Levné, drahé paměti - jaké koupit?

Nastavení frekvencí u Athlonů 64

Protože většina našich čtenářů používá procesory AMD a i jejich obliba je celkově o dost vyšší než u konkurenčního Intelu, zaměří se náš článek právě na procesory Athlon 64. Systémy s těmito čipy mají dvě výhody:

1. Protože je paměťový řadič součástí procesoru, je veškeré nastavení časování pamětí na všech základních deskách identické, bez ohledu na čipset. Jinými slovy je eliminována nutnost mít informace o nastavení čipsetu (tyto informace jsou navíc často tajné), stačí si přečíst tento a minulý článek a bude to fungovat všude.
2. Mají velkou řadu nedokumentovaných nastavení, která ale fungují, a tak poskytují značnou flexibilitu. Navíc je u nich často možné ty parametry (včetně frekvence) měnit přímo z operačního systému, tedy za chodu a bez asistence BIOSu, takže uživatel s trochou snahy může dosáhnout vynikajícího výkonu. Takové ladění u mnoha čipsetů není možné.

O tom, jak se nastavují jednotlivé položky časování (vyhledávání), jsem již hovořil v článku Ladíme výkonu Athlonu 64 . Protože se zde nechci opakovat, odkazuji případné zájemce tam.

Zde si naopak probereme, jak přesně změnit frekvenci pamětí, což jsem tehdy spíš jen nakousnul. Tak tedy Athlon 64 používá k určení frekvence pamětí synchronní režim s dělitelem:

Frekvence pamětí je přímo odvozena od frekvence jádra procesoru za použití dělitele. Tento dělitel je určen vnitřním návrhem procesoru a dá se snadno vypočítat. Jedná se totiž o nejbližší celočíselný dělitel vhodný pro dosažení cílené frekvence. Takže například procesor na frekvenci 2200 MHz při nastavení pamětí na DDR266 (tj. 133 MHz) použije dělitel 17x a výsledná frekvence bude 129 MHz. To proto, že 2200 / 133 = 16.5x, což není celé číslo. Použije se tedy nejbližší vyšší dělitel, což je právě 17x. Při nastavení DDR333 (166 MHz) se z obdobných důvodů použije dělitel 14x a výsledná frekvence bude 157 MHz.

Toto jsou vypočítaní dělitelé pro jednotlivé nominální frekvence procesoru:

Všimněte si, že řada nastavení dává ve výsledku naprosto identické frekvence. Týká se to především nižších nominálních frekvencí čipu a nastavení DDR433. Pro velký výběr dělitelů prostě potřebujete také vysoký nominální násobič jádra. V této souvislosti také jedna rada - v případech, kdy je dosaženo stejných hodnot s rozdílným nastavením, je vhodné zůstat u nastavení oficiálně podporovaného, pokud je to možné - tedy jednoho z 100, 133, 166 a 200 MHz. To proto, že u těchto nastavení AMD funkci garantuje, zatímco ostatní jsou nedokumentovaná, tj. potenciálně problémová.

V této souvislosti je nutné připomenout, že dělitelé se nemění se zvyšující se frekvencí z clock generatoru na základní desce. To tedy znamená, že vzroste-li base frequency, roste i frekvence jádra, ale dělitel se nemění (je tedy závislý pouze na nominálním násobiči mezi base frequency a frekvencí jádra).

Příklad: Uvažujme procesor s 2000 MHz nominální frekvencí (10x 200 MHz). Při nastavení pamětí na DDR333 se použije dělitel 12x a výsledná frekvence bude přesně 166.66 MHz. Pokud zvýšíme base frequency na 250 MHz, bude frekvence procesoru 2500 MHz (10x 250 MHz). Protože se dělitel nezmění, bude výsledná frekvence pamětí 208 MHz (2500 MHz / 12x).

V tabulce výše jsou všechno nastavení frekvence pamětí, které procesor Athlon 64 podporuje. Řada Setupů BIOSů základních desek ale neumožňuje volit mezi všemi. Důvodem je, že AMD oficiálně přiznává pouze frekvence 100, 133, 166 a 200 MHz. Ostatní jsou nedokumentovaná, nemusí fungovat, ale v praxi jsem se ještě s takovou situací nesetkal. Přestože třeba na světoznámém Anandtechu se dočtete, že volby frekvencí musí podporovat BIOS, není tomu tak. Změnu můžete, stejně jako změnu časování, provést na libovolné základní desce s Athlonem 64. Tímto způsobem se tak z hlediska možností zcela low-endový levný FIC vyrovnává základní desce od DFI.

Změna frekvence pomocí WPCREDITu

Přestože Arthur Lieberman na můj popud již vytvořil aplikaci, která dokáže měnit frekvenci za chodu v uživatelsky příjemném prostředí, zatím tato není zcela doladěná a při jejím použití občas počítač zatuhává. Odkaz sem dávám jen pro použití na vlastní riziko - download.

Proto se zatím zaměříme na osvědčený nástroj - WPCREDIT. Pokud jste s ním nikdy nepracovali, bojíte se (opravdu není určen pro "neschopáky" a dá se jím hodně zkazit !), raději počkejte na aplikaci od Arthura. Troufáte-li si však, můžete se zkusit seznámit pomocí mého krátkého návodu. Následující text již předpokládá, že jste s principy WPCREDITu seznámeni.

Jak jsem v článku Ladíme výkon Athlonu 64 nakousnul, nastavení frekvence pamětí se řídí v Offsetu 94h v Device 24, Function 2 (DRAM Configuration High Register). Při hledání tohoto Offsetu nezapomeňte zapnout 32bit přístup.

Od minule se mi podařilo vyzkoušet více nastavení, takže vám přináším čerstvé informace. Jak již víte, procesory Athlon 64 a z něj odvozené (Semprony, Turiony 64, Opterony a dual-core Athlony 64 X2) používají k nastavení několik bitů v tomto Offsetu, z nichž některé jsou nedokumentované.

Všechny procesory revizí B3, C0, CG a D0 používají bity 22-20. Nastavení těchto bitů je následující:

Nastavení bitů [22:20]	Cílová frekvence za ideálních podmínek	Paměťový standard
000	100 MHz	DDR200
001	125 MHz	DDR250
010	133 MHz	DDR266
011	142 MHz	DDR284
100	154 MHz	DDR308
101	166 MHz	DDR333
110	182 MHz	DDR364
111	200 MHz	DDR400

* procesory Opteron dodávané s revizí B3 oficiálně podporují pouze frekvence do DDR333 včetně.

U procesorů revizí E (tedy jader DH8-E3, DH8-E6, SH8-E4, BH-E4 a JH-E6) je možností trochu víc. AMD totiž neoficiálně přidalo podporu pro frekvence vyšší než DDR. Tyto procesory používají k nastavení frekvence také bit 23, který samozřejmě není dokumentován. Možnosti jsou tedy tyto:

Nastavení bitů [23:20]	Cílová frekvence za ideálních podmínek	Paměťový standard
0000	100 MHz	DDR200
0001	125 MHz	DDR250
0010	133 MHz	DDR266
0011	142 MHz	DDR284
0100	154 MHz	DDR308
0101	166 MHz	DDR333
0110	182 MHz	DDR364
0111	200 MHz	DDR400
1000	217 MHz	DDR433
1001	233 MHz	DDR466
1010	250 MHz	DDR500
1011	266 MHz	DDR533

V této souvislosti je nutné zmínit, že některá nastavení na různých revizích neústí v očekávaný efekt. Tak například volba 154 MHz na jádře DH8-E3 zcela spolehlivě fungovala a dosahovala vyšších výkonů než volba 142 MHz. Tentokrát jsem ale testoval na dvoujádrovém procesoru s jádrem BH-E4 a tyto dvě volby byly výkonem zcela identické. Stejně tak jsou identické i u procesorů s jádrem SH8-E4, tedy například Opteronu 144. Berte proto tabulku výše trochu s rezervou a veškerá nastavení testujte například v programech SiSoft Sandra či Everest - tyto dobře identifikují změny v propustnosti vlivem rozdílné frekvence.

Jak tedy frekvenci nastavit? Není to tak jednoduché, jak se může zdát. Primárně se změna provádí zápisem výše zmíněných binárních hodnot do Offsetu do příslušných bitů (22 až 20, resp. 23 až 20). Jak jsem se ale v průběhu testování přesvědčil, je potřeba si dávat velký pozor na hodnotu Read Preamble. Ta se nachází ve stejném Offsetu v bitech 11-8 a určuje, kdy má dojít k zapnutí DQS (Data and memory strobe) přijímačů. Tato volba je naprosto klíčová pro stabilitu paměťového subsystému! Neodpovídá-li nastavené frekvenci, systém okamžitě zatuhne.

Hodnota Read Preamble by měla plus mínus odpovídat periodě frekvence pamětí. To tedy znamená, že pro frekvenci 166 MHz je zapotřebí nastavení cca. 6ns, pro frekvenci 200 MHz je to cca. 5ns a pro frekvenci 250 MHz pouhé 4ns. Ono plus mínus říkám proto, že nastavení není zcela striktní a často je potřeba si s ním trochu hrát a sem tam přidat či ubrat půl až jednu nanosekundu. Z toho také plyne, že nastavení Read Preamble má poměrně velký rozsah spolehlivého fungování - tak například 200 MHz frekvence patrně bude fungovat i při nastavení 4ns, přestože je to jinak standard pro 250 MHz. Ovšem v okamžiku, kdy se 4ns zkusíte 133 MHz, systém vytuhne.

Z důvodu nutnosti úpravy Read Preamble plyne jedna nepříjemná vlastnost - změny frekvence pomocí WPCREDITu o velké rozdíly vyžadují, aby byly zásady do Read Preamble a samotné frekvence prováděny po menších krocích. To může být velmi zdlouhavé. Z tohoto důvodu jsem Arthurovi navrhnul, aby vytvořil výše zmíněný program, který bude změnu obou parametrů provádět automaticky. Pokud ale nechcete čekat nebo podobným programům nevěříte, pak si zapamatujte, že v Setupu BIOSu musíte nastavit frekvenci co nejbližší té, kterou chcete pak zvolit pomocí programů WPCREDIT / WPCRSET. Jinými slovy třeba pro frekvenci 182 MHz zvolte frekvenci 166. V opačném případě totiž budete nuceni krokovat - tedy například ze 133 na 200 nejdříve zkrátit Read Preamble z 7.5ns na 6ns, nastavit frekvenci na 166 MHz a dále pak zkrátit čas na 5ns a konečně zvýšit frekvenci na 200 MHz.

Podezřívám řadu BIOSů levnějších základních desek z toho, neberou nutnou změnu hodnoty Read Preamble při přetaktování v úvahu, a proto není na těchto deskách možné dosahovat dobrého přetaktování.

V průběhu zkoušení jsem bohužel zjistil, že při změně za chodu může poměrně často docházet k zatuhávání - a to především při zvyšování na nejvyšší frekvence (snižování je obvykle bezproblémové). V současnosti stále zjišťujeme, jak tento problém obejít, osobně si myslím, že na vině bude rozsynchronizování signálů při změně frekvence. To by teoreticky mohl vyřešit delší čas Read Preamble. Případně by se mohlo jednat o nedostatečnou sílu signálů na datových pinech - tuto sílu je naštěstí možné upravit ve stejném registru v bitech 14-13 a to následovně:

00 - plná síla
01 - redukce síly o 15 procent
10 - redukce síly o 30 procent
11 - redukce síly o 50 procent

Například základní deska DFI LanParty-UT nF4 Ultra redukuje sílu až o 50%. To může klidně způsobovat ono zamrzání a menší stabilitu. Tento problém je ale natolik specifický pro každou základní desku, že konkrétní nastavení je třeba dlouze zkoušet. Pokud tedy máte problémy se zvyšováním frekvence, zkuste si pohrát s délkou Read Preamble a se sílou signálů.