Ликбез: Процессоры intel - глобальный FAQ (06.12.2011)

для раздела Блоги


Этот FAQ содержит информацию по процессорам intel эпохи Core. Рекомендуется к прочтению новичкам, дабы ориентироваться в терминологии. Материал содержит большой объем информации собранной из разных источников, поэтому просьба в случае обнаружения неточностей и ошибок сообщить о них автору данного FAQ alex1974.





Расширение системы команд




MMX (Multimedia Extensions — мультимедийные расширения) — коммерческое название дополнительного набора инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX.



SSE (Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III как ответ на аналогичный набор инструкций 3DNow! от AMD, который был представлен годом раньше. Первоначально названием этих инструкций было KNI — Katmai New Instructions (Katmai — название первой версии ядра процессора Pentium III).

Технология SSE позволяла преодолеть 2 основные проблемы MMX — при использовании MMX невозможно было одновременно использовать инструкции сопроцессора, так как его регистры были общими с регистрами MMX, и возможность MMX работать только с целыми числами.

SSE включает в архитектуру процессора восемь 128-битных регистров и набор инструкций, работающих со скалярными и упакованными типами данных.

Преимущество в производительности достигается в том случае, когда необходимо произвести одну и ту же последовательность действий над разными данными. В таком случае блоком SSE осуществляется распараллеливание вычислительного процесса между данными.



SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium 4. SSE2 расширяет набор инструкций SSE с целью полностью вытеснить MMX. Набор SSE2 добавил 144 новые команды к SSE, в котором было только 70 команд.

SSE2 использует восемь 128-битных регистров, включённых в архитектуру x86 с вводом расширения SSE, каждый из которых трактуется как 2 последовательных значения с плавающей точкой двойной точности. SSE2 включает в себя набор инструкций, который производит операции со скалярными и упакованными типами данных. SSE2 содержит инструкции для потоковой обработки целочисленных данных в тех же 128-битных xmm регистрах, что делает это расширение более предпочтительным для целочисленных вычислений, нежели использование набора инструкций MMX, появившегося гораздо раньше. SSE2 включает в себя две части – продолжение SSE и продолжение MMX: Продолжение SSE работает с вещественными числами, продолжение MMX работает с целыми. В SSE2 регистры по сравнению с MMX удвоились (64 бита -> 128 битов). Т.к. скорость выполнения инструкций не изменилась, при оптимизации под SSE2 программа получает двукратный прирост производительности. Если программа уже была оптимизирована под MMX, то оптимизация под SSE2 даётся сравнительно легко в силу сходности системы команд. SSE2 включает в себя ряд команд управления кэшем, предназначенных для минимизации загрязнения кэша при обработке неопределенных потоков информации. SSE2 включает в себя сложные дополнения к командам преобразования чисел.



SSE3 (PNI — Prescott New Instruction) — третья версия SIMD-расширения Intel, потомок SSE, SSE2 и MMX. Впервые представлено 2 февраля 2004 года в ядре Prescott процессора Pentium 4. Наиболее заметное изменение - возможность горизонтальной работы с регистрами. Если говорить более конкретно, добавлены команды сложения и вычитания нескольких значений, хранящихся в одном регистре. Эти команды упростили ряд DSP и 3D-операций. Существует также новая команда для преобразования значений с плавающей точкой в целые без необходимости вносить изменения в глобальном режиме округления.



SSSE3 (Supplemental Streaming SIMD Extension 3) — это обозначение данное Intel’ом четвёртому расширению системы команд. Предыдущее имело обозначение SSE3 и Intel добавил ещё один символ 'S' вместо того, чтобы увеличить номер расширения, возможно потому, что они посчитали SSSE3 простым дополнением к SSE3. Также их называли кодовыми именами Tejas New Instructions (TNI) и Merom New Instructions (MNI) по названию процессоров, где впервые Intel намеревалась поддержать эти новые команды. Появившись в Intel Core Microarchitecture, SSSE3 доступно в сериях процессоров Xeon 5100 (Server и Workstation версии), а также в процессорах Intel Core 2 (Notebook и Desktop версии) и Intel Atom. Новыми в SSSE3, по сравнению с SSE3, являются 16 уникальных команд, работающих с упакованными целыми. Каждая из них может работать как с 64-х битными (MMX), так и с 128-ми битными (XMM) регистрами, поэтому Intel в своих материалах ссылается на 32 новые команды.



SSE4 — новый набор команд микроархитектуры Intel Core, впервые реализованный в процессорах серии Penryn. SSE4 состоит из 54 инструкций, 47 из них относят к SSE4.1 (они есть в процессорах Penryn). Полный набор команд (SSE4.1 и SSE4.2, то есть 47 + оставшиеся 7 команд) доступен только в процессорах Intel с микроархитектурой Nehalem, которые были выпущены в середине ноября 2008 года. Ни одна из SSE4 инструкций не работает с 64-х битными mmx регистрами (только с 128-ми битными xmm0-15).



AVX (Advanced Vector Extensions) — расширение системы команд x86 для микропроцессоров Intel, предложенное Intel в марте 2008. AVX предоставляет различные улучшения, новые инструкции и новую схему кодирования машинных кодов: 1. Размер векторных регистров SIMD увеличивается с 128 до 256 бит. Существующие 128-битные инструкции будут использовать младшую половину новых YMM регистров. В будущем возможно расширение до 512 или 1024 бит. 2. Неразрушающие операции. Набор инструкций AVX позволяет использовать любую двухоперандную инструкцию XMM в трёхоперандном виде без модификации двух регистров-источников, с отдельным регистром для результата. Например, вместо a = a + b можно использовать c = a + b, при этом регистр a остаётся не изменённым. AVX не поддерживает неразрушающие формы операций над обычными регистрами общего назначения, такими как EAX, но такая поддержка, возможно, будет добавлена в последующих расширениях. 3.Требования выравнивания данных для операндов SIMD в памяти ослаблены.



AES (Advanced Encryption Standard) — расширение системы команд x86 для микропроцессоров, предложенное компанией Intel в марте 2008. Целью данного расширения является ускорение приложений, использующий шифрование и дешифрирование по алгоритму AES.



EM64T (также x86-64/ x64/Intel64/) — 64-битная аппаратная платформа для выполнения 64-разрядных приложений. Это расширение архитектуры x86 с полной обратной совместимостью. Основной отличительной особенностью EM64T является поддержка 64-битных регистров общего назначения, 64-битных арифметических и логических операций над целыми числами и 64-битных виртуальных адресов. В процессоры с EM64T добавились 16 целочисленных 64-битных регистра общего назначения, 8 80-битных регистров с плавающей точкой, 8 64-битных регистров Multimedia Extensions, 16 128-битных регистров SSE, 64-битный указатель RIP и 64-битный регистр флагов RFLAGS. Кроме поддержки со стороны процессора, технология так же требует поддержки со стороны материнской платы (чипсета). Технология впервые была реализована в поздних моделях Pentium4.



VMX (VT-x, Virtual Machine Extensions) - Набор дополнительных инструкций для поддержки аппаратной виртуализации.





Технологии




С1E - технология энергосбережения, снижающая множитель и напряжение питания процессора в состоянии halt (простое) до минимального.



EIST или Enhanced Intel SpeedStep – программно-управляемая технология энергосбережения, динамически изменяющая множитель и напряжение питания ядра процессора в зависимости от нагрузки и настроек операционной системы, в этом ее главное отличие от C1E. Чрезвычайно полезна в ноутбуках, где с помощью настроек плана электропитания позволяет увеличить длительность работы от батареи, за счет ограничения потребления процессора. На десктопах позволяет тонко настроить в ОС пороги снижения множителя в зависимости от нагрузки. Если в биос EIST включена, а в ОС множитель не снижается – проверьте настройки плана электропитания. О настройке плана электропитания читать тут.

Enhanced Intel® SpeedStep® Technology for the Intel® Pentium® M.pdf - документация от производителя, на английском языке, но зато подробно и с картинками :).



TurboBoost & TurboBoost 2.0 - технология авторазгона процессора посредством повышения множителя. В сущности EIST наоборот – если технология включена в биос, множитель будет увеличен выше стандартного на значение обусловленное количеством активных ядер. TB прекратит свою работу в случае привышения турболимитов (Sandy Bridge), или привышения заявленного TDP (Nehalem), предельно допустимой температуры или тока. Впервые применена в процессорах архитектуры Nehalem. В процессорах Sandy Bridge получила свое развитие – возможность настройки вручную. Т.е. пользователь имеет возможность сам установить уровень TDP и тока при котором TB прекратит свою работу. Ниже приведена таблица приращений к множителю в зависимости от кол-ва активных ядер:








С-state - энергосберегающая технология, позволяющая снизить энергопотребление процессора за счет отключения (парковки) ядер. Включение С-state разрешает для ядер состояния С3 - остановка ядра и отключение кэша, С6 - полное отключение ядра (обесточивание). Для TurboBoost ядра находящиеся в состоянии С3-С6 будут считаться неактивными. Как настроить план электропитания Windows 7 для использования этой технологии читайте тут.



HT или Hyper-Threading - технология позволяющая одному физическому ядру обрабатывать два виртуальных потока данных. Впервые эта технология была применена в архитектуре NetBurst. Основная задача технологии – максимальная утилизация процессорного времени. Два потока делят между собой физические вычислительные ресурсы ядра, при этом каждый поток имеет свой набор физических регистров и контроллер прерываний. Когда при исполнении одного из потоков возникает пауза (кэш-промах, ошибки предсказания ветвлений, ожидания результата предыдущей инструкции) управление передается второму потоку. Таким образом пока один поток ждёт, например данные из памяти, вычислительные ресурсы физического ядра используются для обработки второго потока.

Для двуядерных моделей HT дает неплохую прибавку в производительности. Для четырех (и более)ядерных процессоров все не так однозначно - все зависит от используемого Вами ПО. В большинстве случаев HT для процессоров с кол-вом ядер более двух не дает никакой прибавки, а иногда и снижает производительность (к примеру в линпаке потеря порядка 10%), в играх, и повседневных приложениях выигрыша тоже не будет. Наибольший выигрыш от HT вы получите в приложениях оптимизированных под многопоточность (рендеринг, кодирование, архиваторы, и т.п.)

Оверклокерам следует обратить внимание - отключение HT позволит снизить температуру, при практически неизменном уровне производительности.



Intel Virtualization Technology (Vanderpool Technology, Intel VT) - аппаратная виртуализация позволяет запускать на одном физическом компьютере (хосте) несколько экземпляров операционных систем (гостевых ОС) в целях обеспечения их независимости от аппаратной платформы и эмуляции нескольких (виртуальных) машин на одной физической. В Intel VT реализована виртуализация режима реальной адресации (режим совместимости с 8086). В дополнение к VT Intel разработала технологию аппаратной виртуализации ввода-вывода VT-d. Часто обозначается аббревиатурой VMX (Virtual Machine eXtension).



LLC (LoadLine Calibration, Vcore Drop Control ) – интеллектуальная функция устранения просадки напряжения Vcore в нагрузке. Как правило имеет несколько режимов устранения просадок, чем жестче режим, тем выше будет нагрев процессора.



Dynamic Frequency - функция авторазгона видеоядра процессоров Sandy Bridge. Механизм так же как TurboBoost привязан к TDP. Подробнее в документе Intel® HD Graphics Dynamic Frequency Technology White Paper February 2010.pdf



Execute Disable Bit (XD) — атрибут страницы памяти в архитектурах x86 и x86-64. Поскольку в современных компьютерных системах память разделяется на страницы, имеющие определенные атрибуты, разработчики процессоров добавили ещё один: запрет исполнения кода на странице. То есть, такая страница может быть использована для хранения данных, но не программного кода. При попытке передать управление на такую страницу процессор сформирует особый случай ошибки страницы и программа (чаще всего) будет завершена аварийно.



TXT (Trusted Execution Technology) - целью технологии является предоставление безопасного способа загрузки и выполнения системного программного обеспечения, например ядра операционной системы или Монитора виртуальных машин (Virtualization Machine Monitor, VMM). Достигается это путем проведения и хранения программных вычислений в определенных регистрах TPM. TXT не делает никаких предположений о состоянии системы перед загрузкой программного обеспечения, позволяя таким образом пользователю обеспечить безопасную загрузку операционной системы или VMM даже на потенциально скомпрометированной машине. Загрузочный сектор жесткого диска может быть полон вирусов, а BIOS – руткитов, и все равно TXT должен будет позволить безопасно загрузить чистый VMM (или ядро ОС), обеспечивая им иммунитет от всех вредоносных приложений, имеющихся в системе. Обратите внимание - TXT не предназначена для защиты рабочего цикла программы. Она рассчитана только на то, чтобы обеспечить защиту на время загрузки, обеспечивая, таким образом, нашу уверенность в том, что код, который мы загружаем, в момент загрузки является тем самым кодом, который мы и намеревались загрузить.



Physical Address Extension (PAE) — режим работы встроенного блока управления памятью x86-совместимых процессоров, в котором используются 64-битные элементы таблиц страниц (из которых для адресации используются только 36 бит), c помощью которых процессор может адресовать 64 ГБ физической памяти (вместо 4 ГБ, адресуемых при использовании 32-разрядных таблиц), хотя каждая задача (программа) всё равно может адресовать максимум 4 ГБ виртуальной памяти.





Температуры, термомониторинг, термозащита




Thermal Monitor 1 (TM1) – он же троттлинг, Throttling, или Thermal Throttling, а также Thermal Trip. Механизм TM1 заключается в снижении тепловыделения за счет пропуска тактов при перегреве процессора. TM1 основан на механизме модуляции тактового сигнала (clock modulation), позволяющем регулировать эффективную частоту работы ядра с помощью введения холостых циклов — периодического отключения подачи тактового сигнала на функциональные блоки процессора. Перегревом считается достижение значения 0 по датчикам DTS. Впервые появился в процессорах Pentium M.



Thermal Monitor 2 (TM2) – дальнейшее развитие технологий термозащиты процессоров intel, при перегреве процессор уменьшает свой множитель с одновременным снижением напряжения питания ядра. Механизм ТМ2 более эффективен по сравнению с TM1 - за счет снижения питающего напряжения, TM2 позволяет сохранить большую производительность процессора в ситуации перегрева при одинаковом снижении уровня потребляемой им электроэнергии.



TurboThrottling – выражение, появившееся на страницах оверклокерских форумов. Означает прекращение работы технологии TurboBoost в Nehalem или TurboBoost 2.0 в Sandy Bridge, по сути дальнейшее развитие TM2 в процессорах Core i7(i5, i3), постепенно снижает турбомножитель вплоть до стандартного в нагрузке, если были превышены турболимиты (Sandy Bridge) или превышено TDP (nehalem). TurboThrottling также срабатывает при достижении критической температуры.



Турболимиты - это ограничения по TDP и силе тока при работе Turbo Boost 2.0. в процессорах Sandy Bridge По умолчанию TDP соответствует заявленному на сайте производителя (95w). Большинство мат плат позволяют регулировать турболимиты вручную, к примеру уровень TDP на некоторых матерях можно повысить до 300w. Отсутствие у матери возможности изменять турболимиты или занижение их значений приведет к турботроттлингу даже без перегрева - как следствие производительность процессора будет снижена.



Memory Throttling – он же троттлинг памяти. Новый вид термозащиты процессоров Sandy Bridge. Контроллер памяти, встроенный в процессор на ядре Sandy Bridge, способен контролировать нагрев установленной на материнской плате оперативной памяти. Если нагрев памяти превысит определенное значение, то контроллер старается ее охладить, сильно снижая скорость ее работы. Этот процесс называется throttling. Иногда расчет нагрева происходит неверно и работа памяти замедляется, даже если ее температура далека от критической. Для борьбы с этим явлением существует приложение Memory Throttle. Подробнее в теме - Memory Throttle - утиль для процессоров Sandy Bridge.



PROCHOT# - двунаправленная сигнальная линия процессора, признак начала троттлинга. Сообщает материнской плате о перегреве процессора. Материнская плата так же может инициализировать троттлинг с помощью PROCHOT#, в случае перегрева компонентов (чипсета (?), VRM, etc). В биос некоторых матерей можно запретить инициализацию тротлинга со стороны МП (Bidirectional PROCHOT - Disable).



DTS (Digital Thermal Sensor) - цифровые датчики температуры процессоров Intel Core (2, i7). Расшифровывается не иначе как Digital Thermal Sensor (цифровой температурный датчик). Возвращают расстояние до включения TM1 (троттлинга) в градусах. Чем меньше значение DTS тем ближе троттлинг, значение 0 соответствует его началу. Возвращаемое DTS называется Distance to tjmax. Датчики DTS размещаются в наиболее горячих участках ядер процессора, по одному на каждое ядро. Следует отметить, что точность датчиков DTS снижается с увеличением Distance to tjmax, т.е. чем ниже температура, тем менее она точна. Разная температура ядер в нагрузке может быть обусловлена различной степенью нагрузки на них. При одинаковой нагрузке на ядра разница в температурах может быть обусловлена компоновкой кристалла, или разными характеристиками кристаллов в двухкристалльных процессорах эпохи s775. Разница в температурах между ядрами может достигать до 10 градусов в нагрузке. Иногда (редко!) виновником такой разницы может стать некачественный термоинтерфейс между кристаллом и хэтспредером, или кривой хэтспредер.



Tjmax – значение для вычисления температуры по датчикам DTS, формула проста: Tcore = Tjmax – Distance to tjmax. В процессорах nehalem и более поздних содержится в специальном регистре, и может быть считано программами мониторинга. Для всех процессоров Core 2 значение Tjmax составляет 100 градусов за исключением экстремальных моделей QX****. Автор данного FAQ предпочитает игнорировать Tjmax и в качестве индикатора температуры предпочитает Distance to tjmax.



Tcase - температура в центре теплораспределительной крышки замеренная в лабораторных условиях внешним датчиком, при достижении заявленного для процессора TDP (перед началом троттлинга, когда Distance to tjmax=0). Именно эта температура указывается в описаниях процессоров на сайте intel. Поэтому не стоит волноваться, когда программы мониторинга кажут температуру ядер выше Tcase – ведь она всегда заведомо ниже показаний датчиков DTS.



TDP (Thermal Design Package, Thermal Design Power) – или проще термопакет. Параметр, характеризующий максимальную выделяемую процессором тепловую мощность, необходим для расчета мощности системы охлаждения. Измеряется в ваттах.



Memory Throttle 1.01 - Утилита для проверки памяти процессоров Sandy Bridge на предмет перегрева/троттлинга. Позволяет заблокировать троттлинг памяти.



Realtemp - наиболее актуальное средство мониторинга температур для процессоров Core (2, i3 , i5, i7,SB,SB-E). Кажет VID (для всех камней кроме nehalem), Distance to tjmax, Thermal Status (индикатор TM1). В архиве по ссылке так же находится RealTempGT 3.66 - актуальная версия для шестиядерников Sandy Bridge E.



Core Temp - аналог Real Temp по функционалу, мониторинг температур, по ссылке в комплекте с программой идет гаджет для рабочего стола для Win 7.



HWMonitor - мониторинг всех температур, напряжений, оборотов вентиляторов, температур видеокарты и HDD. Занижает температуру по сравнению с Real Temp на два градуса.



Speed Fan - мониторинг температур и практически всех параметров системы начиная от оборотов вентиляторов, заканчивая smart. Помимо мониторинга позволяет регулировать обороты вентиляторов подключенных к материнской плате.



ThrottleStop Показывает параметры энергосбережения, турбобуста, потребляемую мощность, реальный множитель для всех ядер. Ну и как видно из названия позволяет заблокировать троттлинг, а так же тонко настроить энергосбережение.





Функциональные блоки, шины, и т.п.




Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других.



Северный мост (СМ, NB, MCH) - (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также — контроллер-концентратор памяти англ. Memory Controller Hub, MCH) — системный контроллер чипсета на материнской плате платформы x86. Обеспечивает взаимодействие процессора с подсистемой памяти, графическим интерфейсом, контроллером устройств ввода-вывода (Южным Мостом).



IOH (Input/Output Hub) - Северный мост чипсета X58, в силу особенностей архитектуры процессоров i7 (интеграция контроллера памяти на кристалл процессора) утратил контроллер памяти, поэтому название MCH стало неактуальным.



Южный мост (I/O Controller Hub, ICH) - от англ. Southbridge, контроллер-концентратор ввода-вывода, связывает «медленные» периферийные устройства (IDE, SATA, USB) с процессором через северный мост. Включает в себя контроллеры шин PCI, PCI Express, SMBus, I2C, LPC, Super I/O, DMA контроллер, контроллер прерываний. Служит связующим звеном с BIOS, CmOS, часами реального времени, звуковым контроллером, Ethernet контроллером. Содержит механизмы управления питанием - Power management, APM и ACPI



PCH (Platform Controller Hub) – так называется южный мост в чипсетах для процессоров Lynnfield и Sandy Bridge. Главное отличие от ЮМ в том, что PCH подключается непосредственно к процессору через шину DMI. Функционально – самый обычный ЮМ.



Uncore - часть процессора архитектуры Nehalem состоящая из контроллера памяти, шины QPI и кэша 3-го уровня, в процессорах Lynnfield так же включает в себя контроллер PCI-E.



IMC (Integrated Memory Controller) – интегрированный контроллер памяти как правило в процессорах s1156.



System Agent (SA, Системный Агент) – интегрированный контроллер процессоров Sandy Bridge, объединяет в себе контроллеры внешних интерфейсов процессора: PCI Express, DMI, памяти и дисплейные интерфейсы. Ещё одна важная часть системного агента Sandy Bridge - блок управления питанием (PCU). Функционально - аналогичен Северному мосту эпохи s775.



PCU (Power Control Unit) - Этот блок представляет собой программируемый микроконтроллер, который собирает информацию о температурах и потребляемом токе различных узлов процессора и имеет возможность интерактивно управлять их частотой и напряжением питания. Силами PCU реализуются как энергосберегающие функции, так и турбо-режим, который в Sandy Bridge получил дальнейшее развитие.



FSB (Front Side Bus) – шина эпохи s775 обеспечивающая соединение между процессором и северным мостом.



QPI (QuickPath Interconnect) - была создана для замены применявшейся ранее шины Front Side Bus, которая осуществляла связь между центральным процессором и северным мостом материнской платы. Используется для соединения процессора с IOH, а так же с другими процессорами в многопроцессорных системах. QuickPath используется в сериях процессоров Xeon и Core i7 с ядром Nehalem для LGA 1366.



DMI (Direct Media Interface) - последовательная шина, разработанная фирмой Intel для соединения южного моста (ICH) материнской платы c северным (MCH или GMCH). Впервые DMI использована в чипсетах семейства Intel 915 с южным мостом ICH6 в 2004 году. Серверные чипсеты используют похожий интерфейс, называемый Enterprise Southbridge Interface (ESI). В материнских платах для процессоров с разъёмом LGA1156/1155, DMI используется для подсоединения чипсета (PCH) непосредственно к процессору. (Процессоры серии Core i7 для LGA 1366 подсоединяется к чипсету через шину QPI.) DMI является проприетарной технологией Intel. В 2009 году Intel отказалась лицензировать шину DMI фирме Nvidia. Поскольку поддержка DMI встроена в процессоры с ядрами Lynfield и Clarkdale для разъёма LGA 1156 и используется для подсоединения к чипсету, Nvidia фактически потеряла право производить чипсеты для большей части новых процессоров Intel.



Кольцевая шина (Ring Interconnect) - интегрированная внутренняя шина процессоров архитектуры Sandу Bridge обеспечивающая взаимодействие ядер процессора, интегрированных на кристалл контролеров, кэша и видеоядра.



BCLK - так называемая Базовая Частота которая с помощью коэффициентов умножения задает все частоты основных узлов системы:

Частота CPU = BCLK x Множитель процессора

Частота Uncore = BCLK x Множитель Uncore (в процессорах поколения Nehalem)

Частота памяти = BCLK x Множитель памяти

Частота QPI = BCLK x Множитель QPI (в процессорах поколения Nehalem, в исполнении 1366)



iGPU (integrated Graphics processing unit) – интегрированное графическое ядро процессоров интел.



PLL (Phase-locked loop) – ФАПЧ, или Фа́зовая автоподстро́йка частоты.



VRM (Voltage regulator module) – модуль регулировки напряжения - часть материнской платы отвечающая за стабилизацию и регулировку основных питающих напряжений. В процессорах Core 2 используется спецификация VR11, в i7(i5, i3 s1366 и s1156) VR11.1, в процессорах Sandy Bridge VR12. Сборник спецификаций VRM для процессоров Core.



GTL, GTL+ (Gunning Transceiver Logic) - передаточная логика Ганнинга, используется для построения внешних шин современных процессоров.



SPD (Serial presence detect) - по русски - схема последовательного детектирования. Стандарт принятый JDEK, для описания рабочих таймингов, и частот модулей памяти. Информация о таймингах, частотах и напряжениях содержится в EPROM модулей памяти, и служит для автоматической настройки подсистемы памяти при старте системы. Если тайминги и частоты установлены вручную, SPD игнорируется.



Extreme Memory Profile (X.M.P.) - (сокр. англ. XMP, рус. экстремальные профили памяти) — расширение стандарта SPD для хранения и передачи расширенной информации о модулях памяти DDR3 SDRAM, разработанное фирмой Intel. Технология XMP служит упрощению разгона памяти с использованием заранее заготовленных настроек (профилей SPD и напряжений контроллера памяти и DRAM, выходящих за рамки стандартных профилей JEDEC) с понижением задержек (англ. low latency) или повышением частоты (англ. high frequency). При считывании расширенных данных SPD из модуля памяти, может производиться автоматическая настройка на указанные в расширенном профиле параметры, избавляя конечного пользователя от ручной настройки (для опытных пользователей оставлена возможность изменять параметры принудительно). В случае нестабильности работы памяти, являющейся следствием работы в режиме, близком к предельному, XMP предоставляет возможность безопасной загрузки (англ. fail-safe default boot), при этом все параметры устанавливаются по стандарту JEDEC.



SVID (Serial VID interface) - шина процессоров Sandy Bridge для управления VRM модулем. Позволяет процессору динамически управлять VRM - количеством фаз и уровнем Vcore, отслеживать перегрев VRM и т.п. Появляется в спецификации VR12.





Напряжения




Absolute maximum and minimum ratings - таблица в даташитах процессоров intel содержащая диапазоны безопасных напряжений:








Absolute maximum and minimum ratings для процессоров Sandy Bridge до сих пор не представлены (отсутствует в даташитах), поэтому о допустимых вольтажах приходится судить по косвенным данным:






Исходя из одинакового техпроцесса (32nm) о допустимых вольтажах для Sandy Bridge можно судить по таблице для i7 32nm для s1366.



VID - Voltage ID (identificator). Этот группа сигналов используется для управления напряжением питания ядра процессора (Vcore) путем подачи в различных комбинациях на VRM. Обычно жестко прошитое в процессор значение, задающее дефолтный Vcore. В процессорах Sandy Bridge появилась возможность изменять комбинацию VID программно, с помощью смещения Dynamic VID. (он же DVID, offset, в зависимости от матери). Смещение задается в вольтах в биос материнской платы и может принимать как положительные так и отрицательные значения. У процессоров SB в связи с развитием технологии TB2 появилось множество Performance state - ступени турбобуст + всем уже известные энергосберегалки С1E, EIST. Каждому из перечисленных состояний соответствует отдельная комбинация VID, задающая уровень Vcore. При установке Vcore вручную (не через смещение) VID игнорируется, ф-ции энергосбережения не работают. В форумах под VID часто понимается значение дефолтного для экземпляра процессора напряжения. Узнать VID своего камня можно с помощью RealTemp. В процессорах core i7 первого поколения VID не мониторится в виду аппаратных особенностей.



Vcore (CPU Voltage)– напряжение питания ядра (ядер) процессора. Увеличение этого напряжения благоприятно влияет на разгон ядер процессора. В процессорах i7(i5, i3), установка Vcore через этот пункт приводит к невозможности энергосберегающих технологий управлять напряжением Vcore.



CPU Offset Voltage (DVID) – параметр биос материнских плат для процессоров i7(i5, i3) устанавливает смещение Vcore в вольтах, может принимать как положительное так и отрицательное значение. При этом параметр CPU Voltage должен быть установлен в normal или в offset mode (зависит от материнской платы). Установка Vcore через этот параметр позволяет корректно работать энергосберегалкам. Так же подобный параметр присутствовал на некоторых платах с чипсетом х38/48 но не был широко распространен.



Vtt (FSB termination voltage)– напряжение питания терминаторов внешних шин процессора, ключевое напряжение в GTL логике. Поднятие напряжения благоприятно влияет на стабильность всех внешних шин процессора, положительно влияет на стабильность операций с памятью.



GTL Reference – производное от Vtt опорное напряжение, задающее соотношение логических 0/1 в GTL логике. Подбор этого параметра на двухкристалльных квадах поколения Penryn, позволял добиться стабильности при высоких шинах FSB - кристллы этих процессоров взаимодействовали между собой через шину FSB, создавая дополнительную нагрузку, а GTL ref позволял тонко настроить (согласовать) логические уровни каждой пары ядер и северного моста.



QPI/VTT, QPI/DRAM – в процессорах поколения Nehalem совмещенное напряжение питающее блок Uncore, а также терминаторы внешних шин процессора. Рекомендуется поднимать при разгоне Uncore/DDRIII.



VccIO – аналог VTT в процессорах Sandy Bridge.



CPU PLL Voltage (VccPLL)- Напряжение питания блока ФАПЧ (Фазовой автоподстройки частоты, и тактового генератора в Sandy Bridge). На материнских платах s775 часто совмещалось с напряжением питания южного моста. На процессорах Core i7(i5, i3) становится полностью самостоятельным параметром. Считается, что напряжение благоприятно влияет на стабильность системы при экстремальном разгоне. При среднем и низком разгоне параметром можно пренебречь, а иногда и снизить (на Nehalem и Sandy Bridge).



Aditional Turbo Voltage - в процессорах Sandy Bridge уровень напряжения добавляемый к Vcore при срабатывании Turbo Boost 2.0. В биос матплаты устанавливается значение которое будет добавлено к vcore при максимальном множителе TB2, т.е. при одном активном ядре. При промежуточных множителях (активны 3 и два ядра процессора) к vcore будет добавлено соответственно 75% или 50% (возможны иные соотношения на разных матерях !!!) от установленного в биос турбовольтажа.



NB Core Voltage (MCH Voltage)– напряжение питания Северного Моста на материнских платах эпохи s775. Поднятие напряжение положительно влияет на стабильность при высоких шинах FSB, а также на стабильность подсистемы памяти.



IOH Voltage - напряжение питания Северного Моста на материнских платах с чипсетом х58.



SB Core Voltage (ICH Voltage, PCH Voltage)– напряжение питания Южного Моста, теоретически поднятие этого напряжения положительно влияет на стабильность внешних интерфейсов материнской платы, таких как IDE, SATA, USB, etc.



VccSA – в процессорах Sandy Bridge - напряжение питания интегрированного северного моста System Agent (System Agent, включает в себя контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU), контроллеры PCI-Express 2.0, DMI).



IMC Voltage – напряжение питания контроллера памяти в процессорах Lynnfield.



DDR Voltage (DRAM Voltage)– напряжение питания модулей памяти, в процессорах поколения Nehalem так же питает шину памяти процессора.



Vdroop - просадка (снижение) Vcore в нагрузке, предусмотренная спецификацией интеловских VRM. Внимание!!! Производители матерей не виноваты в просадках!!! Появляется в спецификации VR 8.5. Мешает стабильному разгону, поэтому в последних спецификациях VRM появляется LLC - фича устраняющая Vdroop.

 

Стабильность, тесты, мониторинг




Prime95:

Prime95 v.26.6 x64

Prime95 v.27.1 x86

Prime95 является клиентом распределенных вычислений для решения математической задачи – поиска простых чисел Мерсенна. Как и любой другой подобный клиент, программа загружает задание с центрального сервера, производит необходимые вычисления и возвращает результат. Но компьютерным энтузиастам Prime95 известна благодаря другим способностям – ее можно использовать как достаточно эффективный тест стабильности компьютера. Сравнение полученных результатов с эталонными помогает выявить ошибки в работе связки процессор–память (правда, определить, что именно «виновато» в возникновении ошибок – процессор или же память, бывает затруднительно). Имеется три режима проверки стабильности, причем Large FFT более эффективно тестирует CPU, а Blend – память. Для уверенности в стабильности рекомендуется тестирование праймом проводить не менее 3 часов, а для железной стабильности не менее 12.



Linpack: LinX - GUI for Linpack - Текущая версия Linpack + Linx, Текущая версия Linpack + исходники

Историческая справка:

Linpack — программная библиотека, написанная на языке Фортран, которая содержит набор подпрограмм для решения систем линейных алгебраических уравнений. Изначально предназначалась для работы на суперкомпьютерах которые использовались в 1970-х — начале 1980-х годов.


Сегодня переработанный и оптимизированный компанией intel линпак используется для измерения производительности системы в гигафлопсах. В оверклокерской среде линпак получил популярность благодаря способности создавать максимальную нагрузку сопровождаемую максимальным энергопотреблением и нагревом процессора. Поэтому тест рекомендуется использовать в первую очередь для испытания на прочность охлаждения и проверки достаточности Vcore. При тестировании используйте максимальный объем задачи и минимум 20 проходов (рекомендую не менее 50-ти). Память линпак тестирует плохо, и даже с заведомой нестабильностью подсистемы память-северный мост может пройти успешно как 20 так и 100 проходов. Так что тест не самодостаточен, и без тестов основанных на прайм коде не обойтись.

График зависимости нагрузки от объема вычислений в линпак, взят с сайта интел:








Если у Вас низкие результаты в Linx на процессоре Sandy Bridge - возможно у вас операционная система младше Win7 SP1, и/или старая версия линпака. Начиная с SP1 в Win7 поддерживаются инструкции AVX, что значительно поднимает производительность операций с плавающей точкой. Linx + актуальная версия Linpack можно скачать тут. Так же не следует забывать что включение HT так же снижает результаты в Linpack.



Если результаты в Linx снижаются с каждым следующим проходом или "прыгают" от прохода к проходу возможно сработал троттлинг, турботроттлинг (i7, i5, i3) или троттлинг памяти (i7, i5, i3 только ахитектуры Sandy Bridge). Попытайтесь понизить температуру процессора, если с температурой все в порядке, проверьте установку турболимитов, а также память соотв софтом (см. выше).



S&M:

- S&M v.1.9.1 - страница описания и загрузки проекта.

- S&M 1.9.1+

Программа поддерживает несколько процессоров (от номера версии), имеет оптимизированные тесты прогрева с обнаружением ошибок под процессоры AMD, Intel Pentium4 и Core2. Тест памяти может проверять любой объем памяти. Тестирование так-же сегментами, тесты сделаны по образу и подобию TM1 и TM2.

Тест диска, особенно тест интерфейса, тоже вовсе не декоративный элемент программы. :)



CST (CPU Stress Test) - тест, основанный на SSE командах.

- CST (CPU Stress Test)

CST - программа тестирования устойчивости процессора на интенсивную нагрузку в приложениях с применением команд SSE. Сейчас идет отказ от применения FPU в пользу SSE и данный тест может быть полезен. Не претендует на всеобщий тест SSE, но достаочно эффективно нагружает процессор. Более подробное авторское описание на странице по ссылке выше.



OCCT Perestroika:

- OCCT Perestroïka 3.1.0

- OCCT Perestroïka 4.0.0

Тест-комбайн включающий в последних версиях практически все популярные тесты стабильности почти для всех узлов системы.

CPU OCCT основан на прайм коде, может заменить прайм95.

CPU Linpack - Собственно GUI для линпака.

GPU OCCT - альтернатива волосатому бублику ака furmark.

GPU memtest - тестирование стабильности видеопамяти.

Блок Питания (Power Supply)- очень тяжелая и в случае с слабеньким БП опасная связка линпака и GPU OCCT, позволяет нагрузить по максимуму блок питания. Если тест прошел и БП не сгорел - его точно достаточно для вашей системы :))) Если у Вас все стабильно в процессорных тестах и в GPU OCCT, а в играх все равно вылеты, попробуйте пройти этот тест - возможно из-за совместной работы камня и видеокарты в нагрузке возникают просадки по линии +12, что в свою очередь может привести к просадкам Vcore. К сожалению OCCT Perestroika не корректно работает с процессорами Gulftown, в частности проблемы с отображением частоты ядер, и не отображает частоту шины.



Кроме самих тестов в программу встроен очень недурной мониторинг, сопровождаемый графическими логами.

После тестирования можно просмотреть графики просадки напряжений и сопоставить их с нагрузкой на разные узлы системы. Как вы уже наверное поняли, для непредвзятых пользователей OCCT Perestroïka 3.1.0 способен заменить линпак прайм и фурмарк.

Перед запуском теста рекомендуется установить в свойствах максимально допустимую температуру равной tjmax вашего камня.



Intel Thermal Analysis Tool (TAT) – отличная грелка для процессоров Pentium 4, Pentium D, Core 2 65 нм. Не работает с камнями архитектуры Penryn и более поздними. Отслеживает троттлинг, мониторит температуры.



MemTest 4.0 (HCI Design):

Эта незатейливая программка, как вы наверное догадались из названия, тестирует память. Для большей нагрузки, рекомендуется использовать несколько копий программы одновременно, указав в каждой объем доступной памяти деленный на количество запущенных копий. Как вариант особо изощренного тестирования - запустите количество экземпляров соответствующее количеству ядер вашего процессора, привязав каждый к отдельному ядру через диспетчер задач.



MemTest86+ 4.2

Известен наверное всем. Утилита работает из под DOS, и отлично тестирует память на дефекты. В качестве теста стабильности памяти для разогнанной системы подходит слабо (очень долго выявляет ошибки). Для разогнанной системы желательно пройти несколько полных циклов тестирования (хотя бы три). Для тестирования систем на базе Sandy Bridge используйте версию не младше 4.2.



TestMem5

Новый тест памяти от камрада serj, подробности можно прочесть в теме http://forums.overclockers.ru/viewtopic.php?f=47&t=366315. Программа имеет очень гибкие настройки и оптимизирована под современные многоядерные процессоры.



Windows Memory Diagnostic:

Программа компании Microsoft, предназначенная для тестирования оперативной памяти компьютера на наличие ошибок. Утилита инсталлирует себя на дискету или сохраняет ISO-образ для создания загрузочного компакт-диска. Тестировать можно любые типы памяти (объем тестируемой памяти ограничен - до 4 ГБ)



CPU-Z - Информационная утилита, кажет полную информацию о процессоре, Vcore, множитель, шины, SPD, информацию о видеокарте и матплате.



CPU Tweaker - кажет полную информацию о процессоре, множители, шины, текущие тайминги, SPD, имеет встроенный мониторинг температур, позволяет изменять тайминги и множители на лету.

 

BSOD в разогнанных системах




BSOD Codes for i7 x58 chipset:

0x101 = необходимо увеличить Vcore.

0x124 = увеличить или уменьшить QPI/VTT, если не помогло увеличить Vcore.

0x0A = нестабильность RAM/IMC, увеличить QPI/VTT,если не сработало - увеличить vcore.

0x1A = Возможно неисправный модуль памяти, проверить память с помощью MemTest. Так же возможна нехватка Vddr.

0x1E = Увеличить Vcore.

0x3B = Увеличить Vcore.

0x3D = Увеличить Vcore.

0xD1 = увеличить или уменьшить QPI/VTT, если не помогло увеличить Vddr.

0x9C = увеличить или уменьшить QPI/VTT, если не помогло увеличить Vcore.

0x50 = неверно подобраны тайминги или множитель памяти, возможно не стабильность uncore - увеличить/уменьшить Vddr и/или QPI/VTT, проверить множитель uncore (частота анкора должна быть в два раза выше частоты памяти для Blomfield и в 1.66 раза для Gulftown).

0x109 = увеличить/уменьшить Vddr.

0x116 = занижен IOH (NB) voltage, либо проблемы с видиосистемой, особенно актуально для систем с несколькими видеокартами.



BSOD Codes for SandyBridge:

0x124 = увеличить или уменьшить VccIO и/или VccSA , если не помогло увеличить Vcore.

0x101 = необходимо увеличить Vcore.

0x50 = неверно подобраны тайминги или множитель памяти, увеличить/уменьшить Vddr, если не помогло VccIO и/или VccSA.

0x1E = необходимо увеличить Vcore.

0x3B = необходимо увеличить Vcore.

0xD1 = увеличить VccIO /или VccSA.

0x9C = увеличить или уменьшить VccIO и/или VccSA, если не помогло увеличить Vcore.

0X109 = увеличить/уменьшить Vddr.

0x0A = увеличить VccIO и/или VccSA.





Чертежи, распиновки





(кликните по картинке для увеличения)


Чертеж s775





(кликните по картинке для увеличения)


Чертеж s1156/1155





(кликните по картинке для увеличения)


Чертеж s1366





(кликните по картинке для увеличения)


Чертеж s2011







(кликните по картинке для увеличения)


Распиновка s775







(кликните по картинке для увеличения)


Распиновка s1156







(кликните по картинке для увеличения)


Распиновка s1155





Если чего то не нашли в FAQ или хотите знать больше... читайте даташиты ниже:


Сборник всех даташитов по всем сериям Sandy Bridge E.

Сборник всех даташитов по всем сериям процессоров Sandy Bridge.

Сборник всех даташитов по всем сериям процессоров Nehalem.

Сборник всех даташитов по всем сериям процессоров Core 2 & Penryn.





Сопутствующая терминология, сокращения, etc




LGA - (Land Grid Array) — тип корпуса процессоров с матрицей контактных площадок - выводы перенесены с корпуса процессора на сам разъём — socket, находящийся на материнской плате. На корпусе процессора осталась только матрица контактных площадок. Впервые этот корпус был применён компанией Intel для процессоров Pentium 4 c ядром Prescott в 2004 году.



Батч (Batch) - цифровой код содержащий информацию о партии процессоров. Посмотреть можно на коробке или на самом процессоре (см. картинки ниже). Считается что процессоры с одинаковыми или близкими батчами имеют похожие разгонные характеристики. Расшифровка батча на примере i& 920:

3841A579:

3 - factory

8 - year (2008)

41 - week in year (week 41 in year 2008)

A579 - lot number











Хитспредер (Heat spreader) - Теплораспределительная крышка процессора, см. на предыдущем фото, изготовлена из меди. Служит для распределения и отвода тепла от кристалла к кулеру. Между хитспредером и кристаллом находится термоинтерфейс, в современных процессорах в его роли как правило выступает припой.



Термоинтерфейс - термопаста, терможвачка, термопрокладка, термоклей, жидкий метал (ЖМ) - вещества улучшающие тепловой контакт охлаждаемой поверхности с охладителем (например кулера с процессором).



Кулер (cooler — охладитель) — совокупности вентилятора и радиатора, устанавливаемого на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением: центральный процессор, графический процессор, микросхемы чипсета, блок питания.



Вентилятор - то что нубы обычно называют кулером.



Деградация - необратимое изменение физических свойств кристалла процессора приведшее к потере стабильности в его работе. Как правило проявляется в постоянных BSODах, ошибках в стресс тестах, нестабильности работы системы в целом даже на дефолтных частотах. К деградации приводит эксплуатация разогнанного процессора в экстремальных условиях - сильно завышенные напряжения + плохое охлаждение. На практике встречается крайне редко, 90% "деградаций" описанных в форумах как правило результат заблуждений начинающих (положа руку на сердце - не только начинающих) оверклокеров.



BSOD - он же cиний экран смерти (англ. Blue Screen of Death, Blue Screen of Doom, BSoD) — название сообщения о критической системной ошибке в операционных системах Microsoft Windows. В разогнанных системах - свидетельство нестабильности.



КП (редко ИКП) - имеется ввиду контроллер памяти как правило в процессорах i7(i5, i3).



ОЗУ (опера, оператива) - оперативное запоминающее устройство, как правило имеется в виду модуль (модули) памяти.



Степпинг (от англ. Stepping) — показатель обновления ревизии, версии ядра процессора. Часто при производстве процессоров ядро впоследствии дорабатывают, исправляют имеющиеся ошибки, вносят изменения в энергосбережение, снижение тепловыделения и увеличение разгонного потенциала. Изменение степпинга может дать повышение доли выхода годных кристаллов. Чем выше степпинг, тем лучше и стабильнее себя ведет процессор, но архитектура и технология производства остается той же. Для определения производственного процесса была разработана инструкция CPUID, с помощью которой можно получить значения Family, Model и Stepping. Это три шестнадцатеричных числа, последнее из которых и есть степпинг. Определить CPUID процессора можно, например, с помощью такой программы как CPU-Z, являющейся абсолютно бесплатной.



FLOPS (флопс) Floating point OPerations per Second — единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.



ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) — усовершенствованный интерфейс конфигурации и управления питанием. Cтандарт, определяет общий интерфейс для обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации материнской платы и устройств. ACPI — обеспечивает взаимодействие между операционной системой, аппаратным обеспечением и BIOS материнской платы.



BIOS (basic input/output system) - базовая система ввода-вывода, обеспечивает начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы. Физически - микросхема EEPROM (ПЗУ) содержащая набор программ начальной загрузки и firmware для устройств ввода-вывода материнской платы.



UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) — интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования, его основное предназначение: корректно инициализировать оборудование при включении системы и передать управление загрузчику операционной системы. UEFI - пришел на замену устаревшего BIOS. Имеет удобный графический интерфейс, поддерживает мышь.



65nm, 45nm, 32nm - нормы техпроцесса при производстве кристаллов процессора. Определяются линейным разрешением литографического оборудования... если менее заумно - размер полупроводника на кристалле процессора. Чем тоньше техпроцесс тем выше разгонный потенциал процессора.



Даташит (datasheet) - техдокументация на изделие предоставляемая производителем. Как правило речь идет о файле формата pdf.



Vcore-мод - способ вольтмода процессора. Заключается в аппаратной модификации схемы контроллера питания процессора, на материнской плате, путём допаивания переменного резистора к цепи, стабилизирующей напряжение питания процессора.



BSEL mod - способ обмана механизма определения частоты штатной внешней шины процессора. Механизм определяет уровень контактов BSEL (Bus Select) и по ним выставляет шину. Если конфигурацию изменить, поменяется частота шины. Так можно разогнать любой процессор на любой мат. плате, поддерживающей данный механизм, лишь бы он выдержал разгон до такой шины, а мат. плата знала такую частоту.



Vid мод - это "обман" системы, которая задаёт напряжение процессору, в том случае, когда материнская плата не способна изменять напряжение средствами БИОС, джамперами, программами из ОС.



Vdroop мод - аппаратная модификация системы питания матплаты устраняющая просадку (снижение) напряжения Vcore в нагрузке.



Обсуждаем тут



06.12.2011 добавлены данные по Sandy Bridge E




Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
рейтинг: 1.0 из 5
голосов: 1

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают