Тактовая частота. Как разогнать процессор: практическая сторона вопроса

«– В этом поезде никто ничего не знает!
– А чего еще ждать от этих бездельников иностранцев?»
Агата Кристи, «Восточный Экспресс».

Итак, господа, пришло время сменить шину, в течение 10 лет бывшую общепринятым индустриальным стандартом. PCI, первая версия стандарта которой была разработана еще в 1991 году, прожила долгую и счастливую жизнь, в различных своих ипостасях являясь основой для малых и крупных серверов, промышленных компьютеров, ноутбуков и графических решений (напомним, что AGP также ведет свою родословную от PCI и является специализированным и расширенным вариантом последней). Но, прежде чем рассказывать о новинке, подобьем исторических бабок, вспомнив как происходило развитие PCI. Ибо, не однократно было замечено, что, говоря о будущих перспективах, всегда полезно найти исторические аналогии: История PCI

В 1991 году Intel предлагает базовую версию (1.0) проекта стандарта шины PCI (Peripheral Component Interconnect Соединение Периферийных Компонент). PCI призвана заменить ISA (а позже и ее не очень удачную и дорогую серверную расширенную модификацию EISA). Кроме значительно возросшей пропускной способности, новую шину характеризует возможность динамической конфигурации выделяемых присоединенным устройствам ресурсов (прерываний).

В 1993 году PCI Special Interest Group (PCISIG, Специальная Группа Интересов PCI, организация, взявшая на себя заботу о разработке и принятии различных стандартов имеющих отношение к PCI) публикует обновленную 2.0 ревизию стандарта ставшую основой для широкой экспансии PCI (и различных ее модификаций) в индустрии информационных технологий. В деятельности PCISIG принимают участие многие известные компании, включая родоначальника PCI корпорацию Intel, подарившую индустрии множество долгоиграющих, исторически успешных стандартов. Итак, базовая версия PCI (IEEE P1386.1):

Тактовая частота шины 33 МГц, используется синхронная передача данных;
Пиковая пропускная способность 133 МБ в секунду;
Параллельная шина данных шириною 32-бита;
Адресное пространство 32-бита (4 ГБ);
Сигнальный уровень 3,3 или 5 вольт.

Позже появляются следующие ключевые модификации шины:

PCI 2.2 допускается 64-бит ширина шины и/или тактовая частота 66 МГц, т.е. пиковая пропускная способность до 533 МБ/сек.;
PCI-X, 64-бит версия PCI 2.2 с увеличенной до 133 МГц частотой (пиковая пропускная полоса 1066 МБ/сек.);
PCI-X 266 (PCI-X DDR), DDR версия PCI-X (эффективная частота 266 МГц, реальная 133 МГц с передачей по обоим фронтам тактового сигнала, пиковая пропускная полоса 2.1 ГБ/сек);
PCI-X 533 (PCI-X QDR), QDR версия PCI-X (эффективная частота 533 МГц, пиковая пропускная полоса 4,3 ГБ/сек.);
Mini PCI PCI с разъемом в стиле SO-DIMM, применяется преимущественно для миниатюрных сетевых, модемных и прочих карточек в ноутбуках;
Compact PCI стандарт на форм фактор (модули вставляются с торца в шкаф с общей шиной на задней плоскости) и разъем, предназначенные в первую очередь для промышленных компьютеров и других критических применений;
Accelerated Graphics Port (AGP) высокоскоростная версия PCI оптимизированная для графических ускорителей. Отсутствует арбитраж шины (т.е. допустимо только одно устройство, за исключением последней, 3.0 версии стандарта AGP, где устройств и слотов может быть два). Передачи в сторону ускорителя оптимизированы, есть набор специальных дополнительных возможностей специфических для графики. Впервые данная шина появилась вместе с первыми системными наборами для процессора Pentium II. Существует три базовых версии протокола AGP, дополнительная спецификация на питание (AGP Pro) и 4 скорости передачи данных от 1х (266 МБ/сек) до 8х (2ГБ/сек), в том числе допустим сигнальные уровни 1,5, 1,0 и 0,8 вольт.

Упомянем также CARDBUS 32 разрядную версию шины для PCMCIA карт, с горячим подключением и некоторыми дополнительными возможностями, тем не менее, имеющую много общего с базовой версией PCI.

Как мы видим, основное развитие шины идет по следующим направлениям:

Создание специализированных модификаций (AGP);
Создание специализированных форм факторов (Mini PCI, Compact PCI, CARDBUS);
Увеличение разрядности;
Увеличение тактовой частоты и применение DDR/QDR схем передачи данных.

Все это вполне логично, учитывая огромный срок жизни подобного всеобщего стандарта. Причем, пункты 1 и 2 не ставят своей целью сохранение совместимости с базовыми PCI картами, а вот пункты 3 и 4 выполняются за счет увеличения оригинального PCI разъема, и допускают установку обычных 32х разрядных PCI карт. Справедливости ради, отметим, что в ходе эволюции шины случались и сознательные потери совместимости со старыми картами, даже для базового варианта разъема PCI например, в спецификации 2.3 исчезло упоминание о поддержке 5 вольт сигнального уровня и питающего напряжения. В результате, серверные платы снабженные этой модификацией шины могут пострадать при установке в них старых, пятивольтовых карт, хотя, с точки зрения геометрии разъема, эти карты к ним подходят.

Однако, как и любая другая технология (например, архитектуры процессорных ядер), шинная технология имеет свои разумные границы масштабирования, при приближении к которым увеличение пропускной полосы дается все большей и большей ценою. Возросшая тактовая частота требует более дорогостоящей разводки и накладывает существенные ограничения на длину сигнальных линий, увеличение разрядности или использование DDR решений также влечет за собою множество проблем, которые в итоге банально выливаются в рост стоимости. И если в серверном сегменте, решения подобные PCI-X 266/533 еще будут некоторое время экономически оправданными, то в потребительских PC мы их не увидели, и не увидим. Почему? Очевидно, что в идеале пропускная способность шин должна расти синхронно с ростом производительности процессора, при этом цена реализации должна не только сохраняться прежней, но и в идеале снижаться. На данный момент это возможно только при использовании новой шинной технологии. О них мы сегодня и поговорим: Эпоха последовательных шин

Итак, ни для кого не секрет что в наше время, идеальный внешний интерфейс, так или иначе, является последовательным. Прошли времена многожильных центрониксов, и толстенных (обухом не перешибешь) SCSI шлангов фактически, наследия еще до PC-шных времен. Переход происходил медленно, но верно: сначала клавиатура и мышь, затем модем, затем, через годы и годы сканеры и принтеры, видеокамеры, цифровые фотоаппараты. USB, IEE1394, USB 2. На данный момент, вся потребительская внешняя периферия перебралась на последовательные соединения. Не за горами и беспроводные решения. Механизм очевиден в наше время выгоднее заложить максимум функциональности в чип (горячее подключение, последовательное кодирование, передача и прием, декодирование данных, протоколы маршрутизации и защиты от ошибок и пр. необходимые для выжимания необходимой топологической гибкости и существенной полосы пропускания из пары проводов вещи), нежели иметь дело с избыточными объемами контактов, шлангами с сотней проводов внутри, недешевыми пайкой, экранированием, разводкой и медью. В наше время последовательные шины становятся более удобны не только с точки зрения конечного потребителя, но и с точки зрения банальной выгоды пропускная полоса умножить на расстояние делить на баксы. Разумеется, со временем эта тенденция не могла не распространиться на внутренности компьютера мы уже во всю наблюдаем первый плод подобного подхода Serial ATA. Более того, можно экстраполировать эту тенденцию не только на системные шины (основная тема данной статьи) но и на шину памяти (справедливо отметить, что подобный пример уже был Rambus, но индустрия справедливо сочла его преждевременным) и даже на процессорную шину (потенциально более удачный пример HT). Кто знает, сколько контактов будет у Pentium Х возможно менее сотни, при условии, что половина из них земля и питание. Время притормозить и четко сформулировать преимущества последовательных шин и интерфейсов:

Выгодный перенос все большей части практической реализации шины на кремний, что облегчает отладку, повышает гибкость и сокращает время разработки;
Перспектива органично использовать в будущем иные носители сигнала, например оптические;
Экономия пространства (не бьющая по карману миниатюризация) и снижение сложности монтажа;
Проще реализовывать горячие подключения и динамическую конфигурацию в любом смысле;
Возможность выделять гарантированные и изохронные каналы;
Переход от разделяемых шин с арбитражем и непредсказуемыми прерываниями, неудобными для надежных/критических систем к более предсказуемым соединениям точка-точка;
Лучшая с точки зрения затрат и более гибкая с точки зрения топологии масштабируемость;
Этого еще не достаточно??? ;-).

В будущем же следует ожидать перехода на беспроводные шины, технологии подобные UWB (Ultra Wide Band) однако, это дело не ближайшего года и даже не пяти лет.

А теперь, самое время обсудить все преимущества на конкретном примере новой стандартной системной шине PCI Express, массовое распространение которой на сегмент PC и средних/малых серверов ожидается уже в середине следующего года. PCI Express только факты

PCI Express ключевые отличия

Подробнее остановимся на ключевых отличиях PCI Express от PCI:

Как уже неоднократно упоминалось новая шина последовательна, а не параллельна. Основные преимущества снижение стоимости, миниатюризация, лучшее масштабирование, более выгодные электрические и частотные параметры (нет необходимости синхронизировать все сигнальные линии);
Спецификация разделена на целый стек протоколов, каждый уровень которого может быть усовершенствован, упрощен или заменен не сказываясь на остальных. Например может быть использован иной носитель сигнала или может быть упразднена маршрутизация в случае выделенного канала только для одного устройства. Могут быть добавлены дополнительные контрольные возможности. Развитие такой шины будет происходить гораздо менее болезненно увеличение пропускной способности не потребует изменять контрольный протокол и наоборот. Быстро и удобно разрабатывать адаптированные варианты специального назначения;
В изначальной спецификации заложены возможности горячей замены карт;
В изначальной спецификации заложены возможности создания виртуальных каналов, гарантирования пропускной полосы и времени отклика, сбора статистики QoS (Quality of Service Качество Обслуживания);
В изначальной спецификации заложены возможности контроля целостности передаваемых данных (CRC);
В изначальной спецификации заложены возможности управления питанием.

Итак, более широкие диапазоны применимости, более удобное масштабирование и адаптация, богатый набор изначально заложенных возможностей. Все так хорошо, что просто не верится. Впрочем, в отношении этой шины, даже заядлые пессимисты высказываются скорее положительно, чем отрицательно. И это не удивительно кандидат на десятилетний трон общего стандарта для большого числа различных применений (начиная с мобильных и встраиваемых и заканчивая серверами «Энтерпрайз» класса или критическими применениями) просто обязан выглядеть безупречным со всех сторон, хотя бы на бумаге:-). Как оно будет в деле мы скоро увидим сами. PCI Express как это будет выглядеть

Самый простой вариант перехода на PCI-Express для стандартных по архитектуре настольных систем выглядит так:

Однако в будущем логично ожидать появление некоего разветвителя PCI Express. Тогда вполне оправданным станет и объединение северного южного мостов. Приведем примеры возможных системных топологий. Классический PC с двумя мостами:

Как уже упоминалось, предусмотрен и стандартизирован Mini PCI Express слот:

И новый слот для внешних заменяемых карт, на подобии CARDBUS, на который вынесена не только PCI Express но и USB 2.0:

Интересно, что предусмотрено два форм фактора карт, но отличаются они не толщиной как ранее, а шириной:

Решение очень удобное во-первых делать двухэтажный монтаж внутри карты гораздо дороже и неудобнее нежели сделать карту с платой большей площади внутри, во-вторых, карта полной ширины получит в итоге вдвое большую пропускную полосу, т.е. второй разъем не будет простаивать без дела. С электрической или протокольной точки зрения шина NewCard не несет ничего нового, все необходимые для горячей замены или энергосбережения функции уже заложены в базовой спецификации PCI Express.PCI Express переход

Для облегчения перехода предусмотрен механизм совместимости с программным обеспечением, написанным для PCI (драйверы устройств, OS). Кроме того, разъемы PCI Express в отличие от PCI расположены на другой стороне отведенной для карты расширения секции, т.е. могут сосуществовать на одном месте с PCI разъемами. Пользователю останется только выбирать какую карту он хочет вставить. В первую очередь появление PCI Express ожидается в начальных серверных (двупроцессорных) платформах Intel в первой половине 2004 года, затем в настольных платформах класса «Энтузиаст» и рабочих станциях (в том же году). Насколько быстро PCI Express будет поддержана другими производителями чипсетов не ясно, однако и NVIDIA и SIS отвечают на вопрос утвердительно, хотя и не называют конкретные сроки. Уже давно запланированы и готовятся к выходу в первой половине 2004 года графические решения (ускорители) от NVIDIA и ATI, снабженные встроенной поддержкой PCI Express х16. Множество других производителей являются активными участниками разработки и тестирования PCI Express и также намерены представить свои продукты до конца 2004 года.

Посмотрим! Есть подозрение, что ребеночек вышел удачный.
В добрый путь, PCI Express: отправление 2004, прибытие 2014.

В этой статье мы расскажем о причинах успеха шины PCI и дадим описание высокопроизводительной технологии, которая приходит ей на смену – шины PCI Express. Также мы рассмотрим историю развития, аппаратные и программные уровни шины PCI Express, особенности её реализации и перечислим ее преимущества.

Когда в начале 1990-x гг. она появилась, то по своим техническим характеристикам значительно превосходила все существовавшие до того момента шины, такие, как ISA, EISA, MCA и VL-bus. В то время шина PCI(Peripheral Component Interconnect - взаимодействие периферийных компонентов), работавшая на частоте 33 Мгц, хорошо подходила для большинства периферийных устройств. Но сегодня ситуация во многом изменилась. Прежде всего, значительно возросли тактовые частоты процессора и памяти. Например, тактовая частота процессоров увеличились с 33 МГц до нескольких ГГц, в то время как рабочая частота PCI увеличилась всего до 66 МГц. Появление таких технологий, как Gigabit Ethernet и IEEE 1394B грозило тем, что вся пропускная способность шины PCI может уйти на обслуживание одного-единственного устройства на основе данных технологий.

При этом архитектура PCI имеет ряд преимуществ по сравнению с предшественниками, поэтому полностью пересматривать было нерационально. Прежде всего, она не зависит от типа процессора, поддерживает буферную изоляцию, технологию bus mastering (захват шины) и технологию PnP в полном объеме. Буферная изоляция означает, что шина PCI действует независимо от внутренней шины процессора, что дает возможность шине процессора функционировать независимо от скорости и загруженности системной шины. Благодаря технологии захвата шины периферийные устройства получили возможность непосредственно управлять процессом передачи данных по шине, вместо того, чтобы ожидать помощи от центрального процессора, что отразилось бы на производительности системы. Наконец, поддержка Plug and Play позволяет осуществлять автоматическую настройку и конфигурирование пользующихся ею устройств и избежать возни с джамперами и переключателями, которая изрядно портила жизнь владельцам ISA-устройств.

Несмотря на несомненный успех PCI, в нынешнее время она сталкивается с серьезными проблемами. Среди них – ограниченная пропускная способность, недостаток функций передачи данных в реальном времени и отсутствие поддержки сетевых технологий нового поколения.

Сравнительные характеристики различных стандартов PCI

Следует учесть, что реальная пропускная способность может быть меньше теоретической из-за принципа работы протокола и особенностей топологии шины. К тому же общая пропускная способность распределяется между всеми подключенными к ней устройствами, поэтому, чем больше устройств сидит на шине, тем меньшая пропускная способность достается каждому из них.

Такие усовершенствования стандарта, как PCI-X и AGP были призваны устранить ее главный недостаток – низкую тактовую частоту. Однако увеличение тактовой частоты в этих реализациях повлекло за собой уменьшение эффективной длины шины и количества разъемов.

Новое поколение шины - PCI Express (или сокращенно PCI-E), было впервые представлено в 2004 году и было призвано решить все те проблемы, с которыми столкнулась её предшественница. Сегодня большая часть новых компьютеров снабжается шиной PCI Express. Хотя стандартные слоты PCI в них тоже присутствуют, однако не за горами то время, когда шина станет достоянием истории.

Архитектура PCI Express

Архитектура шины имеет многоуровневую структуру, как показано на рисунке.

Шина поддерживает модель адресации PCI, что позволяет работать с ней всем существующим на данный момент драйверам и приложениям. Кроме того, шина PCI Express использует стандартный механизм PnP, предусмотренный предыдущим стандартом.

Рассмотрим предназначение различных уровней организации PCI-E. На программном уровне шины формируются запросы чтения/записи, которые передаются на транспортном уровне при помощи специального пакетного протокола. Уровень данных отвечает за помехоустойчивое кодирование и обеспечивает целостность данных. Базовый аппаратный уровень состоит из двойного симплексного канала, состоящего из передающей и принимающей пары, которые вместе называются линией. Общая скорость шины в 2,5 Гб/с означает, что пропускная способность для каждой линии PCI Express составляет 250 Мб/c в каждую сторону. Если принять во внимание потери на накладные расходы протокола, то для каждого устройства доступно около 200 Мб/c. Эта пропускная способность в 2-4 раза выше, чем та, которая была доступна для устройств PCI. И, в отличие от PCI, в том случае, если пропускная способность распределяется между всеми устройствами, то она в полном объеме достается каждому устройству.

На сегодняшний день существует несколько версий стандарта PCI Express, различающихся своей пропускной способностью.

Пропускная способность шины PCI Express x16 для разных версий PCI-E, Гб/c:

32/64
64/128
128/256

Форматы шины PCI-E

На данный момент доступны различные варианты форматов PCI Express, в зависимости от предназначения платформы – настольный компьютер, ноутбук или сервер. Серверы, требующие большую пропускную способность, имеют больше слотов PCI-E, и эти слоты имеют большее число соединительных линий. В противоположность этому ноутбуки могут иметь лишь одну линию для среднескоростных устройств.

Видеокарта с интерфейсом PCI Express x16.

Платы расширения PCI Express очень похожи на платы PCI, однако разъемы PCI-E отличаются повышенным сцеплением, что позволяет быть уверенным в том, что плата не выскользнет из слота из-за вибрации или при транспортировке. Существует несколько форм-факторов слотов PCI Express, размер которых зависит от количества используемых линий. Например, шина, имеющая 16 линий, обозначается как PCI Express x16. Хотя общее количество линий может достигать 32, на практике большинство материнских плат в настоящее время оснащены шиной PCI Express x16.

Карты меньших форм-факторов могут подключаться в разъемы для больших без ущерба для работоспособности. Например, карта PCI Express х1 может подключаться в разъем PCI Express x16. Как и в случае шины PCI, для подключения устройств при необходимости можно использовать РCI Express-удлинитель.

Внешний вид разъемов различных типов на материнской плате. Сверху вниз: слот PCI-X, слот PCI Express х8, слот PCI, слот PCI Express х16.

Express Card

Стандарт Express Card предлагает очень простой способ добавления оборудования в систему. Целевым рынком для модулей Express Card являются ноутбуки и небольшие ПК. В отличие от традиционных плат расширения настольных компьютеров, карта Express может подключаться к системе в любой момент во время работы компьютера.

Одной из популярных разновидностей Express Card является карта PCI Express Mini Card, разработанная в качестве замены карт форм-фактора Mini PCI. Карта, созданная в этом формате, поддерживает как PCI Express, так и USB 2.0. Размеры PCI Express Mini Card составляют 30×56 мм. Карта PCI Express Mini Card может подключаться к PCI Express х1.

Преимущества PCI-E

Технология PCI Express позволила получить преимущество по сравнению с PCI в следующих пяти областях:

Более высокая производительность. При наличии всего одной линии пропускная способность PCI Express в два раза выше, чем у PCI. При этом пропускная способность увеличивается пропорционально количеству линий в шине, максимальное количество которых может достигать 32. Дополнительным преимуществом является то, что информация по шине может передаваться одновременно в обоих направлениях.
Упрощение ввода-вывода. PCI Express использует преимущества таких шин, как AGP и PCI-X и обладает при этом менее сложной архитектурой, а также сравнительной простотой реализации.
Многоуровневая архитектура. PCI Express предлагает архитектуру, которая может подстраиваться к новым технологиям и не требует значительного обновления ПО.
Технологии ввода/вывода нового поколения. PCI Express дает новые возможности получения данных при помощи технологии одновременных передач данных, обеспечивающей своевременное получение информации.
Простота использования. PCI-E значительно упрощает обновление и расширение системы пользователем. Дополнительные форматы плат Express, такие, как ExpressCard, значительно увеличивают возможности добавления высокоскоростных периферийных устройств в серверы и ноутбуки.

Заключение

PCI Express – это технология шины для подключения периферийных устройств, пришедшая на смену таким технологиям как ISA, AGP и PCI. Её применение значительно увеличивает производительность компьютера, а также возможности пользователя по расширению и обновлению системы.

При разгоне процессора в ручном режиме можно вручную задать необходимую частоту системной шины, напряжение питания процессора, а также выбрать другие параметры разгона. Данный режим позволяет значительно повысить частоту работы процессора.

Современные материнские платы позволяют разгонять процессор в ручном режиме при помощи специальных утилит из ОС Windows. Однако такой режим разгона не дает всех возможностей, которые есть в BIOS материнской платы. Поэтому наиболее целесообразным будет разгон центрального процессора средствами BIOS.

Рассмотрим ручной разгон центрального процессора на примере типичного BIOS материнской платы Asus.

После входа в BIOS необходимо выбрать вкладку Advanced (Дополнительно) главного меню, а в ней — пункт JumperFree Configuration (Конфигурация JumperFree) (рис. 17.3). В результате откроется меню разгона процессора (рис. 17.4).

Рис. 17.3. Вкладка Advanced {Дополнительно) главного меню BIOS

Для того чтобы получить доступ к ручным настройкам частоты системной шины, необходимо выбрать значение Manual (Ручное) параметра AI Over-clocking (Интеллектуальный разгон) (рис. 17.5). В результате появятся два новых параметра:

CPU Frequency (Частота процессора) — позволяет в ручном режиме регулировать частоту системной шины с шагом в 1 МГц (данная частота ьвлияет на частоту процессора — увеличивая ее, тем самым увеличиваем частоту ЦП);

Рис. 17.4. Вкладка Advanced (Дополнительно), пункт JumperFree Configuration {Конфигурация JumperFree) меню BIOS

PCI-Express Frequency (Частота шины PCI-Express) — служит для задания частоты работы шины PCI-Express.

Рис. 17.5. Установка параметра AI Overclocking (Интеллектуальный разгон) в значение Manual (Ручное)

Перед началом разгона необходимо вручную зафиксировать частоту шины PCI-Express на частоте 101 МГц, для этого необходимо установить значение параметра PCI-Express Frequency (Частота шины PCI-Express) равное 101.

После этого можно приступать к процедуре разгона процессора. Для этого необходимо постепенно увеличивать значение параметра CPU Frequency (Частота процессора) (рис. 17.6). Частоту процесора следует повышать постепенно, с шагом 10 МГц.

После повышения частоты следует сохранить все параметры BIOS и перезагрузить систему. Если происходит загрузка ОС, то необходимо произвести тестирование стабильности работы системы (подробнее см. главу 19). Еели система работает стабильно, то можно снова повышать частоту процессора, если же система работает нестабильно, то следует уменьшать частоту работы процессора с шагом в 1 МГц до тех пор, пока не будет достигнуто стабильное значение.

Рис. 17.6. Установка параметра CPU Frequency (Частота процессора)

Разгон процессора — это долгий, трудоемкий процесс. Достижение максимальной стабильной частоты работы процессора может занять от нескольких десятков минут до нескольких часов. Также следует сказать, что каждый экземпляр процессора разгоняется по-разному, поэтому даже два одинаковых процессора, используемых с одинаковой материнской платой и памятью, могут иметь различные максимальные частоты работы.

Приведенный выше пример ручного разгона не позволяет достичь максимально возможной частоты работы процессора, однако он поможет существенно разогнать ЦП. Для достижения более высоких частот разгона необходимо также изменять такие параметры работы системы, как напряжение питания процессора, множитель системной шины, напряжение питания памяти. Однако не все вышеперечисленные параметры доступны для регулировки в BIOS большинства системных плат, поэтому разогнать процессор при помощи этих параметров не всегда возможно.

Работа любого цифрового компьютера зависит от тактовой частоты, которую определяет кварцевый резонатор. Он представляет собой оловянный контейнер в который помещен кристалл кварца. Под воздействием электрического напряжения в кристалле возникают колебания электрического тока. Вот эта самая частота колебания и называется тактовой частотой. Все изменения логических сигналов в любой микросхеме компьютера происходят через определенные интервалы, которые называются тактами. Отсюда сделаем вывод, что наименьшей единицей измерения времени для большинства логических устройств компьютера есть такт или еще по другому – период тактовой частоты. Проще говоря – на каждую операцию требуется минимум один такт (хотя некоторые современные устройства успевают выполнить несколько операций за один такт). Тактовая частота, применительно к персональным компьютерам, измеряется в МГц, где Герц – это одно колебание в секунду, соответственно 1 МГц – миллион колебаний в секунду. Теоретически, если системная шина Вашего компьютера работает на частоте в 100 МГц, то значит она может выполнять до 100 000 000 операций в секунду. К слову сказать, совсем не обязательно, что бы каждый компонент системы обязательно что-либо выполнял с каждым тактом. Существуют так называемые пустые такты (циклы ожидания), когда устройство находится в процессе ожидания ответа от какого либо другого устройства. Так, например, организована работа оперативной памяти и процессора (СPU), тактовая частота которого значительно выше тактовой частоты ОЗУ.

Разрядность

Шина состоит из нескольких каналов для передачи электрических сигналов. Если говорят, что шина тридцатидвухразрядная, то это означает, что она способна передавать электрические сигналы по тридцати двум каналам одновременно. Здесь есть одна фишка. Дело в том, что шина любой заявленной разрядности (8, 16, 32, 64) имеет, на самом деле, большее количество каналов. То есть, если взять ту же тридцатидвухразрядную шину, то для передачи собственно данных выделено 32 канала, а дополнительные каналы предназначены для передачи специфической информации.

Скорость передачи данных

Название этого параметра говорит само за себя. Он высчитывается по формуле:

тактовая частота * разрядность = скорость передачи данных

Сделаем расчет скорости передачи данных для 64 разрядной системной шины, работающей на тактовой частоте в 100 МГц.

100 * 64 = 6400 Мбит/сек6400 / 8 = 800 Мбайт/сек

Но полученное число не является реальным. В жизни на шины влияет куча всевозможных факторов: неэффективная проводимость материалов, помехи, недостатки конструкции и сборки а также многое другое. По некоторым данным, разность между теоретической скоростью передачи данных и практической может составлять до 25%.

За работой каждой шины следят специально для этого предназначенные контроллеры. Они входят в состав набора системной логики (чипсет ).

Шина isa

Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) применяется начиная с процессора i80286. Гнездо для плат расширения включает основной 64-контактный и дополнительный 36-контактный разъемы. Шина 16-разрядная, имеет 24 адресные линии, обеспечивает прямое обращение к 16 Мбайт оперативной памяти. Количество аппаратных прерываний - 16, каналов DMA - 7. Допускается возможность синхронизации работы шины и процессора разными тактовыми частотами. Тактовая частота - 8 МГц. Максимальная скорость передачи данных - 16 Мбайт/с.

PCI. (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения периферийных компонентов)

В июне 1992 года на сцене появился новый стандарт – PCI, родителем которого была фирма Intel, а точнее организованная ею группа Special Interest Group. К началу 1993 года появился модернизированный вариант PCI. По сути дела эта шина не является локальной. Напомню, что локальной шиной называется та шина, которая подключена к системной шине напрямую. PCI же для подключения к оной использует Host Bridge (главный мост), а так же еще и Peer-to-Peer Bridge (одноранговый мост) который предназначен для соединения двух шин PCI. Кроме всего прочего, PCI является сама по себе мостом между ISA и шиной процессора.

Тактовая частота PCI может быть равна или 33 МГц или 66 МГц. Разрядность – 32 или 64. Скорость передачи данных – 132 Мбайт/сек или 264 Мбайт/сек.

Стандартом PCI предусмотрены три типа плат в зависимости от питания:

1. 5 Вольт – для стационарных компьютеров

2. 3,3 Вольт – для портативных компьютеров

3. Универсальные платы могущие работать в обоих типах компьютеров.

Большим плюсом шины PCI является удовлетворение спецификации Plug and Play –. Кроме этого, в шине PCI любая передача сигналов происходит пакетным образом где каждый пакет разбит на фазы. Начинается пакет с фазы адреса, за которой, как правило, следует один или несколько фаз данных. Количество фаз данных в пакете может быть неопределенно, но ограничено таймером, который определяет максимальное время, в течение которого устройство может использоваться шиной. Такой вот таймер имеет каждое подключенное устройство, а его значение может быть задано при конфигурировании. Для организации работы по передачи данных используется арбитр. Дело в том, что на шине могут находиться два типа устройств – мастер (инициатор, хозяин, ведущий) шины и подчиненный. Мастер берет на себя контроль за шиной и инициирует передачу данных к адресату, т. е. подчиненному устройству. Мастером или подчиненным может быть любое подключенное к шине устройство и иерархия эта постоянно меняется в зависимости от того, какое устройство запросило у арбитра шины разрешения на передачу данных и кому. За бесконфликтную работу шины PCI отвечает чипсет, а точнее North Bridge. Но на PCI жизнь не остановила своего течения. Постоянное усовершенствование видеокарт привело к тому, что физических параметров шины PCI стало не хватать, что и привело к появлению AGP.

Приветствую, дорогие друзья, знакомые, читатели, почитатели и прочие личности. Если Вы помните, то очень давно мы поднимали , но чисто в теоретическом разрезе, а после обещали сделать статью практическую.

Учитывая, что разгон таки штука довольно непростая и неоднозначная, то статей в этом цикле будет довольно приличное количество, а подзабросили мы его по одной простой причине, - тем для написания, помимо оного, существует бесконечное множество и везде успеть просто невозможно.

Сегодня мы рассмотрим самую базовую и типичную сторону разгона, но при всём при этом максимально затронем важнейшие и ключевые нюансы, т.е дадим понимание как оно работает на примере.

Приступим.

Разгон процессора в разрезе [на примере платы P5E Deluxe].

Собственно, можно сказать, что варианта разгона бывает два: с помощью программ или непосредственно из BIOS .

Программные методы мы сейчас не будем рассматривать по множествам причин, одна (и ключевая) из которых, - это отсутствие стабильной адекватной защиты системы (да и, в общем-то железа, если конечно не считать таковыми) в случае установки некорректных настроек находясь непосредственно в Windows . С разгоном же непосредственно из BIOS всё выглядит куда более разумно, а посему мы будем рассматривать именно этот вариант (к тому же, он позволяет задать большее количество настроек и добиться большей стабильности и производительности).

Вариантов BIOS "а существует довольно большое количество (а с приходом UEFI их стало и того больше), но основы и концепции разгона сохраняют свои принципы из года в год, т.е подход к нему не меняется, если не считать интерфейсы, местами названия настроек и ряд технологий этого самого разгона.

Я рассмотрю здесь пример на основе своей старенькой мат.платы (про которую я когда-то очень давно рассказывал ) и процессора Core Quad Q6600 . Последний, собственно, служит мне верой и правдой уже черт знает сколько лет (как и мат.плата) и разогнан мною изначально с 2,4 Ghz до 3,6 Ghz , что Вы можете увидеть на скриншоте из :

К слову, кому интересно, таки о том как выбирать столь хорошие и надежные мат.платы мы писали , а про процессоры . Я же перейду к непосредственно процессу разгона, предварительно напомнив следующее:

Предупреждение! Ахтунг! Аларм! Хехнде хох!
Всю ответственность за Ваши последующие (равно как и предыдущие) действия несёте только Вы. Автор лишь предоставляет информацию, пользоваться или нет которой, Вы решаете самостоятельно. Всё написанное проверено автором на личном примере (и неоднократно) и в разных конфигурациях, однако сие не гарантирует стабильную работу везде, равно как и не защищает Вас от возможных ошибок в ходе проделанных Вами действий, а так же любых последствий, что могут за ними наступить. Будьте осторожны и думайте головой.

Собственно, что нам нужно для успешного разгона? Да в общем-то ничего особенного не считая второго пункта:

Во-первых, прежде всего, конечно же, компьютер со всем необходимым, т.е мат.платой, процессором и тп. Узнать, что за начинка у Вас стоит, Вы можете скачав вышеупомянутый ;
Во-вторых, таки обязательно, - это хорошее охлаждение, ибо разгон прямым образом влияет на тепловыделение процессора и элементов материнской платы, т.е без хорошего обдува, в лучшем случае, разгон приведет к нестабильности работы или не будет иметь свой силы, а в худшем случае, что-нибудь таки попросту сгорит;
В-третьих же, само собой, необходимы знания, дать которые призвана эта статья, из этого цикла, а так же весь сайт " ".

Касаемо охлаждения хочется отметить следующие статьи: " ", " ", а так же " ". Всё остальное можно найти вот так вот. Идем далее.

Так как всю необходимую теорию мы уже подробно разобрали в , то я сразу перейду к практической стороне вопроса. Заранее прошу прощения за качество фото, но монитор глянцевый, а на улице, не смотря на жалюзи, таки светло.

Вот так выглядит BIOS на борту моей мат.платы (попасть в BIOS , напомню, на стационарном компьютере, можно кнопочкой DEL на самой ранней стадии загрузки, т.е сразу после включения или перезапуска):

Здесь нас будет интересовать вкладка "Ai Tweaker ". В данном случае именно она отвечает за разгон и изначально выглядит как список параметров с выставленными напротив значениями "Auto ". В моём случае она выглядит уже вот так:

Здесь нас будут интересовать следующие параметры (сразу даю описание + моё значение с комментарием почему):

Ai Оverclock Tuner - занимается авторазгоном, якобы с умом.
В значении "Standard" всё работает как есть, в случае с "Overclock 5% , Overclock 10% , Overclock 20% , Overclock 30% " автоматически увеличивает частоты на соответствующий процент (причем без гарантий стабильности).Нас здесь интересует значение Manual , ибо оно позволит всё выставить нам ручками. Собственно, оно у меня и стоит.
Cpu Ratio Setting - задаёт множитель процессора. Можно выставить своё значение, при учете, что множитель процессора разблокирован.Я здесь выставил 9.0 , т.е максимально доступное из разблокированных значение множителя для моего процессора. Вам необходимо поступить аналогичным образом для Вашего процессора.
FSB Frequency - задаёт частоту системной шины процессора, она же так называемая, базовая частота. Как Вы помните из теоретической статьи, конечная частота процессора получается из значения этой частоты, умноженного на множитель (как звучит! :)) процессора.Частота эта в нашем процессе является основной и именно её, в основном, мы и меняем, чтобы разогнать процессор. Значение подбирается опытным путём, методом комбинирования с другими параметрами до достижения момента, когда система работает стабильно и температурный режим Вас устраивает. В моём случае удалось взять планку в "400 x 9 = 3600 Mhz" . Были моменты, когда я брал 3,8 Ghz , но охлаждение попросту не справлялось в пиковых нагрузках с тепловыделением.
FSB Strap to North Bridge - параметр здесь есть ничто иное как набор предустановленных задержек, которые с точки зрения производителя оптимально соответствуют определенной частоте системной шины, для определенного диапазона рабочих частот чипсета. Здесь они задаются для северного моста.При установке значения FSB Strap следует учитывать, что при меньшем значении устанавливаются меньшие задержки и увеличивается производительность, а при установке большего значения немного падает производительность, но повышается стабильность. Наиболее актуальна опция при разгоне для обеспечения стабильности при высокой частоте FSB .Мне пришлось выбрать высокое значение, чтобы добиться стабильности. В моём случае это 400 .
PCIE Frequency - указывает частоту для шины PCI Express . Разгон шины PCI Express обычно не практикуется: мизерный выигрыш в быстродействии не оправдывает возможные проблемы со стабильностью работы карт расширения, посему тут фиксируем стандартные 100 Mhz , дабы повысить стабильность.Т.е в моём случае, - здесь значине 100 . Его Вам тоже рекомендую.
DRAM Frequency - позволяет задавать частоту оперативной памяти. Параметры для выбора меняются в зависимости от выставленной частоты FSB . Здесь стоит отметить, что часто разгон "упирается" именно в память, посему оптимальным считается задавать такую частоту FSB при которой здесь можно выбрать рабочую (стандартную) частоту Вашей оперативной памяти, если, конечно же, Вы не стремитесь разогнать именно память. Значение "Auto" часто вредно и не даёт должного результата с точки зрения стабильности.В моём случае выставлено "800" в соответствии с характеристиками оперативной памяти. В Вашем случае выставляйте как считаете нужным, но я рекомендую посмотреть Вашу стандартную частоту через CPU-Z и ставить её.
DRAM Сommand Rate - ничто иное как задержка при обмене командами между контроллером памяти чипсета и памятью. Качественные модули памяти способны работать при задержке в 1 такт, но на практике это встречается редко и не всегда зависит именно от качества. Для стабильности рекомендуется выбирать 2T , для быстродействия 1T .Так как порог разгона взят большой, то я выбирал здесь 2T , ибо в других положениях полной стабильности добиться не удавалось.
DRAM Timing Control - задаёт тайминги оперативной памяти. Как правило, если целью не стоит разгон оперативной памяти, то здесь мы оставляем параметр "Auto ". Если Вы катастрофически уперлись при разгоне в память и не пролезаете даже по частоте, то есть смысл попробовать немного завысить здесь значения вручную, отказавшись от автоматического параметра.В моём случае, - это "Auto" , т.к в память не упирался.
DRAM Static Read Control - значение " Enabled" поднимает производительность контроллера памяти, а " Disabled" – снижает. Соответственно от этого зависит и стабильность.В моём случае "Disabled
Ai Сlock Twister - если брать в вольном переводе, то эта штука управляет количеством фаз доступа к памяти. Более высокое значение (Strong ) отвечает за повышение производительности, а более низкое (Light ) за стабильность.Я выбрал "Light " (в целях повышения стабильности).
Ai Transaction Booster - здесь я вычитал много буржуйских форумов из которых многие данные противоречат друг другу, как и в русскоязычном сегменте. Где-то пишут, что эта штука позволяет ускорить или замедлить работу подсистемы памяти, корректируя параметры подтаймингов, влияющих в свою очередь на скорость работы контроллера памяти.Единственное, что адекватно удалось понять, что переключив сие в "Manual " мы можем настроить "Perfomance Level ", играясь со значением в цифре до того момента, когда не поймаем этап стабильности. У меня этот параметр застрял на 8- ке, ибо при других значениях система вела себя не стабильно.
VCORE Voltage - функция позволяет вручную указать напряжение питания ядра процессора. Не смотря на то, что именно эта радость часто позволяет повысить производительность (точнее сильнее разогнать процессор) путём повышения стабильности (без большего питания Вы вряд ли получите больший прирост и качество работы, что логично) при разгоне, - таки этот параметр крайне опасная игрушка в руках непрофессионала и может привести к выходу процессора из строя (если в BIOS конечно не вшита функция защиты, как говорится, "от дурака" (с), как это есть в ), а посему не рекомендуется изменять значение питания процессора, более чем на 0.2 от штатного. Вообще говоря, этот параметр стоит увеличивать очень постепенно и очень маленькими шажками, покоряя всё новые и новые высоты производительности, до тех пор, пока не упретесь во что-то еще (память, температуры и тп), либо пока не достигните лимита в +0.2 .
Я бы не рекомендовал смотреть на моё значение, ибо оно является действительно завышенным, но играть в эти игры мне позволяет мощное охлаждение (фотография выше не считается, она устарела еще в 2008 -ом году), хороший БП, процессор и мат.плата. Будьте, в общем, осторожны, особенно на бюджетных конфигурациях. Моё значение 1,65 . Узнать родной вольтаж для Вашего процессора можно из документации или через CPU-Z .
CPU PPL Voltage - нечто из для стабильности, но у меня существует очень расплывчатое определение того, что это за вольтаж. Если всё работает как нужно, то лучше не трогать. Если нет, то можно повышать маленькими шажками.Моё значение, - 1.50 , ибо упёрся по стабильности, когда брал частоту 3,8 Ghz . Опять же, опирается оно на мой процессор.
FSB Termination Voltage - иногда называется дополнительным напряжением питания процессора или напряжением питания системной шины. Его увеличение способно в некоторых случаях повысить разгонный потенциал процессора.Моё значение, - 1.30 . Опять же, стабильность при более высокой частоте.
DRAM Voltage - позволяет вручную указать напряжение питания модулей памяти. Трогать имеет смысл в редких случаях для повышения стабильности и покорения более высоких частот при разгоне памяти или (редко) процессора.У меня чуть завышено, - 1.85 при родных 1.80 .
North Bridge Voltage и Soulth bridge voltage - задаёт напряжение питания северного (North ) и южного (Soulth ) мостов соответственно. Повышать с осторожностью в целях повышения стабильности.У меня, - 1.31 и 1.1 . Всё в тех же целях.
Loadline Calibration - достаточно специфичная штука, позволяющая скомпенсировать проседаниенапряжения питания ядра при увеличении нагрузки на процессор.
В случае с разгоном всегда стоит выставлять "Enabled" , как Вы и видите у меня на скриншоте.
CPU Spread Spectrum - включение этой опции способно уменьшить уровень электромагнитного излучения компьютера за счет худшей формы сигналов системной шины и центрального процессора. Естественно, не самая оптимальная форма сигналов способна снизить стабильность работы компьютера.Поскольку уменьшение уровня излучения незначительно и не оправдывает возможные проблемы с надежностью, опцию лучше выключить (Disabled ), особенно, если вы занимаетесь разгоном, т.е как в нашем случае.
PСIE Spread Spectrum - аналогично тому, что выше, но только в случае с шиной PCI Express .Т.е, в нашем случае - "Disabled ".

Если говорить совсем упрощенно, то, в первую очередь, мы с Вами меняем множитель и частоту FSB , опираясь на ту конечную частоту процессора, что мы хотели бы получить. Далее сохраняем изменения и пробуем загрузится. Если всё получилось, то проверяем температуры, и компьютера вообще, после чего, собственно, либо оставляем всё как есть, либо пробуем взять новую частоту. Если же на новой частоте стабильности нет, т.е Windows не грузится или появляются синие экраны или что-то еще, то либо возвращаемся к прошлым значениям (или чуть утихомириваем свои аппетиты), либо подбираем все остальные значения ровно до тех пор, пока стабильность не будет достигнута.

Что касается различных типов BIOS , то где-то функции могут называться как-то иначе, но смысл несут они один и тот же, равно как и значения + принцип разгона остаются постоянными. В общем, при желании, разберетесь.

В двух словах как-то так. Остаётся лишь перейти к послесловию.

Послесловие.

Как видите из последних предложений, если задуматься, то быстрый разгон в общем-то не проблема (особенно при наличии хорошего охлаждения). Выставил два параметра, несколько перезагрузок и, - вуаля!, - заветные мегагерцы в кармане.

Тщательный же хороший разгон хотя бы на 50 %, т.е как в моём случае на 1200 Mhz плюсом к 2400 Mhz , требует некоего количества времени (в среднем это где-то 1-5 часов, в зависимости от удачливости и желаемого конечного результата), большую часть из которого отнимает шлифовка стабильности и температур, а так же пачку терпения, ибо больше всего в сим раздражает постоянная необходимость перезагрузок для сохранения и последующего тестирования новых параметров.

Подозреваю, что у желающих заняться сим процессом будет много вопросов (что логично), а посему, если они таки есть (равно как и дополнения, мысли, благодарности и прочее), то буду рад увидеть их в комментариях.

Оставайтесь с нами! ;)