Установка процессора Xeon под сокет 1151 на обычную материнскую плату

Компания Intel в период с 2015-го по 2018-й годы выпустила большое количество различных процессоров для сокета 1151 (он же Socket H4):

Несмотря на схожесть этих процессоров, в штатном режиме невозможно использовать CPU 6/7-го поколений на материнских платах, предназначенных для процессоров 7/8-го поколений (и наоборот, использовать более старые процессоры на новых motherboards).

Возможно, свой вклад в технический прогресс внесли коварные маркетологи, что подтверждается невозможностью прямого использования серверных моделей процессоров (Xeon-в) под сокет 1151 на обычных материнских платах. Основным препятствием для этого является отсутствие поддержки нужных процессоров в BIOS материнских плат.

Физически все процессоры под Socket 1151 отличаются не столь сильно, поэтому многие материнские платы с хорошей системой питания могут быть программно модернизированы под нужный CPU.

Хотя процессоры Intel шестого-девятого поколений выпускались достаточно давно, их производительности до сих пор хватает для большинства пользователей. Сравнив их цену с современными моделями, многие останавливают свой выбор на старых добрых 1151-х моделях. Особенно привлекательно в этом отношении выглядят серверные процессоры Xeon, так они не пользуются большим спросом на вторичном рынке. Продвинутые юзеры могут модернизировать свою материнскую плату (ее BIOS) под такой CPU.

Модифицировать BIOS материнской платы под серверный процессор Intel для 1151-го сокета можно с помощью бесплатной программы CoffeeTime и программатора, например, RT809F. Кроме того, она позволяет модернизировать код BIOS для установки CPU Intel восьмого и девятого поколений Coffee Lake (Socket 1151 v2) на материнские платы, изначально предназначенные для работы с процессорами шестого и седьмого поколений Skylake и Kabylake (либо наоборот).

Различия между назначением контактов процессоров Intel шестого — девятого поколений

Сокет процессоров Intel LGA 1151 всех поколений на материнских платах одинаков:

Все процессоры для сокета 1151 имеют схожее назначение контактов, хотя CPU под Socket 1151v2 (восьмое-девятое поколения) имеют больше задействованных контактов, чем модели под Socket 1151v1.

Фотография контактов процессора Intel Core i7-6700K (шестое поколение Skylake):

Фотография контактов процессора Intel Core i7-8700K (восьмое поколение Coffee Lake):

Официально отсутствие обратной совместимости с платами на чипсетах Intel 100-й и 200-й серий связано с переработанной схемой питания новых процессоров, призванной обеспечить стабильную работу и разгон шестиядерных процессоров Intel 8-ой и 9-ой серии.

Во втором варианте сокета LGA 1151 за счет сокращения зарезервированных контактных площадок (RSVD) увеличено число контактных площадок Vss (земля) и Vcc (питание процессора):

• Vss – было 377, стало 391 (на 14 больше);
  
• Vcc – было 128 шт, стало 146 (на 18 больше);
  
• RSVD – было 46, стало 25 (на 21 меньше).
  

Сравнение контактов LGA 1151 socket layout для Intel CPU 6/7 и 8/9 поколений (Socket 1151 v1/v2):

Сравнение назначения контактов процессоров Intel для cокета 1151 разных поколений показывает, что серьезных различий между ними нет. Сокеты LGA 1151 версии один (процессоры SkyLake и Kaby Lake) и LGA 1151 версии два (Coffee Lake и Coffee Lake Refresh) отличаются двумя группами контактных площадок:

Назначение пинов в первой группе модифицированных контактных площадок сокетов LGA 1151 первого и второго поколений:

Различия во второй группе контактных площадок сокетов LGA 1151 первого и второго поколений:

Благодаря отсутствию серьезных отличий, в большинстве случаев отпадает необходимость проведения какой-либо аппаратной модернизации материнской платы/процессора для использования теоретически невзаимозаменямых процессоров на одной и той же плате.

Правда, для установки процессоров Coffee Lake (кроме ревизии BO) на платы, рассчитанные под CPU 6/7-го поколений необходимо делать pinmod:

В каждом конкретном случае рекомендуется внимательно изучить богатый опыт моддеров по модернизации, которым изобилует земля наша интернет.
Особый интерес при апгрейде компьютера вызывает установка серверного процессора Xeon на обычную материнскую плату. Эти процессоры не имеют встроенного графического адаптера, зато у них увеличен объем быстродействующего кэша и, как правило, выше рабочая частота.

Цена на сравнимые по производительности «гражданские»и серверные процессоры отличаются в разы.

Например, CPU Intel Xeon E3-1220 или 1230 поколения Sky Lake на Aliexpress можно купить практически за копейки, всего за несколько долларов:

Сравнимый по производительности обычный процессор Intel i5-7400 стоит около 40 USD (в восемь раз дороже!):

Помимо разницы в цене, серверный процессор Intel Xeon E3-1220 v5 имеет производительность большую, чем Intel i5-7400 (за счет увеличенного на 2 мегабайта кеша).

Дешевизна серверных процессоров под сокет 1151 связана с неудобством модернизации BIOS материнской платы под «несовместимый» CPU, прежде всего, необходимостью использовать программатор для прошивки «обработанной напильником» версии (штатная программа прошивки от материнской платы обычно отказывается работать с пиратской версией BIOS).

Для некоторых людей процедура прошивки BIOS программатором является слишком сложной, им рекомендуется прибегнуть к помощи друзей или сервисного центра.

Имея прямые руки и программатор, процедуру модернизации можно произвести самостоятельно. Автором данной статьи была успешно произведена модернизация компьютера с материнской платой Gigabyte GA-Z170X-Gaming 7 и относительно слабеньким процессором Intel Core I5-6400T на серверный CPU Intel Xeon E3-1220 v5, что дало +35% производительности (по данным сайта technicalcity):

Аналогичную процедуру можно осуществить и для установки процессора Intel шестого-седьмого поколения в материнскую плату восьмого-девятого поколений (или наоборот при использовании пинмода), а также для модификации кода BIOS под CPU от ноутбука.
Эта работа вполне оправдана тем, что стоимость процессоров отличается в разы, хотя они имеют сравнимую (или лучшую) производительность и энергопотребление.

Установка серверного процессора Xeon E3-12xx v5 на десктопную материнскую плату

Для установки серверного процессора на обычную материнскую плату нужно:

• тщательно подготовиться к процедуре, внимательно изучив теорию, включая данную статью и множество материалов, имеющихся в интернете/Youtube;
  
• скачать BIOS модернизируемой материнской платы с сайта производителя;
  
• скачать программу CoffeeTime_0.99 (работает в Windows);
  
• модернизировать BIOS под свой процессор;
  
• сохранить рабочий BIOS, прошить модифицированную микропрограмму в микросхему Flash BIOS материнской платы с помощью программатора:
  
• проверить работоспособность компьютера с вновь установленным серверным процессором.
  

Далее для справки приводятся изображения действий, совершаемых при подготовке материнской платы Gigabyte GA-Z170X-Gaming 7 для установки процессора Xeon E3-1220 v5. Без этих манипуляций компьютер с серверным процессором не стартует (включается на пару секунд и уходит в режим «компьютерной Нирваны»).

Скачиваем архив с BIOS материнской платы Gigabyte GA-Z170X-Gaming 7 rev. 1.1 на сайте производителя:

Разархивируем содержимое и берем из полученной папки файл BIOS под названием Z170XG7.22m. Открываем его в программе CoffeeTime_0.99 и нажимаем кнопку Continue:

Ждем обработки микропрограммы, нажимаем на многоточие в поле CON и выбираем корпоративную версию служебно-шпионского кода Managment Engine, например, релиз 11.7.0.3307, нажимаем кнопку Replace:

После нажатия кнопки Replace появится всплывающее окно, в котором нужно согласиться с условиями лицензии:

Отключаем проверку подсистемы Intel ME, переключая кнопку Enabled в положение Disabled:

После этого обновляем значения VBIOS и GOP (для Legacy и UEFI версий BIOS соответственно). Для этого последовательно нажимаем на многоточие в полях OROM и GOP, а затем на кнопку Replace:

После этого в поле Patches в строках с красными значениями нужно последовательно нажать кнопки Patch:

На вкладке Extra можно активровать несколько дополнительных опций, преимущественно связанных с работой памяти.

После этого нужно сохранить модифицированный BIOS и прошить его на микросхему флеш-памяти программатором. Для этого можно использовать подходящую для корпуса микросхемы «прищепку» или специальный адаптер, либо выпаять микросхему и обновить ее прошивку в более удобных условиях.

Модуль SPI Programmer Support  обеспечивает более качественный контакт программатора с микросхемой, но стоит дороже, чем прищепка:

Перед прошивкой обязательно нужно проверить по Datasheet вольтаж, с которым работает чип памяти (1.8 или 3.3 вольт) и, при необходимости, использовать переходник.

После успешной прошивки серверный процессор в компьютере будет радовать пользовтаеля увеличенной производительностью за небольшие деньги: