چه مادربردی را با چه پردازنده‌ای بخریم؟

اگر تا به حال قصد خرید قطعات پی‌سی داشته‌اید یا برای خریدِ آنها اقدام کرده باشید، حتما دیده‌اید که اینتل و ای‌ام‌دی تنها سازندگان پردازنده‌‌‌ی کامپیوترهای پی‌سی در دنیا با معماری مرسوم x86 هستند و هر کدام هم سوکت‌های پردازنده‌ی مخصوص به خود را دارند. این سوکت‌ها هر از گاهی بروزرسانی و تغییر می‌کند و Chipset یا مجموعه تراشه‌های پشتیبانی‌کننده از پردازنده‌های هر نسل جدید هم ممکن است با نسل قبلی متفاوت باشد و مدل‌های قدیمی‌تر را پشتیبانی نکند.

تنوع سوکت‌ها، تراشه‌های مادربرد و همینطور پردازنده‌های هر نسل باعث می‌شود که خریدارانِ عادی در هنگام انتخاب پردازنده برای سیستم خود، نیاز به دانستن اطلاعاتِ پایه‌ای در مورد مادربردها و مجموعه تراشه‌ی متناسب با پردازنده‌ی مدنظر خود داشته باشند. اطلاعاتی عمدتا فنی که برخی استاندارهای سازنده را هم در بردارد و مشخصات تکنیکی و جانبی متفاوتی را در برمی‌گیرد. در اینجا سعی می‌کنیم به این تفاوت‌ها و نکاتی که باید در انتخاب پردازنده‌ها و مادربردهای سازگار با آن مدنظر قرار بگیرد بپردازیم.

سوکت در پردازنده‌های AMD و Intel

پردازنده‌های چند سال اخیر ساخته شده توسط Intel از نوع بدون پین (Land Grid Array یا به اختصار LGA) و پردازنده‌های ساخته شده توسط AMD از نوع پین‌دار ( Pin Grid Array یا به اختصار PGA) هستند و بنابراین هر کدام سوکت‌های مختص به خود را دارند. طبیعتا این سوکت‌ها با هم سازگار نیستند و نمی‌توان حتی به اشتباه پردازنده‌ی AMD را در سوکتِ مادربردی متعلق به پردازنده‌ی اینتل نصب کرد.

اما گاهی اوقات این احتمال وجود دارد که مثلا پردازنده‌ی ای‌ام‌دی در سوکت مخصوص ای‌ام‌دی قابل نصب باشد، ولی روی آن مادربرد کار نکند، تنها به این دلیل که بایوس مادربرد از مدل پردازنده‌ی مذکور پشتیبانی نمی‌کند. بنابراین این‌گونه نیست که صرفا با قابل نصب بودن‌ پردازنده روی یک ماربرد، کارکردِ آن نیز قابل تضمین باشد. هر پردازنده فقط با مجموعه تراشه‌های مشخص سازگاری دارد که قبل از خرید باید از آنها مطلع بود و تفاوت‌ بین آنها و بازار هدف هر یک را در نظر گرفت.

مجموعه تراشه در مادربرد

مجموعه تراشه یا Chipset در سیستم، عبارت است از مجموعه‌ای از اجزای الکترونیکی قرار داده شده در یک مدار مجتمع  یا IC که جریان داده‌ها بین پردازنده‌ی اصلی، حافظه و اجزای جانبی را کنترل می‌کند. همچنین چیپ‌ست‌ها معمولا برای کار با سری مشخصی از پردازنده‌های یک یا چند نسل طراحی می‌شوند.

در رایانه‌های x86 رایج به طور سنتی، پل ارتباطی اصلی پردازنده با بقیه‌ی اجزای سیستم از طریق پل شمالی (northbridge) تعبیه شده روی مادربرد صورت می‌گرفت و بنابراین مستقیما ارتباط بین CPU و RAM و گذرگاه‌های پرسرعت متصل به خود مثل شکاف AGP یا PCIe را مدیریت و کنترل می‌کرد و بنابراین نقشی حیاتی و تعیین کننده در سرعت سیستم داشت. اما امروزه پل شمالیِ چیپ‌ست یا مجموعه تراشه به داخل پردازنده منتقل شده تا وظایفِ خود را با تاخیر بسیار کمتر و سرعتِ بیشتر انجام دهد. شرکت ای‌ام‌دی اولین بار این تغییر را با عرضه‌ی پردازنده‌ی Athlon 64 رقم زد و کنترلر حافظه را به داخل پردازنده منتقل کرد. اما برخی عملیاتی که مستقیما توسط پل شمالی قابل انجام نبود،  به پل جنوبی (southbridge) واگذار ‌شد. اجزای کم سرعت‌ترِ سیستم مثل پورت‌های SATA و USB از جمله بخش‌هایی از سیستم هستند که هنوز هم توسط پل جنوبی کنترل می‌شوند و ارتباط پل جنوبی با پل شمالی هم از طریق یک گذرگاه PCI یا جدیدا DMI (مخففی از Direct Media Interface که شباهت زیادی به PCI Express دارد) برقرار می‌شود.

با پیشرفت پردازنده‌ها و ارائه‌ی استانداردهای سریع‌تر، کنترل گذرگاه کارت گرافیکی نیز از وظایف پل شمالی حذف و به درونِ پردازنده منتقل شد. از این‌رو کارت گرافیک نیز می‌توانست مستقیما توسط پردازنده کنترل شود و کارهای کمتری برای پل‌های شمالی و جنوبی باقی بماند. بنابراین سازندگان تصمیم گرفتند وظایف این دو تراشه را در هم ادغام کرده و تراشه‌ی واحدی را برای آن عرضه کنند. این تراشه‌ی واحد امروزه PCH (مخففی از Platform Controller Hub) هم گفته می‌شود و در تمام مادربردهای مدرن با پردازنده‌های جدید به صورت تک تراشه تولید می‌شود، اما هنوز هم استفاده از نام چیپ‌ست برای آن کاملا رایج است. البته در پردازنده‌های موبایلی به تازگی تراشه‌ی PCH هم با پردازنده‌ی اصلی هم بستر می‌شود تا نصب و استفاده از آن در بردهای یکپارچه و فضای محدود هزینه‌ی کمتری داشته باشد.

چیپ‌ست‌های سازگار با اینتل

دوران مدرن پردازنده‌های پرطرفدار اینتل از سال ۲۰۰۸ میلادی و پس از عرضه‌ی سری Core با معماری Nehalem شروع شد. اینتل از همین زمان مجموعه تراشه‌های مورد نیاز برای پردازنده‌های خود را به صورت انحصاری تولید می‌کرد و پردازنده‌های پشتیبانی شده توسط این چیپ‌ست‌ها نیز یک یا دو نسل از آنها در برمی‌گرفتند. در اینجا فهرستی از چیپ‌ست‌های تولید شده برای پردازنده‌های Core را مشاهده می‌کنید.

چیپ‌ست‌های سازگار با ای‌ام‌دی

عصر نوین پردازنده‌های ساخت ای‌ام‌دی از دوره‌ی معرفی سری Ryzen با معماری Zen آغاز شد. قبل از آن هم پردازنده‌های Phenom در مدل‌های مختلف و بر اساس ریزمعماری K10 عرضه شده‌ بودند، اما به دلیل راندمانِ پایین و مصرف بالا توفیق چندانی نداشتند. چیپ‌ست‌های سری 770/790X برای نسل اول و سری 870/970X برای نسل دوم پردازنده‌های سری Phenom تولید شدند. در اینجا فهرستی از چیپ‌ست‌های سازگار با معماری Zen و جدیدتر را می‌بینیم.

قواعد سازگاری پردازنده و مادربرد در کامپیوترهای پی‌سی

در دهه‌های گذشته شرکت‌های ثانویه‌ای مانند VIA بودند که مجموعه تراشه‌های اختصاصی برای پردازنده‌های ساخته شده توسط شرکت‌های دیگر را تهیه و تولید می‌کردند، اما سال‌های متمادی است که اینتل و ای‌ام‌دی هر کدام به صورت مجزا تراشه‌های جانبی سازگار با هر نسل از تراشه‌های خود را نیز تولید می‌کنند. آنچه که برای مصرف کننده در هنگام خرید ضروری است، این است که آگاه باشد چه چیپ‌ست و مادربردی با پردازنده‌ی مدنظرش تناسب دارد و به بیان دیگر، چه چیپ‌ستی از این پردازنده پشتیبانی می‌کند.

مادربرد قدیمی MSI برای پردازنده Pentium III، سوکت 370 و چیپ‌ست معروف Via Apollo PLE133

گاهی اوقات برای هر نسل از پردازنده‌ها بیش از یک مدل مجموعه تراشه ساخته می‌شود که در پشتیبانی از یک سری پردازنده‌های مختص به یک نسل یکسان، اما در امکاناتِ جانبی متفاوت هستند. مثلا در چیپ‌ست‌های اینتل همیشه پشتیبانی از اورکلاک پردازنده و حافظه‌ی اصلی اختصاصا در مدل‌های رده بالا و گران‌قیمت مثل سری Z (مثل Z390/Z490) جای می‌گیرد، بیشترین تعداد پورت‌های SATA و پورت‌های جانبی مثل USB 3.0 را دارند و از اسلات‌های توسعه‌ی بیشتری با سرعت کامل برخوردار هستند. مدل‌های رده میانی بدون قابلیت‌های اورکلاک، اما با تعداد پورت‌های جانبیِ کامل عرضه می‌شوند (H370/H170) و مدل‌های رده پایین (H310/H110) همیشه از کمترین پهنای باند برای لوازم جانبی و هر آنچه که قرار است از طریق پل جنوبی کنترل شود برخوردار هستند.

اما فارغ از رده‌بندی چیپ‌ست‌های تولید شده برای هر نسل از پردازنده‌ها، مهم است که بدانیم برخی چیپ‌ست‌ها برای دو یا چند نسل قابل استفاده هستند، اما در این مورد تابع قاعده‌ای خاص نیستند. مثلا مجموعه تراشه‌های ای‌ام‌دی معمولا از دو یا سه نسل پردازنده‌ها (مخصوصا در نسل پردازنده‌های رایزن) پشتیبانی کرده‌اند، اما سابقه دارد که برخی چیپ‌ست‌های اینتل فقط برای یک نسل و یک سری از تراشه‌ها جوابگو بوده‌اند (مثل Z390 برای نسل نهم پردازنده‌های Core i3-9100 تا Core i9-9900K که از پردازنده‌های نسل دهم مثل Core i9-10900K پشتیبانی نمی‌کنند). برخی از سری تراشه‌ها مثل Z370 و B360 هم از هر دو نسلِ هشتم و نهم پردازنده‌های سری Core پشتیبانی کرده‌اند و حداقل برای دو سال برای آخرین مدل پردازنده‌ها قابل خریداری بوده‌اند.

آخرین نسل از مادربردهای ایسوس با چیپ‌ست Z490 برای پردازنده‌های نسل دهم اینتل و سوکت LGA 1200

با این اوصاف نمی‌توان قاعده‌ای کلی و طولانی مدت برای تشخیص سازگاری چیپ‌ست‌ها با هر سری از پردازنده‌ها در نظر گرفت و همیشه بهترین راهکار هنگام خرید، بررسی سازگاری پردازنده با چیپ‌ست در سایت سازنده‌ی پردازنده و سایت سازنده‌ی مادربرد است. مثلا برای پردازنده‌ای از نسل هفتم مثل Core i3-7100 با جستجو در گوگل و ارجاع به سایت Intel درمی‌یابیم که مادربردهایی که از چیپ‌ست‌های سری ۱۰۰ و ۲۰۰ مثل H170 و Z270 بهره گرفته‌اند، قابلیت راه اندازی و استفاده از پردازنده‌ی ما را دارند، اما این که سری ۱۰۰ که زودتر از پردازنده‌ی ما عرضه شده، روی مادربردِ ما از چه نسخه‌ی از بایوس قادر به پشتیبانیِ پردازنده‌ی ما خواهد بود، دقیقا اطلاعاتی است که فقط در بخش Support همان مدل مادربرد در سایت سازنده قابل فهمیدن است.

بنابراین به‌روزرسانی بایوس مادربرد هم یکی ازمواردی است که معمولا در هنگام خرید پردازند‌ه‌هایی که سال عرضه‌ی آنها جدیدتر از سال عرضه‌ی مادربرد باشد، یکی از گزینه‌های ضروری برای کارکرد درست پی‌سی ما پس از مونتاژ کامل خواهد بود.

کدام مادربردها راندمان بهتری دارند؟

تصوری در بین بسیاری از کاربران رایج است که باعث می‌شود بدون توجه به نیازهای خود، مادربردهای گران‌قیمتی را برای استفاده در پی‌سی انتخاب کنند، با این هدف که بهترین راندمان ممکن را از پردازنده و قطعات دیگر بدست آورند. در گذشته‌های دور که کنترلر حافظه توسط سازندگان متفرقه تولید می‌شد و در بیرون از پردازنده قرار داشت، این موضوع کاملا محسوس و اثبات شده بود، چرا که گاهی اوقات مادربردهای ساخته شده با چیپ‌ست‌های ثانویه و از سازندگانِ دیگر، راندمانِ پایین‌تری نسبت به مادربردهای ساخته شده با چیپ‌ست خود اینتل داشتند. اما سال‌های زیادی است که دیگر این فرمول صادق نیست.

امروزه می‌دانیم که تفاوت بین مادربردهای مختلف صرفا به خاطر امکانات جانبی آنها است و قطعاتی که برای پیاده‌سازیِ این قابلیت‌ها لازم است روی برد استفاده شود. امکاناتی مثل مدار تغذیه‌ی قدرتمندتر برای اورکلاک و قطعات الکترونیکی با کیفیت‌تر برای تحمل حرارت بیشتر، تراشه‌های کنترلی برای تعداد سنسورهای بیشتر، تراشه‌های رمزگشایی Codec صوتی برای کیفیت بالاتر و همین‌طور کنترلرهای نورپردازی RGB که در مادربردهای گران‌تر به تعداد بیشتری تعبیه می‌شود.

نمودار راندمان چند مادربرد Z490 از سازندگانِ مطرح در تست 3DMark و آزمون Time Spy برای دایرکت ایکس 12

اما آن راندمانِ بی‌نظیری که سازندگان سعی دارند برای برخی مدل‌های پرچمدار خود تبلیغ کنند در کجای این تفاوت‌ها وجود دارد؟ واقعیت این است که تفاوت راندمان بین مادربرد ۱۵۰ دلاری و مادربرد ۵۰۰ دلاری در حدی نیست که سازندگان سعی به القای آن دارند. اگر هر دوی این مادربردها و حتی مدل‌های دیگر از سازندگان دیگر را با تنظیمات دقیقا یکسان و تنها یک پردازنده در بنچمارک‌های مختلف تست کنید، خواهید دید که بیشینه‌ی تفاوت عموما در محدوده‌ی ۵ تا ۱۰ درصد خواهد بود و با وجود یکسان نبودن دقیق نتایج، می‌توان راندمانِ کلی را در یک سطح ارزیابی کرد، مگر در مواردی خاص که راندمان ذخیره‌ساز یا یک وسیله‌ی جانبی هم در آزمایش دخیل باشد و یک سازنده‌، مادربرد خود را برای بهترین راندمان با SSD یا دستگاه جانبی خاص بهینه نکرده باشد و یا مشکلِ سازگاری با مدل خاصی بروز کرده باشد.

برخی سازندگان نیز سابقه‌ی طولانی در دستکاری پنهانی تنظیمات و اورکلاک غیر محسوسِ پردازنده‌های نصب شده روی مادربرد خود دارند تا به این شیوه رده‌های بالاتری در نمودارهای بررسی راندمان بدست آورند و خود را برتر از بقیه نشان دهند. یکی از این بهینه‌سازی‌های پنهان را می‌توان افزایش جزئی فرکانس پایه یا BCLK از ۱۰۰ مگاهرتز به ۱۰۰.۴ یا ۱۰۰.۵ مگاهرتز یا حتی بالاتر عنوان کرد که باعث می‌شود فرکانسِ کاری پردازنده به میزانِ محسوسی افزایش پیاده کند. مثلا اگر ضریبِ پردازنده ۴۶ باشد، فرکانسِ کاری آن ۴۶۰۰ مگاهرتز خواهد بود (۴۶ * ۱۰۰)، اما اگر BCLK به ۱۰۰.۵ افزایش پیدا کرده باشد، فرکانس کاریِ پردازنده در اصل ۴۶۲۳ مگاهرتز خواهد بود که در ارقام شاید تفاوت زیاد به نظر نرسد، اما می‌تواند برخی بنچمارک‌ها را حتی با فاصله‌ی ناچیز و غیرمحسوس دستخوش تغییرات کند.

همچنین مقادیر مربوط به محدودیتِ مصرف توان یکی دیگر از مشخصه‌هایی است که برای هر مدل به صورت مجزا از سوی سازنده‌ی پردازنده تعیین می‌شود، اما پیاده‌سازی آن برعهده‌ی سازنده‌ی مادربرد است. در این شیوه‌ی بهینه‌سازی که از نگاه برخی کارشناسان یک نوع Cheat هم محسوب می‌شود، محدودیت زمانی و مقداریِ مصرف توان در فرکانس‌های بالا که Power limit خوانده می‌شود، بر اساس تصمیم سازنده‌ی مادربرد به مقادیر بالاتر یا حتی نامحدود تبدیل می‌شود. مثلا اگر پردازنده‌ی ۱۲۵ واتی بخواهد در فرکانسِ توربو و با تمام هسته‌های فعال خود کار کند، توان آن به بالای ۲۰۰ وات خواهد رسید که تحملِ این میزان توان در طولانی مدت برای پردازنده در نظر گرفته نشده است، بنابراین فرکانس‌ کاری باید در مدت کوتاهی تا حدی کاهش یابد که به سطح توانِ در نظر گرفته شده برای آن نزول کند. اما سازندگان مادربرد می‌توانند محصولاتشان را طوری تنظیم کنند که میزان در نظر گرفته شده برای Power Limit یا به طور اختصار PL نامحدود باشد و پردازنده در این شرایط هیچ‌گاه در طول زمان به سطح پایین‌تر کاهش پیدا نکند و به این شکل راندمانِ بدست آمده نیز بسیار بالاتر به نظر برسد که البته بالاتر هم هست، اما پیامدهایی دارد.

بزرگترین پیامدِ این بهینه‌سازی آشکار یا پنهان افزایش مصرف برق و افزایش حرارت و در نتیجه احتمال ناپایداری در کارکرد پردازنده خواهد بود که البته همیشه تنظیماتی در بایوسِ مادربردها برای غیر فعال‌سازی این تغییرات و مطابقت با مدل مرجع سازنده‌ی CPU وجود دارد، اما بسیاری از کاربران از این تفاوت‌ها بی‌اطلاعند و تنها از بالا بودن دمای پردازنده در هنگام بار سنگین شکایت می‌کنند و به اشتباه اینتل یا ای‌ام‌دی را مسئول آن قلمداد می‌کنند.

در مجموع چیزی که بیش از همیشه در هنگام انتخاب مادربرد و چیپ‌ست مناسب برای ما اهمیت دارد، این است که به اولویت‌ها و نیازهای کاربردی خود در کار با سیستم توجه کنیم. این که آیا اورکلاکِ پردازنده را مدنظر داریم یا خیر، آیا استفاده از RAM با فرکانس بالاتر از استاندارد سازنده به افزایش راندمان ما در نرم‌افزار خاص کمک می‌کند یا خیر؟ چه تعداد شکاف‌های توسعه روی مادربرد نیاز داریم؟ یا به کیفیت خروجیِ آنالوگ کارت صدای مادربرد حساس هستیم؟ چه تعداد پورت USB پرسرعت نیاز داریم؟ آیا به وجود کنترلر نورپردازی RGB تمام رنگی برای فن‌های دارای این قابلیت نیاز داریم؟ چه تعداد از فن‌های کیس باید توسط کانکتورهای تنظیمِ فن روی مادربرد کنترل شوند؟ اینها همه سولاتی است که باید قبل از خرید مادربرد و در هنگام بررسیِ مشخصات مدل‌ها در نظر گرفته شوند. ضمن این که ترجیحاتی مانند آشنایی و تجربه‌ی کار بیشتر با بایوسِ یک سازنده یا قابلیت استفاده از تنظیمات پیشرفته در بایوس سازنده‌ی دیگر هم می‌تواند کاربران را به خرید محصول یکی از برندهای معتبر سوق دهد.

---