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Was sollte beim Mainboard-Layout beachten werden?
Bei der Hülle und Fülle an Mainboards ist es gar nicht so leicht, den Überblick zu behalten. Beim Layout kommt es zwar auch auf den persönlichen Geschmack und auf die eigenen Anforderungen an, doch es gibt einige Aspekte, die grundsätzlich beachtet werden sollten. Beispielsweise werden die SATA-Ports meist auf günstigeren Platinen vertikal ausgerichtet und teilweise etwas deplatziert auf dem PCB (Printed Circuit Board) positioniert. Moderner und komfortabler ist daher die um 90 ° angewinkelte Bauweise.
Wenig Sinn ergibt zudem ein Erweiterungssteckplatz unterhalb des oberen PCIe-5.0/4.0-x16-Slots, denn in dem steckt oftmals eine Dual- oder gar Triple-Slot-Grafikkarte. Damit wird/werden der/die darunterliegende/n Steckplatz/Steckplätze überdeckt und unbrauchbar. Praktischer ist da schon, an dieser Stelle einen M.2-Steckplatz für (PCIe-)SSDs unterzubringen.
Nicht ganz unwichtig ist auch die Positionierung der Lüfter- und WaKü-Header, die im Optimalfall am Rand des Mainboards untergebracht sein sollten, um das Kabelmanagement zu vereinfachen. Dies gilt übrigens auch für die (A)RGB-LED-Header. In vielen Fällen jedoch muss mit Einschränkungen gerechnet werden. Mal fallen SATA-Ports weg, wenn zu viele M.2-Anschlüsse belegt sind, oder auch ein Erweiterungsslot arbeitet höchstens im x2-Mode statt im x4-Mode.
Was bedeutet "Back-Connect-Verfahren"?
Auch bei MSI gibt es derzeit den Trend, sämtliche Kabel zu verstecken, damit der Blick in das Gehäuse ohne störende Kabel auf die wertvollen Komponenten ermöglicht wird. Alle Anschlüsse, die das Mainboard betreffen, halten sich nicht mehr auf der PCB-Vorderseite, sondern auf der Rückseite auf. Dazu zählen sämtliche Stromanschlüsse, die SATA-Ports, die USB-Header sowie die FAN- und (A)RGB-Header.
Neben dem kompatiblen Gehäuse muss natürlich auch ein dafür optimiertes Mainboard her. Von MSI gibt es passenderweise das B850 GAMING PLUS WIFI PZ.
Was bedeutet Lane-Sharing?
Jede PC-Plattform stellt eine begrenzte Anzahl an PCIe-Lanes zur Verfügung. Anhand dieser Lane-Anzahl können gewisse Anschlüsse direkt mit den Lanes versorgt werden, damit die angeschlossenen Komponenten ins System eingebunden werden können. Sei es die Grafikkarte, PCIe-SSDs oder auch weitere PCIe-Erweiterungskarten. Doch auch Onboard-Komponenten, wie LAN-Controller erhalten in der Regel eine Lane.
Bei den Lanes eines PC-Systems sollte beachtet werden, dass sowohl der Prozessor als auch der Chipsatz eine gewisse Anzahl an Lanes bereitstellen können. Im Falle eines LGA1851-Prozessors von Intel, wie der Core Ultra 9 285K sind es 20x PCIe 5.0 und 4x PCIe 4.0. Bei einem Ryzen-Prozessor der 7000- und 9000-Serie sind es hingegen gleich 24x PCIe 5.0, die die Mainboard-Hersteller frei verteilen können. Sowohl bei Intel als auch bei AMD wandern stets 16 Lanes an den obersten PCIe-x16-Steckplatz, der in den meisten Fällen mit bis zu PCIe 5.0 x16 beschaltet ist. Die übrigen Lanes werden meistens dazu verwendet, um PCIe-SSDs ans System anzubinden.
Eine Ausnahme stellen die Ryzen-8000-Prozessoren dar, denn diese bieten nicht "nur" PCIe 4.0, sondern auch eine geringere Anzahl an Lanes an. Ein Ryzen-8700/8600/8400-Prozessor bringt 16 verwendbare PCIe-4.0-Lanes mit, mit einer Ryzen 8500/8300-CPU hingegen nur zehn Stück. Um auch zumindest eine PCIe-SSD mit vier Lanes anzubinden, kann die dedizierte Grafikkarte nicht mit bis zu 16 Lanes versorgt werden, sondern maximal mit PCIe 4.0 x8 mit Ryzen 8700/8600/8400 und sogar höchstens PCIe 4.0 x4 mit einem Ryzen 8500/8300.
Doch auch die Chipsätze bringen ebenfalls Lanes mit, um weitere Komponenten schnell anbinden zu können. Gerade bei den kostenintensiveren Mainboards werden gerne mehr Komponenten und Schnittstellen verbaut, die jedoch nicht alle nativ mit PCIe-Lanes versorgt werden können. Aus diesem Grund tritt in diesem Fall dann das Lane-Sharing in Kraft. Beispielsweise teilen sich ein M.2-Key-Steckplatz und ein PCIe-Slot vier Lanes, sodass sich der Anwender entscheiden muss, welche Schnittstelle er nutzen möchte.
Ein weiteres, sehr gutes Beispiel betrifft die X870(E)-Mainboards für AMDs AM5-Prozessoren, denn AMD hat für diese Mainboards den ASM4242-USB4-Controller vorgeschrieben, der sich vier CPU-Lanes schnappt. Dabei kommt es auf das jeweilige Mainboard-Modell an, ob diese vier Lanes unweigerlich an den ASM4242 gehen oder ob der Hersteller dem Anwender die Möglichkeit einräumt, im BIOS diese vier Lanes in den x2/x2-Mode zu splitten oder auch, ob die ganzen vier Lanes stattdessen an einen M.2-Anschluss gehen sollen.
Was ist mit VRM-Bereich gemeint?
VRM steht für "Voltage Regulator Module" und beschreibt die zwingend notwendige Spannungsversorgung für den Prozessor und für den Arbeitsspeicher. Da das gesamte Mainboard hauptsächlich mit 12 V, 5 V und 3,3 V betrieben wird, können und dürfen diese hohen Spannungen nicht direkt an den Prozessor und an den RAM weitergegeben werden. Aktuelle Prozessoren arbeiten in normalen Bedingungen (ohne Extreme-Overclocking) bis etwa 1,45 V, was auch für den RAM gilt.
Und genau an diesem Punkt kommt die Spannungsversorgung ins Spiel. Diese besteht aus verschiedenen Komponenten, wie etwa den Eingangs- und Ausgangskondensatoren, den MOSFETs, den MOSFET-Drivern und natürlich auch aus den Spulen. Die MOSFETs bestehen aus einem Highside- und einem Lowside-Part und haben die Aufgabe, die 12-V-Spannung zu regulieren, sodass diese an die Spulen weitergegeben werden können, die wiederum die CPU mit der nötigen und ausreichenden Spannung versorgen. Es gibt aber auch MOSFETs, die alle nötigen Komponenten, wie den Highside- und Lowside-Part sowie den MOSFET-Driver selbst integriert haben. Diese werden als Power-Stages bezeichnet.
Die interne Anbindung erfolgt dann allerdings oftmals anders und betrifft den PWM-Controller, der die Spulen schließlich noch steuern muss. Sofern weit mehr Spulen bereitgestellt werden sollen, als der PWM-Controller alleine steuern kann, werden oftmals zwei Spulen zusammengeschaltet, die für den PWM-Controller als eine Spule gewertet werden. Eine andere Möglichkeit ist es, Phasen-Doppler-Chips einzusetzen, sodass der PWM-Controller entlastet wird und genau passend zum Einsatz kommt.
Beim MSI MEG Z890 ACE wurden in Summe 28 Spulen verbaut, von denen 24 Stück für die CPU-Spannung (VCore), zwei Stück für die SA-Spannung (System Agent) und jeweils eine Spule für VNNAON und GT zuständig sind. Der PWM-Controller in diesem Beispiel ist der RAA229131 von Renesas, der im Maximum 20 Spulen steuern kann. Aus diesem Grund musste MSI auf ein Teaming setzen. So verrichten die 24 VCore-Spulen in Zweier-Teams ihre Arbeit und für den PWM-Controller sind nur 12 Stück sichtbar. Die restlichen vier Spulen können dann noch spielend untergebracht werden. Vom Netzteil aus können gleich zwei 8-Pin-CPU-Stromstecker mit dem Mainboard verbunden werden. Für den normalen Betrieb reicht jedoch auch ein 8-Pin-Stecker aus. Der zweite Connector ist dafür gedacht, wenn die CPU extrem übertaktet werden soll.
Gerade bei Mainboards mit Overclocking-Unterstützung kann der Anwender im BIOS die Spannung selbst anpassen und erhöhen oder reduzieren. Eine Reduzierung der CPU-Spannung bewirkt zum einen niedrigere CPU-Temperaturen und zum anderen einen etwas geringeren Stromverbrauch. Möchte man den Prozessor bis ans Limit übertakten, ist dagegen meist eine Erhöhung der CPU-Spannung notwendig. In diesem Bereich ist dann auch die Load-Line-Calibration ein interessanter Punkt.
Was ist Load-Line-Calibration?
Die Load-Line-Calibration ist in der Overclocking-Szene besonders bekannt und beliebt. Mit normalen BIOS-Einstellungen wird die CPU-Spannung unter Last um einige Millivolt herabgesetzt, damit beim Wechsel von Last auf Idle und mit der anschließenden Spannungssenkung keine schädlichen Spannungsspitzen entstehen können. Genannt wird diese Spannungssenkung auch "VDroop". Diese Spannungsspitzen bei den Lastwechseln sind mit Tools nicht auslesbar und können deswegen bei falschen BIOS-Einstellungen schädlich für den Prozessor sein.
Beim Overclocking wird der Spannungsabfall unter Last aber nur ungern toleriert und deshalb greifen die Anwender zur Load-Line-Calibration. Diese arbeitet nämlich gegen den von den Prozessor-Herstellern gewollten Spannungsabfall im Last-Betrieb, sodass auch dann die eingestellte Spannung anliegt und sich somit die Stabilität erhöht. Im BIOS stehen dazu meist verschiedene Stufen zur Verfügung, sodass jeder Anwender für sich die passende Einstellung vornehmen kann.
Beim MSI MPG X870E CARBON WIFI lässt sich die CPU-Load-Line-Calibration von Level 1 bis Level 8 einstellen, wobei Level 1 die höchste Stufe darstellt und den VDroop vollständig verhindert und Level 8 den von Intel beabsichtigten Spannungsabfall unter Last zulässt.
Welche speziellen Overclocking-Features kann ein Mainboard bereitstellen?
Nahezu jeder Mainboard-Hersteller bietet auch spezielle Overclocking-Mainboards an. Auf diesen Platinen werden weitere Komfortelemente verlötet, wie Spannungsmesspunkte für die wichtigsten System-Spannungen, oder auch Tasten, um den CPU-Multiplikator zu erhöhen oder zu senken.
Der so genannte LN2- und Slow-Modus wird hingegen beim Extreme-Overclocking benötigt. wenn zur Kühlung Stickstoff (LN2) verwendet wird. Damit das System unter diesen extremen Bedingungen lauffähig ist, werden beide Modi benötigt.
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