Jak na přetaktování - Úvod a vysvětlení základních pojmů | Kapitola 6
Seznam kapitol
Mnoho z vás se stále zabývá přetaktováním, a neustále se množí dotazy na toto téma. Je tedy na čase nabídnout vám podrobný návod pro začátečníky i pokročilejší uživatele, kde se dozvíte co a jak. Každá platforma se dočká svého vlastního průvodce, dnes se podívejte na úvodní článek a vysvětlení základních pojmů.
V této kapitole si nejprve krátce vysvětlíme položky nastavení pamětí v BIOSech různých desek. Podíváme se také na CPU/MCH Skew a vliv na možnosti přetaktování, nakonec vás čeká krátký průvodce nastavením časování pamětí, včetně doporučení a srovnávacích testů.
Velká většina dnešních desek má omezený počet základních možností změny časování, na obrázku vidíme tu "lépe vybavenou". Vysvětlení našich čtrnácti parametrů je dle mého dostatečné. Na obrázku je typická deska s čipsetem nForce od Asus. V našem případě se základní časování zadává v posloupnosti CL-RCD-RP-RAS-CPC. Pořadí se ale může lišit. Vždy je lepší si časování nastavit ručně, než se svěřit nastavení by SPD s mnohdy zbytečně konzervativními hodnotami.
Teorie: Pro objasnění pojmů jako je CAS a RAS je třeba si udělat zjednodušenou představu o práci paměti s adresami a bloky. Adresa je koncipovaná formou homogenní matice rozdělené klasicky na řádky (Rows) a sloupce (Columns). Pokud chce paměť vyvolat určitý blok na dané adrese, zadá se nejdříve adresa řádku (Row) s danou prodlevou (RAS - Row Acess Strobe) pro jeho bezpečnou identifikaci (zapsání na výstupní pin, nebe chcete-li cílový blok). Je-li řádek identifikován přichází další prodleva (RAS to CAS Delay) po které následuje identifikace sloupce, pro jeho bezpečné určení slouží časová rezerva sloupce (CAS - Column Address Strobe). Teprve poté je adresa určena a datový blok se může předat do výstupu.
P1, P2 - O těchto volbách NVIDIA nic podrobného nesdělila, zcela jistě ale upravují latence a časování čipsetu při vysokém přetaktování - aby si paměti zachovaly vysoký výkon. Bez těchto voleb se bude systém chovat, jak jsem ukázal v druhé kapitole - o Strapu.
tCL (CL, CAS Latency, DRAM Cycle Lenght, Column Address Strobe) - Nastavuje prodlevu modulů od zahájení čtení a přijmutí požadavků na uvolnění adresy v paměti. BIOS kontroluje toto zpoždění v cyklech procesoru (tj. jde o strašně maličká časová okénka v řádech 10-9 s) a jedná se o důležitou věc při přenosu jednotlivých adresovaných bloků do paměti. Prodleva je nutná k uskutečnění samotného přenosu a přípravu pro přenos dalšího bloku. Čím větší prodleva, tím je operace více "jištěna" a je zaručeno, že se bloky stihnout dostat v poskytnuté prodlevě s rezervou. Sníží-li se tato časová rezerva zrychlí se postup paměťových operací, ale existuje riziko, že na dokončení přenosu toto okno nemusí stačit.
tRCD (RAS# to CAS# Delay, DRAM RAS-CAS Timming, tRCD Delay) - Jedná se o časové okno mezi přechodem řádkové a sloupcové identifikace adresovaného bloku v paměti. Stejně jako u předchozích hodnot platí, že čím menší prodleva, tím rychlejší provedení celé operace.
tRP (Row Precharge, DRAM RAS Precharge Time, RAS Delay) - Jedná se o podobnou funkci jako v případě CAS Latency s tím rozdílem, že zde se určuje počet cyklů, po které čeká adresovaný blok paměti, než je předáno uvolněné místo dalšímu bloku. Snížením této doby se urychlí celý sled těchto operací, ovšem stejně jako v případě CAS Latency nemusí vždy tato doba stačit (je však méně citlivá než CAS Latency, protože se provádí v samotném počátku celé paměťové operace a případná chyba ještě nemusí v této fázi nastat, nebo být "viditelná".
tRAS (Active to Precharge Delay, DRAM Act to PreChrg CMD, DRAM Row Active Time) - Určuje časovou prodlevu ve kterém je možno operovat s jedním adresným řádkem v paměti. Teoreticky se jedná o prostý součet prodlevy řádkové (RAS Delay), prodlevy mezi operací sloupcovou (tRCD = RAS to CAS Delay) a její prodlevou (CAS Latency). Prakticky však zde určujete minimální možné okno mezi celým průběhem celé operace. Vyplatí se proto mít minimálně rezervu o jeden nebo alespoň 1/2 časového cyklu.
Příklad základního časování: Hodnota tRAS se nastavuje výpočtem z ostatních položek, následujícími vzorci - RAS + tRCD + CAS + 1T = Precharge Delay (konzervativní). To jest pro paměti DDR3 s CL=7, RCD=7, RAS=7 - 7+7+7+1=22. Konzervativní časování tRAS je tedy 22. Pro agresivní timing použijeme vzorec CAS + tRCD + 2T = Precharge Delay (agresivnější). To jest pro stejné moduly hodnota tRAS 7+7+2= 16.
CMD (CPC, Command Per Clock) - Počet provedených instrukcí v jednom taktu. Zde velmi záleží na možnostech pamětí a zároveň čipsetu, ovšem hodnota 1T může znamenat drastické navýšení výkonu pamětí. Moduly na 1333MHz s 1T mohou podávat lepší skóre, než 1600MHz na 2T. Volba je na vás, a pokud bude systém stabilní na 1T použijte tuto volbu.
tRRD - Minimální čas potřebný k přepnutí do dalšího banku stejného modulu na stejném řádku, pokud je tento bank již předtím aktivován. Zde můžete klidně nastavit hodnoty 1,2,3 na výkon nemají téměř žádný vliv.
tRC (Row Cycle Time) - Hodnota odpovídá součtu tRAS a tCL, jedná se o dobu mezi dvěma provedeními příkazu tRAS. Tato hodnota má veliký vliv na výkon pamětí na nových čipsetech, a nastavujme ji tedy vždy podle vzorce - tCL + tRAS + 1. I malé změny časování mohou znamenat velký skok ve snížení výsledných latencí pamětí, spolu s vyšším výkonem.
tWR, tFAW - První parametr udává potřebný čas mezi příkazy tRP, musí být tedy vždy vyšší. Druhý údaj představuje minimální čas mezi čtením a následným zápisem. Položky, které nemají žádný zásadní vliv na výkon a přetaktování pamětí. Nechávám je vždy na Auto.
tRD (Performance Level / Read Delay, MCH Read Delay) - Možnost přidána na žádost mnoha uživatelů, kteří po ní marně volali. Na čipsetech Intel je ale klíčová, představuje hodnotu doby potřebné severnímu můstku k přístupu k datům v pamětech. Tento parametr představuje mocnou zbraň k vysokým stabilním taktům FSB, a vysokým hodnotám čtení z pamětí. Bez možnosti měnit tRD není lehké na čipsetech Intelu dosáhnout velmi vysokých přetaktování. Obrázek ukazuje nadcházející jemné ladění parametrů tRD na desce s čipsetem P45 Express. Ani zde nelze obecně doporučit co a jak nastavit, musí se experimentovat.
Obrázek ukazuje změny jediné hodnoty tRD při zachování stejných ostatních parametrů. Frekvence FSB byla 1600MHz, procesor pracoval na 3200MHz a paměti DDR3 na 1600MHz při 7-7-7-20-2T. Horní obrázek ukazuje výsledek s tRD 8x a dolní 9x. Latence a hodnota čtení se při nižší hodnotě výrazně zlepšily.
tRFC - Čas potřebný k provedení příkazu tREF (obnovení všech dat ve všech modulech) pokud je tento modul již aktivován. Může mít vliv na výkon a latence pamětí, doporučuji nastavit spíše vysoké hodnoty - minimálně 60 pro dva moduly, vyšší v případě čtyř pamětí a jejich vysoké frekvence.
tREF - Prodleva mezi kompletním obnovením obsahu každého modulu. Nízké hodnoty rapidně zvyšují výkon, ale zvyšují riziko na chyby z nedostatečné rychlosti procesu obnovování. Vyšší hodnoty jednoznačně používejte při osazení více než dvou modulů, velmi to pomůže stabilitě.
U posledních BIOSů desek pro Core i7, nám výrobci umožnili ladění další hodnoty - Round Trip Latency (RTL). Jde o nastavení asynchronní latence mez paměťovými moduly a procesorem. Experimentováním s touto hodnotou můžete znatelně navýšit propustnost nebo maximální přetaktování pamětí. Daleko většího nárůstu výkonu ale získáme navýšením frekvence unCore, o tom ale až v samostatném článku.
Režimy paměťového řadiče AMD
Spolu s Phenomy se v BIOSech objevilo nastavení pro paměti Ganged a Unganged. Mnozí ale asi stále netuší, v čem jsou tyto nastavení jiná - pojďme si to tedy krátce vysvětlit. Procesory K10 mají dva nezávislé 64-bitové paměťové řadiče (kanály). Názorně to ukazuje obrázek přímo od AMD nahoře. Šířka paměťové sběrnice je stejná v obou případech - 128-bitů. Ovšem v režimu Ganged bude přístup do paměti pro data, v některých případech trvat dvakrát dlouho. Paměť musí zkrátka vyřídit požadavky postupně. V režimu Unganged si může procesor sáhnout v jednom cyklu kam chce a nemusí čekat. U prvních Phenomů tato záležitost moc nefungovala, Phenomy II ale už Unganged režim využívají stoprocentně. Dvojice pamětí s procesory Phenom mohou pracovat ve třech režimech:
Single channel - Moduly jsou nainstalovány v jednom z kanálů (na naší konkrétní desce - žlutý a černý). V tomto režimu je komunikace pamětí pouze 64-bitová a nejméně výkonná.
Dual channel Ganged - Moduly jsou nainstalovány ve stejně barevných slotech (žlutý + žlutý, černý + černý) a pracují ve 128-bitovém režimu. Nastavení Ganged učiní pro procesor oba kanály viditelné jako jediný 128-bitový.
Dual channel Unganged - Moduly jsou opět osazeny ve správných slotech (černý + černý, žlutý + žlutý), v BIOSu je ale nastaveno Unganged což pro procesor znamená, že vidí oba kanály jako dva nezávislé 64-bitové.
AMD a DDR2 vs DDR3
Poslední obrázek související s časováním pamětí u Phenomů, je měření DDR2 a DDR3 s novými procesory AMD. Jak vidíte, DDR3 se proti DDR2 opravdu výrazně výkonově posunuly. V našem testu jsme ale naměřili rozdíl výkonu v aplikacích jen několik procent. Pokud máte starší desku s paticí AM2+, přechod se na DDR3 nevyplatí v žádném případě. Zdali ale kupujete nový systém, důrazně doporučuji už přejít na DDR3 a například skvělý čipset AMD 785G.
Má agresivní časování pamětí smysl?
Na závěr nás čeká ještě krátký průvodce nastavením časování modulů. Oboje platí jak pro DDR2, tak pro DDR3 - zásady jsou stejné. Nejprve si vypočítejme skutečnou latenci vašich modulů, vzorec je následující:
Hodnota CAS Latency v ns se rovná CAS (údaj výrobce konkrétních modulů) x 2000 / základní frekvence pamětí udávaná výrobcem. Například parametry pamětí Corsair XMS2 8500C5 s parametry 1066MHz pracovní frekvence a CL5 dosadíme takto: 5 x 2000 / 1066 = 9,4 ns. Moduly s parametry 800MHz a CL4 ale dopadnou hůře - 10ns. Takto si vypočteme maximální teoretickou hodnotu latence daných modulů při zmíněném časování. K čemu to ale je dobré? K porovnání různých časování napříč frekvencemi, podívejme se na tabulku (pro zvětšení klikněte).
Tabulka ukazuje zobrazení dávného "boje" mezi frekvencí a časováním CL pamětí. Vidíme, že například DDR2 na 800MHz s CL4 mají latenci 10ns, stejně jako moduly o frekvenci 1000MHz a CL5. Stejné latence mají také 1600MHz paměti s CL8 a 2000MHz s CL10. To nám říká, že se nemusíme obávat ani DDR3 s relativně vysokými CL hodnotami. Moduly DDR3-1333MHz s CL7 jsou v tomto směru srovnatelné s DDR2-800MHz CL4. Tabulka budiž vám nápomocná v rozhodování, jaké CL nastavit pro vaši konkrétní frekvenci.
Propustnost DDR3 modulů proti DDR2, je ale vyšší v každém případě, tudíž mají DDR3 skutečně smysl. Jejich cena je dnes také už příznivá, a předpoklady o masivním nástupu DDR3 v roce 2009 se analytikům vyplnily. Není ale nutné si kupovat extra drahé DDR3 moduly s nízkým časováním, bohatě postačí 1333 MHz s CL7 nebo CL8 (jak dokazuje tabulka).
Kromě latencí je ale podstatná také propustnost pamětí, ta se však u Intelu, nijak výrazně s různým časováním nemění. Pokud pomineme platformu Core i7, je spíše omezena čipsetem a architekturou pomalé FSB. Podívejte se na mini-testík.
Obrázek je pohyblivý GIF, takže si počkejte na protočení všech třech různých časování. Frekvence FSB a také pamětí, byla ve všech případech 1333MHz, dělička pamětí 2:1 a procesor pracoval na 3333MHz. První časování, je pro DDR3 skutečně velmi agresivních 15-5-5-5-2T - latence jsou 53,9 ns a propustnost čtení 9818 MB/s. Pokud zhoršíme časování na 15-6-6-6-2T, propustnost se sníží na 9613 MB/s a latence se zvýší na 56,4 ns. Nejhorší naše testované časování 15-7-7-7-2T znamená zhoršení hodnot čtení na 9565 MB/s a latencí na 58,1 ns. Mezi nejlepším a nejhorším časováním je rozdíl, ve čtení pouze 253 MB/s a latence narostly o 4,2 ns. Jak vidíte, rozdíly jsou zcela zanedbatelné a výkon s velmi agresivním časováním nestoupá adekvátně k ceně takových modulů.
Časování a jemné ladění pamětí nemá na platformě Intel Core 2 smysl, z pohledu významného navýšení výkonu. Ale z pohledu stability po přetaktování smysl získává. Rozdíly mezi agresivním a konzervativním časováním jsou malé, ovšem ladění k dosažení stability při vysokých frekvencích a potlačení různých neduhů čipsetu je dnes nutností.
CPU a MCH (I/O) Skew
Ladění Skew (časového posunu) CPU vůči severního můstku (řadiče pamětí) patří mezi pokročilé praktiky přetaktovačů, pokud jste se dosud používali u těchto hodnot nastavení Auto, nevíte o čem skutečně vysoké přetaktování je. Všechny komponenty systému (CPU, severní můstek, paměti) jsou spolu spojeny přes sběrnice o různých frekvencích (obzvláště po přetaktování). Základní deska musí umět sjednotit a synchronizovat tyto různé sběrnice mezi sebou, aby data mohly proudit plynule a bez potíží (ideální Skew je roven 0). To v nepřetaktovaném stavu nemusí být problém, po přetaktování je to ale velmi náročné.
Stává se, že se takty úplně nesejdou a řadič pamětí, nebo jiná komponenta pošle data, která ale nedorazí, nebo dorazí jen jejich část - počítač spadne, je nestabilní. Deska samotná si hlídá vytížení všech sběrnic a upravuje Skew (zpoždění), aby data odešla až ve chvíli kdy skutečně dojdou v pořádku kam mají. Po přetaktování to ale deska nedokáže sama, a volba Auto již nemůže fungovat - je nutné doladit ručně.
Správnou hodnotou Skew se zjednodušeně, data na chvíli pozdrží a jsou odeslána až ve chvíli kdy je stoprocentní úspěšnost doručení zaručena. Větším nastaveným zpožděním dáváme například řadiči pamětí více času, aby připravil data k odeslání - to se sice může nepatrně projevit na výkonu, stabilitu to ale posílí neskutečně. Pro frekvenci pamětí v režimu 1:1 není niky nutné měnit hodnotu zpoždění, tam k posunům nedochází. V případě jiných děliček je ale přítomna vždy, a je někdy nutné ji ručně upravit.
Prvně se podívejme na obrázek BIOSu desky Gigabyte. Zde je volba Skew (posun v jednotkách ps - pin to pin skew) omezena pouze na CPU Skew a MCH Skew. Zpoždění tedy lze nastavit ve směru procesor - řadič v severním můstku a naopak.
Deska DFI má voleb více, že by to ale přispělo ke zjednodušení nastavení se říci nedá - právě naopak. Tohle je skutečně již nastavování pro největší hračičky, a můžete v obou směrech (od CPU do řadiče pamětí - přímo do modulů) nastavit šest voleb zpoždění.
Dle mého bohatě stačí, sjednocení voleb do dvou položek, jako je to v případě první desky Gigabyte s X48 Express a také nové desky s P45 Express na posledním obrázku.
Využití Skew
První využití v ladění Skew i bez přetaktování je větší možnosti kompatibility pamětí a severního můstku. Často se stává, že osadíte paměti na desku, ta je nepřijme a se stabilitou jsou problémy (paměti jsou nekompatibilní). Právě toto jde téměř ve všech případech vyřešit laděním hodnot Skew. Zkuste a uvidíte, podmínkou je přítomnost těchto voleb v BIOSu.
Druhé využití jsem řekl dříve, jde o doladění zpoždění (Skew) při vysokém přetaktování, které je někdy potřeba k odstranění pomyslných mezních hodnot frekvencí. Myslíte si, že jste narazili na pomyslný strop pro FSB nebo paměti a CPU? Zkuste si pohrát se Skew a je možné, že se dostanete podstatně výše.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
