Компьютерная Энциклопедия

BIOS: изменение частоты работы процессора

Хочу отдельно отметить, что способ как определить, на какой частоте работает шина на системной плате ПК, не зависит от бренда процессора. Измеряется она одинаково у Intel и AMD.

Шина FSB (Front Side Bus) соединяет CPU компьютера с прочими компонентами. Эффективная частота этой шины на порядок меньше, чем тактовая частота ЦП.

Связано это с тем, что прочим компонентам требуются не все данные, обрабатываемые процессором, а только итоговые результаты вычислений.

Благодаря изменениям этого параметра можно повысить производительность системы в целом. При ее увеличении данные передаются на прочие компоненты чаще. Логично, что максимальной эффективности удается добиться при максимальной частоте шины.

Однако такую опцию поддерживают только ЦП с возможностью разгона — те, у которых в маркировке присутствует буква K (речь о компании Intel). Также материнка компьютера должна поддерживать изменение множителя.

При несоблюдении этих условий «выжать» больше в вашей сборке не выйдет.

Типичный пример — использование навороченного CPU в связке с бюджетной материнкой. Если системная плата не даст разогнать шину, вкладываться в прочие дорогие комплектующие не имеет большего смысла.

Теперь рассмотрим программы, с помощью которых можно узнать интересующую нас характеристику.

Системные платы

Шина процессора — соединяет процессор с северным мостом или контроллером памяти MCH. Она работает на частотах 66–200 МГц и используется для передачи данных между процессором и основной системной шиной или между процессором и внешней кэш-памятью в системах на базе процессоров пятого поколения. Схема взаимодействия шин в типичном компьютере на базе процессора Pentium (Socket 7) показано на рисунке.

На этом рисунке четко видна трехуровневая архитектура, в которой на самом верхнем уровне иерархии находится шина процессора, далее следует шина PCI и за ней шина ISA. Большинство компонентов системы подключается к одной из этих трех шин.

В системах, созданных на основе процессоров Socket 7, внешняя кэш-память второго уровня установлена на системной плате и соединена с шиной процессора, которая работает на частоте системной платы (обычно от 66 до 100 МГц). Таким образом, при появлении процессоров Socket 7 с более высокой тактовой частотой рабочая частота кэш-памяти осталась равной сравнительно низкой частоте системной платы. Например, в наиболее быстродействующих системах Intel Socket 7 частота процессора равна 233 МГц, а частота шины процессора при множителе 3,5х достигает только 66 МГц. Следовательно, кэш-память второго уровня также работает на частоте 66 МГц. Возьмем, например, систему Socket 7, использующую процессоры AMD K6-2 550, работающие на частоте 550 МГц: при множителе 5,5х ч астота шины процессора равна 100 МГц. Следовательно, в этих системах частота кэш-памяти второго уровня достигает только 100 МГц.

Проблема медленной кэш-памяти второго уровня была решена в процессорах класса P6, таких как Pentium Pro, Pentium II, Celeron, Pentium III, а также AMD Athlon и Duron. В этих процессорах использовались разъемы Socket 8, Slot 1, Slot 2, Slot A, Socket A или Socket 370. Кроме того, кэш-память второго уровня была перенесена с системной платы непосредственно в процессор и соединена с ним с помощью встроенной шины. Теперь эта шина стала называться шиной переднего плана (Front-Side Bus — FSB), однако я, согласно устоявшейся традиции, продолжаю называть ее шиной процессора.

Включение кэш-памяти второго уровня в процессор позволило значительно повысить ее скорость. В современных процессорах кэш-память расположена непосредственно в кристалле процессора, т.е. работает с частотой процессора. В более ранних версиях кэш-память второгоуровня находилась в отдельной микросхеме, интегрированной в корпус процессора, и работала с частотой, равной 1/2, 2/5 или 1/3 частоты процессора. Однако даже в этом случае скорость интегрированной кэш-памяти была значительно выше, чем скорость внешнего кэша, ограниченного частотой системной платы Socket 7.

В системах Slot 1 кэш-память второго уровня была встроена в процессор, но работала только на его половинной частоте. Повышение частоты шины процессора с 66 до 100 МГц привело к увеличению пропускной способности до 800 Мбайт/с. Следует отметить, что в большинство систем была включена поддержка AGP. Частота стандартного интерфейса AGP равна 66 МГц (т.е. вдвое больше скорости PCI), но большинство систем поддерживают порт AGP 2x, быстродействие которого вдвое выше стандартного AGP, что приводит к увеличению пропускной способности до 533 Мбайт/с. Кроме того, в этих системах обычно использовались модули памяти PC100 SDRAM DIMM, скорость передачи данных которых равна 800 Мбайт/с.

В системах Pentium III и Celeron разъем Slot 1 уступил место гнезду Socket 370. Это было связано главным образом с тем, что более современные процессоры включают в себя встроенную кэш-память второго уровня (работающую на полной частоте ядра), а значит, исчезла потребность в дорогом корпусе, содержащем несколько микросхем. Скорость шины процессора увеличилась до 133 МГц, что повлекло за собой повышение пропускной способности до 1066 Мбайт/с. В современных системах используется уже AGP 4x со скоростью передачи данных 1066 Мбайт/с.

Шина процессора на основе hub-архитектуры

Обратите внимание на hub-архитектуру Intel, используемую вместо традиционной архитектуры “северный/южный мост”. В этой конструкции основное соединение между компонентами набора микросхем перенесено в выделенный hub-интерфейс со скоростью передачи данных 266 Мбайт/с (вдвое больше, чем у шины PCI), что позволило устройствам PCI использовать полную, без учета южного моста, пропускную способность шины PCI. Кроме того, микросхема Flash ROM BIOS, называемая теперь Firmware Hub, соединяется с системой через шину LPC. Как уже отмечалось, в архитектуре “северный/южный мост” для этого использовалась микросхема Super I/O. В большинстве систем для соединения микросхемы Super I/O вместо шины ISA теперь используется шина LPC. При этом hub-архитектура позволяет отказаться от использования Super I/O. Порты, поддерживаемые микросхемой Super I/O, называются традиционными (legacy), поэтому конструкция без Super I/O получила название нетрадиционной (legacy-free) системы. В такой системе устройства, использующие стандартные порты, должны быть подсоединены к компьютеру с помощью шины USB. В этих системах обычно используются два контроллера и до четырех общих портов (дополнительные порты могут быть подключены к узлам USB).

В системах, созданных на базе процессоров AMD, применена конструкция Socket A, в которой используются более быстрые по сравнению с Socket 370 процессор и шины памяти, но все еще сохраняется конструкция “северный/южный мост”. Обратите внимание на быстродействующую шину процессора, частота которой достигает 333 МГц (пропускная способность — 2664 Мбайт/с), а также на используемые модули памяти DDR SDRAM DIMM, которые поддерживают такую же пропускную способность (т.е. 2664 Мбайт/с). Также следует заметить, что большинство южных мостов включает в себя функции, свойственные микросхемам Super I/O. Эти микросхемы получили название Super South Bridge (суперъюжный мост).

Система Pentium 4 (Socket 423 или Socket 478), созданная на основе hub-архитектуры, показана на рисунке ниже. Особенностью этой конструкции является шина процессора с тактовой частотой 400/533/800 МГц и пропускной способностью соответственно 3200/4266/6400 Мбайт/с. Сегодня это самая быстродействующая шина. Также обратите внимание на двухканальные модули PC3200 (DDR400), пропускная способность которых (3200 Мбайт/с) соответствует пропускной способности шины процессора, что позволяет максимально повысить производительность системы. В более производительных системах, включающих в себя шину с пропускной способностью 6400 Мбайт/с, используются двухканальные модули DDR400 с тактовой частотой 400 МГц, благодаря чему общая пропускная способность шины памяти достигает 6400 Мбайт/с. Процессоры с частотой шины 533 МГц могут использовать парные модули памяти (PC2100/DDR266 или PC2700/DDR333) в двухканальном режиме для достижения пропускной способности шины памяти 4266 Мбайт/с. Соответствие пропускной способности шины памяти рабочим параметрам шины процессора является условием оптимальной работы.

Процессор Athlon 64, независимо от типа гнезда (Socket 754, Socket 939 или Socket 940), использует высокоскоростную архитектуру HyperTransport для взаимодействия с северным мостом или микросхемой AGP Graphics Tunnel. Первые наборы микросхем для процессоров Athlon 64 использовали версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/800 МГц, однако последующие модели, предназначенные для поддержки процессоров Athlon 64 и Athlon 64 FX в исполнении Socket 939, используют более быструю версию шины HyperTransport с параметрами 16 бит/1 ГГц.

Наиболее заметным отличием архитектуры Athlon 64 от всех остальных архитектур ПК является размещение контроллера памяти не в микросхеме северного моста (или микросхеме MCH/GMCH), а в самом процессоре. Процессоры Athlon 64/FX/Opteron оснащены встроенным контроллером памяти. Благодаря этому исключаются многие “узкие места”, связанные с внешним контроллером памяти, что положительно сказывается на общем быстродействии системы. Главный недостаток этого подхода состоит в том, что для добавления поддержки новых технологий, например памяти DDR2, придется изменять архитектуру процессора.

Поскольку шина процессора должна обмениваться информацией с процессором с максимально возможной скоростью, в компьютере она функционирует намного быстрее любой другой шины. Сигнальные линии (линии электрической связи), представляющие шину, предназначены для передачи данных, адресов и сигналов управления между отдельными компонентами компьютера. Большинство процессоров Pentium имеют 64-разрядную шину данных, поэтому за один цикл по шине процессора передается 64 бит данных (8 байт).

Тактовая частота , используемая для передачи данных по шине процессора, соответствует его внешней частоте. Это следует учитывать, поскольку в большинстве процессоров внутренняя тактовая частота, определяющая скорость работы внутренних блоков, может превышать внешнюю. Например, процессор AMD Athlon 64 3800+ работает с внутренней тактовой частотой 2,4 ГГц, однако внешняя частота составляет всего 400 МГц, в то время как процессор Pentium 4 с внутренней частотой 3,4 ГГц имеет внешнюю частоту, равную 800 МГц. В новых системах реальная частота процессора зависит от множителя шины процессора (2x, 2,5x, 3x и выше). Шина FSB, подключенная к процессору, по каждой линии данных может передавать один бит данных в течение одного или двух периодов тактовой частоты. Таким образом, в компьютерах с современными процессорами за один такт передается 64 бит.

Пропускная способность шины процессора

Для определения скорости передачи данных по шине процессора необходимо умножить разрядность шины данных (64 бит, или 8 байт, для Celeron/Pentium III/4 или Athlon/Duron/ Athlon XP/Athlon 64) на тактовую частоту шины (она равна базовой (внешней) тактовой частоте процессора).

Например, при использовании процессора Pentium 4 с тактовой частотой 3,6 ГГц, установленного на системной плате, частота которой равна 800 МГц, максимальная мгновенная скорость передачи данных будет достигать примерно 6400 Мбайт/с. Этот результат можно получить, используя следующую формулу:
800 МГц × 8 байт (64 бит) = 6400 Мбайт/с.

Для более медленной системы Pentium 4:
533,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 4266 Мбайт/с;
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с.

Для системы Athlon XP (Socket A) получится следующее:
400 МГц × 8 байт (64 бит) = 3200 Мбайт/с;
333 МГц × 8 байт (64 бит) = 2667 Мбайт/с;
266,66 МГц × 8 байт (64 бит) = 2133 Мбайт/с.

Для системы Pentium III (Socket 370):
133,33 МГц × 8 байт (64 бит) = 1066 Мбайт/с;
100 МГц × 8 байт (64 бит) = 800 Мбайт/с.

Максимальную скорость передачи данных называют также пропускной способностью шины (bandwidth) процессора.

QuickPath

Шина QuickPath Interconnect (QPI) была разработана Intel в 2008 г. для замены традиционной шины FSB. Первоначально QPI использовалась в компьютерах на основе процессоров Xeon и Itanium. Разработка QPI была призвана бросить вызов уже использовавшейся в течение некоторого времени в чипсетах AMD шине Hypertransport.

Хотя QPI принято называть шиной, тем не менее, ее свойства существенно отличаются от свойств традиционной системной шины, и по своему устройству она представляет собой проводное соединение типа interconnect. QPI является неотъемлемой частью технологии, которую Intel называет архитектурой QuickPath. Всего QPI имеет в своем составе 20 линий данных, а общее количество проводников шины QPI равно 84. Как и Hypertransport, технология QuickPath подразумевает, что контроллер памяти встроен в сам центральный процессор, поэтому она используется лишь для связи процессора с контроллером ввода-вывода. Шина QuickPath может работать на частотах в 2.4, 2.93, 3.2, 4.0 или 4.8 ГГц.

Схема расположения QuickPath Interconnect

Параметры системной шины

• Частота системной шины показывает скорость, с которой та способна предавать информацию.
• Разрядность или ширина – количество данных (бит), которые магистраль пропускает через себя за один такт. Для современных материнских плат это 128-512 бит, реже – 1024 бита.

Частота FSB определяет быстродействие процессора. Каждому ЦП присущ свободный (разблокированный) или заблокированный множитель – коэффициент, который умножается на частоту шины. Например, FSB работает на частоте 200 МГц, множитель процессора равен 16. Его внутренняя (реальная) частота равняется 200 * 16 = 3200 МГц или 3,2 ГГц. У большинства ЦП, кроме дорогих моделей, рассчитанных на любителей разгона и геймеров, множитель заблокирован. Их быстродействие определяется частотой FSB.

Тактовая частота работы процессора

Тактовая частота — величина, характеризующая количество операций, выполняемых процессором за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц).

Чем выше тактовая частота, тем более производительный процессор. Но это работает только внутри процессоров, одной серии.

Intel Core i5-2400 3.10GHz/6MB

Intel Core i3-2120 3.3GHz/3MB

Можно подумать, что процессор серии i3 с частотой 3.3GHz, будет более производительный чем, процессор серии i5 с частотой 3.10GHZ. На самом деле это не так, производительность серии Core i5 будет больше. так как у него лучше другие параметры. У него больше физических ядер и у него больший объем кэша.

Современные процессоры могут самостоятельно повышать или понижать частоту в зависимости от нагрузки на процессор, и это сделано для более эффективного использования мощности процессора. И потребление им электроэнергии.

Таким образом кроме основной частоты, в характеристиках так же указывают и максимальную частоту, до которой процессор может самостоятельно увеличивать этот параметр:

Частота работы процессора: 3,3 ГГц (до 3,9ГГц)

У фирмы Intel такая технология называется: Turbo Boost, а у фирмы AMD: Turbo CORE.

С параметром частоты так же связан, такой параметр, как коэффициент умножения.

Коэффициент умножения: заблокирован/разблокирован

Этот параметр обычно указан в подробном описании процессора, и физически он является одним из основных параметров, который определяет итоговую частоту процессора.

В простых моделях процессора — этот коэффициент зафиксирован на одном значении т.е заблокирован, в процессорах для продвинутых пользователей — этот коэффициент разблокирован. И таким образом, пользователь может самостоятельно регулировать — частоту процессора.

K8 NB HT Speed

Возможные значения:

От 200 MHz
до
1000 MHz
или
2000 MHz
,
Auto

Описание:

Позволяет указать эффективную частоту шины HyperTransport, связывающей процессор AMD и чипсет.

Номинальная эффективная частота обмена данными по шине HyperTransport составляет 800 или 1000 МГц для процессоров Athlon (и Sempron на их основе) и 1600, 1800 или 2000 МГц для процессоров Phenom. Помимо выбора числового значения вы можете указать вариант Auto

, автоматически устанавливающий требуемую частоту применительно к имеющейся модели процессора.

При разгоне проследите, чтобы частота шины HyperTransport не превышала 1000 МГц для семейства Athlon и 2000 МГц для процессоров Phenom.

Поскольку контроллер памяти интегрирован непосредственно в эти процессоры, частота шины HyperTransport мало влияет на итоговое быстродействие системы.

Итак, прошло время с тех пор, как компьютер был приобретен, закончился период радости от покупки, а программное обеспечение становится все более требовательным к производительности оборудования. При нехватке производительности встает вопрос: «Что делать?» Опять тратить деньги на апгрейд компа или все же попробовать выжать все соки из того, что есть? Вариант апгрейда сопряжен с большими финансовыми затратами, в то время как тонкая настройка уже имеющегося железа денег не потребует, разве что можно будет озаботиться сменой систем(ы) охлаждения, что зачастую сделает комп и менее шумным.

Читайте также: Обзор и тестирование Nvidia GeForce GTX 960 на примере модели MSI GeForce GTX 960 Gaming 2G

В сегодняшнем материале, как уже понятно из заголовка, ознакомимся с возможностями тонкой настройки систем на базе AM3/AM3+ процессоров AMD.

Перед тем как приступить к рассмотрению способов увеличения производительности, стоит рассмотреть основной перечень установленного в компьютер железа. Так сказать, заранее понять, на что можно будет рассчитывать.

Именно от материнской платы зависит, что мы сможем выжать из компьютера: она в первую очередь определяет перечень доступных для изменения настроек, которые могут повлиять на конечный результат. Также следует понимать, что оверклокинг CPU может привести к увеличению его энергопотребления, и возросшие аппетиты материнка должна удовлетворить.

Дабы понять степень запаса прочности, следует пройтись по двум основным пунктам.

1) Изучаем перечень поддерживаемых материнской платой процессоров. Для этого либо гуглим по названию платы сайт производителя и переходим к странице с техническими характеристиками, либо открываем бумажную книжку «Руководство пользователя», которая должна лежать в коробке с материнкой, и там находим ту же самую информацию. Перечисление моделей процессоров нам неинтересно, смотрим только на допуск по энергопотреблению. Там могут быть следующие значения: «Supports CPU up to 95 W», «Supports CPU up to 125 W», «Supports CPU up to 140 W». Если в технических характеристиках указано «95 W», то материнскую плату можно охарактеризовать только одним словом – днище. Даже если какие-то возможности разгона материнка может предоставить, это небезопасно и потребует более вдумчивого подхода. Материнские платы с допуском до 125 Вт вполне справятся с процессорами бюджетного и среднего классов, но со старшими представителями линеек камней Phenom II и FX Series запаса прочности может не хватить. Мат-платы с допуском 140 Вт, как правило, уже не слабы и серьезных палок в колеса вставлять не будут.

Энергопотребление и тепловыделение

Чем выше энергопотребление процессора, тем выше его тепловыделение. Нужно позаботиться о достаточном охлаждении.

TDP (Thermal Design Power) – параметр, указывающий на то количество тепла, которое способна отвести охлаждающая система от определенного процессора при наибольшей нагрузке. Значение представлено в ваттах при максимальной температуре корпуса процессора.

ACP (Average CPU Power) – средняя мощность процессора, показывающая энергопотребление процессора при конкретных задачах.

Значение параметра ACP на практике всегда ниже TDP.

SPD

Предпоследняя вкладка под названием Graphics тоже может оказаться полезной. В ней отображается информация об установленной на вашем компьютере графической карте.

• Name – наименование графического адаптера.

• Code name – кодовое имя чипа видео карты.

• Technology – нормы технологического процесса по которым выполнен чип.

• Revision – ревизия ядра GPU.

• Core – отображает частоту GPU.

• Shaders – частота шейдеров.

• Memory – показывает частоту видеопамяти.

• Size – размер видеопамяти.

• Type – тип оперативной памяти видеокарты (DDR, DDR2,3,4,5)

• Bus width – пропускная способность шины памяти.

И последняя вкладка, отображающая сведения об авторе программы и ее версии About. В ней помимо этого можно сохранить ваши технические характеристики в виде отчета в формате TXT или HTML.