Unklarheit beim Lanesharing

[Nasreddin]

Hi, ich bin ja auf der Suche nach nem mATX Board. Da es dazu ja wenig Infos gibt, habe ich mal ein paar Handbücher gewälzt und jetzt eine Frage zum Lanesharing, bei der Ihr mir vielleicht weiterhelfen könnt: Brauchen USB-Ports und normale SATA III-Ports auch "Lanes"?

Konkret geht es hier um das "MSI B150M Night Elf", dass sich laut Handbuch so darstellt:

So wie ich das verstehe sind der RAM und die Grafikkarte über ihren x16(Elektrisch: x16) Slot ist ja garanitert immer 100%ig angeschlossen.
Alle anderen Anschlüsse laufen über den PCH von B150 mit seinen 8 Lanes. Hier nehmen der 2te x16(x4) Slot sowie die anderen beiden x1 Slots insgesamt 6 Lanes in Anspruch. Blieben dann im extremfall für die USB/SATA/LAN/SOUND-Schnittstellen nur noch 2 Lanes übrig?
Ich hatte auch Kontakt mit dem Support, dabei entstand bei mir der Eindruck, es würden nur 6 der 8 Lanes benutzt und die anderen Schnittstellen wären irgendwie anders angeschlossen. (Vielleicht mit *magic*?)

Was würde denn passieren wenn ich im theoretischen Extremfall alle PCIe Slots belege sowie 6x SATA-Festplatten, 6x USB 3.1-Geräte und 6x USB 2.0-Geräte anschließen würde? Würde deren Bandbreite dynamisch nach Bedarf bereitgestellt werden, oder fallen manche Ports aus? Der Support klingt nach ersterem. Falls das zutrifft, wie realistisch wäre eine limitierung der Bandbreite in einem solchen Extremfall bzw. wo liegt die Kapazitätsgrenze?


Nach meinem bisherigen Verständnis sollte das Mainboard problemlos mit einer Grafikkarte, 2 SATA-Platten, 4 USB 2.0 Geräten, 2 USB 3.0 Geräten, LAN sowie dem Sound klarkommen und darüberhinaus auch eine Erweiterung von M.2 (x4) und ggf einer x1 Karte verkraften oder?

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Schema des "MSI B150M Night Elf" in besserer Auflösung:

 

[DARPA]

Nun wenn man Lane als elektrische Verbindung zwischen Controller und Verbraucher sieht, dann benötigt alles eine Lane.

Typischerweise hat jeder Chipsatz einen gewissen Grundumfang an nativen Anschlussmöglichkeiten (z.B. Anzahl SATA, USB, LAN, Sound). Dieser unterscheidet sich zwischen den einzelnen Chipsätzen. Das was nun immer als Anzahl der Lanes angegeben wird, bezieht sich normal nur auf Verbindungen zu PCIe Anschlüssen. Das heisst, rein theoretisch kann man alles Anschlüsse des Grundumfangs gleichzeitig nutzen.

Nun kommt aber Lanesharing ins Spiel. Es kommt vor, dass sich gewisse Verbraucher Bandbreite teilen müssen, z.B. aktuell bei Z170 bei manchen Boards M2 und SATA Port. Da heisst es dann entweder oder. Dieses Sharing kann verschiedene Kombinationen haben und wird nicht immer vollständig und übersichtlich durch die Boardhersteller angegeben.

Wenn man im Extremfall alle Anschlussmöglichkeiten belegt, aber insgesamt nicht genügend Verbindungen zur Verfügung stehen, dann laufen einfach nicht alle Geräte. Hier gilt dann wieder entweder oder (Ausnahme: PCIe Lanes von der CPU zu den GPUs). Gemäß Layout haben dann gewisse Anschlüsse Vorrang vor anderen, falls doppelt belegt ist. Teilweise kann man das dann im Bios einstellen.


Das Thema ist sehr komplex und ich hoffe, das stimmt auch alles soweit was ich geschrieben hab. Aber im Zweifelsfall wird sich bestimmt Torsten noch melden

 

[PCGH_Torsten]

Ich hatte auch Kontakt mit dem Support, dabei entstand bei mir der Eindruck, es würden nur 6 der 8 Lanes benutzt und die anderen Schnittstellen wären irgendwie anders angeschlossen. (Vielleicht mit *magic*?)

Sound-PHYs nutzten in der Tat eine eigene, spezielle Schnittstelle und der B150 verfügt über HSIOs, die nur USB 3.0 oder nur SATA können. Über deren genaue Anzahl schweigt sich Intel leider bis heute aus, aber sechs reine USB-3.0-HSIOs sind bereits beim Z170 gegeben. Auch der I219-V nutzt eine modifizierte PCI-Express-Schnittstelle, die in frühen Gerüchten zum B150 von den PCI-Express-fähigen HSIOs getrennt dargestellt wurde. USB 2.0 erfordert ohnehin keine HSIOs.
Mangels B150-Testmuster kann die Aussage des Supports nicht überprüfen, halte es aber für möglich, dass alle Schnittstellen zeitgleich funktionieren. Limitierungen zwischen den angeschlossenen Geräten würde ich nicht erwarten, die Bandbreite zwischen PCH und CPU (einschließlich Grafikkarte und Hauptspeicher) ist aber auf PCI-Express-3.0-Niveau begrenzt. Gleichzeitiges Lesen von einer guten PCI-E-×4-SSD und mehreren SATA-Laufwerken könnte die verfügbare Bandbreite sprengen. Dieses Problem tritt aber bei allen Sockel-1151-PCHs auf und dürfte akademischer Natur sein, solange Intel SSD 750 & Co nicht deutlich im Preis sinken.

 

[Nasreddin]

Vielen Dank für diese fachkundige Antwort Ohne dich würde ich warscheinlich immer noch herumrödeln.

So wie es ausschaut habe ich nu endlich mein neues mATX MoBo gefunden, zumindest mit dem Cashback ist es für gerade mal 67€ nen echt attraktives Produkt, mit bei mATX seltenem USB 3.1 und gutem Sound, das genau alles abzudecken scheint, was ich benötige und ich somit keine ungenutzten Features mitbezahle.

Vielleicht kommt ja irgendwann auch ein mATX- bzw B150-Test in der PCGH? Wobei ohne Cashback stünde es in Konkurrenz mit den H170 Mainboards. Die fangen ja auch so ab 85€ an.

 

[PCGH_Torsten]

Wenn wir das nächste Mal Sockel-1151-Mainboards testen werde ich nach Möglichkeit B150 und H170 unterbringen, idealerweise auch noch C236. Ich weiß aber nicht, wann das sein wird – zum Zeitpunkt des letzten Tests kamen gerade die ersten H170-Mainboards auf den Markt, waren aber kaum billiger als die einige Wochen älteren Z170.
µATX ist eher ein Thema für ein getrenntes Special, wenn Stö passende Gehäuse testet. Im direkten Vergleich mit großen Modellen würden sie sonst immer den kürzeren ziehen.

 

[Erzo]

Hallo Torsten Hallo Liebe Community

Bei mir am Heimischen Rechner hat sich nun ein ähnliches Problem aufgetan und ich frage mich ob es überhaupt möglich ist meine Grafikkarte über x16 anzubinden und meine ganzen Erweiterungskarten mitzunuten.
Mein Setup Sieht zur Zeit so aus.

Mainboard: Maximus 6 Extrem

Daran angeschlossen sind folgende Komponenten.
1.Soundkarte: Xonar Phoebus
2.TV-Karte: TBS-6928Se
3.Grafikkarte: GTX 980
4.PCI-E SSD: RAIDR Express PCIe SSD

Ich bin mir nicht sicher, da überall zu lesen ist, mann soll für Single GPU Betrieb den obersten Slot1 nuten, dieser läuft aber nur mit x8 wenn noch andere Karten angeschlossen werden, der Slot 2A Scheint doch ein Slot zu sein der Immer mit x16 angebunden ist oder?
Kann ich also nun meine Grafikkarte in den Slot 2A stecken und über x16 anbinden, während die anderen Karten in den Slots 1,3,4 über x8 angebunden sind?
oder Funktioniert das ganze nur wenn alle Karte Grafikkarten sind?
Ich würde es ja einfach ausprobieren aber will nicht extra die Waku ausbauen etc, desshalb Hoffe ich ihr könnt mir hier helfen

Anbei noch ein Link, zum Bild vom Mainboard.
http://www.nexthardware.com/repository/recensioni/823/immagini/MAximus-VI-Extreme-Slot-PCIE.jpg

Vielen Dank schonmal und einen Schönen Sonntag euch allen

 

[PCGH_Torsten]

Ohne das Board im Detail zu testen kann ich keine 100-prozentig sichere Antwort geben. Aber die exotische 8/16/8/8-Konfiguration kenne ich sonst nur von einem anderen Mainboard (EVGA Z170 Classified) und ich kann mir auch keine alternative Umsetzung vorstellen. Das Routing würde dann wie folgt aussehen:
1. 8 CPU-Lanes gehen fest an Slot 1
2a. die anderen 8 CPU-Lanes gehen an Slot 1, alle anderen mechanischen ×16 liegen brach
2b. die anderen 8 CPU-Lanes gehen an Slot 2B, weitere mechanische ×16 liegen brach
2c. die anderen 8 CPU-Lanes gehen an einen 40/48-Port-PLX-Switch, von diesem gehen 16 Lanes zu Slot 2A und je 8 Lanes zu Slot 3 und 4. Slot 2B liegt brach.
3. Unabhängig hiervon wird der ×4-Slot mit 4 Lanes des PCH versorgt

In diesem Beispiel ist 2a die einzige Konfiguration, in der eine Grafikkarte mit durchgängig 16 Lanes an die CPU angebunden ist – das wäre somit die empfehlenswerteste Single-GPU-Konfiguration. Allerdings kann dann neben der Grafikkarte nur noch eine Erweiterungskarte im ×4 genutzt werden.
2b ist in diesem Beispiel die einzige Konfiguration, in der zwei Grafikkarten direkt mit der CPU verbunden werden (mit je 8 Lanes) und wäre deswegen für Dual-GPU-Betrieb zu empfehlen. Auch hier steht zusätzlich nur der ×4 zur Verfügung.
Konfiguration 3c ermöglicht weiterer Hardware den Zugriff auf die zweite Gruppe von 8 Lanes. Das ist nett für den Einsatz vieler Karten, aber es bedeutet für die erste GPU immer die Einschränkung auf 8 Lanes und für die zweite GPU immer die Beschränkung auf 8 Lanes und zusätzlich die Latenz des PCI-E-Switches.

Sollten diese Annahmen auf das Maximus VI zutreffen, so würde ich für die gewünschte Konfiguration den Einbau der Grafikkarte in den ersten ×16 empfehlen. Die Verteilung der restlichen Karten ist quasi egal (ausgenommen des inaktiven B2), denn alle Slots sind mehr als schnell genug angebunden und keiner der Slots direkt an die GPU. Optimal ist das nicht, aber die gewünschte Erweiterungskonfiguration passt einfach schlecht zum Maximus VI Extreme. Genaugenommen passt sie zu sehr wenigen Sockel-1150-Mainboards, denn der PCH bietet maximal 8 PCI-Express-Lanes und eine wird zwingend für LAN benötigt. Bei Nutzung der 16 CPU-Lanes allein für die GPU bleiben also nur 7 Lanes und davon benötigen die Erweiterungskarten 4+1+1. Das lässt sehr wenig Spielraum für Zusatzcontroller und zusätzliche USB-3.0-Ports. Unter den von mir getesteten Mainboards bietet nur das Asus B85 Pro Gamer die gewünschte Konfiguration. Alle anderen Mainboards haben entweder weniger als zwei ×1-Slots oder keinen sharing-freien ×4-Slot via PCH. (Nur zur Warnung: Das gilt übrigens auch für das Z97 Pro Gamer. Auf den ersten Blick fast baugleich zur B85-Ausführung nutzt es die Flex-I/O-Fähigkeiten des Z97, um zwei PCI-Express-Lanes in zwei zusätzliche USB-3.0-Ports einzutauschen. Im Gegenzug sharen die ×1-Slots mit dem ×4)

 

[Erzo]

Super, danke für die Schnelle Antwort.
Dann steckt bei mir schon alles wo es hingehört