Ioh configuration bios что это

Обновлено: 04.07.2024

Вопросы и ответы в сфере it технологий и настройке ПК

BIOS является системной программой, вшитой в специальный чип, расположенный на материнской плате любого компьютера. Настройка bios позволяет немного подкорректировать некоторые параметры вашего ПК и увеличить его работоспособность.

Бытует неправильное мнение, что настройка bios собьется при отсутствии напряжения. Чтобы этого не случилось, на «материнку» ставят литиевый аккумулятор или специальную батарейку, поддерживающую настройки биоса на компьютере по умолчанию. Эта программа является посредником и обеспечивает взаимодействие устройств с ОС. А как же включить bios?

Настройки биоса на компьютере по умолчанию

После подключения к сети вашего персонального друга (компьютера) начинается загрузка основной ОС, затем подключается винчестер, с которого загружается «Виндоус» или другая ОС. Настройки биоса не включаются автоматически на персональном устройстве.

Для входа в этот режим настроек необходимо после включения компьютера подождать одиночный звуковой сигнал или начало надписи о загрузке, а затем несколько раз нажать кнопку «F2» или «DEL (Delete)» (зависит от «материнки»). Правильный вариант высвечивается внизу экрана.

После этого включаются настройки биоса на компьютере по умолчанию. Количество и названия основных пунктов меню, расположенных вверху таблицы настроек bios, могут отличаться. Мы рассмотрим основные разделы и подразделы одного из вариантов такого меню, которое состоит из пунктов:

Видео руководство по правильной настройке BIOS компьютера

непосредственной корректировки временных данных;
определения и изменения некоторых параметров винчестеров (жестких дисков) после их выбора с помощью «стрелок» клавиатуры и нажатия кнопки «Ввод» (Enter). Рисунок 1.

В меню Main BIOS Setup вы попадаете сразу, как зайдете в БИОС

Если вы хотите перестроить режимы винчестера, то после нажатия кнопки «Ввод» вы попадете в его меню по умолчанию. Для нормальной работы необходимо выставить «стрелками» и кнопкой «Ввод» в пунктах:

Раздел Advanced зачастую содержит детальные настройки процессора, чипсета, устройств, опции по разгону и т.д.

Раздел Boot необходим для указания загрузочных устройств и соответствующих им приоритетов загрузки

В меню Exit можно сохранить измененные настройки, а также сбросить БИОС на настройки по-умолчанию

Как правильно настроить bios в картинках по умолчанию, знает почти каждый пользователь. Но если вы начинающий пользователь, войдите в интернет. В сети существует множество ресурсов, в которых есть страницы «настройка системы bios в картинках».

В данной статье я собрал информацию о некоторых настройках BIOS материнской платы M3A32-MVP Deluxe. А точнее о тех из них, которые интересны при разгоне. Все, что сказано ниже не является абсолютной истиной и было собрано из различных источников, в большинстве своем англоязычных. Поэтому выношу этот материал на обсуждение. Тем более, что сам хотел бы узнать побольше о некоторых опциях. Личное мнение от использования тех или иных настроек я записывал под знаком *. Вот подходящая ветка на оверах, где можно и нужно обсудить данный материал. Осталось добавить, что на данной МП я разгонял Athlon 64 x2 4400+ Brisbane, поэтому, возможно список опций неполный по сравнению с использованием Phenom-ов.

Jumper Free Configuration

AI Overclocking [Manual]
Установка значения Manual открывает Вашему взору следующие опции:

FSB Frequency [200-600 MHz]
Значение, которое наряду с множителем задает устанавливает частоту процессора. Например, 200 FSB x 11 = 2.2 Ггц.

PCIE Frequency [100-150 MHz]
Рекомендуется устанавливать не более 115-118 МГц, при этом можно добиться небольшого увеличения производительности в 3D-приложениях. Установка значений превышающие данные может вызвать проблемы в работе южного и северного мостов и, как следствие, проблемы в работе периферии и жестких дисков, но кого этим испугаешь ;)

Processor Frequency Multiplier [x4 — x11,5]
В режиме AI Overclocking Auto BIOS устанавливает заданную по умолчанию частоту CPU. В режиме Manual можно задать множитель из приведенного интервала.

CPU-NB HT Link Speed [200-1000MHz]
Частота HT для Phenom-ов от 200 до 2200МНz

CPU VDDA Voltage [2,5-2,8v]
* Толкового объяснения в русскоязычном интернете не нашел. По поиску нашел на одном из англоязычных форумов объяснение, что этот параметр устанавливает схему регулирования центрального процессора и манипуляциями с ним можно добиться стабильности при разгоне. Проверил, действительно, на комп на пределе разгона (проц Athlon 64 x2 Brisbane 4400+ @ 3300Гц 1,6v) при значении данной опции 2,5v грузился через раз, а при установке ее в 2,8v он у меня прошел SuperPi32M, правда, ОССТ не выдержал. При этом, помогло именно значение 2,8v, с 2,6 и 2,7 была та же картина, что и с 2,5.

NorthBridge Voltage [Manual]
Данная установка открывает следующие опции:

Hyper Transport Voltage [1,2-1,5v]
Выставляет напряжение на шине Hyper Transport.
* При разгоне ставил 1,3v.

Southbridge Voltage [1,2-1,4v]
* При разгоне выставил 1,3v.

Auto Xpress [Auto, Enabled, Disabled]
Про эту опцию можно сказать следующее:
Уже в случае с AMD 790X, впрочем, перечень характеристик пополняется за счет Auto Xpress (автоматическое увеличение рабочей частоты шины PCI Express при установке видеокарт AMD на платы с чипсетом AMD; использование специальных режимов работы с DDR2 памятью), GPU-Plex, Quad PCIE Blocks и CrossFireX. Последняя технология особо интересна тем, что отныне в режиме CrossFire могут быть объединены три или даже четыре графических адаптера AMD. Перечень CrossFireX-совместимых видеокарт на данный момент состоит из решений AMD поколения Radeon HD 3800. При производстве новых чипсетов компании был использован 65 нм техпроцесс. Энергопотребление данных наборов системной логики составляет 10-12 Вт (TDP).
Будучи объединенными вместе, все вышеперечисленные компоненты (процессоры Phenom, чипсеты AMD 7, адаптеры Radeon HD 3800 и технология CrossFireX) составляют новую платформу для "энтузиастов" под названием AMD "Spider".

CPU Tweak [Enabled, Disabled]
В BIOS от Asus так называется TLB-патч для процессоров Phenom.

Memory Configuration

Bank Interleaving [Auto, Disabled]
Включение этого режима позволяет работать с банками по очереди, то есть получать данные из одного в то время, когда другие заняты. Причем выбор значения 2-Way позволяет чередовать пару банков, а 4-Way – четыре банка (они есть у большинства микросхем DIMM-модулей), а это, конечно, выгоднее.
* В тесте памяти Everest с данной опцией Disabled результат снижается на

2,5% по сравнению с Auto.

Channel Interleaving
* У меня эта опция была в BIOS версии 0801, с которой она и продавалась. После прошивки до последней версии 1102 я ее не обнаружил.

DCT Unganged Mode [Enabled, Disabled]
При установке Disabled чипсет должен работать с памятью частотой до 800МГц. Enabled позволяет включить делитель для памяти 1066МГц. Это можно сделать при установке процессоров Phenom.

Read Delay [0,5-4 memory CLKs]
Это поле определяет задержку от включения DQS ресивера до начала чтения первых данных с клавиатуры, получаемых FIFO.
000b = 0.5 Memory Clocks
001b = 1 Memory Clock
010b = 1.5 Memory Clocks
011b = 2 Memory Clocks
100b = 2.5 Memory Clocks
101b = 3 Memory Clock
110b = 3.5 Memory Clocks
111b = 4 Memory Clocks
Прямая корреляция w/memory's время ожидания. Чем ниже установка, тем ниже время ожидания.
* Со значением 0,5 комп не стартовал, сброс CMOS. С 1 стартует, но пишет что-то вроде ошибки при проверке DRAM. Нормальный запуск при 1,5. В бенчмарке памяти и кэша Everest прирост по сравнению с настройками по умолчанию: по Read — 1,9%; по Copy — 0,5%; по Latency — уменьшение времени доступа на 2,8 ns. По Write изменений нет.

Memory Clock Tristate C3/ALTVID [Enabled, Disabled]
Позволяет частоте памяти DDR быть в трех состояниях (tristated), когда включен дополнительный режим VID. Этот бит не имеет никакого эффекта если установлен бит DisNbClkRamp (Function 3, Offset 88h).

Power Down Enable [Enabled, Disabled]
Если данный режим активирован, то после ввода включения режима Sleep Mode, главному внутреннему тактовому генератору запрещено передавать сигнал на чип устройства. При этом большая часть связанной схемы может отключена от питания для сохранения энергии.
DCQ Bypass Maximu [0x-14x]
Управляющий контроллер обычно позволяет производить за проход другие операции по порядку, чтобы оптимизировать пропускную способность DRAM. Это поле определяет максимальное количество раз, которое самый старый запрос доступа к памяти в очереди контроллера DRAM может быть отложен перед выполнением, и самый старый запрос доступа к памяти будет выполнен вместо другого.
0000b = Никогда не откладывается; самый старый запрос никогда не откладывается.
0001b = самый старый запрос может быть отложен не больше, чем 1 раз.

1111b = самый старый запрос может быть отложен не больше, чем 15 раз.
* оптимальное значение для быстродействия 4. При этом в тесте памяти Everest наибольшая скорость копирования. На чтение, запись и латентность это значение почти не влияет.

DRAM Timing Configuration

Memory Clock Mode [Auto, Limit, Manual]
Установка в Manual открывает следующую опцию:

Memory Clock Value [400, 533, 667, 800]
Позволяет установить делитель для памяти.

2T Mode (Slow Access Mode) [Auto, Enabled, Disabled]
Медленный доступ к памяти. Этот бит управляет использованием режима таймингов 2Т. 2T режим может быть необходим, чтобы выполнить электрические требования некоторых скоростных DIMM и загрузочных конфигураций.
0 (2Т отключен) - DRAM адрес и контрольные сигналы передаются за один цикла MEMCLK.
1 (2Т включен) - один дополнительный MEMCLK обеспечивается для всех адресов DRAM и контрольных сигналов кроме CS, CKE и ODT; то есть, эти сигналы передаются за два цикла MEMCLK, а не за один.
* 1Т — преимущество в скорости работы памяти (чтение, копирование, уменьшение latency). Включить 1Т можно установкой данной опции в Disabled или через Memset из виндовс.

DRAM Timing Mode [Auto, DCT0]
При установке DCT0 позволяет вручную задавать тайминги. Некоторые пункты:
TCWL [5 CLK] опция добавлена с версии BIOS 1002 (время ожидания записи - чем ниже значение, тем быстрее запись).
TRAS [18 CLK] для этой установки начиная с версии BIOS 1002 удалена следующая зависимость: Если tRTP установлен в Auto, тогда значение 2 и зависит от того, каково значение. Любая другая установка tRTP, то TRAS - 18 независимо от того, каково значение.
TRC [26 CLK] с версии BIOS 1002 отменена эта установка, если tRTP не находится в Auto. Если tRTP не находится на Auto, то TRC - 26.
tWTR [3 CLK] с BIOS версии 1002 эта установка отменена, если tRTP не находится в Auto; иначе окончательное значение будет уменьшено на 1.
tRTP [2-4 CLK] В в BIOS версии 0801 при установке чего-нибудь все равно Auto; для TRC и TRAS отменены в версии 0902 значения 2-4 CLK и функционирование TRAS, как установлена.
tRWTTO [4 CLK] Для моей памяти это Auto или то же самое, что и tWR или не будет загружаться.
tWRRD [0 CLK] эти последние три параметра нужны для таймингов от модуля к модулю (Для бенчмарков рекомендуется устанавливать их соответственно на 0,1 и 2)

PLL1 Spread Spectrum [Enabled, Disabled]
PLL2 Spread Spectrum [Enabled, Disabled]
Опция Spread Spectrum позволяет сгладить пики и уменьшить интерференцию, а также уменьшить взаимное электромагнитное влияние различных компонентов системной платы друг на друга за счет изменения их частоты в некоторых пределах. Рекомендуется отключить для стабильности системы.

PCI Express Configuration

GFX Dual Slot Configuration [Enabled]
GFX2 Dual Slot Configuration [Disabled]
Peer-to-Peer among GFX/GFX2 [Disabled]
Данные опции определяют сколько и в каком режиме будет работать видеоадаптеров, размещенных в слотах. С такими значениями — будут задействованы платы, подсоединенные к верхним синему и черному слотам в равном состоянии для получения запросов и команд.

GPP Slots Power Limit, W [25]
Ограничение мощности слотов GPP

Link ASPM [L0s & L1]
ASPM обозначает Active State Power Mangement. Кроме соответствия традиционным требованиям энергосбережения, стандарт PCI Express обладает и эксклюзивными механизмами управления питания — это ASPM, Active State Power Management. ASPM обладает завидной автономностью и способен переводить устройство в оптимальный режим работы без инструкций свыше (со стороны ПО). Это не означает, что устройство, давно не подававшее признаков активности, будет полностью отключено, но переведено в режим пониженного потребления L0s - наверняка. Стандарт PCI Express считает устройство неактивным, если за время, равное 7 мкс, с ним не было никакого обмена данными. Как только возникает потребность в обмене, устройство возвращается в рабочее состояние. У различных устройств может быть абсолютно разное время «засыпания» и «пробуждения», поэтому эти параметры сообщаются Active State Power Management на этапе конфигурирования.

Link Width [Auto, x1Mode, x2, x4, x8, x16]
режим работы слота.

Slot Power Limit, W [175]
максимальная потребляемая мощность, которая может быть подана через слот (0-250).

NB-SB Port Features

NB-SB Link ASPM [Disabled, L1]
NP NB-SB VC1 Traffic Support [Disabled, Enabled]
виртуальный канал 1) помогает с асинхронным режимом управлять потоком данных и голоса по IP.

Hyper Transport Configuration

Isochronous Flow-Control Mode [Disabled, Enabled]
Часть спецификации HTT со времен AGP 8X.В случае если разработчик решает обеспечивать поддержку управления изохронного потока данных, в дополнение к стандартным трем виртуальным каналам, каждый интерфейс ресивера, который поддерживает изохронный поток, получит еще шесть ресиверов управления потоком, буферы и счетчики, и дополнительно установленный трансмиттер управления потоком счетчиков. Попутно ресивер определяет, какой буфер управления потоком данных (изохронный или стандартный) пакет должен использовать, это определяется посредством бита в пакете запроса (Isoc бит). Если Isoc бит задан в запросе, то он будет также определен в ответе, когда он возвратится - снова идентификация буфера, установленного для использования.
Принимающие устройства, которые видят пакеты запроса с установленным Isoc бит, но которые не находятся в изохронном режиме управления потока, не используют выделенные изохронные буферы управления потоком данных для их обработки. В этом случае, используются стандартные шесть буферов управления потоком данных и NOP буфер возвращает модифицированные пакеты на передатчик, все применяются к стандартным счетчикам потока передатчика. Такие устройства сохраняют Isoc бит и в пакете запроса и в его ответе, поскольку они отправляют его следующему устройству; По пути, если есть устройство, которое действительно поддерживает изохронный трафик, оно может использовано.
* Сказал много, а толку нет Проще говоря, лучше эту опцию держать Enabled.

HT Link Tristate [Disabled, CAD/CTL, CAD/CTL/CLK]
Включите вариант с тремя состояниями, чтобы уменьшить потребляемую мощность. По умолчанию нет линий в трех состояниях. Также CAD/CTL или CAD/CTL/CLK линии могут быть в трех состояниях.

UnitID Clumping [Disabled, UnitID 2/3, UnitID B/C, UnitID 2/3&B/C]
Включите для поддержки UnitID clumping, чтобы увеличить число отдельных запросов, поддерживаемых одиночным устройством. Это возможно включит для PCI-Express GFX линии в некоторых конфигурациях. Clumping можно включить, только когда используется более низкий мост номера в пределах каждого ядра PCI-Express GFX.
* Точных указаний нет. Вроде как работает вместе с Isochronous Flow-Control Mode и нужно ставить значение UnitID 2/3&B/C.

2X LCLK Mode
Ничего (опция будет удалена в следующей версии).

Все действия, связанные с разгоном, осуществляются в меню AI Tweaker (UEFI Advanced Mode) установкой параметра AI Overclock Tuner в Manual (рис. 1).

Рис. 1

BCLK/PEG Frequency

Параметр BCLK/PEG Frequency (далее BCLK) на рис. 1 становится доступным, если выбраны Ai Overclock Tuner\XMP или Ai Overclock Tuner\Manual. Частота BCLK, равная 100 МГц, является базовой. Главный параметр разгона – частота ядра процессора, получается путем умножения этой частоты на параметр – множитель процессора. Конечная частота отображается в верхней левой части окна Ai Tweaker (на рис. 1 она равна 4,1 ГГц). Частота BCLK также регулирует частоту работы памяти, скорость шин и т.п.
Возможное увеличение этого параметра при разгоне невелико – большинство процессоров позволяют увеличивать эту частоту только до 105 МГц. Хотя есть отдельные образцы процессоров и материнских плат, для которых эта величина равна 107 МГц и более. При осторожном разгоне, с учетом того, что в будущем в компьютер будут устанавливаться дополнительные устройства, этот параметр рекомендуется оставить равным 100 МГц (рис. 1).

ASUS MultiCore Enhancement

Когда этот параметр включен (Enabled на рис. 1), то принимается политика ASUS для Turbo-режима. Если параметр выключен, то будет применяться политика Intel для Turbo-режима. Для всех конфигураций при разгоне рекомендуется включить этот параметр (Enabled). Выключение параметра может быть использовано, если вы хотите запустить процессор с использованием политики корпорации Intel, без разгона.

Turbo Ratio

В окне рис. 1 устанавливаем для этого параметра режим Manual. Переходя к меню Advanced\. \CPU Power Management Configuration (рис. 2) устанавливаем множитель 41.

Рис. 2
Возвращаемся к меню AI Tweaker и проверяем значение множителя (рис. 1).
Для очень осторожных пользователей можно порекомендовать начальное значение множителя, равное 40 или даже 39. Максимальное значение множителя для неэкстремального разгона обычно меньше 45.

Internal PLL Overvoltage

Увеличение (разгон) рабочего напряжения для внутренней фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) позволяет повысить рабочую частоту ядра процессора. Выбор Auto будет автоматически включать этот параметр только при увеличении множителя ядра процессора сверх определенного порога.
Для хороших образцов процессоров этот параметр нужно оставить на Auto (рис. 1) при разгоне до множителя 45 (до частоты работы процессора 4,5 ГГц).
Отметим, что стабильность выхода из режима сна может быть затронута, при установке этого параметра в состояние включено (Enabled). Если обнаруживается, что ваш процессор не будет разгоняться до 4,5 ГГц без установки этого параметра в состояние Enabled, но при этом система не в состоянии выходить из режима сна, то единственный выбор – работа на более низкой частоте с множителем меньше 45. При экстремальном разгоне с множителями, равными или превышающими 45, рекомендуется установить Enabled. При осторожном разгоне выбираем Auto. (рис. 1).

CPU bus speed: DRAM speed ratio mode

Этот параметр можно оставить в состоянии Auto (рис. 1), чтобы применять в дальнейшем изменения при разгоне и настройке частоты памяти.

Memory Frequency

Этот параметр виден на рис. 3. С его помощью осуществляется выбор частоты работы памяти.

Рис. 3
Параметр Memory Frequency определяется частотой BCLK и параметром CPU bus speed:DRAM speed ratio mode. Частота памяти отображается и выбирается в выпадающем списке. Установленное значение можно проконтролировать в левом верхнем углу меню Ai Tweaker. Например, на рис. 1 видим, что частота работы памяти равна 1600 МГц.
Отметим, что процессоры Ivy Bridge имеют более широкий диапазон настроек частот памяти, чем предыдущее поколение процессоров Sandy Bridge. При разгоне памяти совместно с увеличением частоты BCLK можно осуществить более детальный контроль частоты шины памяти и получить максимально возможные (но возможно ненадежные) результаты при экстремальном разгоне.
Для надежного использования разгона рекомендуется поднимать частоту наборов памяти не более чем на 1 шаг относительно паспортной. Более высокая скорость работы памяти дает незначительный прирост производительности в большинстве программ. Кроме того, устойчивость системы при более высоких рабочих частотах памяти часто не может быть гарантирована для отдельных программ с интенсивным использованием процессора, а также при переходе в режим сна и обратно.
Рекомендуется также сделать выбор в пользу комплектов памяти, которые находятся в списке рекомендованных для выбранного процессора, если вы не хотите тратить время на настройку стабильной работы системы.
Рабочие частоты между 2400 МГц и 2600 МГц, по-видимому, являются оптимальными в сочетании с интенсивным охлаждением, как процессоров, так и модулей памяти. Более высокие скорости возможны также за счет уменьшения вторичных параметров – таймингов памяти.
При осторожном разгоне начинаем с разгона только процессора. Поэтому вначале рекомендуется установить паспортное значение частоты работы памяти, например, для комплекта планок памяти DDR3-1600 МГц устанавливаем 1600 МГц (рис. 3).
После разгона процессора можно попытаться поднять частоту памяти на 1 шаг. Если в стресс-тестах появятся ошибки, то можно увеличить тайминги, напряжение питания (например на 0,05 В), VCCSA на 0,05 В, но лучше вернуться к номинальной частоте.

EPU Power Saving Mode

Автоматическая система EPU разработана фирмой ASUS. Она регулирует частоту и напряжение элементов компьютера в целях экономии электроэнергии. Эта установка может быть включена только на паспортной рабочей частоте процессора. Для разгона этот параметр выключаем (Disabled) (рис. 3).

OC Tuner

Когда выбрано (OK), будет работать серия стресс-тестов во время Boot-процесса с целью автоматического разгона системы. Окончательный разгон будет меняться в зависимости от температуры системы и используемого комплекта памяти. Включать не рекомендуется, даже если вы не хотите вручную разогнать систему. Не трогаем этот пункт или выбираем cancel (рис. 3).

DRAM Timing Control

DRAM Timing Control – это установка таймингов памяти (рис. 4).

Рис. 4.
Все эти настройки нужно оставить равными паспортным значениям и на Auto, если вы хотите настроить систему для надежной работы. Основные тайминги должны быть установлены в соответствии с SPD модулей памяти.

Рис. 5
Большинство параметров на рис. 5 также оставляем в Auto.

MRC Fast Boot

Включите этот параметр (Enabled). При этом пропускается тестирование памяти во время процедуры перезагрузки системы. Время загрузки при этом уменьшается.
Отметим, что при использовании большего количества планок памяти и при высокой частоте модулей (2133 МГц и выше) отключение этой настройки может увеличить стабильность системы во время проведения разгона. Как только получим желаемую стабильность при разгоне, включаем этот параметр (рис. 5).

DRAM CLK Period

Определяет задержку контроллера памяти в сочетании с приложенной частоты памяти. Установка 5 дает лучшую общую производительность, хотя стабильность может ухудшиться. Установите лучше Auto (рис. 5).

CPU Power Management

Окно этого пункта меню приведено на рис. 6. Здесь проверяем множитель процессора (41 на рис. 6), обязательно включаем (Enabled) параметр энергосбережения EIST, а также устанавливаем при необходимости пороговые мощности процессоров (все последние упомянутые параметры установлены в Auto (рис. 6)).
Перейдя к пункту меню Advanced\. \CPU Power Management Configuration (рис. 2) устанавливаем параметр CPU C1E (энергосбережение) в Enabled, а остальные (включая параметры с C3, C6) в Auto.

Рис. 6

Рис. 7.

DIGI+ Power Control

На рис. 7 показаны рекомендуемые значения параметров. Некоторые параметры рассмотрим отдельно.

CPU Load-Line Calibration

Сокращённое наименование этого параметра – LLC. При быстром переходе процессора в интенсивный режим работы с увеличенной мощностью потребления напряжение на нем скачкообразно уменьшается относительно стационарного состояния. Увеличенные значения LLC обуславливают увеличение напряжения питания процессора и уменьшают просадки напряжения питания процессора при скачкообразном росте потребляемой мощности. Установка параметра равным high (50%) считается оптимальным для режима 24/7, обеспечивая оптимальный баланс между ростом напряжения и просадкой напряжения питания. Некоторые пользователи предпочитают использовать более высокие значения LLC, хотя это будет воздействовать на просадку в меньшей степени. Устанавливаем high (рис. 7).

VRM Spread Spectrum

При включении этого параметра (рис. 7) включается расширенная модуляция сигналов VRM, чтобы уменьшить пик в спектре излучаемого шума и наводки в близлежащих цепях. Включение этого параметра следует использовать только на паспортных частотах, так как модуляция сигналов может ухудшить переходную характеристику блока питания и вызвать нестабильность напряжения питания. Устанавливаем Disabled (рис. 7).

Current Capability

Значение 100% на все эти параметры должны быть достаточно для разгона процессоров с использованием обычных методов охлаждения (рис. 7).

Рис. 8.

CPU Voltage

Есть два способа контролировать напряжения ядра процессора: Offset Mode (рис. 8) и Manual. Ручной режим обеспечивает всегда неизменяемый статический уровень напряжения на процессоре. Такой режим можно использовать кратковременно, при тестировании процессора. Режим Offset Mode позволяет процессору регулировать напряжение в зависимости от нагрузки и рабочей частоты. Режим Offset Mode предпочтителен для 24/7 систем, так как позволяет процессору снизить напряжение питания во время простоя компьютера, снижая потребляемую энергию и нагрев ядер.
Уровень напряжения питания будет увеличиваться при увеличении коэффициента умножения (множителя) для процессора. Поэтому лучше всего начать с низкого коэффициента умножения, равного 41х (или 39х) и подъема его на один шаг с проверкой на устойчивость при каждом подъеме.
Установите Offset Mode Sign в “+”, а CPU Offset Voltage в Auto. Загрузите процессор вычислениями с помощью программы LinX и проверьте с помощью CPU-Z напряжение процессора. Если уровень напряжения очень высок, то вы можете уменьшить напряжение путем применения отрицательного смещения в UEFI. Например, если наше полное напряжение питания при множителе 41х оказалась равным 1,35 В, то мы могли бы снизить его до 1,30 В, применяя отрицательное смещение с величиной 0,05 В.
Имейте в виду, что уменьшение примерно на 0,05 В будет использоваться также для напряжения холостого хода (с малой нагрузкой). Например, если с настройками по умолчанию напряжение холостого хода процессора (при множителе, равном 16x) является 1,05 В, то вычитая 0,05 В получим примерно 1,0 В напряжения холостого хода. Поэтому, если уменьшать напряжение, используя слишком большие значения CPU Offset Voltage, наступит момент, когда напряжение холостого хода будет таким малым, что приведет к сбоям в работе компьютера.
Если для надежности нужно добавить напряжение при полной нагрузке процессора, то используем “+” смещение и увеличение уровня напряжения. Отметим, что введенные как “+” так и “-” смещения не точно отрабатываются системой питания процессора. Шкалы соответствия нелинейные. Это одна из особенностей VID, заключающаяся в том, что она позволяет процессору просить разное напряжение в зависимости от рабочей частоты, тока и температуры. Например, при положительном CPU Offset Voltage 0,05 напряжение 1,35 В при нагрузке может увеличиваться только до 1,375 В.
Из изложенного следует, что для неэкстремального разгона для множителей, примерно равных 41, лучше всего установить Offset Mode Sign в “+” и оставить параметр CPU Offset Voltage в Auto. Для процессоров Ivy Bridge, ожидается, что большинство образцов смогут работать на частотах 4,1 ГГц с воздушным охлаждением.
Больший разгон возможен, хотя при полной загрузке процессора это приведет к повышению температуры процессора. Для контроля температуры запустите программу RealTemp.

DRAM Voltage

Устанавливаем напряжение на модулях памяти в соответствии с паспортными данными. Обычно это примерно 1,5 В. По умолчанию – Auto (рис. 8).

VCCSA Voltage

Параметр устанавливает напряжение для System Agent. Можно оставить на Auto для нашего разгона (рис. 8).

CPU PLL Voltage

Для нашего разгона – Auto (рис. 8). Обычные значения параметра находятся около 1,8 В. При увеличении этого напряжения можно увеличивать множитель процессора и увеличивать частоту работы памяти выше 2200 МГц, т.к. небольшое превышение напряжения относительно номинального может помочь стабильности системы.

PCH Voltage

Можно оставить значения по умолчанию (Auto) для небольшого разгона (рис. 8). На сегодняшний день не выявилось существенной связи между этим напряжением на чипе и другими напряжениями материнской платы.

Рис. 9

CPU Spread Spectrum

При включении опции (Enabled) осуществляется модуляция частоты ядра процессора, чтобы уменьшить величину пика в спектре излучаемого шума. Рекомендуется установить параметр в Disabled (рис. 9), т.к. при разгоне модуляция частоты может ухудшить стабильность системы.

Автору таким образом удалось установить множитель 41, что позволило ускорить моделирование с помощью MatLab.

Как центральный процессор может сокращать собственное энергопотребление? Основы этого процесса — в статье.

Центральный процессор (CPU) спроектирован на бесконечно долгую работу при определенной нагрузке. Практически никто не проводит вычисления круглые сутки, поэтому большую часть времени он не работает на расчетном максимуме. Тогда какой смысл держать его включенным на полную мощность? Здесь стоит задуматься об управлении питанием процессора. Эта тема включает в себя оперативную память, графические ускорители и так далее, но я собираюсь рассказать только про CPU.

Если вы знаете про C-состояния (C-states), P-состояния (P-states) и то, как процессор переходит между ними, то, возможно, в этой статье вы не увидите ничего нового. Если это не так, продолжайте читать.

Я планировал добавить реальные примеры из ОС Linux, но статья становилась все больше, так что я решил приберечь это для следующей статьи.

Основные источники информации, использованные в этом тексте:

Особенности CPU

Согласно официальной странице продукта, мой процессор поддерживает следующие технологии:

состояния простоя (Idle States);
усовершенствованная технология Intel® SpeedStep (Enhanced Intel® SpeedStep Technology).

Теперь выясним, что значит каждое из этих определений.

Как снизить энергопотребление процессора во время его работы?

На процессорах для массового использования (мы не берем в расчет вещи, которые возможны при их проектировании) для снижения потребляемой энергии можно реализовать один из сценариев:

Сократить энергопотребление подсистемы (ядра или другого ресурса, такого как тактовый генератор или кэш) путем отключения питания (уменьшив напряжение до нуля).
Снизить энергопотребление путем снижения напряжения и/или таковой частоты подсистемы и/или целого процессора.

Второй вариант требует чуть больше объяснений. Энергопотребление интегральной схемы, которой является процессор, линейно пропорционально тактовой частоте и квадратично напряжению.

Примечание для тех, кто разбирается в цифровой электронике: P_cpu = P_dynamic + P_{short circuit} + P_leak. При работающем процессоре P_dynamic является наиболее важной составляющей, именно эта часть зависит линейно от частоты и квадратично от напряжения. P_{short circuit} пропорционально частоте, а P_leak — напряжению.

Более того, напряжение и тактовая частота связаны линейной зависимостью.

Высокая производительность требует повышенной тактовой частоты и увеличения напряжения, что еще больше влияет на энергопотребление.

Каков предел энергопотребления процессора?

Это во многом зависит от процессора, но для процессора E3-1245 v5 @ 3.50 ГГц расчетная тепловая мощность (Thermal Design Power, TDP) составляет 80 ватт. Это среднее значение, которое процессор может выдерживать бесконечно долго (Power Limit, PL1 на изображении ниже). Системы охлаждения должны быть рассчитаны на это значение, чтобы быть надежными. Фактическое энергопотребление процессора может быть выше в течение короткого промежутка времени (состояния PL2, PL3, PL4 на изображении ниже). TDP измеряется при нагрузке высокой вычислительной сложности (худший случай), когда все ядра работают на базовой частоте (3.5 ГГц).

Как видно на изображении выше, процессор в состоянии PL2 потребляет больше энергии, чем заявлено в TDP. Процессор может находиться в этом состоянии до 100 секунд, а это достаточно долго.

Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)

Состояния питания (C-states) vs состояния производительности (P-states)
Вот два способа снизить энергопотребление процессора:

отключить некоторые подсистемы;
снизить напряжение/частоту.

P-состояния описывают второй случай. Подсистемы процессора работают, но не требуют максимальной производительности, поэтому напряжение и/или тактовая частота для этой подсистемы может быть снижена. Таким образом, P-состояния, P[X], обозначают, что некоторая подсистема (например, ядро), работает на заданной паре (частота, напряжение).

Так как большинство современных процессоров состоит из нескольких ядер, то С-состояния разделены на С-состояния ядра (Core C-states, CC-states) и на С-состояния процессора (Package C-states, PC-states). Причина появления PC-состояний очень проста. Существуют компоненты с общим доступом (например, общий кэш), которые могут быть отключены только после отключения всех ядер, имеющих доступ к этому компоненту. Однако мы в роли пользователя или программиста не можем взаимодействовать с состояниями пакета напрямую, но можем управлять состояниями отдельных ядер. Таким образом, управляя CC-состояниями, мы косвенно управляем и PC-состояниями.

Состояния нумеруются от нуля по возрастанию, то есть C0, C1… и P0, P1… Большее число обозначает большее энергосбережение. C0 означает, что все компоненты включены. P0 означает максимальную производительность, то есть максимальные тактовую частоту, напряжение и энергопотребление.

С-состояния

Вот базовые С-состояния (определенные в стандарте ACPI).

C0: Active, процессор/ядро выполняет инструкции. Здесь применяются P-состояния, процессор/ядро могут работать в режиме максимальной производительности (P0) или в режиме энергосбережения (в состоянии, отличном от P0).
C1: Halt, процессор не выполняет инструкций, но может мгновенно вернуться в состояние С0. Поскольку процессор не работает, то P-состояния не актуальны для состояний, отличных от С0.
C2: Stop-Clock, схож с C1, но требует больше времени для возврата в C0.
С3: Sleep. Возврат в C0 требует ощутимо большего времени.

Примечание: Из-за технологии Intel® Hyper-Threading существуют также С-состояния потоков. Хотя отдельный поток может работать с С-состояниями, изменения в энергопотреблении происходят, только когда ядро входит в нужное состояние. В данной статье тема C-состояний на потоках рассматриваться не будет.

Вот описание состояний из даташита:

Примечание: LLC обозначает Last Level Cache, кэш последнего уровня и обозначает общий L3 кэш процессора.

Визуальное представление состояний:

Источник: Software Impact to Platform Energy-Efficiency White Paper

Последовательность C-состояний простыми словами:

Нормальная работа при C0.
Сначала останавливается тактовый генератор простаивающего ядра (С1).
Затем локальные кэши ядра (L1/L2) сбрасываются и снимается напряжение с ядра (С3).
Как только все ядра отключены, общий кэш (L3/LLC) ядер сбрасывается и процессор (почти) полностью может быть обесточен. Я говорю «почти», потому что, по моим предположениям, какая-то часть должна быть активна, чтобы вернуть процессор в состояние С0.

Однако если ядро работает (C0), то единственное состояние, в котором может находиться процессор, — C0. С другой стороны, если ядро полностью выключено (C8), процессор может находиться в C0, если другое ядро работает.

Примечание: Intel Software Developer’s Manual упоминает про суб-C-состояния (sub C-state). Каждое С-состояние состоит из нескольких суб-С-состояний. После изучения исходного кода модуля ядра intel_idle я понял, что состояния C1 и C1E являются состоянием С1 с подтипом 0 и 1 соответственно.

Число подтипов для каждого из восьми С-состояний (0..7) определяется с помощью инструкции CPUID. Для моего процессора утилита cpuid выводит следующую информацию:

Я создал гистограмму, представленную ниже, из исходного кода драйвера intel_idle для моего процессора (модель 0x5e). Подписи горизонтальной оси:

Имя C-состояния: специфичное для процессора состояние: специфичное суб-состояние.

Вертикальная ось обозначает задержку выхода и целевые резидентные значения из исходного кода. Задержка выхода используется для оценки влияния данного состояния в реальном времени (то есть сколько времени потребуется для возвращения в С0 из этого состояния). Целевое резидентное значение обозначает минимальное время, которое ядро должно находиться в данном состоянии, чтобы оправдать энергетические затраты на переход в это состояние и обратно. Обратите внимание на логарифмический масштаб вертикальной оси. Задержки и минимальное время нахождения в состоянии увеличивается экспоненциально с увеличением номера состояния.

Константы задержок выхода и целевых резидентных значении C-состояний в исходном коде intel_idle
Примечание: Хотя состояния С9 и С10 включены в таблицу, они имеют 0 суб-состояний и поэтому не используются в моем процессоре. Остальные процессоры из семейства могут поддерживать эти состояния.

Состояния питания ACPI

Прежде чем говорить про P-состояния, стоит упомянуть про состояния питания ACPI. Это то, что мы, пользователи, знаем, когда используем компьютер. Так называемые глобальные системные состояния (G[Х]) перечислены в таблице ниже.

Источник: ACPI Specification v6.2
Также существует специальное глобальное состояние G1/S4, Non-Volatile Sleep, когда состояние системы сохраняется на энергонезависимое хранилище (например, диск) и затем производится выключение. Это позволяет достичь минимального энергопотребления, как в состоянии Soft Off, но возвращение в состояние G0 возможно без перезагрузки. Оно более известно как гибернация.

Существует несколько состояний сна (Sx). Всего таких состояний шесть, включая S0 — отсутствие сна. Состояния S1-S4 используются в G1, а S5, Soft Off, используется в G2. Краткий обзор:

G0/S0: Компьютер работает, не спит.
G1: Sleeping.
- G1/S1: Power on Suspend. Состояние системы сохраняется, питание процессора и кэшей поддерживается.
- G1/S2: Процессор отключен, кэши сброшены.
- G1/S3: Standby или Suspend to RAM (STR). Оперативная память остается практически единственным компонентом с питанием.
- G1/S4: Hibernation или Suspend to Disk. Все сохраняется в энергонезависимую память, все системы обесточиваются.
Вот поддерживаемые состояния ACPI.

Комбинации состояний ACPI G/S и С-состояний процессора

Приятно видеть все комбинации в таблице:

В состоянии G0/S0/C8 системы процессора запущены, но все ядра отключены.

В G1 (S3 или S4) некорректно говорить про С-состояния (это касается как CC-состояний, так и PC-состояний), так как процессор полностью обесточен.

Для G3 не существует S-состояний. Система не спит, она физически отключена и не может проснуться. Ей необходимо сначала получить питание.

Как программно запросить переход в энергосберегающее С-состояние?

Современный (но не единственный) способ запросить переход в энергосберегающее состояние — это использовать инструкцию MWAIT или инструкцию HLT. Это инструкции привилегированного уровня, и они не могут быть выполнены пользовательскими программами.

Инструкция MWAIT (Monitor Wait) заставляет процессор перейти в оптимизированное состояние (C-состояние) до тех пор, пока по указанному (с помощью другой инструкции, MONITOR) адресу не будет произведена запись. Для управления питанием MWAIT работает с регистром EAX. Биты 4-7 используются для указания целевого С-состояния, а биты 0-3 указывают суб-состояние.

Примечание: Я думаю, что на данный момент только AMD обладает инструкциями MONITORX/MWAITX, которые, помимо мониторинга записи по адресу, работают с таймером. Это еще называется Timed MWAIT.

Инструкция HLT (halt) останавливает выполнение, и ядро переходит в состояние HALT до тех пор, пока не произойдет прерывание. Это означает, что ядро переходит в состояние C1 или C1E.

Что вынуждает ядро входить в определенное С-состояние?

Как отмечалось ранее, переходы между глубокими С-состояниями имеют высокие задержки и высокие энергетические затраты. Таким образом, такие переходы должны выполняться с осторожностью, особенно на устройствах, работающих от аккумуляторов.

Возможно ли отключить С-состояния (всегда использовать С0)?

Это возможно, но не рекомендуется. В даташите (секция 4.2.2, страница 64) есть примечание: «Долгосрочная надежность не гарантируется, если все энергосберегающие состояния простоя не включены». Поэтому вам не стоит отключать С-состояния.

Как прерывания влияют на процессор\ядро в состоянии сна?

Когда происходит прерывание, соответствующее ядро пробуждается и переходит в состояние С0. Однако, например Intel® Xeon® E3-1200 v5, поддерживает технологию Power Aware Interrupt Routing (PAIR), у которой есть два достоинства:
- для энергосбережения прерывание может быть переадресовано работающему ядру, чтобы не будить спящее ядро;
- для производительности прерывание может быть переадресовано от работающего на полную мощность ядра к простаивающему (С1) ядру.
P-состояния

P-состояния подразумевают, что ядро в состоянии С0, потому что ему требуется питание, чтобы выполнять инструкции. P-состояния позволяют изменять напряжение и частоту ядра (другими словами рабочий режим), чтобы снизить энергопотребление. Существует набор P-состояний, каждое из которых соответствует разных рабочим режимам (пары напряжение-частота). Наиболее высокий рабочий режим (P0) предоставляет максимальную производительность.

Процессор Intel® Xeon® E3–1200 v5 позволяет контролировать P-состояния из операционной системы (Intel® SpeedStep Technology) или оставить это оборудованию (Intel® Speed Shift Technology). Вся информация ниже специфична для семейства Intel® Xeon® E3-1200 v5, но я полагаю, это в той или иной степени актуально и для других современных процессоров.

P-состояния, управляемые операционной системой

В этом случае операционная система знает о P-состояниях и конкретном состоянии, запрошенным ОС. Проще говоря, операционная система выбирает рабочую частоту, а напряжение подбирается процессором в зависимости от частоты и других факторов. После того, как P-состояние запрошено записью в моделезависимый регистр (подразумевается запись 16 бит в регистр IA32_PERF_CTL), напряжение изменяется до автоматически вычисленного значения и тактовый генератор переключается на заданную частоту. Все ядра имеют одно общее P-состояние, поэтому невозможно установить P-состояние эксклюзивно для одного ядра. Текущее P-состояние (рабочий режим) можно узнать, прочитав информацию из другого моделезависимого регистра — IA32_PERF_STATUS.

Смена P-состояния мгновенна, поэтому в секунду можно выполнять множество переходов. Это отличает от переходов C, которые выполняются дольше и требуют энергетических затрат.

P-состояния, управляемые оборудованием

В этом случае ОС знает об аппаратной поддержке P-состояний и отправляет запросы с указанием нагрузки. В запросах не указывается конкретное P-состояние или частота. На основе информации от ОС, а также других факторов и ограничений оборудование выбирает подходящее P-состояние.

Я хочу рассказать об этом подробнее в следующей статье, но сейчас я поделюсь с вами своими мыслями. Мой домашний компьютер работает в этом режиме, я узнал это, проверив IA32_PM_ENABLE. Максимальный (но не гарантированный) уровень производительности — 39, минимальный — 1. Можно предположить, что существует 39 P-состояний. На данный момент уровень 39 установлен ОС как минимальный и как максимальный, потому что я отключил динамическое изменение частоты процессора в ядре.

Заметки про Intel® Turbo Boost

Поскольку TDP (расчетная тепловая мощность) — это максимальная мощность, которую процессор может выдержать, то процессор может повышать свою частоту выше базовой, при условии что энергопотребление не превысит TDP. Технология Turbo Boost может временно повышать энергопотребление до границы PL2 (Power Limit 2) на короткий промежуток времени. Поведение Turbo Boost может быть изменено через подсказки оборудованию.

Применима ли эта информация о C-состояниях и P-состояниях к мобильным и встраиваемым процессорам?

Для примера, недавний MacBook Air с процессором i5-5350U в основном поддерживает возможности, описанные выше (но я не уверен про P-состояния, контролируемые оборудованием). Я также смотрел документацию ARM Cortex-A, и, хотя там применяются другие термины, механизмы управления питанием выглядят похоже.

Как это все работает, например, на Linux?

На этот вопрос я отвечу в другой статье.

Как я могу узнать состояние процессора?

Существует не так много приложений, которые могут выводить эту информацию. Но вы можете использовать, например, CoreFreq.

Читайте также: