Контакты
Главная / Разработка

Шины передачи данных Arapahoe и HyperTransport. Как разогнать шину данных AMD HyperTransport? o Совместимость с самыми распространёнными шинами входящими в SNA


Обрати внимание, как идут дорожки на плате: от CPU отдельно идет шина к памяти и отдельно к северному
мосту (AGP-тоннель).


После того как в 1999 году AMD объявила о начале перехода к 64-разрядным вычислениям и о своей работе над архитектурой x86-64, появилась необходимость разработать новую технологию передачи информации между различными узлами системы, поскольку все существующие технологии соединения чипов не обеспечивали необходимой скорости обмена данными.

Оглянемся назад

Вообще необходимость увеличить скорость передачи данных между элементами системы появилась достаточно давно. Еще в 1997 году в компании AMD начали работу над технологией LDT (Lightning Data Transfer - молниеносная передача данных). В 2000 году AMD объявляет о том, что с компаний Transmeta заключен договор о лицензировании технологии LDT. AMD, в свою очередь, получает доступ к технологиям, обеспечивающим снижение энергопотребления процессоров. В феврале 2001 года AMD открывает технологию для широкого лицензирования, при этом меняя ее название на HyperTransport. HT позиционируется как высокоскоростная шина передачи данных для персональных компьютеров, рабочих станций и серверов на базе микропроцессоров AMD, однако в компании не исключают возможность использования этой технологии и в других частях компьютера, например для интеграции всех внутрисистемных шин, таких как PCI, AGP, DRAM, PCI-X, других высокоскоростных портов, использование HT в маршрутизаторах и коммутаторах. Первыми технологией заинтересовались компании Broadcom, Cisco Systems, Apple Computer, nVidia, и Sun Microsystems. Объединившись, они образовали консорциум HyperTransport Technology Consortium (http://www.hypertransport.org/). Затем в течение короткого периода времени к альянсу присоединилось еще более 40 компаний.


В 2003 году Габриэль Сартори, президент консорциума HyperTransport Technology Consortium, сообщил о появлении новой модификации протокола HyperTransport Technology I/O Link Specification 1.05, а в феврале 2004 года была закончена спецификация HyperTransport Release 2.0 Specification.

HT - что за зверь?

Сразу хочу предупредить, что в этой статье мы не будем говорить о технологии Hyper-Threading, во всем тексте HT - это сокращение от HyperTransport. Итак, HT это новая технология, призванная увеличить скорость передачи данных по системной шине, поскольку она традиционно является сдерживающим фактором роста общей производительности системы. В связи с увеличением скоростей процессора, памяти, видеосистемы и некоторых других компонентов, необходимо сделать более эффективным взаимодействие между ними, то есть увеличить скорость обмена данными. Это не новая проблема. В свое время серьезные изменения претерпела шина расширений, эволюционировавшая в шину общего назначения PCI (Peripheral Component Interconnect ). Затем появилась спецификация AGP, разработанная специально для ускорения передачи графических данных. Однако технологии PCI и AGP устаревают, и уже не могут обеспечить достаточной скорости передачи. Устройства вынуждены «соперничать» за используемые ресурсы, а одновременно на шине может работать не более трех устройств.




HyperTransport - это не просто новая системная шина, это новый асинхронный двунаправленный протокол обмена данными между устройствами. Технологию HT могут поддерживать абсолютно любые устройства: процессоры, наборы логики, контроллеры и т.д. Между собой компоненты системы связываются по принципу «точка-точка» (peer-to-peer), а это значит, что легко может быть установлено соединение практически между любыми узлами компьютера, причем без всяких дополнительных мостов (теоретически, конечно:)). Обмен информации происходит пакетами со скоростью от 0.8 Гбит/сек до 89.6 Гбит/сек (51.2 Гбит/сек в первой версии НТ). Шина двунаправленная, то есть имеет два соединения: одно в прямом направлении и одно - в обратном. Передача данных идет по двум фронтам стробирующего импульса (DDR). Результирующая скорость зависит от ширины шины (2-32 бита в каждом направлении) и ее частоты (200-1400 МГц, в первой версии - 200-800).


Например, в чипе nForce3 от nVidia, HT используется для соединения северного и южного мостов. Там применяется 8-битное соединение на тактовой частоте 200 МГц. При этом эффективная частота шины 400 МГц, а пропускная способность 800 Мбайт/с.


Рассчитаем скорость передачи данных для указанного в примере соединения:


  • Широта полосы в одном направлении равна 8 бит, то есть 1 байт;

  • Частота шины - 200 МГц;

  • 200 МГц*2 (так как DDR) = 400 МГц эффективных;

  • Скорость передачи в одном направлении - 400 МГц*1 байт = 400 МБ/c;

  • Скорость передачи в двух направлениях (суммарная пропускная способность)- 2*400 МБ/c = 800 МБ/c

Поскольку HT призвана заменить существующие шины и мосты, используемые в современных матплатах, на системных платах, построенных по технологии HT, нет, привычного чипсета, состоящего из северного моста, предназначенного для высокоскоростных узлов, и южного моста, используемого для низкоскоростной периферии. HyperTransport позволяет гибко настраивать систему под конкретные цели и задачи (это большой плюс технологии). При помощи НТ-модулей можно последовательно включать в шину HyperTransport другие высокопроизводительные шины и порты. Например, для сервера легко заменить графический тоннель тоннелем шины PCI-X, а для графической станции – включить оба тоннеля одновременно.

Железо

Поскольку технология HyperTransport призвана стандартизировать и унифицировать порядок обмена данными между всеми узлами компьютера, ее реализация затрагивает все уровни передачи данных: физический (разводка контактов у чипсетов), уровень соединения (порядок инициализации и конфигурирования устройств), уровень протокола (команды протокола и правила управления потоком данных), уровень транзакций (описание управляющих сигналов) и уровень сессий (общие команды).


Рассмотрим первый, физический уровень. Здесь в HyperTransport определены параметры линий данных, линий управления и линий тактового сигнала. Кроме того, стандартизированы контроллеры и электрические сигналы. Все физические устройства, задействованные в технологи8, подразделяются на несколько типов: cаve (пещера), tunnel (тоннель) и bridge (мост). Устройства типа «пещера» представляют собой крайнее (замыкающее) устройство в цепочке, «тоннель» предназначен для транзита информации между устройствами, «мост» же - основное устройство, которое подключается к контроллеру шины (hоst) и обеспечивает соединение с подключенными к нему устройствами.



Северный мост теперь находится левее, между CPU и AGP, так как нет необходимости располагать его ближе к памяти.


В минимальной возможной реализации шина HT может быть всего лишь 2-битной. При этом потребуется 24 вывода (8 - для данных, 4 - для тактовых сигналов, 4 - для линий управления, 2 - сигнальных, 4 - заземления, 1 - питания, 1 - сброса). А в конфигурации с 32 битной шиной придется использовать 197 выводов. Кстати, в РСI 2.1 используется «всего» 84 вывода, а в РСI-Х аж 150.


Длина шины HT может достигать 61 сантиметра (24 дюйма) при пропускной способности до 800 Мбит/с. При этом уровень сигнала составляет 1.2 В, а дифференциальное сопротивление 100 Ом. Способ передачи данных, на котором физически основывается HyperTransport, называется LVDS (Low Voltage Differential Signaling - низковольтные дифференциальные сигналы).


Тактовая частота соединений может быть от 200 до 1400 МГц в зависимости от требований.

Данные

Как уже упоминалось, в технологии HT используется пакетная передача данных. При этом пакет всегда кратен 32 битам, а максимальная длинна пакета равна 64 байтам (включая адреса, команды и данные). Поскольку шина является двунаправленной, каждое соединение состоит из субсоединения «передача» (Tx) и субсоединения «получение» (Rx). При этом оба работают асинхронно. Каждое соединение может быть шириной 2, 4, 8, 16, 32 или 64 разряда в каждом направлении.


А теперь допустим, что у нас имеется процессор, которому требуется высокоскоростное соединение, - мы используем два 32-разрядных соединения с частотой в 800 МГц, таким образом получая скорость 6.4 ГБ/с на прием и передачу (суммарная пропускная способность такой шины будет 12.8 ГБ/с). Если же нам не нужна такая скорость, можно использовать четырехразрядную шину с частотой 200 МГц. Такая шина обеспечит до 100 МБ/с на прием и столько же передачу. То есть спецификация предполагает возможность выбора частоты и шины при разработке устройства. При этом устройства с разной шириной шины могут подключаться к одной шине HyperTransport и свободно связываться между собой. Так, устройство с шиной в 32 разряда можно связать с 8-разрядным устройством, при этом пропускная способность будет обусловлена меньшей разрядностью шины.


Для тех устройств, которые требовательны к пропускной способности шины, в HT реализована технология виртуальных каналов - StreamThru. Эта технология гарантирует, что скоростные устройства получат быстрый доступ к оперативной памяти по зарезервированному каналу.

HT vs PCI Express

Как ты мог заметить, рядом с HyperTransport нигде не упоминается корпорация Intel. Дело все в том, что Intel продвигает свою технологию увеличения скорости шины периферийных устройств: PCI Express. Обе шины имеют несколько схожих черт: похожий механизм формирования запроса, похожие механизмы расстановки приоритетов, похожие возможности масштабирования.



Южный мост, по сути, не изменился.


Главное отличие технологий в их изначальном предназначении: PCI Express - это новая скоростная периферийная шина, и ничего больше. Она предназначена для работы с картами расширения, в то время как HyperTransport - это принципиально новая технология связи и обмена данными между всеми узлами компьютера. Конечно, этими узлами могут быть и карты расширения.


Длина пакета и управляющие буферы в HT равны 64 байтам, а у PCI Express размер пакета может достигать 1 кБ, размер запроса - до 4 кБ, а размер буфера 16 байт. Поскольку PCI Express изначально создавалась для высокопроизводительных серверов, она имеет большую себестоимость, но при этом достигается более высокая скорость, нежели у HyperTransport.


PCI Express не совместима ни с PCI, ни с AGP, ее использование требует новых версий BIOS и новых драйверов, в то время как HT полностью совместим с текущей программной моделью PCI.


Но на самом деле все эти сравнения можно не делать, поскольку HyperTransport может быть адаптирован и к PCI Express. Проще говоря, PCI Express устройства могут быть подключены через HyperTransport.

HT в действии

Давай теперь посмотрим на HyperTransport в действии и сравним его с технологиями Intel. Классический чипсет материнской платы состоит из двух микросхем (северный и южный мосты): одна включает шину процессора, контроллер памяти, AGP и шину южного моста, вторая содержит разнообразные контроллеры ввода/вывода и контроллер шины PCI. В системах Intel используется именно такая, классическая система. Процессоры (или процессор в настольных системах) связаны с памятью через контроллер памяти, интегрированный в северный мост. В технологии HyperTransport все устройства подключены к единому host-контроллеру. Причем надо отметить то, что AMD стала интегрировать контроллер памяти в свои процессоры, а значит, он был вынесен из чипсета, что несколько ускорило работу с оперативной памятью. Таким образом, каждый процессор получил возможность иметь собственную память. Это позволяет использовать до 16 ГБ памяти (по четыре гигабайта каждому из четырех процессоров).


Кроме того, AMD решила избавиться от ограничений, налагаемых схемой с северным и южным мостами. Контроллер памяти, а также часть функций AGP (GART) теперь реализованы в процессоре. Там же находится контроллер HyperTransport. Для AGP, контроллеров ввода/вывода, контроллера PCI было создано три отдельных микросхемы: AGP tunnel, PCI-X I/O Bus Tunnel и контроллер ввода/вывода (I/O Hub). Такое разделение позволяет проектировать систему под конкретные задачи. Для работы необходим только последний контроллер (без AGP и PCI-X можно обойтись), в серверных системах вряд ли понадобится видеокарта AGP, а в настольных системах устройства PCI-X пока не востребованы. Кстати, nVidia в своем чипсете nForce3 объединила все контроллеры в одну микросхему.

Будущее

В феврале этого года была представлена новая версия технологии - HyperTransport Release 2.0 Specification. В новой спецификации поддерживается три новых скоростных реализации: частоты 1 ГГц, 1.2 ГГц и 1.4 ГГц. Кроме того, важной функцией в HT2 стала совместимость с интерфейсом PCI Express.

#HyperTransport

1. Что такое технология HyperTransport?
Технология HyperTransport (ранее известная как LDT, Lightning Data Transport, сейчас часто называется просто "HT") – это разработанная консорциумом HyperTransport Technology (во главе с компанией с AMD) шина для высокоскоростной пакетной связи с низкими задержками, построенная по схеме "точка-точка", которая позволяет микросхемам передавать данные с максимальной скоростью до 41.6 Гб/c (для 32-битного варианта версии 3.0). Масштабируемость её архитектуры способна упростить внутрисистемные соединения путем замены некоторых существующих шин и мостов, а также путем снижения количества узких мест и задержек внутри системы.

2. Для каких целей предназначена технология HyperTransport?
HyperTransport может применяться в архитектуре персональных компьютеров и серверов как замена проприетарной версии системной шины (FSB) для связи процессора с чипсетом и для связи процессоров между собой в многопроцессорных системах - это отличительная особенность всех процессоров AMD с архитектурой K8 (Athlon64) и далее.
Также она может применяться в специализированном сетевом и телекоммуникационном оборудовании, обеспечивая существенно более высокую скорость передачи данных по сравнению с тем, что позволяют осуществлять существовавшие до появления HyperTransport шинные технологии.
Первым примером реального использования HyperTransport был чипсет NVIDIA nForce, в котором технология HyperTransport использовалась для связи между двумя микросхемами, составляющими этот чипсет - графическим процессором IGP (nForce Integrated Graphics Processor) и коммуникационным процессором MCP (nForce Media and Communications Processor. С тех пор все больше чипсетов nVidia используют эту технологию в аналогичных целях (а варианты для процессоров AMD - ещё и собственно для связи с процессором).
Также она может использоваться как периферийная шина для подключения специализированных процессоров, которым недостаточно полосы пропускания или латентности "обычных" (PCI-X, PCI-E) шин. Для таких целей шина HyperTransport имеет внешнее исполнение, соответствующий разъём называется HTX (Hyper Transport eXtension).

3. С какими шинами и какими другими технологиями совместима технология HyperTransport?
Для HyperTransport созданы мосты на подавляющее большинство существующих в природе шин передачи данных, включая PCI-Express, AGP, PCI, PCI-X, IEEE-1394, USB 2.0, Gigabit Ethernet, а также менее популярных PL-3, SPI-4, Infiniband, SPI-5, 10 Gigabit Ethernet и т.д. В традиционных шинных архитектурах (например - PCI) многочисленные устройства используют одну шину, а в технологии HyperTransport каждый элемент получает свой собственный канал ввода-вывода. Таким образом, уменьшается количество «узких мест» (bottlenecks) в системе, и повышается ее производительность.
Однако непосредственно на физическом уровне HyperTransport несовместима ни с одной из существующих шин.

  4. Совместима ли технология HyperTransport с существующими программами и операционными системами?
Да, технология HyperTransport совместима с существующими и будущими операционными системами, поскольку она на логическом уровне совместима с PCI, учтенной в перспективах развития операционных систем. Это уже было продемонстрировано в производстве систем, основанных на чипсетах NVIDIA nForce.

5. Совместима ли технология HyperTransport со стандартом Plug & Play?
Да, устройства ввода-вывода HyperTransport рассчитаны на то, чтобы использовать стандартную методологию Plug & Play, и являются совместимыми с любой операционной системой, поддерживающей стандарт PCI, на этапах загрузки, исполнения, а также на уровне драйверов.

6. На каких тактовых частотах функционирует HyperTransport?

Версия HyperTransport
Version 		Год Макс. частота HT Макс.разрядность шины Макс. общая полоса пропускания
(bi-directional)
1.0 2001 800 МГц 32 бит 12.8 ГБайт/с
1.1 2002 800 МГц 32 бит 12.8 ГБайт/с
2.0 2004 1.4 ГГц 32 бит 22.4 ГБайт/с
3.0 2006 2.6 ГГц 32 бит 41.6 ГБайт/с

Устройства Hyper Transport могут функционировать на разных тактовых частотах от 200 МГц до 2600 МГц. Hyper Transport использует технологию удвоенной скорости передачи данных (double data rate), передавая два бита информации за один такт и увеличивая, таким образом, скорость передачи данных. С целью облегчить оптимизацию дизайна систем, можно устанавливать разные тактовые частоты для приема и передачи данных.

7. Какова разрядность шины ввода-вывода HyperTransport?
Ввод-вывод данных в технологии HyperTransport разработан таким образом, чтобы предоставить наибольшую гибкость при проектировании, допуская разрядность шины в 2, 4, 8, 16, или 32 бита в каждом направлении. В процессе инициализации устройства автоматически распознают разрядность шины и затем функционируют соответствующим образом.

Hyper Transport Bus (системная шина) – высокоскоростная, двунаправленная системная шина по принципу точка-точка, разработанная для соединения низко скоростных системных шин, компонентов компьютеров, серверов, сетевых центров и телекоммуникационного оборудования, предоставляя до 48x прирост скорости.

Помогает сократить количество шин в системе и используется чаще всего в ПК , для соединения с контроллёром и , позволяя им работать быстрее в одной среде и с меньшими задержками ввода-вывода. Очень часто шина используется и для соединения ядер процессора между собой.

При разработке , основными критериями были:

  • o Скорость передачи данных должна быть выше, чем у конкурентов.

  • o Низкие задержки ввода-вывода и малое количество контактов.

  • o Совместимость с самыми распространёнными шинами входящими в SNA .

  • o Без проблемное распознавание операционными системами.

Разработкой и лицензированием технологии занимается специально созданный для этого консорциум — HyperTransport Technology Consortium .

Используется в продуктах компаний AMD , Transmeta (X 86); VIA , NVidia , SiS , Apple , HP (лицензия для производства системной логики); Broadcom , Raza —Microelectronics (MIPS — архитектура процессоров); HP , SUN , DELL , (для серверов); компания Cisco к примеру, использует данную шину в маршрутизаторах.

Основное применение шина HyperTransport нашла в качестве процессорной шины . Являясь гибко масштабируемой и совместимой со всем распространёнными периферийными шинами, стала основной для платформ с процессорами производства AMD . Даже конкурирующая с AMD компания Intel , в своё время купила права на использование HyperTransport , так как некоторые технологии передачи в их собственных шинах могли идти вразрез с патентами конкурента.

Описание принципа работы:

Шина является последовательной . Скорость передачи зависит от двух параметров – ширины шины и частоты её функционирования. Шина, кроме передачи самих данных, может использоваться для передачи прерывания, служебных, системных и конфигурационных сообщений.

Шина может работать в двух режимах: Posted и Non —Posted . Первый обычно используется в настольных потребительских системах (для DMA -передачи к примеру) и обеспечивает максимальную скорость передачи данных. Posted операция записи просто посылает пакет с данными на определённый адрес, данные записываются и на этом всё. Non —Posted подразумевает передачу данных на определённый адрес, а после успешной записи в обратном направлении отправляется пакет с подтверждением успешной записи. Данный тип записи работает значительно медленней, но исключает возникновение ошибок передачи. Потому он используется преимущественно в серверных, научных, высокоточных машинах.

Шина поддерживает энерго-сберерегающие режимы, предусмотренные в ACPI . А именно – C /D — state .

Версии шины и скорость работы :

  • Вопросы

    Что такое компьютерная шина?

    Компьютерная шина служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные, синхронные или асинхронные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная).

    Что такое QPB?

    64-битная процессорная шина QPB (Quad-Pumped Bus) обеспечивает связь процессоров Intel с северным мостом чипсета. Характерной ее особенностью является передача четырех блоков данных (и двух адресов) за такт. Таким образом, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи данных будет эквивалентна 800 МГц (4 х 200 МГц).

    Что такое HyperTransport?

    Последовательная двунаправленная шина HyperTransport (НТ) разработана консорциумом компаний во главе с AMD и служит для связи процессоров AMD семейства К8 друг с другом, а также с чипсетом. Кроме того, многие современные чипсеты используют НТ для связи между мостами, нашла она место и в высокопроизводительных сетевых устройствах - маршрутизаторах и коммутаторах. Характерной особенностью шины НТ является ее организация по схеме Peer-to-Peer (точка-точка), обеспечивающая высокую скорость обмена данными при низкой латентности, а также широкие возможности масштабирования - поддерживаются шины шириной от 2 до 32 бит в каждом направлении (каждая линия - из двух проводников), причем "ширина" направлений, в отличие от PCI Express, не обязана быть одинаковой. К примеру, возможно использование двух линии НТ на прием и 32 - на передачу.

    "Базовая" тактовая частота шины HT - 200 МГц, все последующие тактовые частоты определяются как кратные данной - 400МГц, 600МГц, 800МГц и 1000 МГц. Тактовые частоты и скорость передачи данных шины HyperTransport версии 1.1 приведены в таблице:

    Частота, МГц Скорость передачи данных (в Гб/с) для шин шириной:
    2 бита 4 бита 8 бит 16 бит 32 бита
    200 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6
    400 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2
    600 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8
    800 0,4 0,8 1,6 3,2 6,4
    1000 0,5 1,0 2,0 4,0 8,0

    На данный момент консорциумом HyperTransport разработана уже третья версия спецификации НТ, согласно которой шина HyperTransport 3.0 допускает возможность "горячего" подключения и отключения устройств; может работать на частотах вплоть до 2,6 ГГц, что позволяет довести скорость передачи данных до 20800 Мб/с (в случае 32-битной шины) в каждую сторону, являясь на сегодняшний день самой быстрой шиной среди себе подобных.

    Что такое PCI?

    Шина PCI (Peripheral Component Interconnect), несмотря на свой более чем солидный (по компьютерным меркам) возраст, до сих пор является основной шиной для подключения самых разнообразных периферийных устройств к системной плате компьютера. 32-битная шина PCI обеспечивает возможность динамического конфигурирования подключенных устройств, она работает на частоте 33,3 МГц (пиковая пропускная способность 133 Мбит/с).

    В серверах используется ее расширенные варианты PCI66 и PCI64 (32 бит/66 МГц и 64 бит/33 МГц соответственно), а также PCI-X - 64-битная шина, ускоренная до 133 МГц.

    Другими вариантами шины PCI являются популярная в недавнем прошлом графическая шина AGP и пара интерфейсов для мобильных компьютеров: внутренняя шина mini-PCI и PCMCIA/Card Bus (16/32-разрядные варианты интерфейса внешних устройств, допускающие "горячее" подключение периферии). Несмотря на широкое распространение, время шины PCI (и ее производных) заканчивается - на смену им идет (пусть и не так быстро, как хотелось бы ее разработчикам) современная высокопроизводительная шина PCI-Express.

    Что такое PCI-Express?

    PCI-Express - это последовательный интерфейс, разработанный организацией PCI-SIG во главе Intel и предназначенный для использования в качестве локальной шины вместо PCI. Характерной особенностью PCI-Express является его организация по принципу "точка-точка", что исключает арбитраж шины и, тем самым, перетасовку ресурсов.

    Соединение между устройствами PCI-Express называется линками (link) и состоят из одной (называемой 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x или 32x) двунаправленных последовательных линий (lane). Пропускная способность современной шины PCI-Express версии 1.1 с разным количеством линий приведена в таблице:

    Число линий PCI Express Пропускная способность в одном направлении, Гб/с Суммарная пропускная способность, Гб/с
    1 0.25 0.5
    2 0.5 1
    4 1 2
    8 2 4
    16 4 8
    32 8 16

    Однако в текущем году получит распространение новая спецификация PCI-Express 2.0, в которой пропускная способность каждого линка увеличилась до 0,5 Гб/с в каждую сторону (при сохранении совместимости с PCI-Express 1.1). Кроме того, в PCI-Express 2.0 вдвое увеличена подводимая по шине мощность питания - 150 Вт против 75 в первой версии стандарта; а также, как и HT 3.0, обеспечивается потенциальная возможность "горячей" замены интерфейсных карт (провозглашенная, но не реализованная в версии 1.1).

    В прошлой статье этой серии мы рассмотрели основные принципы и алгоритмы разгона видеокарт. Эти нехитрые манипуляции обеспечивают существенный прирост скорости, но оценить положительный эффект от быстрой видеокарты можно лишь в 3D-приложениях. Чтобы увеличить быстродействие системы в целом, следует перейти к следующему этапу разгона - подвергнуть испытаниям центральный процессор.

    Нерушимые связи

    В компьютере все компоненты связаны между собой при помощи материнской платы. Правкой ее параметров мы также меняем режим работы установленных устройств. Это правило в полной мере относится и к центральному процессору.

    Итоговая частота CPU от Intel равна произведению частоты системной шины (Front Side Bus, FSB) на множитель процессора (multiplier, CPU Ratio). Заметим, что под традиционной частотой FSB (200 МГц, 333 МГц) на самом деле подразумевают опорную частоту тактового генератора. Эффективный показатель выше в четыре раза. Поэтому в спецификациях к материнским платам мы наблюдаем значения 800 МГц, 1066 МГц, 1333 МГц. В случае процессоров AMD итоговая частота - это произведение множителя на частоту тактового генератора (HTT).

    Множитель показывает количество циклов, которые совершает процессор за один такт системной шины. Обычно это целое число, хотя можно встретить процессоры с шагом, равным 0,5. В давние времена множитель поддавался свободному изменению, что обеспечивало любителям разгона широкое поле для экспериментов. Сегодня же можно только уменьшать его значение, т.е. единственным путем к увеличению частоты процессора остается разгон по системной шине. Плавающий множитель встречается теперь лишь на процессорах из серии Intel Core 2 Extreme и AMD Athlon 64 FX .

    Готовимся к свершениям

    Перед переходом непосредственно к разгону традиционно задаемся вопросом: есть ли в этом смысл? В случае действительно старых и слабых процессоров ответ - «нет». Адекватной производительности добиться не удастся, лучше подумать о том, чтобы приобрести что-нибудь помощнее. Дешевая материнская плата или некачественный блок питания могут работать нестабильно и стать непреодолимым препятствием на пути к удачному разгону. Последний довод против: разгон сокращает срок службы процессора. Однако даже с учетом износа CPU проработает не менее 5-7 лет и за это время успеет морально устареть.

    Теперь займемся подготовкой. Перво-наперво необходимо ознакомится с инструкцией к материнской плате. Внимание обращаем на раздел, посвященный настройке BIOS - нашему основному инструменту разгона. Вот список параметров, которые следует отыскать: частота системной шины, частота памяти и настройки ее таймингов, напряжение процессора, памяти и северного моста чипсета.

    К сожалению, единого интерфейса для BIOS не существует. Напротив, каждый производитель старается проявить максимум изобретательности в этом вопросе. Поэтому оболочки BIOS двух разных материнских плат при идентичном наборе функций могут отличаться как небо и земля. Различаются не только названия параметров и их расположение, но и способ модификации. В одном случае, чтобы поменять значение, используются кнопки «Page Up» и «Page Down», в другом - «плюс» и «минус» или «вверх» и «вниз».

    Следующий этап на пути к грядущим свершениям - сбор сведений о системе и ее тестирование в номинальном режиме. Надо убедиться, что под полной нагрузкой она работает стабильно, кроме того, не помешает оценка производительности и пикового значения температуры процессора.

    Подробную информацию о ЦП предоставит утилита CPU-Z . Следует записать значение напряжения процессора, оно еще пригодится. Скорость CPU замеряем программой Super Pi . Эта утилита вычисляет число пи с точностью до 33,5 млн знаков после запятой и серьезно нагружает систему. По разнице значений до и после разгона оценивается прирост быстродействия. Также для этой цели подойдут синтетические тесты Futuremark PCMark05, Everest Ultimate Edition и другие.

    О температуре процессора расскажут программы CoreTemp , S&M или SpeedFan . Последняя, кстати, позволяет управлять скоростью вращения вентилятора на кулере ЦП. Кроме того, утилиты для мониторинга поставляются в комплекте с материнской платой. Стабильность связки «процессор и память» лучше всего проверить программой S&M . Если ошибки наблюдаются даже при номинальной частоте, то о разгоне не может быть и речи.

    Советуем узнать предельную температуру для вашего процессора. Это значение указывается либо на упаковке (если у вас версия Box), либо на сайте производителя. Превышать максимальную температуру строго не рекомендуется.

    Напоследок напоминаем, что при разгоне процессора свою роль играют множество факторов. Требуется четкое осознание всех выполняемых действий. Отсутствие осторожности или внимания недопустимы, т.к. и то, и другое может привести к необратимым последствиям.

    С ликбезом покончено, приступаем к разгону.

    Дотошное копание в BIOS - это лишь один из способов разгона процессора. Существуют программы, способные регулировать частоту тактового генератора материнской платы. Подобные программы часто идут в комплекте с системной платой. В любом случае их в состоянии заменить универсальные пакеты вроде ClockGen .

    При программном изменении частот не приходится рассчитывать на выдающиеся результаты. Утилиты пригодятся только тем пользователям, которые ощущают себя новичками в разгоне и хотят слегка поэкспериментировать. Для тех, кому нужен максимальный результат, единственный выход - это настройка BIOS.

    Разгон процессора

    Первый шаг - это вход в BIOS. Для этого сразу после включения компьютера зажимаем кнопку «Del» и ждем появления заветного синего меню. Иногда, чтобы попасть в BIOS, нужно нажимать какую-либо другую клавишу. В этом случае стоит прочитать инструкцию к материнской плате.

    Далее следует найти и зафиксировать частоты шин PCI Express, PCI, AGP, SATA и пр., так как обычно они находятся в пропорциональной зависимости от скорости работы FSB. Это дело надо пресечь, выставив для всех шин фиксированные значения. Иначе после увеличения частоты системной шины на 15-20 процентов система перестанет видеть устройства. Кроме того, есть мизерный шанс, что от подобного допинга компоненты отойдут в иной мир. Номинальные частоты следующие: PCI - 33,3 МГц, AGP - 66,6 МГц, SATA и PCI Express - 100 МГц. Частоту памяти выставляем минимальную, иначе она будет ограничивающим фактором при разгоне.

    Следующие пункты, которые берем под контроль, - рабочие напряжения. Процессору выставляем значение, показанное в CPU-Z. Для памяти DDR номинальное напряжение составляет 2,5 В, для DDR2 - 1,8 В. Если есть возможность, следует зафиксировать напряжение на северном мосту чипсета (найти конкретное значение можно в инструкции к плате или утилитой Everest). Важное замечание: меняйте напряжение только тогда, когда вы на сто процентов уверены в правильности значения.

    Для процессоров AMD будет полезно примерно в 1,5 раза уменьшить частоту шины HyperTransport , выступающей в качестве связующего звена между процессором и чипсетом. Обычно она задается в виде множителя к частоте системной шины (тактового генератора). При разгоне частота HyperTransport не должна превышать номинальное значение. В противном случае эта шина становится причиной нестабильной работы системы.

    Теперь находим строку, ответственную за частоту системной шин, и начинаем увеличивать параметр. Оптимальным назовем такой шаг изменения, при котором частота процессора возрастает примерно на 100 МГц. Другими словами, частоту FSB следует увеличить на значение, равное «100/множитель». Вычислив шаг и изменив скорость работы системной шины, сохраняем результаты (обычно клавиша F10) и заходим в Windows. Начинается этап тестирования.

    С проверкой на работоспособность все просто: достаточно прогнать получасовой тест процессора в программе S&M. Если ошибок не выявлено, увеличиваем частоту FSB на тот же шаг и заново запускаем тест. Не забываем про температуру CPU - если пиковое значение под нагрузкой приближается к максимально допустимому, то разгон лучше прекратить. Желательно оставить запас прочности в 3-4 градуса.

    Отдельной статьей идет проверка на «троттлинг» (throttling) - особый механизм защиты процессора. Суть технологии в том, что при перегреве ЦП начинает пропускать такты, дабы уменьшить нагрузку. В итоге частота остается неизменной, но эффективность падает. Сами понимаете, что разгон с «троттлингом» - бессмысленное занятие. Если защитный механизм сработал, надо позаботиться о снижении температуры (уменьшить частоту или сменить охлаждение). Рекомендуем следующие программы для отслеживания троттлинга: RightMark CPU Clock Utility и ThrottleWatch .

    Как бы гладко ни шел процесс разгона, на определенном этапе процессор все же начнет выдавать ошибки. Если температура далека от предельной, пробуем поднять напряжение процессора. Поскольку это приводит к резкому нагреву (зависимость температуры от напряжения нелинейная), первоначальное изменение напряжения должно быть минимальным. Если ошибки исчезли, продолжаем разгон, при необходимости поднимая напряжение. Крайне нежелателен прирост более чем на 5-7 процентов, иначе при длительном использовании возможна деградация процессора. Не забываем и про контроль температуры.

    Эксперименты с напряжением северного моста также не возбраняются. Правда, надо помнить, что чипсет по качеству охлаждения проигрывает процессору, и действовать осторожно.

    Когда предел достигнут, температура ЦП близка к опасной, а от ошибок уже не уйти, понижаем частоту процессора на 120-150 МГц. В итоге получаем значение, при котором система будет стабильной. Сохраняем рабочую частоту FSB и более ее не трогаем.

    Часто разгон не связан с практическими целями. Для некоторых людей этот процесс стал своего рода хобби. Они готовы тратить огромные деньги и немало времени на одну цель - пару дней побыть самым-самым среди себе подобных. Рейтинги рекордсменов составляются на основе результатов тестовых приложений из серии 3DMark .Существуют специальные серверы статистики (для каждой из версий программы), на которые можно отправлять свои достижения.

    Рядовому пользователю попасть на вершину этих рейтингов попросту нереально. Ведь экстремальный разгон - это не только лучшее оборудование, но и нестандартные методики. Охлаждение компонентов сухим льдом и жидким азотом у экстремалов считается нормой, а вольтмод (изменение конфигурации цепей питания) - жизненной необходимостью. Компьютер собирается для одного «заезда», а комплектующие изнашиваются за считанные часы.

    Достигаемое быстродействие потрясает, но использовать эту мощность для практических целей невозможно.

    Разгон памяти

    С разгоном памяти все несколько сложнее, ибо только частотой тут дело не ограничивается. Есть у ОЗУ такой параметр, как тайминги - задержки между отправкой команды контроллера памяти и ее выполнением. Чем меньше задержки, тем лучше. Обозначаются они, как правило, строками CAS Latency (tCL), RAS-to-CAS Delay (tRCD), RAS Precharge (tRP) и Precharge Delay (tRAS).

    Сначала оставляем тайминги без изменений и переходим к поискам максимальной частоты. Если ее значение задается числом, то шаг приращения обычно составляет 33 МГц (в случае с реальной частотой). На многих материнских платах, к примеру с последними чипсетами Intel, используются делители. Они показывают соотношение частот FSB и памяти (например, 5:4). В любом случае начальный прирост по частоте должен быть минимальным.

    Увеличив значения, сохраняем результаты и тестируем систему в S&M (тест памяти). Ошибок нет, значит, вновь ускоряем память. И так до тех пор, пока сбои не проявят себя. Полезным будет немного поднять напряжение, не более чем на 0,2 В. После определения такой максимальной частоты, при которой память работает без ошибок, приступаем к манипуляциям с таймингами.

    Вариантов два: либо увеличиваем тайминги и покоряем еще более высокие частоты, либо уменьшаем, повышая тем самым эффективность памяти на текущей частоте. Какой вариант лучше, во многом зависит от особенностей системы. Выясняется это исключительно опытным путем, т.е. сравнением результатов тестов, проведенных для каждого из случаев. Когда будут подобраны идеальные, на ваш взгляд, настройки памяти, разгон считается завершенным.

    Во время экспериментов с памятью периодически бывает, что компьютер попросту отказывается запускаться. Паниковать не надо, достаточно обнулить конфигурацию BIOS, и компьютер вновь оживет. Для этого либо запускаем систему с зажатой клавишей «Insert», либо переключаем специальную перемычку на материнской плате. Крайний вариант - вынуть батарейку на несколько секунд. Последние два действия надо проводить при выключенном компьютере. После этого все параметры сбросятся в номинал, и все значения придется вновь выставлять вручную.

    После разгона процессора и памяти средняя температура в системном блоке неминуемо возрастет. Это может негативно сказаться на видеокарте, если она работает на пределе. Не исключено, что частоты графического ядра и видеопамяти придется немного снизить.

    Нюансы тактования

    Улучшаем результаты

    Если вы твердо знаете, что ваш процессор способен на большее, стоит обновить BIOS материнской платы.

    Иногда это помогает получить прибавку в сотню-другую мегагерц. Свежие версии BIOS выкладываются на сайте производителя системной платы. Там же хранятся инструкции по прошивке и необходимые утилиты.

    В случае перегрева ЦП придется задуматься о замене кулера. Посоветовать что-либо конкретное сложно, но мы попробуем. Хорошим выбором станут Cooler Master GeminII , Scythe Infinity , Zalman CNPS9700 LED или Thermaltake BigTyphoon 120 VX . Все они относятся к классу суперкулеров - большие, тяжелые и очень эффективные. Перед покупкой следует посмотреть, совместим ли кулер с вашим процессорным разъемом и поместится ли он в корпусе.

    Любителям нестандартных решений должен приглянуться кулер с элементами Пельтье (например, Titan Amanda ) или комплексная система водяного охлаждения. Кстати, в природе встречаются модели, объединяющие термоэлектрическое и жидкостное охлаждение. Одна из них - CoolIT Freezone . Эффективность таких решений так же высока, как и их цена.

    Целенаправленная покупка

    Предлагаем вашему вниманию ряд советов, который пригодится тем, кто собирает систему с целью последующего разгона. Надо заранее определиться с семейством процессора, т.к. не все они разгоняются одинаково хорошо. Как ни крути, лучшие на сегодня результаты показывают ЦП из серии Intel Core 2 Duo . С выходом новых процессоров ситуация может и изменится.

    Поклонникам AMD следует обратить внимание на следующие факты. Обловленные CPU Athlon 64 X2 (ядро Brisbane), несмотря на более тонкий техпроцесс, при разгоне демонстрируют худшие результаты, чем их 90-нм собратья (ядро Windsor). Виной тому неприспособленность новых процессоров к высоким температурам, медленная кэш-память и дробные множители. Так что лучше поискать процессор из старой гвардии

    Любой процессор принадлежит к определенному поколению. Существует закономерность: чем выше поколение ЦП, тем лучше он поддается разгону. Объясняется это тем, что в каждой новой модификации исправляются мелкие недочеты. Определить поколение без установки процессора сложно. Подсказкой служит номер партии или некоторые внешние особенности, если таковые есть. Понятно, что их надо знать наверняка.

    Практика показывает, что наибольший прирост частоты (по отношению к номинальной) дают младшие модели семейства. Это вполне логично: их частоты далеки от предельных, и поэтому им есть куда стремиться. Старшие модели разгоняются не так охотно, но конечная частота у них, как правило, оказывается повыше. Вывод: хочется максимум мегагерц забесплатно - берем одну из младших моделей семейства, нужна скорость любой ценой - лучше взять старшую.

    Многое зависит от качества материнской платы, особенно если она предназначена для процессора от Intel. Экономить не стоит, лучше взять плату, изначально предназначенную для разгона (например, на чипсете NVIDIA nForce 680i SLI ) - она и прослужит дольше, и проблем с максимальной частотой FSB не будет.

    Важно позаботиться о питании системы. Речь идет не о БП максимальной мощности за сумасшедшие деньги, а просто о качественной модели от известного производителя. Для системы с одной видеокартой блока питания на 500 Вт более чем достаточно. Не забываем и об охлаждении. Корпус желательно брать просторный и хорошо вентилируемый, а кулер - максимально эффективный.

    Последняя рекомендация касается памяти. Советуем остановиться на проверенных модулях от Hynix , Kingston или OCZ . Частота планок должна быть не менее 800 МГц, иначе весь разгон упрется в медленную память. Брать сверхбыстрые модули бессмысленно. Прибавка по скорости от них минимальна, чего нельзя сказать о цене. Не помешают и радиаторы на планках - для усиленного отвода тепла.