Z690-Mainboards für leistungsstarke Core i-12000-Systeme

Der erste Rutsch von Core-i-Prozessoren der zwölften Generation beschränkt sich aufs High-End-Segment. Das betrifft nicht nur die Prozessoren, von denen Ende Oktober zunächst nur die drei übertaktbaren K-Modelle Core i5-12600K, Core i7-12700K und Core i9-12900K kamen, sondern auch die Chipsätze. Erhältlich waren zunächst ausschließlich teure Mainboards mit dem Spitzenmodell Z690. Günstigere CPUs und Chipsätze hat Intel erst zum Jahresbeginn 2022 im Rahmen der IT-Messe CES vorgestellt (siehe S. 41).

​Bei der Auswahl der vier Z690-Boards mit der für die Alder-Lake-Prozessoren notwendigen Fassung LGA1700 haben wir uns auf das untere Preissegment zwischen 180 und 320 Euro beschränkt. Dazu zählen das Asrock Z690 PG Riptide, das Asus TUF Gaming Z690-Plus WiFi D4, das Gigabyte Z690 UD und das MSI Pro Z690-A WiFi. Wir haben darauf geachtet, jeweils zwei Mainboards für DDR4- und DDR5-RAM dabei zu haben. Der preisliche Median der Z690-Boards liegt mit rund 400 Euro deutlich über den Preisen des Testfelds. Damit sind sie teurer als die Vorgänger mit LGA1200 und Z590-Chipsatz.

​Schon die Ausstattung der günstigsten Z690-Boards übertrifft den derzeit üblichen Standard. Vier DIMM-Slots nehmen bis zu 128 GByte Arbeitsspeicher auf. Hinzu kommen schnelles USB 3.2 mit 10 und 20 Gbit/s, 2,5-Gbit/s-Ethernet, mindestens zwei PEG-Slots für Grafikkarten und drei oder mehr Steckplätze für NVMe-SSDs im M.2-Format. Weil High-End-Boards vor allem in Rechner wandern, die mit einer Grafikkarte ausgestattet sind, führen die Hersteller nur zwei, im Fall von Asrock sogar nur einen der vier Displayausgänge der Core-i-12000-Prozessoren nach außen.

​​Bei der Audio-Hardware kommt jedoch nur Standardware zum Einsatz. Das Signal-Rausch-Verhältnis der Analogsignale liegt deshalb mit rund 100 dBA etwa 20 dBA tiefer als mit besseren Audio-Chips möglich wären. An Extras bringen die vier Mainboards Kühlkörper für M.2-SSDs und zum Teil eine RGB-LED-Beleuchtung mit, die sich glücklicherweise im BIOS-Setup ausschalten lässt.

​Speicherwahl

​Bei den Core-i-12000-Prozessoren hat Intel extrem viele Baustellen abgearbeitet, die sich im Laufe der letzten Jahre aufgestaut haben. Das betrifft nicht nur die CPU an sich, sondern auch die I/O-Fähigkeiten, und hat somit direkte Auswirkungen auf die Fähigkeiten der Mainboards.

Der Speichercontroller in den Alder-Lake-Prozessoren kann sowohl mit DDR4- als auch dem neuen DDR5-RAM umgehen – aber entweder nur mit dem einen oder nur mit dem anderen. ​Die Entscheidung, welche der beiden Speichertechniken man verwenden will, muss man folglich beim Kauf des Mainboards treffen. Boards mit DDR4-DIMM-Slots sind bei ansonsten vergleichbarer Ausstattung ähnlich teuer wie welche für DDR5. Im Unterschied dazu sind DDR5-Module sehr viel teurer und obendrein Mangelware. Es fehlt an Spezialchips für die bei DDR5 neuen Spannungswandler auf den DIMMs. In einigen wenigen Benchmarks wie beim Komprimieren mit 7-Zip bringt die höhere Datentransferrate von DDR5-4800-RAM im Vergleich zu DDR4-3200 Vorteile von bis zu 43 Prozent. Bei den allermeisten Anwendungen und Spielen liegt der DDR5-Zuwachs unterhalb von 5 Prozent, falls bei Letzteren nicht ohnehin die Grafikkarte limitiert [1].

​Alder-Lake-Prozessoren binden Grafikkarten nun per PCI Express 5.0 statt über PCIe 4.0 an, wodurch sich die Transferrate bei 16 Lanes von 32 auf 64 GByte/s verdoppelt. Bisher ist das Theorie, weil es noch keine PCIe-5.0-GPUs gibt. Bei Mainboards mit Z690-Chipsatz erlaubt Intel, die Leitungen optional auf zwei PEG-Slots aufzuteilen. Steckt nur eine Karte im System, erhält sie die vollen 16 PCIe-5.0-Lanes, bei zwei Grafikkarten bekommt jede 8 PCIe-5.0-Lanes. Bei den von uns getesteten Boards macht aber keiner der Hersteller davon Gebrauch. Stattdessen hängen die weiteren PEG-Slots per PCIe 4.0 oder PCIe 3.0 am Chipsatz. Unverändert zu den Vorgängern stellen die Core-i-12000-CPUs vier PCIe-4.0-Lanes für einen M.2-Slot einer NVMe-SSD bereit. PCIe-5.0-SSDs sind noch Mangelware, wir konnten bisher keine testen. Auf den hier vorgestellten Boards müsste man sie per M.2-Adapter in den PEG-Slot stecken.

​Alle weiteren I/O-Funktionen übernimmt bei Intels Core-i-Prozessoren der Chipsatz, siehe Tabelle auf Seite 83.

​Beim Z690 ist die Anbindung an den Prozessor nun doppelt so schnell wie beim Vorgänger. Statt über acht DMI-3.0- laufen die Daten nun über acht DMI-4.0-Lanes von und zur CPU. Pro Richtung sind jetzt also 16 GByte/s möglich, was den Flaschenhals bei mehreren schnellen NVMe- und USB-SSDs am Z690-Chipsatz aufweitet.

​Flexible Chipsatzleitungen

​Der Z690-Chipsatz selbst funktioniert größtenteils wie ein Switch für High-Speed-I/O-Leitungen (HSIO) und enthält darüber hinaus noch einige Funktionsblöcke für Audio und WLAN. Als Neuerung können die Serie-600-Chipsätze nun auch CNVio-Module mit Wi-Fi 6E wie Intels AX211 ansteuern.

​Der Z690 enthält 46 HSIO-Leitungen, von denen die Mehrzahl fest einem Schnittstellentyp wie PCIe, DMI oder USB zugeordnet ist. Einige Lanes sind jedoch vom Board-Hersteller flexibel nutzbar, beispielsweise für einen M.2-Port, der sowohl PCIe- als auch SATA-SSDs aufnimmt.

​Acht der 46 Lanes dienen als DMI-4.0-Verbindung zum Prozessor. Weitere 28 Lanes lassen sich für PCIe-Express-Geräte verwenden. Dazu gehören nicht nur Steckplätze für PCIe-x4- und PCIe-x1-Erweiterungskarten und M.2-SSDs, sondern auch aufgelötete USB-, SATA-, Ethernet- und WLAN-Controller. 16 der 28 PCI-Express-Lanes arbeiten im PCIe-3.0-Modus, die anderen 12 mit PCIe-4.0-Geschwindigkeit. Jeweils vier der PCIe-3.0- und -4.0-Leitungen davon lassen sich alternativ als SATA-6G-Port einsetzen. So kommt man auf die maximal acht SATA-6G-Ports beim Z690.

​Die verbleibenden zehn HSIO-Lanes sind USB 3.2 vorbehalten. Beim schnellsten Modus USB 3.2 Gen 2x2 mit 20 Gbit/s gibt es eine Besonderheit. Um diese Geschwindigkeit zu erreichen, werden alle Adernpaare von USB-C verwendet und nicht nur die Hälfte. Dadurch belegt USB 20 Gbit/s pro Buchse zwei HSIO-Leitungen des Z690-Chipsatzes. Aus diesem Grund rüsten die Hersteller ihre Boards oft nur mit einer einzigen USB-3.2-Gen-2x2-Buchse aus, damit genügend Leitungen für USB-Ports mit 5 und 10 Gbit/s übrig bleiben.

​Beim Z690 handelt es sich um den teuersten Serie-600-Chipsatz für Core i-12000 und nur bei diesem schaltet Intel auch alle Übertaktungsfunktionen frei. Bei den K-Prozessoren lässt sich der Kernmultiplikator sowie der Basistakt verändern und der Arbeitsspeicher schneller als DDR4-3200 beziehungsweise DDR5-4800 betreiben.

​Power ohne Limit

​Für den Test haben wir die Mainboards mit der schnellsten CPU, dem 8+8-Kerner Core i9-12900K bestückt. Die bisherige Thermal Design Power (TDP) hat Intel bei der zwölften Core-i-Generation abgeschafft und durch die Processor Base Power (PBP) ersetzt, die bei den übertaktbaren K-Prozessoren aber irrelevant ist. Wichtigste Kenngröße für die Leistungsaufnahme ist stattdessen die Maximum Turbo Power (MTP), die die K-CPUs dauerhaft verheizen dürfen [2]. Beim Core i9-12900K beträgt sie 241 Watt, weshalb wir eine Wasserkühlung verwendet haben.

​Diese war auch sinnvoll, denn drei der vier Boards hielten selbst die bereits erwähnten recht laxen Intel-Vorgaben nicht ein, sodass die CPU an der 300-Watt-Marke kratzt. Das war beim Asus TUF Gaming Z690 Plus WiFi D4, Gigabyte Z690 UD4 und MSI Pro Z690-A WiFi der Fall. Statt 241 Watt schluckte der Core i9-12900K darauf 286, 296 beziehungsweise 289 Watt. Dadurch kletterte bei diesen Boards die Kerntemperatur über 94 °C, während der Prozessor auf dem Asrock Z690 PG Riptide maximal 83 °C erreichte.

​Performance-Vorteile ziehen die drei Schlamper aus dem Missachten der MTP aber nicht. Sowohl beim Rendering-Benchmark Cinebench R23 als auch im Grafik-Benchmark schnitten alle vier Testkandidaten gleich ab. Unterschiede gab es lediglich beim Office-Benchmark Sysmark, wo die Boards von Gigabyte und MSI um zwei bis vier Prozent schneller waren als die von Asrock und Asus. Das hatte aber nichts mit den Power-Limit-Einstellungen zu tun, sondern liegt am schnelleren DDR5-RAM der erstgenannten Boards.

​Um sicherzugehen, haben wir bei allen Boards die korrekten Power-Limits im BIOS-Setup eingestellt und nochmals alle Benchmarks durchlaufen lassen. Unterschiede konnten wir jedoch wie erwartet nicht feststellen. Bleibt als Zwischenfazit festzuhalten, dass das Missachten der Intel-Vorgaben keinerlei Gewinn bringt, sondern der Nutzer stattdessen nur die Nachteile des höheren Energiebedarfs und einer lauten Kühlung hinnehmen muss.

​Schnelle SSDs

​Die Boards haben drei, teilweise vier M.2-Slots. Um zu prüfen, ob es Flaschenhälse gibt, haben wir diese jeweils vollständig mit PCIe-4.0-SSDs bestückt und auf allen Datenträgern parallel sowohl Lese- als auch Schreibgeschwindigkeit gemessen. Die am Prozessor angebundene SSD lieferte dabei nahezu ihr volles Tempo. Die SSDs am Chipsatz mussten sich hingegen die DMI-4.0-x8-Verbindung zwischen Z690 und Core i9-12900K teilen.

​Dabei schöpften sie beim Lesen zusammen je nach Board zwischen 13,4 und 14,3 GByte/s der theoretisch möglichen 15,8 GByte/s aus. Das geht vollkommen in Ordnung, da auch noch andere Komponenten mit der CPU kommunizieren und es einen Protokoll-Overhead gibt. Beim Schreiben zeigen sich aber deutliche Unterschiede: Das Asrock Z690 PG Riptide mit lediglich zwei M.2-SSDs am Z690 schafft 7,4 GByte/s und bremst diese nur geringfügig aus. Gleiches gilt für das Gigabyte Z690 UD und das MSI Pro Z690-A WiFi mit drei NVMe-SSDs, die am Chipsatz hängen und beim Schreiben 9,8 beziehungsweise 9,9 GByte/s erreichen.

​Beim Asus TUF Gaming Z690-Plus WiFi D4 scheint es ein Problem zu geben. Separat gemessen erreichen die vier PCIe-4.0-SSDs eine Schreibgeschwindigkeit von jeweils 4,9 GByte/s, gleichzeitig kumuliert jedoch bloß 7,5 GByte/s.

​Linux-Zickereien

​Schon bei den Vorgängern der Serie-500-Boards hatten wir unter Linux mit der integrierten Xe-Grafik der Core i-11000-Prozessoren zu kämpfen. Auch bei den Serie-600-Boards und den Core i-12000 mussten wir bei Ubuntu 21.10 das Laden des passenden Kernel-Moduls i915 mit dem Boot-Parameter i915.force_probe=4680 erzwingen.

​Bei den weiteren Tests zeigten sich ebenfalls ungewöhnlich viele Auffälligkeiten, die darauf hindeuten, dass die Alder-Lake-Plattform zu frisch ist für aktuelle Linux-Distributionen. Beim Asus TUF Gaming Z690-Plus WiFi D4 und MSI Pro Z690-A WiFi funktionierte das WLAN erst, nachdem wir den Kernel auf Version 5.15.7 aktualisiert hatten. Allerdings hängt sich dann bei beiden Boards das System auf, wenn man es herunterfahren oder neu starten will.

​Zudem waren alle vier Boards unter Ubuntu 21.10 gleichermaßen von einem ungewöhnlich niedrigen Durchsatz bei USB 3.2 Gen 2x2 betroffen. Während die Daten unter Windows 11 mit jeweils 2 GByte/s von und zur angesteckten externen SSD flossen, waren es unter Linux beim Lesen nur 1,1 bis 1,5 GByte/s. Beim Schreiben fiel das Tempo gar auf USB 3.2-Gen-2-Geschwindigkeit von rund 0,9 bis 1 GByte/s zurück.

​Erfreulich war hingegen die Leistungsaufnahme mit Ubuntu 21.10. Bei ruhendem Desktop konsumierte jedes Board ein halbes bis zwei Watt weniger als unter Windows 11.

​Fazit

​An der Ausstattung und dem vielfältigen Angebot des ersten Schwungs von LGA1700-Mainboards gibt es nichts zu meckern. Alle hier getesteten Z690-Mainboards bieten mehr Funktionen, als der typische PC-Bastler ausschöpfen kann, selbst wenn er sich ein High-End-System zusammenbaut.

​Jedes Board hat unterschiedliche Stärken und Schwächen, abraten müssen wir aber von keinem. Das Asrock Z690 PG Riptide hat uns positiv überrascht, weil es als einziges die Intel-Vorgaben für die Power-Limits ab Werk einhält. Ebenso wie das Gigabyte Z690 UD und das MSI Pro Z690-A WiFi bietet es ein brauchbares Preis-Leistungs-Verhältnis. Das Asus TUF Gaming Z690-Plus WiFi D4 gehört mit konfigurierbaren RGB-LEDs und großen Kühlkörpern preislich eher ins Premiumsegment. (chh@ct.de)