AMD Ryzen 3000 Threadripper: luxe moederborden getest

Met de moederborden voor de nieuwe high-end Ryzen 3000 Threadripper processors van AMD bouw je een extreem krachtige desktop-pc met 32 cores en meer. Je kunt er meerdere grafische kaarten en snelle ssd’s op aansluiten. En de eerste moederborden met USB 3.2 Gen 2×2 en Wi-Fi 6 zijn er.

AMD heeft met de Ryzen Threadripper 3000 de performance van desktopprocessors niet alleen naar een verbluffend hoog niveau getild, maar meteen ook het hele platform flink bijgewerkt. De derde generatie high-end cpu’s vergen wel nieuwe moederborden met de sTRX4-socket en een TRX40-chipset. Je beschikt dan over allerlei nieuwe functies en snelle interfaces, zoals PCI Express 4.0, USB met 20 Gbit/s en 10-Gbit-ethernet.

Voor onze test hebben we vier TRX40-moederborden geselecteerd: de Asrock TRX40 Creator, Asus ROG Zenith II Extreme, Gigabyte TRX40 Aorus Master en MSI Creator TRX40. Ze hebben allemaal acht slots voor geheugenmodules, waarmee maximaal 256 GB DDR4-ram mogelijk is. Verder hebben ze vier PEG-slots voor grafische kaarten, minstens 6 × SATA 6G, en drie of meer M.2-poorten voor NVMe-­ssd’s. Alle ­geteste moederborden hebben twee netwerk­poorten en daarnaast een wifimodule die de ­nieuwste ­draadloze ­standaard 802.11ax (Wi-Fi 6) ondersteunt.

Spanningsconverters met 8 of 16 fasen leveren voldoende energie om de Threadripper-cpu’s van 280 watt Thermal Design Power stabiel te laten draaien, ook als je ze overklokt (bijvoorbeeld met de Ryzen Master Tool). Alle geteste moederborden beschikken bovendien over de inmiddels verplichte rgb-ledstrips. Van meer praktische waarde zijn de diagnosedisplays die ondersteuning bieden als er bootproblemen zijn en vertellen of die veroorzaakt worden door de cpu, het geheugen, de grafische kaart of de opslagmedia.

Voor die uitgebreide uitrusting moet je wel behoorlijk diep in de buidel tasten. De prijzen van de moederborden liggen tussen de 500 en 815 euro. Daarmee zal de doelgroep voor deze moederborden met uit name hardware-fans en (semi)professionele gebruikers bestaan. Sinds kort wordt die doelgroep door pc-fabrikanten omschreven als ‘creators’.

Met de Threadripper 3000 en de TRX40-chipset heeft AMD praktisch alles vernieuwd: alle 64 PCIe-lanes van de cpu samen met de 24 lanes van de chipset, die ook wel als Platform Controller Hub (PCH) wordt omschreven, werken nu in de PCI-Express 4.0-­modus. De eerste ssd’s en grafische kaarten die dat onder­steunen zijn inmiddels al verkrijgbaar, zoals de Radeon RX 5700 (XT) en RX 5500 (XT). De interface is back­wards compatibel, zodat apparaten met een oudere PCIe-versie ook zonder problemen op TRX40-­moederborden draaien.

Alle Threadripper-processors hebben naast een PCIe-root-hub een andere controller voor chipsetfuncties zoals usb en sata 6G. Bij de Threadripper 3000 zijn die samen met de geheugencontroller naar een aparte chip in de processor verplaatst (I/O-die). De snelheid van de vier usb-poorten in de cpu en de acht poorten in de chipset stijgt naar 10 Gbit/s, wat ook wel USB 3.2 Gen2 wordt genoemd. De moederbordfabrikanten verbinden echter niet altijd alle poorten daarmee, waardoor die maximaal maar 5 Gbit/s halen.

De TRX40-chipset is geen directe opvolger van de X399-chipset van het oude Threadripper-platform, maar is volledig nieuw ontwikkeld. Om resources te besparen, gebruikt AMD een 14nm-variant van de I/O-die van de Ryzen 3000 met uitgeschakelde geheugen­controller. In tegenstelling tot de nauw verwante X570-chipset van het AM4-platform, activeert de chipsetfabrikant echter alle 24 PCIe 4.0-lanes. Acht van die lanes dienen voor het koppelen van de chipset met de processor. Vergeleken met zijn voorganger waarbij de data-uitwisseling nog over vier PCIe 3.0-lanes liep, resulteert dit bij het nieuwe platform in een verviervoudiging van de overdracht van 4 naar 16 GB/s.

Als representant van het TRX40-platform hebben we met de Asus ROG Zenith II Extreme onderzocht hoe snel de cpu en chipset in de praktijk data uitwisselen. De gecombineerde transferrate van drie PCIe 4.0-ssd’s die met de chipset zijn verbonden, kwam uit op 11 GB/s, terwijl ze individueel 5 GB/s halen. We hebben ook een test uitgevoerd met zes NVMe-ssd’s, waarbij de data via de PCIe-aansluitingen naar de processor lopen. Daar haalden we een cumulatieve doorvoer van 30 GB/s. Het is mogelijk dat daar nog meer uit te halen is, maar we hadden slechts zes PCIe 4.0-ssd’s tot onze beschikking.

TRX40-platform: Ryzen Threadripper 3000

AMD heeft bij de derde generatie Threadripper-cpu’s het platform volledig gereviseerd: alle PCI-Express-lanes werken nu in de PCIe 4.0-modus. Dankzij acht PCIe 4.0-lanes is de datatransfer tussen de Threadripper-cpu en TRX40-chipset verviervoudigd ten opzichte van de voorgangers.

De TRX40-chipset stelt ook vier SATA-6G-poorten ter beschikking en acht USB 3.2 Gen2-poorten voor randapparaten. Daarnaast zijn er ook nog twee USB 2.0-poorten. Van de 16 PCIe 4.0-lanes voor aanvullende chips en uitbreidingskaarten kunnen de moederbordfabrikanten er acht naar keuze voor PCIe 4.0 of SATA 6G gebruiken, om bijvoorbeeld beide typen voor M.2-ssd’s te kunnen ondersteunen.

Afhankelijk van de constructie van het moederbord werkten beide opties echter niet tegelijkertijd. In sommige gevallen waren de sata-poorten niet meer beschikbaar zodra we een schijf op een M.2-slot aansloten. Enkele M.2-slots moeten PCIe-lanes delen met uitbreidingspoorten. Als die laatste gebruikt worden, hebben de M.2-ssd’s nog maar twee in plaats van vier PCIe-lanes. Als je een Threadripper-­systeem bouwt, kom je er daarom niet omheen om de ­handleiding door te nemen. De moeder­bordfabrikanten stellen die handleidingen gratis ter beschikking om te downloaden.

Blijf op de hoogte van nieuwe reviews en informatie

Schrijf je in voor de c’t-nieuwsbrief:

Voor de verbinding van de audiochip moesten de moederbordfabrikanten iets nieuws bedenken. De Ryzen Thread­ripper 3000-cpu’s beschikken namelijk niet over een high-definition (HD) audiocontroller. Vermoedelijk is die niet aanwezig in de grote I/O-die, die origineel voor de Epyc server-cpu werd ontwikkeld. Daarom is er ook geen HD-audio-link beschikbaar waar de fabrikanten een Digital Analog Converter (DAC), zoals de Realtek ALC1220, mee kunnen verbinden.

De fabrikanten bewandelen daarom een kleine omweg en solderen de ALC4050H-audiochip op het moederbord, die ze via usb 2.0 met de TRX40-chipset verbinden. Die biedt niet alleen een audio-­uitgang en microfooningang, maar kan ook via de I2S-interface (inter-IC sound) een extra DAC aansturen, zoals de Realtek ALC1220 7.10-audiochip, die je op veel high-end moederborden ziet. Asus en Gigabyte voorzien hun moederborden bovendien van ESS-chips, die eveneens een zeer hoge signaalruisverhouding van 120 dB bieden.

In onderstaande tabel hebben we gegevens en beoordelingen verzameld van de geteste moederborden.

De geteste moederborden van Asus, Asrock en MSI zijn voorzien van de eerste usb-controller die via USB 3.2 Gen 2×2 een dubbele snelheid van 20 Gbit/s levert. De Asmedia ASM3242 is verbonden via vier PCIe 3.0-lanes en stelt een USB-C-poort beschikbaar. In tegenstelling tot de usb-snelheidsklassen tot nu toe, worden bij 20 Gbit/s-USB beide USB-C-data­leidingen parallel ingezet.

Terwijl we de moederborden aan het testen waren, kwam er een WD Black P50 binnen, de eerste ‘SuperSpeed USB 20 Gbps’ externe ssd. De snelheid kwam ­tijdens het schrijven bij alle vier de moeder­borden uit op rond de 2 GB/s. Bij het lezen levert de schijf gegevens met 1,8 GB/s een klein tikje trager. Daarmee is de usb-interface inmiddels vier keer zo snel als SATA 6G.

Voor onze test hebben we de TRX40-­moederborden voorzien van een Ryzen Threadripper 3970X, de snelste cpu voor desktops die op het moment van testen beschikbaar was. Zijn 32 cores halen een kloksnelheid van 4,5 GHz. De processors uit die serie – inclusief de (nog snellere) 64-core Ryzen Threadripper 3990X die ondertussen verschenen is – hebben een Thermal Design Power van 280 watt. Op alle moederborden blijft de cpu tijdens de zogenaamde Package ­Power maar net binnen die maximale waarde.

Omdat de Threadripper-cpu’s geen grafische unit bevatten, hebben we voor de test een zuinige Nvidia GeForce GT 1030 gebruikt. AMD heeft bij de Threadripper 3000 onder andere de RAM-controller vernieuwd. Die heeft zoals voorheen vier kanalen. Als je maar één module per kanaal wilt plaatsen, kun je ook DDR4-3200-­geheugen gebruiken. Vanaf april moeten de eerste DIMM’s beschikbaar zijn die deze snelheid JEDEC-conform met timings op 1,2 volt bieden. Die hebben we ook voor deze test gebruikt.

Als je alle geheugenslots van modules voorziet, hangt de snelheid mede af van de manier waarop de DIMM’s georganiseerd zijn. Als je acht single-rank-­modules gebruikt, specificeert AMD een geheugensnelheid van DDR4-2933. Met acht dual-rank-modules is dat DDR4-2666. Inmiddels zijn er ongebufferde modules (UDIMM’s) met een capaciteit van 32 GB. Daarmee kun je een Threadripper-­systeem dan voorzien van 256 GB werk­geheugen.

De sTRX4-processors ­ondersteunen ECC-RAM, dat veel bij servers en work­stations gebruikt wordt. Als je professionele toepassingen gebruikt, kun je overwegen dat geheugen op een TRX40-systeem met Error Correction Code (ECC) te gebruiken.

De TRX40-chipset verbruikt meer energie dan zijn voorganger X299, waardoor de moederbordfabrikanten gedwongen zijn om hem actief te koelen. Zolang de temperatuur van de chipset echter onder een drempelwaarde blijft, draaien de geregelde ventilatoren bij Asus, Gigabyte en MSI niet, zodat je ze ook niet hoort. Als er echter vlak bij de ventilator een grafische kaart zit die zijn warme lucht richting de chipset blaast, heb je kans dat de ventilator aanslaat.

Op de moederborden van Asrock, Asus en Gigabyte zitten ook extra ventilatoren op de koellichamen van de spanningsomvormers. MSI bewandelt een andere weg en heeft een heatpipe geplaatst die naar de chipsetventilator loopt. De fabrikanten bevestigen ook koellichamen met warmtegeleidende pads boven de M.2-slots om oververhitting van de ssd’s te voorkomen. Veel moderne M.2- ssd’s, met name die met PCIe 4.0-interfaces, beschikken echter al over hun eigen koellichamen. Afhankelijk van het moederbord is het dan niet meer mogelijk om de ssd vast te schroeven – of hij past door zijn afmetingen niet in het slot.

Ondanks het verhoogde energieverbruik van de chipset verbruiken de TRX40-moederborden in ruststand minder energie dan hun TR4-voorgangers. Dat is waarschijnlijk te danken aan het gewijzigde processor­ontwerp. Bij Threadripper 2000 waren er tot vier dies met I/O-functies, die idle nog gedeeltelijk actief waren. Bij de Threadripper 3000 bevinden de I/O-functies zich in de I/O-die van de processor. Daardoor kunnen de CPU Core Dies (CCD’s) volledig uitgeschakeld worden.

Het energieverbruik kan nog steeds met een paar watt worden verminderd door het Active State Power Management (ASPM) van PCI Express bij Windows 10 in te schakelen. De lagere vermogensstanden kunnen worden ingeschakeld in het Configuratiescherm bij ‘Hardware en geluiden / Energiebeheer / Energie­besparing / De schema-instellingen wijzigen / Geavanceerde energie-instellingen wijzigen / PCI Express / Link State Power Management activeren’, door de optie ‘Maximale energiebesparing’ te selecteren. Gemiddeld daalde het energieverbruik van de vier moederborden met ongeveer 5 watt.

Bij volle belasting verschilde het energieverbruik tussen de vier TRX40-moderborden slechts een paar watt, omdat ze allemaal voldoen aan de door AMD vastgestelde cpu-vermogenslimiet. Ook op de snelheid van de interfaces hadden we niets aan te merken. De M.2-slots en usb-aansluitingen leveren de te verwachten snelheid.

Alleen de SATA 6G-poorten van het Asus-moederbord, die via de Asmedia sata-chip aangesloten zijn, zijn met 400 MB/s ongeveer 150 MB/s langzamer dan die van de chipsets. Die poorten kun je dan ook beter gebruiken voor langzame opslagmedia, zoals harde schijven en optische drives.

Elke hardwareliefhebber zal al gelukkig worden van alleen het kijken naar de TRX40-moederborden. De vele functies en talloze poorten voor het werkgeheugen en uitbreidingskaarten tonen wat er momenteel mogelijk is op het gebied van pc-technologie. Ze werken ook nog eens goed en stabiel en bieden alle mogelijkheden die je maar kunt wensen.

De ontwerpers van de moederborden hebben zich flink kunnen uitleven, maar daarbij hebben de fabrikanten wel de prijs uit het oog verloren. Zelfs de goedkoopste Threadripper 3000-moederborden zitten flink boven de 400 euro. Dat is ruim 100 euro meer dan het gemiddelde TR4-moederbord voor voorganger Threadripper 2000. Als je niet een enorm aantal PCI-Express-lanes nodig hebt en je genoeg hebt aan maximaal 16 cores, kun je beter gaan voor een AM4-platform met X570-moederbord en een ­Ryzen 3000-cpu. Daarmee kun je enkele honderden euro’s besparen.

(Christian Hirsch en Daniel Dupré, c’t magazine)