AMD Ryzen Threadripper – technikalia [AKTUALIZACJA]

Podsystem PCI-E

Ryzen Threadripper ma w sumie 64 linie PCI Express, z których 4 są skonfigurowane jako połączenie z mostkiem południowym. To oznacza, że do dyspozycji użytkownika jest 60 linii PCI-E podłączonych do procesora. Oczywiście, można z nich korzystać nie zupełnie dowolnie, ale w ramach ograniczeń związanych z budową płyty głównej. Chipset jest „obowiązkowy” na platformie X399 – nie można z niego zrezygnować, jak w serwerach z Epyc. Aż 60 liniami PCI Express można się w pierwszej chwili zachwycić, ale po namyśle zauważamy, że projektanci desktopowych płyt głównych mają niewiele rozsądnych konfiguracji PCI-E do wyboru.

Zobaczmy, co można podłączyć do przykładowej płyty głównej: Asus Zenith Extreme. Potem opiszemy techniczne ograniczenia dotyczące wszystkich płyt.

Cztery główne sloty PCI Express mogą posłużyć do podłączenia kart graficznych. Dwa z nich mają szerokość ×16. Dwa następne mają szerokość ×8 – to w sumie rezerwuje 48 linii PCI-E. Dwanaście pozostałych jest wykorzystanych w postaci trzech złączy M.2 z PCI-E ×4, w których można zamontować SSD, inne urządzenia ze złączem M.2 (tylko klucz M) albo przejściówki z M.2 na U.2 lub zewnętrzne sloty PCI-E. Ostatni długi slot może pracować z szerokością ×8 (wtedy złącze U.2 jest nieaktywne) albo ×4 (wtedy można korzystać z U.2).

Pozostałe urządzenia wymagające dużej przepustowości są podłączone do kontrolera PCI-E w mostku południowym. Kontroler LAN (Intel I211AT, do 1 Gb/s) zużywa jedną linię, kontroler USB 3.1 Gen 2 (ASMedia ASM3142) – dwie, kontroler sieci WiFi (Qualcomm Atheros QCA6174 i QCA9500) – dwie. Dwa krótkie sloty PCI Express są podłączone do mostka południowego i zawsze są aktywne.

Częścią wyposażenia płyty Zenith Extreme jest karta sieciowa ROG Areion 10 Gb/s ze złączem PCI-E ×4. Maksymalna teoretyczna przepustowość sieci 10 Gb/s to około 1,25 GB/s, czyli nieco więcej, niż zapewnia PCI-E 3.0 ×1 lub PCI-E 2.0 ×2. Podłączenie jej do slotu PCI-E 2.0 ×4 z mostka południowego nie powinno ograniczać wydajności sieci.

Pozostali producenci płyt głównych zastosowali bardzo podobny układ PCI-E. Na płytach ASRock Fatal1ty X399 Professional Gaming, Gigabyte X399 Aorus Gaming 7 oraz MSI X399 Gaming Pro Carbon w taki sam sposób przypisano 60 linii z procesora: 48 linii – do złączy PCI-E (×16/×8/×16/×8), pozostałych 12 – do trzech M.2. Główne różnice są w kontrolerach sieci:

• ASRock ma kontroler „szybkiego” LAN-u (10 Gb/s) i dwa kontrolery zwykłego LAN-u (1 Gb/s, Intel) oraz kontroler WiFi 802.11ac – wszystko wbudowane w płytę.
• Asus ma jeden kontroler zwykłego LAN-u i kontroler WiFi 802.11ad (WiGig) wbudowane w płytę oraz kontroler szybkiego LAN-u na oddzielnej karcie.
• Gigabyte ma jeden kontroler zwykłego LAN-u (Killer E2500) i WiFi 802.11ac wbudowane w płytę.
• MSI ma jeden kontroler zwykłego LAN-u wbudowany w płytę oraz kontroler WiFi 802.11ac na oddzielnej karcie.

W takim podsystemie PCI-E większości użytkowników niczego nie będzie brakować, ale na platformę X399 z Threadripperem mogą się skusić nietypowi użytkownicy, którzy mogą mieć nietypowe wymagania. Niestety, istniejące płyty X399 mają pewne ograniczenia wspólne ze starszymi desktopowymi płytami i duża liczba linii PCI-E ich nie znosi.

Rozdzielanie portów PCI-E ×16

Pierwsze ograniczenie dotyczy rozdzielania portów PCI-E. Urządzenia PCI-E podczas uruchamiania negocjują między sobą szerokość łącza. Znakomita większość kontrolerów i urządzeń pozwala wynegocjować wszystkie pośrednie szerokości, czyli w slocie ×16 można zamontować urządzenia ×8, ×4 i ×1. Osobną funkcją jest rozdzielanie portów PCI-E, czyli możliwość wykorzystania łącza ×16 na przykład jako dwóch łączy ×8. Kontroler PCI-E w Threadripperze umożliwia rozdzielanie na każdą szerokość: ×1, ×2, ×4, ×8 i ×16. To nie znaczy, że można podłączyć 60 urządzeń łączami PCI-E ×1 bez dodatkowych komponentów. Threadripper generuje bowiem tylko 8 sygnałów zegarowych PCI-EEpyc ma 8 sygnałów zegarowych na każde 16 linii PCI-E., z których jeden jest wykorzystywany na łącze ×4 z mostkiem południowym. To znaczy, że bez użycia dodatkowych generatorów zegara do Threadrippera można podłączyć siedem urządzeń PCI-E – dokładnie tyle, ile udostępniają płyty główne (cztery karty graficzne i trzy SSD).

Żeby nie było zbyt prosto, wymienione parametry oznaczają ograniczenia procesorów, ale płyty główne zwykle nie udostępniają wszystkich tych możliwości! Na przykład zarówno Threadripper, jak i Skylake X umożliwiają rozdzielenie pierwszych 16 linii na cztery łącza o szerokości ×4, podczas gdy procesory Ryzen do podstawki AM4 oraz procesory Intela do LGA1151 nie mają takiej możliwości. Jednak taka funkcja musi być obsługiwana przez płytę główną, a o ile wiemy, nie zapewnia tego żadna z płyt LGA2066 ani TR4. To znaczy, że nie da się na przykład użyć risera PCI-E rozdzielającego port ×16 na dwa porty ×8, a tym bardziej na większą liczbę portów ×4. W modelu Zenith Extreme nie rozdzielimy żadnego portu w żadnej konfiguracji – można podłączyć siedem urządzeń i kropka.

Na wybranych płytach głównych do procesorów Skylake X można zamontować cztery urządzenia w jednym porcie PCI-E ×16, ale nie jest to uniwersalna funkcja. Działa wyłącznie w razie użycia czterech nośników SSD; w dodatku nie są one widoczne dla każdego systemu operacyjnego jako urządzenia PCI-E, ale muszą być skonfigurowane w macierz RAID zarządzaną przez oprogramowanie Intela.

Zwykle wymienione ograniczenia nie będą tu miały żadnego znaczenia, ale ktoś, kto planuje zbudować do kopania kryptowalut jakąś maszynę z 60 akceleratorami, musi się rozejrzeć za switchami PCI-E podobnymi do układów PLX (dziś Broadcom) czy nForce 200, kiedyś stosowanych w konfiguracjach SLI. Z takimi switchami można budować w zasadzie dowolne konfiguracje na dowolnej platformie, ale są one znacznie droższe, większe i konsumują więcej energii, niż prosty generator sygnału zegarowego.

RAID z nośników SSD podłączonych do procesora

W okresie po targach Computex w prasie komputerowej gorącym tematem stała się możliwość utworzenia macierzy RAID z nośników SSD podłączonych do procesora. Tylko w prasie, bo w praktyce jest to niemożliwe albo oficjalnie nieobsługiwane.

Na platformie Skylake X (nie Kaby Lake X) Intel udostępnia funkcję VROC – Virtual Raid On CPU. To funkcja programowa, realizowana przez rozszerzenie Intela do UEFI (E w tym skrócie oznacza Extensible, czyli rozszerzalny – innymi rozszerzeniami UEFI są na przykład sterowniki do karty sieciowej i program do aktualizowania UEFI). Ponieważ nie jest realizowana przez system operacyjny, system można uruchamiać z macierzy VROC (o ile istnieją odpowiednie sterowniki). Do uruchomienia jakiejkolwiek konfiguracji VROC potrzeba sprzętowego klucza licencyjnego, który instaluje się w niewielkim złączu dostępnym na większości płyt LGA2066. W praktyce VROC jeszcze nie jest dostępny. Jak twierdzi dział obsługi technicznej Intela, VROC działa wyłącznie w konfiguracjach z serwerowymi chipsetami i nie wiadomo, kiedy będzie obsługiwany na platformie X299Źródło: Forum pomocy technicznej Intel.

AMD nie planuje udostępniać niezależnych od OS-u macierzy RAID z nośników podłączonych do procesora.  AKTUALIZACJA: AMD zapowiedziało, że za mniej więcej miesiąc platforma X399 będzie umożliwiała zbudowanie RAID-u 0, 1 i 1+0 z nośników NVMe. Więcej informacji znajdziecie w jednej z naszych aktualności: „AMD przedstawia Ryzen Threadripper 1900X – 16 wątków i 60 linii PCI-E za 550 dolarów”.

Użytkownicy procesorów Threadripper i Skylake X, którzy potrzebują RAID-u z SSD NVMe już teraz, muszą uruchamiać system z innego nośnika danych i użyć programowych rozwiązań RAID (na przykład ZFS w systemach: *nix, BSD i Mac OS albo Storage Spaces w Windows). Macierze RAID z dysków SATA są dostępne na obu platformach.

Do RAID-u z nośników SSD niebawem wrócimy w innym artykule.