Jak na přetaktování - Core i5 750 a socket LGA 1156 | Kapitola 2
Seznam kapitol
Nedávno jsme vám přinesli všeobecný úvod k seriálu o přetaktování. Dneska se dostáváme k prvnímu pokračování v podobě praktického návodu a obrázkového průvodce. Podíváme se na možnosti a nástrahy nových procesorů do patice LGA 1156. Pro názornou ukázku jsme zvolili levnou desku Gigabyte a nejnižší model Core i5 750.
S přetaktováním dnešních procesorů Core i7 má jistě mnoho z vás už zkušenosti a určíte víte, že jejich taktování není nic složitého. Pokud dodržíte všechna doporučení a pochopíte provázanost frekvencí a částí CPU, je to snadná záležitost. U nových CPU do patice LGA 1156 je to v podstatě to samé, ovšem jeden zásadní rozdíl zde najdeme. Nejprve tedy krapet teorie ..
Na obrázku vidíme schéma procesoru do patice LGA 1156. Procesor se skládá ze dvou pomyslných částí. První část (Core) nese čtyři procesorová jádra jež mohou být vybavena funkcí Hyper-Threading (SMT). Hyper-Threading dokáže simulovat osm virtuálních procesorových jader ze čtyř fyzických, pouze u modelů Core i7 800 a 900. Procesory Core i5 700 tuto funkci postrádají (mají ji vypnutou, implementována ale je). Vysvětlení této technologie najdete pod tímto textem. S jádry souvisí také paměť cache L2 a L3, jež vidíte na obrázku také. 45nm procesory architektury Nehalem jsou vybaveny 1 MB L2 cache a 8 MB L3 cache.
Pomyslná druhá část procesoru (která je s prvním souvisle spojena) se někdy nazývá NB die. Jde o jakýsi severní můstek "přilepený" ke zbytku procesoru. Součástí je dvou kanálový (dual channel) paměťový řadič DDR3 (IMC) a PCI Express rozhraní (16 PCIe linek). Obě tyto pomyslné části procesoru jsou spojeny pomocí QPI sběrnice jejíž rychlost můžeme nastavovat v BIOSu. Komunikace se zbytkem desky, respektive s PCH čipem P55 Express je zabezpečena prastarou sběrnicí DMI (4x PCIe linka). Každá část procesoru má svou vlastní frekvenci. Jiný násobič je pro Core, paměť L3 cache + paměťový řadič i QPI sběrnici, povíme si o nich dále.
Hyper-Threading: Tuto technologii vyvinul Intel a má ji chráněnou patentem, tedy ji u konkurence nikdy nečekejte. Princip je v podstatě jednoduchý, jde o snahu využít procesor efektivněji zapojením i jednotek, které by za normálních okolností ležely "ladem". Vlákno programu (thread) dokáže zaměstnat jen některé jednotky v CPU a ty zbylé by nedělaly nic. Intel tedy zdvojil některé části z Front-endu procesoru (registry a další) ale výpočetní jádro zůstalo nezměněno. Thready procesoru přiděluje operační systém, pro který se takový procesor hlásí jako vícejádrový než je doopravdy. Smysl měla tato technologie spíše v dobách jednojádrových CPU než dnes, kdy musel CPU vykonávat thready postupně jak mu je OS dodával. Vysvětlím to na příkladu právě takového procesoru.
Představte si jedno jádro CPU a několik aplikací spuštěných pod Windows. Protože procesor má jen jedno jádro, dokáže zpracovat v jeden okamžik jen jeden thread. Windows mu je tedy postupně dodávají. Ovšem dodávané instrukce nemusí být vždy moc složité a tak je většinu času zaměstnána jen nějaká část CPU a zbytek výpočetní síly zahálí. V tu chvíli inženýry napadlo zdvojit dekodér a registry na vstupu CPU aby mohl zpracovávat thready dva. Do výpočetní části tedy začaly proudit dvě úlohy najednou a efektivita CPU se zvýšila.
Samozřejmě mohlo dojít i ke zpomalení v důsledku kolize threadů požadující stejné výpočetní jednotky. To už dnes ale nehrozí, v době čtyř jader k takovým kolizím už nedochází. U procesorů Core i7 800 a 900 je možné takových threadů zpracovat naráz až osm. Aby nedošlo k mýlce, aplikace mohou být klidně jednovláknové, pokud jich ale bude osm zaměstnají procesor dokonale. Aby tohle vše fungovalo je nutná stoprocentní podpora v operačním systému, na něm záleží kam jaký thread pošle, CPU jen zpracuje to, co mu je dodáno. Sám procesor o pořadí dat a threadů nerozhoduje, za všechno "může " OS. Pokud tedy občas žehráte, že programátoři neumí napsat aplikace využívající efektivně více jader CPU, pláčete někdy možná na špatném hrobě a možná by nebylo od věci zahrozit směrem k Redmondu.
Teoretická část
Základní frekvence: U procesorů Core i5 a i7 se nazývá BCLK Frequency. Je to referenční kmitočet od kterého se odvozují všechny frekvence celého systému a všech komponent. Finální hodnota 133 MHz je generována z 33 MHz krystalu a násobena 4x. Základním kamenem systémů je tedy hodnota 133 MHz. Tento středo-bod architektury Nehalem ukazuje náš obrázek vpravo v zeleném čtverci (Reference Clock). Jakákoliv změna této frekvence má vliv na všechny části systému se kterými je na obrázku spojena zelenou přerušovanou čarou.
Frekvence komponent je odvozována z taktu 133 MHz a hodnoty násobiče. Například Core i5 750 má základní násobič 20x (20 x 133 = 2,66 GHz). Násobičů je v systému několik. Jenom samotný procesor má dva oddělené násobiče pro různé své části. To je proti Core i7 do patice LGA 1366 zásadní rozdíl. Ten má tři části, které můžete násobičem ovlivnit. Všechny násobiče si nyní popíšeme:
Takt jader CPU: Nejviditelnějším znakem procesoru je jeho pracovní frekvence. Té je dosaženo vynásobením příslušného násobiče a referenčního taktu. Jak už jsme si řekli u procesoru Core i5 750 (má násobič 20) je to 20 x 133 MHz = 2660 MHz. Každé ze čtyř jader, má svůj vlastní PLL obvod a násobič, je možné jejich takt ovládat nezávisle. Starší Core i7 mají jen jeden PLL obvod pro všechny jádra, časem se tedy možná dočkáme utility na změnu taktu jednotlivých jader, jak to umožňují konkurenční Phenomy. Vztah mezi základní frekvencí a násobiči jader ukazuje obrázek zelenou čárkovanou čarou mezi "Reference Clock" a jádry CPU (v červeném obdélníku nahoře).
Jednoduchý příklad: Pokud navýšíte základní frekvenci (BCLK) ze 133 MHz třeba na 160 MHz, navýší se tím frekvence jader CPU Core i7 750 následovně - 20 x 170 = 3400 MHz. Jak už ale víme, zvýšením základní frekvence se ovlivnil takt i dalších komponent.
Takt L3 cache a paměťového řadiče: Velmi velká L3 cache je energeticky dosti náročná, a tak se její frekvence a napájení často omezuje. Stejně tomu je i u procesorů Phenom. U architektury Nehalem pracuje paměťový řadič a L3 cache vždy na nižší frekvenci než jádra procesoru. Na našem obrázku je násobič znázorněn žlutým čtvercem. POZOR, zde je ona zásadní změna proti prvním Core i7 do patice LGA 1366. U nových Core i7 800 a Core i5 700 nelze násobič pro unCore měnit! U starších procesorů Core i7 900 to samozřejmě jde. Důkazem budiž obrázek z BIOSu desky, kde je volba unCore modrá na znamení nemožnosti editace.
Násobič pro unCore (paměťový řadič + L3 cache + NB Core) nelze tedy měnit a jeho hodnota je vždy následující - Core i7 800 má násobič nastaven na hodnotu 18x a v základním stavu pracuje tato část procesoru na frekvenci 2400 MHz. U procesoru Core i5 750 je hodnota snížena na 16x a unCore pracuje tedy na frekvenci 2130 MHz. V nemožnosti měnit násobič vidím pro extrémní taktování problém, jak dosáhnete určitého maxima nelze se dostat dále. Naštěstí Intel nastavil násobiče hodně nízko a frekvence unCore kolem 4200-4300 MHz (230-240 MHz BCLK) procesory bez potíží zvládají.
Frekvence QPI: Od základního taktu 133MHz se samozřejmě odvozuje i frekvence sběrnice QPI. U levnějších procesorů (zatím jen Core i5 750) je násobič nastaven na hodnotu 32x (2135 MHz) ale lze jej manuálně změnit na vyšší 36x - 2400 MHz. Stejná možnost platí i pro modely Core i7 800. U vyššího přetaktování doporučuji snížit násobič na nižší možnou hodnotu. Proti extrémnímu taktování mluví další fakt, že Intel zde odstranil volbu Slow Mode, při níž běžela QPI jen na rychlosti několik set MHz a při vysokých frekvencích pomáhala stabilitě CPU.
Frekvence pamětí: Rychlost paměťových modulů je opět odvozena od základní frekvence 133MHz. Procesor Core i5 750 je zde opět v nevýhodě, a nese si pouze tři možné násobitele pamětí. Hodnoty 6, 8 a 10. To znamená použitelnost pouze modulů 800 MHz, 1066 MHz a 1333 MHz bez přetaktování. Vyšší modely jsou vybaveny ještě dalším jedním - 12, což jim umožňuje využít paměti 1600 MHz. Žádné jiné děličky nejsou možné, na jiné rychlosti je možné se dostat pouze kombinací násobiče pamětí a zvyšováním základní frekvence.
Poznámka: Pokud se při taktování nebude nějaká z děliček vašim pamětem "líbit" zkuste ji než snížit naopak zvýšit. I u platformy P55 (i X58) Express totiž existuje obdoba "Strapu" severního můstku (IMC) a některé kombinace základní frekvence a taktu pamětí se nemají úplně rády. Zde si musí každý zaexperimentovat sám a najít své ideální a stabilní nastavení.
Problém napětí DDR3
POZOR! Jak jistě také víte, nejvyšší povolené a doporučené napětí paměťových modulů pro čipy architektury Nehalem je 1,65V. Platí to samozřejmě i pro nově uváděné procesory, tedy to mějte i nadále na paměti a respektujte toto doporučení. Nabídka takových pamětí je nyní již opravdu široká.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
