高效能ITX平台架構解析-Intel Core i5-655K空冷超頻5GHz達成

windwithme

以往提到ITX平台給人的印象不外乎有這幾點，例如不容易在一般市場買到
或是MB價位較高並且搭配的晶片組是主流的前一兩代產品
還是使用NoteBook CPU腳位或是SO-DIMM腳位設計，容易讓購買ITX平台的花費再往上提升。

今年初Intel發表32nm Core i3/i5 CPU的同時，也推出H55/H57兩種晶片組做為搭配
加上許多MB廠也推出此LGA 1156平台的ITX MB，價位上也較以往ITX MB便宜一些
新規格的ITX MB搭載PC規格CPU、DDR3配備，以至於讓ITX產品的入手較為方便也較為平價。



本篇主要是介紹運用新一代的產品來打造高效能的ITX平台
首先看到的零組件就是CPU，為Intel新推出兩款不鎖頻K系列之一Core i5 655K


左方為產品說明書，右方為655K CPU本體
比較特殊的是655K與875K相同，包裝內並沒有附上散熱器
Intel應該是希望不鎖頻的CPU產品，可以讓消費者自行去選擇散熱能力高的Cooler搭配。


時脈為3.2GHz，支援Turbo Boost技術，最高可達到3.46GHz效能
實體2 Cores並且有Hyper-Threading技術，一共可達到4執行緒，簡稱2C/4T
32nm製程，L3 Cache共有4MB


CPU背面設計經常可以看出每個版本或是系列在設計上的不同
將GPU直接內建於CPU內，時脈為733Mhz


MB搭配GIGABYTE推出的H55N-USB3


2oz純銅電路板、USB 3.0、USB 三倍力電源供應、On/Off Charge功能是其優點
2 X DIMM DDR3，支援800/1066/1333/1600(OC)，最高DDR3容量可以支援到8GB


1 X PCI-E X16 支援X16運作，提供使用者在Case內加裝Low Profile VGA擴充
Realtek ALC892，支援7.1聲道與High Definition Audio技術


24 + 4-PIN電源輸入的位置
4X 藍色SATAII，H55提供，SATA2規格，不支援RAID功能


IO
1 X DVI-D
1 X HDMI
1 X D-SUB
2 X USB 2.0(黃色)
2 X USB 3.0(藍色)
1 X eSATA/USB 2.0共用(黃色)
1 X S/PDIF 光纖輸出

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USB 3.0的晶片使用NEC D720200F1


以用料跟規格來看，市場售價約台幣4000元，折合美金127元
由於消費市場可以買到的ITX MB大約只有3款左右，比較後H55N-USB3的C/P值算是相當不錯。


測試平台
CPU: Intel Core i5-655K
MB: GIGABYTE GA-H55N-USB3
DRAM: CORSAIR DOMINATOR CMD8GX3M4A1600C8
VGA: Intel Clarkdale 733MHz
HD: CORSAIR Force SSD 60GB
POWER: Thermaltake ElementQ 220W
Cooler: Intel Cooler
OS: Windows7 Ultimate 64bit

Case方面裝入Thermaltake ElementQ做超頻狀況實測
產品尺寸長寬高 130 x 220 x 330 mm


左方為內附220W SFX PSU，可以安裝2個3.5吋裝置與1個5.25吋裝置
ElementQ的設計主打靜音，不過如果能有系統散熱風扇，對內部的熱對流應該很有幫助


因為H55N-USB3設計位置比較特殊，導致ElementQPower/Reset的線材不夠長無法安裝
雖然MB、CASE都是C/P值很不錯的產品，但消費者在選購此兩款產品做搭配前，需要注意這個細節。
裝機測試中會以先開機再蓋上機殼，再以超頻狀態來測試OC多少的範圍是可以長時間使用

效能測試
CPU 200 X 20 => 4000.4MHz 1.216V
DRAM DDR3 4GB 1600 CL8 8-8-24 1T
GPU 733MHz 64MB

Hyper 4 X PI 32M=> 15m 11.167s
CPUMARK 99 => 626


Nuclearus Multi Core => 15752
Fritz Chess Benchmark => 15.19/7293


CrystalMark 2004R3 => 198722


CINEBENCH R11.5
CPU => 3.36 pts
CPU(Single Core) => 1.35 pts


PCMark Vantage => 14672


將655K OC到4GHz穩定，全速的溫度落在70幾度左右，溫度控制在還算可以接受的範圍
不蓋機殼側板的話，原廠Cooler也可以OC到4.3GHz極穩定，但此時全速溫度會超過90度
個人希望以在機殼內實際做超頻，取得一個穩定度、溫度與效能的平衡點
試了很多超頻組合之後，最後以4GHz來達到在封閉環境內可以長時間使用的時脈


現階段可以想到增加系統整體效能最佳的利器應該就是SSD
搭配CORSAIR FORCE SERIES F40，希望能讓這ITX小主機可以發揮更高的效能


尺寸為2.5吋，代號為F60，最高效能可達到285/275 MB/s
Random 4K寫入效能可達50000 IOPS，大幅改善以往SSD在4K寫入的效能

PALMAOI

ITX的關鍵就在於機殼啊！
又要體積小又要POWERFUL真是兩難

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ATTO DISK Benchmark超過16k以上測試時就達到最高讀取286.1 Mb/s，寫入266.8 MB/s
EVEREST File Benchmark超過512k以上測試時就達到250 MB/s以上的效能


EVEREST Linear Read Average 235.1 MB/s
AS SSD Benchmark
Seq Read - 200.00 MB/s Write - 44.00 MB/s
4K-64Thrd Read - 102.03 MB/s Write - 56.93 MB/s


近期SSD在市價有些許下滑，在產品效能方面也因為控制晶片不同而越來越高
少數高階SSD也已經快接近SATA2的300 MB/s頻寬，未來SATA3普及後會使市場更加熱鬧
ITX平台使用CORSAIR F60讓整體開機速度或是程式、檔案開啟存取的時間可以大幅的縮短。


再來使用開放式平台來測試更高的超頻效能
測試平台
CPU: Intel Core i5-655K
MB: GIGABYTE GA-H55N-USB3
DRAM: CORSAIR DOMINATOR CMD8GX3M4A1600C8
VGA: Intel Clarkdale 733MHz
HD: CORSAIR Force SSD 60GB
POWER: ANTEC Neo ECO 400C
Cooler: Mega Shadow Deluxe Edition
OS: Windows7 Ultimate 64bit


BIOS超頻設定
調整CPU倍頻、時脈與DRAM除頻選項的頁面
超高外頻時，將QPI Clock Ratio改成X44穩定性較佳，效能也不會有明顯的落差


CPU相關技術選項
C1E為省電降頻功能，在CPU使用率不高時，會自動降頻降壓來運作
Intel Turbo Boost與C1E相反，在CPU負載不高時可以再往上加速的技術


DRAM設定頁面，支援X.M.P.自動超頻技術


DDR3參數設定頁面


電壓頁面
Load-Line Calibration
CPU Vcore 0.50000~1.90000V
QPI/Vtt Voltage 1.050~1.990V
GraphicsCore 0.200~1.800V
PCH Core 0.950~1.500V
CPU PLL 1.000~2.580V
DRAM Voltage 1.300~2.600V


比較GIGABYTE Micro ATX H55的BIOS選項，H55N-USB3的BIOS選項數量與電壓範圍一樣豐富。
整體超頻能力也很優秀，可以輕鬆將655K超上到200MHz穩定，Vtt電壓也不需要太高
以上為200/1600穩定的超頻比例，依幾款配備體質不同可以再做微調的動作
此設定值提供給有需要的使用者做為參考

效能測試
CPU 200 X 23 => 4600.4MHz 1.376V
DRAM DDR3 4GB 1600.2 CL8 8-8-24 1T
GPU 733MHz 64MB

Hyper 4 X PI 32M=> 13m 46.692s
CPUMARK 99 => 718


Nuclearus Multi Core => 18083
Fritz Chess Benchmark => 17.136/8333

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CrystalMark 2004R3 => 217668


CINEBENCH R11.5
CPU => 3.83 pts
CPU(Single Core) => 1.55 pts


PCMark Vantage => 15924


改裝高階CPU散熱器後，超頻到4.6GHz通過各種測試不是大問題，直接提升10~15%左右的效能
655K因為是2 Cores，在超頻範圍比起4或6 Cores CPU還要高，先前分享過的660/661也可以達到4.6GHz。
當然這一部份也歸功於導入32nm製程之後，更有效降低發熱量、降低耗電量並同時拉高CPU時脈

DRAM頻寬測試 - DDR3 1600 CL8 8-8-24 1T  
CPU OC 4GHz
Sandra Memory Bandwidth - 15180 MB/s
EVEREST Memory Read - 12050 MB/s


CPU OC 4.6GHz
Sandra Memory Bandwidth - 15232 MB/s
EVEREST Memory Read - 12125 MB/s


可以由以上的測試看到不同的方面，655K新架構不同於以往的Core 2 Duo架構特性
以往LGA 775的平台會依CPU時脈越高，同時也會提升到DRAM的頻寬
LGA 1156平台把Memory Controller內建在CPU內，此時CPU時脈高低，DRAM效能沒有太大差異。
不過也因為這種設計，LGA 1156基本的DRAM頻寬也比LGA 775高上2~3成左右
這是LGA 775平台把CPU時脈拉到再高，也很難追上LGA 1156的DDR3頻寬

溫度表現
系統待機時 - 40~41


CPU全速時 - 71~73
Intel Burn Test v2.4，Stress Level Maximum


待機時的溫度不高，全速溫度到73也在可以接受的範圍內
使用這樣的散熱器等級，如果安裝在機殼內，CPU溫度會再提升一點
但還是可以讓使用者在長時間使用的允許溫度範圍內

耗電量測試
CPU 4GHz
系統待機時 - 62W


CPU全速時 - 100W


CPU 4.6GHz
系統待機時 - 68W

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CPU全速時 - 130W


超頻到4G或4.6G時，待機的耗電量都很低，不超過70W
全速時落差較大，不過最高也落在130W左右，算是相當省電的平台
如果CPU在預設值3.2GHz的話，待機與全速耗電量相信會更低上許多

最後就是把CPU電壓加到1.488V，655K空冷依然可以達到5GHz高時脈


CPUZ官網認證
Intel Core i5 655K OC 5G / windwithme

今年一月時小弟將Core i5-660/661兩款CPU OC到5GHz後，現在使用655K照常可以達到空冷5GHz
而且655K在5GHz進入OS桌面的電壓又更低，只需要1.488V，可見得Intel在CPU良率上也有所進步。



自從Intel在2010年初推出LGA 1156新的架構後，以2 Cores CPU加上內建GPU的功能
讓ITX的市場在價位、效能與市場有了新的選擇，CPU可以搭配的系列也相當豐富
分別有Core i3-530/540、Core i5-650/660/661/670/655K等數種組合
價位方面也可以依消費者的預算來選擇，這方面選購彈性增大許多

MB方面在年初有DFI LANPARTY MI P55-T36上市，前幾個月有ECS H55H-I推出
到這次測試中的GIGABYTE GA-H55N-USB3，這三款ITX MB也都打破以往此類產品的印象。
全部強調與超頻能力、豐富的BIOS選項，使用起來的效能不輸Micro ATX或ATX的MB


近年來不管是NooteBook或是Desktop PC都有體積越來越小的趨勢
像是PC方面，以前一般尺寸使用ATX，想要使用小尺寸的主機直接會想到改用Micro ATX的規格。
這兩年MB產品又往更小尺寸ITX邁進，許多MB廠也開始推出不少相關產品
在加上Intel主推一系列的Core i3/i5 CPU，32nm製程與內建GPU技術
讓這一年來，ITX的能見度有些許提高，希望未來ITX產品可以越來越普及，各家品牌都可以加入競爭。
讓消費者可以在一般消費市場選購體積更小的PC，節省居家空間外也可以兼顧到PC效能