AMD Piledriver 打桩机架构解析,二代 APU

2020-05-24 01:40:04编辑:

AMD Piledriver 打桩机架构解析,二代 APU近年来 AMD 在 CPU 研发上碰到现实的问题,再怎幺强的新架构,都还是看不到对方顶级产品的车尾灯,这点令人相当难过。而笔者认为,能够支撑 AMD 一路与其他公司抗衡至今的,还是自收购 ATI 公司而来,引以为傲的绘图技术。

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因此从Bobcat、Llano这两代APU设计中,儘管整合的绘图核心都拥有当代数一数二强悍的实力,但CPU效能还是高不成低不就,仍然在低价位市场与对手苦战,而这也让Trinity以救世主之姿降临。拿出Trinity与Llano、Bobcat相比,Trinity一样拥有AMD有史以来最好的内显,其效能足以傲视对手。而过去往往视为罩门的CPU运算效能,在设计Trinity之时也整合了现今AMD最先进的微处理器架构Piledriver(打桩机),让Trinity拥有比起Llano更高的时脉。就产品本身可以说是AMD近期主要处理器与绘图技术的集大成。也可以说是Piledriver微架构的提前彩排。

Piledriver 做了什幺

Piledriver架构严格说起来,与Bulldozer的差异并不大。简单整理一下,Bulldozer架构下的每个模组会由2个拥有4条管线的整数运算单元组成,但他把所谓的FPU(浮点运算单元)从2个合成1个,于是128位元的FPU因为2合1变成了256位元,这个模组内的L2快取是共享的,而L1则是每个模组独佔。因此说它是双核心不太对,因为FPU只剩下1个而不是2个,而架构上看起来是有点怪的单核心,但比较确切来说是变成2个逻辑核心。

Piledriver在架构上不会与Bulldozer有太大的差别,而部分国外科技媒体则称它为「New Stepping of Bulldozer」,是步进比较新的Bulldozer。指令集方面,将加入FMA4/3、AVX、AES和XOP等新指令集,并且加强的电源管理方面的功能,使功耗效能比表现更佳,并且将会有更高时脉的产品出现。给人一种「只对耗电问题解决,并在某些方面的改良当中让时脉变得更好提升。

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▲Piledriver很有可能会只是小改良的Bulldozer,会在耗电与时脉上有点能耐,但5月发表Mobile版本Trinity时已经让我们先见识过了。

规格:架构与脚位全换新

以一个长久以来标榜着P-Rating的CPU设计公司来说,AMD近期先是追逐多核心,接着开始追起高时脉数字,有点令人诧异。APU虽然打出了AMD手中最好的一张牌,但前代的Llano贫弱的CPU效能上,已经加强消费者对APU仅止于低价机种的印象。

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超时脉APU拼市场

AMD的下一步以高时脉为出发点,从原本A8-3870K时期最高预设时脉3.0GHz,拉高到现在Trinity的3.8GHz。这点虽然看起来有勇无谋,但至少能在时脉数字上先挽回面子,再透过压低订价来巩固入门级使用者佔有率。值得一提的是,A10-5800K虽有逼近4GHz的预设时脉,但在自家Turbo Core 3.0技术辅助后,除了预设4.2GHz的Turbo时脉外,甚至可以瞬间冲出将近5GHz的数字。不过高时脉亦有废热与耗电问题,容易被消费者放大检视。

关键字:APU

AMD Piledriver 打桩机架构解析,二代 APU

APU是Accelerated Processing Unit的缩写,中译为加速处理单元或加速处理器。在传统电脑设计中,CPU负责绝大多数的运算工作,但仍无法满足电脑的所有运算需求。而在整合APU后,可辅助CPU处理特殊运算,像是图形处理、向量计算。这类的辅助处理单元大多是GPGPU(通用运算处理器)、FPGA(field-programmable gate array),或是任何可以执行特殊运算的单元。

APU广为人知是AMD在2011年推出代号Llano的处理器之后,其后APU几乎成为该系列CPU的代名词。但是广义来说,Intel具备HD Graphics显示核心的CPU也能算是APU的一种。

北方群岛成就绘图核心

绘图核心技术已经是AMD最大的王牌,也是APU最大的卖点所在。APU能撑出一片市场,绘图部门的研发成果并不能避而不谈。而令人觉得微妙的是,APU的发展势必要与自家的独显有一段距离差,以避免产品线重叠。这一代的GPU,使用VLIW 4架构,与北方群岛系列有相似的血缘。Trinity的GPU设计来自于精简后的Cayman核心。有204个纹理单元与8个ROPs,每组Thread Processor中只有4个Stream Processing unit,每个Stream Processing unit设有6个SIMD引擎,每个SIMD拥有16个VLIW4阵列,总和有384个SP。虽然384个SP较过去400个SP少了点,但因为架构从VLIW5提升到VLIW4,因此反而效率有所增加。

关键字:Trinity一词源自何处?

Trinity就是基督教信仰中的「三位一体」,三位是三种位格(persons),指天父、耶稣、圣灵(或称做圣神)。AMD用Trinity是指Piledriver架构处理器、Northern Islands架构GPU与Southern Islands影像引擎。

前后代脚位不合

从上一代Llano的FM1脚位,到现在Trinity的FM2脚位,很多人第一个印象都是「X!先前买的又要淘汰了。」但笔者认为,AMD从939、AM2一路下来到现在的AM3+、FM1脚位,在散热器的安装与扣具距离上,几乎是同个模型刻出来的。现在的AMD脚座就算分成上下两片的形式来扣住散热器,也一样可沿用旧式扣具。这点在FM2上也获得了印证。不过处理器看起来针脚很像,但脚座彼此不合,FM1的APU仍然只能插在FM1主机板,无法用在FM2,而FM2也是同样的道理。

晶片组的部分,则是Trinity推出后比较缺乏改变的地方。随着APU推出,对应的晶片组只有A85X一款。改变的部分几乎乏善可陈。最主要的部分是SATA 6Gb/s的埠数从过去的6组提高到了8组,晶片组TDP为7.8W。大多数的规格都没有变,USB 3.0仍然是4组,而CrossFore的支援仍然将16条PCI-E通道拆分成x8/x8来运作。

旧晶片组有条件沿用

但可以确定的是,便宜好用的A75、A55晶片组仍然有存活的机会,只要厂商搭配FM2处理器插槽,就能支援Trinity。而Intel阵营中几乎快成为国民配备的PCI-E 3.0汇流排,在A85X晶片组依然见不到,也可能是因为AMD觉得没必要跟进,或是这一代产品适合维持现状。不管如何,A85X会是第一个专为Socket FM2推出的晶片组,这点是肯定的。

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▲图为A85X晶片组。支援8组SATA 6Gb/s。

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▲Socket FM1与Socket FM2外观相似,但彼此不相容。

关键字:PCI-E

PCI-E是Peripheral Component Interconnect Express的缩写,属于电脑汇流排的标準之一。PCI-E是由PCI基础架构修改而来,但是两者之间并不相容。PCI-E已经成为电脑最重要的汇流排,目前最新规格为PCI-E 3.0。要完全发挥PCI-E 3.0的频宽,需要汇流排、介面卡、处理器三方支援。显示卡部分,GTX 600系列与HD 7000系列已经更新为PCI-E 3.0,其余设备则有不少仍是PCI-E 2.0规格。

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双显示搭配不变

先前在Llano处理器时期提出的「Dual Graphics」技术,白话的说,让强如入门内显的绘图核心,与自家的指定显示卡联合运算的技术,在Trinity推出时也有放。只是搭配的显示卡还是大家熟悉的老面孔。以官方文件中叙述的部分,AMD A10系列对应AMD Radeon HD 6670、6570这两张显示卡,而AMD A8系列则仅对应Radeon HD 6570,AMD A6与A4处理器则是对应AMD Radeon HD 6450。

但支援归支援,这些中低阶卡已经推出一段时间,市面上除了Radeib HD 6670尚有较多品牌之外,其他的几乎都已经停产或仅剩下少数品牌。如果对内外双显示协同运算很有兴趣的玩家,恐怕得多跑二手卖场寻宝。

各项强化弥补前代缺点

整体来说,Trinity内含4颗Piledriver架构的逻辑核心,时脉在搭配Turbo Core后可达4.2GHz甚至更高;GPU则是修改自Northern Islands核心架构,其Radeon HD 7660D效能堪比一般入门卡;最后是虽然看起来不太起眼,但实际上已经支援到3+1萤幕输出的Eyefinity技术。其他琐碎的特色包括将DisplayPort升级到1.2,加大的频宽对提升解析度时的流畅度影响很大;而除了处理器之外,GPU的部分也纳入AMD OverDrive的支援;开始支援AMD所推出的AMD Memory Profile认证,以及据说改进许多相容性问题的Dual Graphics。

以实用度的考量,Trinity在规格上的演变仍相当有魅力。绘图核心更是达仅略逊于Radeon HD 6570的表现,对于大多数的小游戏、或是部分怀旧的老游戏,都可以拥有相当的画质体验。而对应的平台也加入了过去推出的A75与A55晶片组,除了缺少相容旧产品的设计之外,本身已是出色的产品。

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▲Trinity 平台架构示意图。

对应Dual Graphics的显示卡清单

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Dual Graphics虽然在这次产品推出时较少着墨,但官方文件中还是聊备一格的提到了。截稿前的观察,Radeon HD 6570与Radeon HD 6450都属于较难买到的显示卡,若想特别针对Dual Graphics这项功能去採购零件,遇到的阻力相对会较大一些。

 

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▲AMD现役3种CPU针脚规格,若仔细端详,AM3+脚位的FX-8120缺口相当好认,FM2脚位的A10-5800K与FM1脚位的A8-3850有不少针脚位置冲突,2种规格无法互通。

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CPU:功耗优异,高时脉换效能

效能数字上可看出,面对预设时脉3.4GHz的Core i3-3240,预设时脉3.8GHz的A10-5800K已经是紧追在后的态势。务实地来说,A10-5800K现阶段美国零售价约131.45美元(约新台币3,851元),比151.85美元(约新台币4,448元)的Core i3-3240便宜了13.43%。考虑到平台成本中,AMD主机板普遍比Intel便宜的情况下,A10-5800K看起来还是走便宜大碗的路线。

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单处理器效能直逼 Core i3

核心效能上,A10-5800K在Fritz Chess Benchmark表现慢了Core i3-3240约8.72%,CINEBENCH R11.5 64位元测试中更是慢了23.94%。但WinRAR的基準测试中单执行绪赢对手约10.46%,多核心仅落后3.61%。但价格上却紧扣着一定的落差,试图将劣势扳回来。这方面看下来依然可以注意到AMD的策略:弥补不了的效能差距用价格去补救,顺便附送同价位下没有的无锁倍频功能与效能出色的内显,而这正是Core i3恰巧缺乏的要素。但光是这样还是难以对抗,先天的差距很难一时赶上。

Piledriver小暖身

若对上的是预设时脉3.1GHz的自家兄弟FX-8120呢?时脉上少了20%,但Fritz Chess Benchmark单核心效能表现上却是A10-5800K快了2.93%,WinRAR单核心测试也快了14.12%,不过CINEBENCH R11.5 64位元多核心测试则是比FX-8120慢上35.29%。另一方面,先前Bulldozer架构的新处理器发表时,各方测试都显示出新一代FX系列在对上老前辈Phenom II X6系列处理器时,新架构并没有太多优势。

同样也把Phenom II X6 1100T的成绩拉进来比较。以一款预设时脉3.3GHz的老处理器来说,CINEBENCH R11.5单核心效能还是比时脉较高的A10-5800K快了2.78%,但WinRAR单执行绪慢了11.07%。整体来说Piledriver还是有进步空间,不过现阶段拿4个执行绪的APU,去对比拥有多一倍执行绪的FX系列处理器,容易失去焦点,或许要等接下来Vishera推出时才能做更完整的效能验证。

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▲A10-5800K的表现还是比A8-3850有16.82%的进步。并且追上了Core i3-3225的表现。

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▲单核心表现虽然与Core i3有段差距,但A10-5800K赢过自家前辈A8-3850是比较值得肯定的。

仰赖时脉冲效能

接着对照前后代APU的效能表现。比起前一代Llano有架构老旧的状况,Trinity可说是拥有飞越性的成长,时脉也拉高了不少。单核心效率中,A10-5800K的表现几乎都有超过A8-3850约20%以上,但多核心表现却呈现持平,Fritz Chess Benchmark中A10-5800K慢了3.58%,CINEBENCH R11.5多核心测试也慢了1.16%,只有WinRAR测试中多执行绪与单执行绪都快了20%以上。主观地来说,A10-5800K有一种顺畅的印象,但运算表现比起来没有数据明显,而游戏明显比A8-3850顺得多。

在Geekbench测试当中的表现,A10-5800K在整数运算、记体体与记忆体频宽效能上,都有4~7%以上领先幅度,在记忆体表现上更是快了14.17%。但浮点运算没有想像中那幺厉害,反倒输了3.42%。若套用到时脉设定上,时脉快了23.68%的A10-5800K似乎在运算表现上没有这幺强劲,反倒有外强中乾的感觉。但不管怎幺样,A10-5800K在各项测试上还是比较快,但是快的还不够多。大致上是靠着时脉来区隔出产品效能的产品。而对手产品除了够快,还有架构先进的优势,更重要的是功耗比起来还是不同级数。如果要细数二代APU的缺点,同时脉表现仍有明显差距,而功耗表现更是吃亏在製程落后,否则配合优惠价格,仍能有所做为。

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▲Fritz Chess的测试中可以发现A10-5800K的单核心效能甚至小赢前辈FX-8120约3.17%。

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▲Fritz Chess多核心成绩来看,A10-5800K小赢Core i3-3240约3.46%。

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▲CINEBENCH R11.5单核心测试中,A10-5800K一样是与A8-3850拉开20%以上的差距。测试成绩与Phenom II X6 1100T相近。

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▲CINEBENCH R11.5多核心测试中,A10-5800K与A8-3850K差距反而变小。差距仅1.17%。与Core i3-3240差距仅0.29%。

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▲整数运算表现中,A10-5800K略好于A8-3850 约7.78%,以5.93%的差距落后Intel Core i3-3240。

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▲浮点运算表现反而不同,A8-3850在这项测试快了A10-5800K约3.54%。而落后Intel Core i3-3240的幅度拉大到16.18%。

记忆体表现佳

记忆体表现应该是Trinity架构下最亮眼的部分,整体测试看起来,A10-5800K都有出色的表现。甚至已经有与AM3+平台相抗衡的实力。算是一大改进之处。但对照Intel方面的成绩,会发现Intel还是隐然成为有如高山峻岭般的存在。笔者认为如果Intel技术放水个3~4年,或许双方会有五五波或四六波的战果。但AMD比起以前小有进步,还是值得肯定的地方。笔者认为4,000元价位带中,A10-5800K的竞争力还是很强,拥有效能升级的四核心,实力坚强的内显,还有强化后的记忆体表现。

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▲A10-5800K的CPU-Z、GPU-Z资讯。处理器状态为工作满载状态。时脉会自动加上4.2GHz。

平台功耗小幅进步

笔者认为低价平台就是要省电,如果连省电都不行,使用者观感会相当不佳。以这点来说,虽然A10-5800K的附加价值GPU表现也不错,也有不少进步,但省电顶多只能给60分。虽说对手产品的绘图核心也开始进化,不过满载耗电仍将近对手一倍实在很不好看。笔者认为这一项目已经慢慢从留级重修的程度来到及格线内,虽然还不够好但还算有进步。但毫无疑问的,耗电表现只有勉强及格的程度,甚至可以说是最大的缺点。

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▲wPrime表现上,APU产品的成绩都输给Core i3处理器12%以上。

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▲记忆体效能基本上很显然还是Core i3至少比起AMD大军快了一倍的结果。但值得注意的还是A10-5800K的进步明显,仍赢了A8-3850约14.17%。

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▲记忆体频宽效能测试成绩中,A10-5800K的成绩几乎是A8-3850的一倍多。也把FX-8120与Phenom II X6 1100T压在脚下。

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▲功耗表现上,时脉较高的A10-5800K在烧机时,耗电反而比A8-3850还要低25瓦,虽然追上Intel Core i3还有段距离,但已经有一定程度的进步。

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GPU:内显王宝座,效能堪比独显

APU的卖点往往在于强悍的内显上。不管是省电的Brozos平台,或是先前推出的A系列,都因为绘图核心而引起人们注意。不说别的,光是AMD将VLIW 4架构放进内显,就值得让人想多看两眼。

效能稳坐内显第一

效能表现上,AMD这次也没有让大家失望,内显的成绩依然稳坐第一。各项测试均有明显赢过前一代Radeon HD 6550D的表现,且另一方面来说,也更进一步的拉近与入门显卡的差距。就算单靠内显,就能应付大多数的游戏,而解析度拉上了1920x1080时,部分测试表现仍有30帧以上,实用性远比前代产品出色。

反观Intel小有进步的HD Graphics 4000,伴随第三代Core i处理器推出当时,曾经令人感到值得期待,最起码新增支援Dirext 11是个亮点。不过现在和第二代APU正式对阵,相形之下失色了不少,因为效能依然落后。特别是对游戏用途而言,以每秒30帧画面为低标要求基準,在渐渐成为主流的1920 x 1080解析度下,Intel现阶段任何一款内显,都远不及第二代APU及格边缘的表现。

APU价格低点

现阶段Llano处理器与A75平台价格都到了低点,主机板配APU大约4,000元多一些就能带走。先前推出时单独APU本身也是这个价位,可以明显看出AMD极度需要调整产品线,清空旧产品库存。而A10-5800K预估的零售价格并没有想像中高,若台湾售价并未与131.45美元(约新台币3,851元)偏差太多,那幺其他更低阶的产品将会卖的非常低廉,持续扮演着「4,000元打包核心零组件」的定位。并成为入门级市场最强悍的竞争者。

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▲绘图效能的增长无疑才是Trinity首要卖点,3DMark 11 Entry模式下,Radeon HD 7660D的图形分数比起Radeon HD 6550D快了约30.76%。

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▲3DMark 11 Performance模式下,Trinity系列最强内显的实力依然比起自家弟兄Radeon HD 6550D快了27.10%。

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▲玩家很多会很坚持插张独立显示卡,但Radeon HD 6570的效能快了Radeon HD 7660D约34.39%,张数差距却是10张出头,想省点钱的话,内显还是撑的住场面的。当然解析度还是降一下比较安全。

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▲AMD内显至今仍引以为傲的一点,就是一直能跟进支援最新的DirectX版本。想玩个Direct X 10或11的游戏仍然能跑得出30帧,但也就这样了。

脚位问题待解决

单就以效能的角度来说,价格没有变贵的情况下,获取了更好的效能,当然是值得採购的选项。只不过Trinity还是有些让人在意的小问题。例如那个看起来每次推出新产品就会变更一次的脚座。对于已经採购第一代A系列的玩家,手上的FM1主机板此后再也没有利用价值,不免有些遗憾。而此后AMD也可能继续採取每一代APU都跟着变更脚位的策略。对照AM3+脚位依然可以支援到Vishera处理器,显得AM3+的产品生命意外的长寿,也就让人期待未来的APU也能固定在某个脚位上。

低成本双U通包

以A10-5800K的效能表现来看,Trinity家族可以视为效能约接近Intel Pentium至Core i3等级的CPU,附带优势是部分型号可超倍频,另外还有效能依然稳座内显之王。笔者认为相同预算下选择Trinity可谓一时之选,但也有玩家认为,Intel LGA 1155的产品线更多,同主机板还有机会可以升级到更高等级的CPU,不如多準备点钱来投资Intel平台。

正反双方意见其实都很不错,每个人的观点与预算也不相同,可视自己实际使用上的功能来调整。以笔者的个人见解,Trinity最适合的领域应该是多功能平价HTPC。这一代APU产品可以说是真正脱胎换骨后的产品,加上有便宜的主机板方案,对于斤斤计较,比较少玩大作级游戏的人而言,会是最值得推荐投资的平台。特别是股票族,可针对Eyefinity功能搭配主机板显示输出较多埠的方案採购。

平台成本比较

以现今开卖的第三代Core i3计算,Core i3-3240约4,550元,Core i3-3225则便宜约100元,搭配一般人选择的H77主机板,成本估计落在7,600元上下。而AMD A8-3850加上A75主机板约5400元。AMD A10-5800K虽然预估会在3,800元左右,但A85X主机板很可能会以高阶主机板的姿态问世。笔者推估预先开卖的价格会超过4,000元,用料好的主机板甚至可能会卖到5,000元以上。整体来看很可能成本会超过8,000元。但截稿前主机板厂尚未公布正式售价,笔者也仅能凭经验预测。实际价格以通路报价为主。

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▲整体来说,A10-5800K确实是个改进很多的新处理器,不过直接对上新架构下的Core i3依然负多胜少,做为消费者的角度来说,CPU差距明显对产品本身还是不利得多。

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▲旧架构的A8-3850先天不良,而A10-5800K至少针对各项缺失进行了改进。但整体而言,高时脉的帮助还是相当重要的部分。

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▲两代内显的对决由二代GPU获得了全面胜利。整体表现都有水準之上,如果还有什幺遗憾,大概也只有受限于AMD的技术与製程上还有可进步的空间在。

AMD Piledriver 打桩机架构解析,二代 APU

▲整体来说,对比独显的表现虽然还有些落差,但已经逐步甩开不堪用的印象。但实际应用上毕竟仍与独显有一定的差距,对于偏重效能的玩家来说,插张独显还是个好选择。

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GIGABYTE F2A85X-UP4主机板完全解读

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▲GIGABYTE F2A85X-UP4主机板

A85X FCH晶片组 

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▲随着这次Trinity处理器一併推出的A85X晶片组,规格支援没有太多惊喜。

SATA储存介面  

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▲SATA 6Gb/s这次从6组增加到8组,F2A85X-UP4则将其中1组改做eSATA。

主机板背板I/O

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▲输出规格一应俱全,且支援Eyefinity,DisplayPort为1.2版。

扩充卡插槽

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▲虽然拥有3条PCI-E x16,但规格仍为PCI-E 2.0,插上两张显卡时会以2组PCI-E x8的对称频宽运作。离得最远的PCI-E x16插槽只有PCI-E x4的频宽。

处理器电源迴路

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▲6+2相供电设计、防潮玻璃纤维,整体设计出发点以好超耐用为主。

前置USB 3.0接头

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▲一组针角可以提供2组USB 3.0的插座,以晶片组规範来说,至少可使用6组USB 3.0。而F2A85X-UP4另外加装晶片,拥有8组USB 3.0插座。

电源指示灯暨开关

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▲一般来说,只有少数超频取向的主机板会在主机板上加装开关与其他Switch,F2A85X-UP4也有个开关,而开关不用时也是电源是否接上的指示灯,对裸机玩家来说很实用。

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