獲得的電力供應(yīng)增加，同時(shí)NB部分處于長(zhǎng)期供電狀態(tài)，因此可能造成對(duì)CPU的部分的供電資源分配不夠，可能造成供電轉(zhuǎn)換時(shí)候，產(chǎn)生瞬間供電不足，長(zhǎng)期使用將存在影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定的因素。
而采用N+1+1相獨(dú)立供電系統(tǒng)后，對(duì)GPU的供電系統(tǒng)是單獨(dú)的，因此無論GPU是否在進(jìn)行高負(fù)荷，都有專門的供電系統(tǒng)進(jìn)行支援，同時(shí)CPU供電部分也是單獨(dú)運(yùn)作，因此不會(huì)存在出現(xiàn)供電不足的情況，有利于整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)在負(fù)載切換時(shí)，供電的轉(zhuǎn)換效率更快，連瞬間供電不足的情況都難以出現(xiàn)。
● N+1+1多相獨(dú)立供電優(yōu)勢(shì)三：讓CPU超頻性能更強(qiáng)
眾所周知，供電部分設(shè)計(jì)的好壞對(duì)CPU超頻的影響是非常大的，由于H55的供電不僅只照顧C(jī)PU部分，還要針對(duì)GPU、NB進(jìn)行供電管理，因此在超頻后隨著功率增大，每相供電通過的電流更強(qiáng)了，若不能處理好GPU、NB和CPU之間的供電關(guān)系，超頻很難實(shí)現(xiàn)。同時(shí)超頻后還需要穩(wěn)定運(yùn)行，如進(jìn)行游戲，這時(shí)CPU一直處于高負(fù)載下，需要的是大量的電流支援，而隨著GPU的負(fù)載突然增加，從而讓CPU部分的供電支援減少，很容易造成供電不足而死機(jī)。
舉例說明，之前有提到功率＝電壓Ｘ電流，酷睿i3 530不超頻時(shí)功率73W，電壓1.2V，這時(shí)的電流是60A，如果是一般的6相供電系統(tǒng)，因此加上GPU的部分，每相供電預(yù)計(jì)在20A左右在普通6相供電上，每相供電只有10A，而超頻后，如果功率達(dá)到100W，那6相供電每相增加到25A甚至更高，一旦GPU出現(xiàn)高負(fù)荷，從現(xiàn)有CPU供電部分分流，那每相CPU供電所獲得的電流將出現(xiàn)不夠的情況，從而在超頻后影響使用。
而在同樣的環(huán)境下，如果采用的4+1+1相供電，GPU發(fā)生負(fù)載變化時(shí)，不用與CPU分享同一供電電路，因此不會(huì)影響CPU的電流供應(yīng)，而4相在對(duì)于超頻后達(dá)到100W也非常輕松的應(yīng)對(duì)，1.2V的電壓下，電流大約20A，20A以下都是非常優(yōu)秀的供電系統(tǒng)，因此也足夠保證在超頻后的穩(wěn)定性。因此，同樣是6相供電的情況下，4+1+1相供專門為CPU供電更利于超頻，同時(shí)GPU的供電獨(dú)立不會(huì)影響CPU供電，讓超頻后使用也更輕松。
總結(jié)：
主板CPU供電部分設(shè)計(jì)的好壞，關(guān)系到主板工作的穩(wěn)定性和安全性，過去的主板CPU設(shè)計(jì)，只需考慮單獨(dú)一顆CPU芯片，隨著酷睿i3的全新架構(gòu)，CPU供電也發(fā)生了巨大的變化，而目前并非所有的H55產(chǎn)品，都專門針對(duì)酷睿i3的變化進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此在選購(gòu)H55主板時(shí)，要認(rèn)準(zhǔn)N+1+1多相獨(dú)立供電系統(tǒng)的主板，才是最符合目前酷睿i3處理器的產(chǎn)品。
而在所有N+1+1多相獨(dú)立供電主板中，4+1+1相獨(dú)立供電系統(tǒng)又是設(shè)計(jì)最精準(zhǔn)的，或許有人會(huì)說供電越多越好，這并不是完全不對(duì)，大也必須考慮到的是，供電相數(shù)的增加，又勢(shì)必帶來成本的增加，從而體現(xiàn)在最終的售價(jià)上，因此類似雙敏UH55GT采用的4+1+1相獨(dú)立供電系統(tǒng)，價(jià)格也僅679元，這就是搭配酷睿i3處理器較好的選擇?！?
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