SoC主機板應用效能剖析 湊整台萬元有找，你買是不買？

晶片組分久必合

以前這類處理器和主機板結合的產品，絕大多數僅是將原本放在大張ATX主機板上的零件濃縮至Mini-ITX的尺寸上，導致主機板上的零件分布相當混亂，經常是哪邊有空間就塞哪邊，無所不用其極。

受惠於半導體製程逐漸微縮的影響，過去需要額外分出北橋、南橋晶片的設計，將北橋納入處理器封裝之後，就僅剩下南橋在主機板上，負責儲存、周邊I/O相關的工作。當然在AMD Athlon 64時代整合北橋的主要原因並不是為了省下主機板佈線面積，而是為了更低延遲、更高效能而整合的，卻也為未來的高度整合開啟契機。

之後更進一步，甚至連南橋也整合進了處理器封裝內，讓主機板完全變成I/O板，功能只剩下供電調整和從處理器封裝上拉出線路。這種產品有個大家熟悉卻又不太了解的名字：SoC（System on Chip）。

▲AMD部分採用較傳統的ZIP插槽，目前市面上有4款處理器可供選擇。

包山包海的SoC

如果讀者曾經開發過程軟體程式，可能或多或少都曾聽過SoC這個名稱，SoC不像現代電腦系統這麼複雜，基本上在1個晶片內，包含了處理器、記憶體控制器、唯讀記憶體、匯流排、交換器、I/O控制器等，體積小、效能簡單、可執行不複雜的程式。如果是較為簡單的應用形式，SoC晶片封裝過後直接焊在1片電路板上，電路板僅拉出數根用以供電、控制、感測的I/O接腳，整個開發套件能夠縮小至USB隨身碟的大小，價格也不貴。如果想要控制更多的周邊或其它功能，僅需將這個SoC小套件放在1片許多I/O針腳的擴充板上即可。更複雜的功能，則此片I/O擴充板上還可加放許多晶片，作為周邊裝置和SoC之間的橋樑。

此外就是行動裝置興起，手機或是平板內部的那顆處理器也是SoC架構，整合CPU、GPU、記憶體控制器、匯流排、多媒體解碼器、訊號處理器、其它特化過後的處理單元……等，有時甚至還放入了無線通訊所需的基頻處理器。不過由於此類SoC的應用通常記憶體空間需求較高，因此除了供CPU使用的快取記憶體之外，通常不會整合系統記憶體，而是例外以PoP（Package on Package）焊在SoC上頭。

此類SoC還有個專屬的名稱為應用處理器Application Processor，因為它們和傳統的SoC只運作寫死在晶片上的程式不同，可隨時擴充應用程式而擁有不同的功能。

Bay Trail和Kabini

目前存活下來可製作x86 CPU的廠商有3家：AMD、Intel、VIA，但在一般消費零售市場上很難看到VIA的產品，也就是說消費者能夠買到的x86產品僅剩AMD、Intel而已。而這2家原先的SoC產品規劃都是從筆記型電腦開始的，AMD從應用在輕薄筆電上的Kabini出發，而Intel則是從屍骨已寒冷許久的小筆電和MID開始。

本次專題的主軸AMD AM1平台和採用Intel Celeron J1900的主機板，皆搭載雙方較新的SoC產品（Intel另有將處理器和南橋封裝在一起的SoC產品）。AM1平台直接採用先前的Kabini，CPU部分採用Jaguar架構、GPU採用和Radeon HD 7000相同的GCN核心。AMD選擇不將處理器焊在主機板上，反而是選擇了原先稱為FS1b，現稱AM1的插槽安裝，目前共推出Athlon 5350、Athlon 5150、Sempron 3850、Sempron 2650共4顆，Athlon開頭型號皆為四核CPU、Sempron開頭則為雙核CPU，其搭配的GPU GCN核心數量固定，但時脈依據數字大小依序遞減。

Intel的Bay Trail就精彩得多，因為Intel將Bay Trail分成T、M、D 3種子型號，Bay Trail-T主攻平板或2合1市場，Bay Trail-M主攻行動市場，而Bay Trail-D就專精在桌上型電腦市場，本篇主角之一Intel Celeron J1900就屬於Bay Trail-D，其餘還有同樣為四核CPU但時脈較慢的J1850，以及雙核心的J1800、J1750。Bay Trail的CPU微架構採用大幅更新的Silvermont，由過去的循序執行in-order變更成亂序執行out-of-order，效能上有長足的進步。GPU部分也擺脫過去外來的PowerVR，改採和Ivy Bridge相同世代的顯示核心，執行單元EU共有4組。同時，Intel是採用直接焊死在主機板上的做法，未來無法再升級或是降級。

▲Intel Celeron J1900的真身，不像目前行動版Haswell的多晶片封裝，處理器和周邊I/O部分皆在同個晶片上。

注意記憶體類型

AMD AM1平台比較單純，所有的型號皆為單通道記憶體控制器，除了最低階的Sempron 2650最高僅支援DDR3-1333之外，其餘3款型號皆支援DDR-1600，記憶體電壓則是支援標準的1.5V，也就是說使用者可拿過去淘汰下來的記憶體模組安裝，不必特地購買低電壓版記憶體模組。

Intel Celeron J1900則是具備有雙通道記憶體控制器，但最高有效時脈僅能支援至1333MHz，且必須為1.35V低電壓的DDR3L-1333記憶體模組，再加上目前台灣市場買得到包含Celeron J1900的主機板，其記憶體插槽形式大部分都做成常見於筆電的SO-DIMM，因此使用者在絕大多數的時候必須掏錢購買新的記憶體模組。這種狀況對於此種便宜組裝電腦很吃虧，記憶體的價格佔整台電腦售價的比例偏高。

不過實際使用Asus J1900I-C這塊主機板，裝上一般的1.5V記憶體模組，在BIOS post畫面會出現建議將1.5V記憶體模組更換為1.35V的警告，但在進入BIOS將警告關閉之後，系統卻也正常的運作，沒有其它的錯誤發生，部分廠商甚至還將同時支援1.35V和1.5V記憶體模組的功能做為賣點宣傳。

筆者認為購買情況可以分成2種討論，第一種就是身邊已有1.5V的SO-DIMM記憶體模組，那麼在購買此類主機板時可先將記憶體排除，裝機之後看看運作有沒有異常，沒有錯誤就算是賺到，無法正常運作再去購買也不遲。第二種就是身邊沒有DDR3 SO-DIMM記憶體模組的買家，請記得購買1.35V低電壓版，1.5V版就不要去碰，以求最大相容性。至於需不需要購買到2條記憶體組成雙通道，端看使用者的應用需求，之後的應用測試部分將談到記憶體組態所造成的差異。

▲Intel表定Celeron J1900僅能支援1.35V的DDR3記憶體，但實際狀況依各家主機板而定。

（後面還有：SoC平台 4 大應用方向）