Kdor z malim ni zadovoljen ...

Objavljeno: 25.1.2011 | Avtor: Gašper Forjanič | Kategorija: Dosje | Revija: Januar 2011 | Teme: grafične kartice

... naj si navije računalnik, bi lahko rekli. Ponavadi ob nakupu dobimo točno to, kar plačamo, so pa tudi izjeme - nakup prave strojne opreme nam namreč omogoča, da iz svojega mlinčka iztisnemo več, kot smo zanj odšteli. Lotimo se lahko navijanja oz. "overclockinga" (OC), kot se temu reče strokovno.

Med spodnjimi vrsticami ne boste našli še enega članka o optimizaciji sistema, prav tako ne boste našli vodnika, ki bi vaš Pentium spreobrnil v šestjedrnik. Naš namen je prepričati nejevernega Tomaža v navijanje, ki ga danes opeva že vsak drugi vrabček. Da pa ne bomo "na vrat na nos" krenili v računalnikov BIOS in zvišali vse možne parametre v nebo, si bomo najprej ogledali osnove.

Navijanje je postopek, s katerim izboljšamo delovanje določene računalniške komponente. Izboljšava se ponavadi nanaša na hitrejše delovanje, komponenta, ki jo navijamo, pa je največkrat mikroprocesor. Za vse mikroprocesorje (zaenkrat) velja, da je njihov osnovni gradnik tranzistor. Najnovejši centralni in predvsem grafični procesorji so sestavljeni iz več kot milijarde le-teh. Osnovno delo tranzistorja v mikroprocesorju je zelo enostavno; preklapljanje med stanjem 0 in stanjem 1. Kako hitro je zmožen preklapljati, pa je odvisno od frekvence ure mikroprocesorja. Če se vrnemo približno 15 let nazaj, v čas prve generacije procesorjev Pentium, so ti delovali s frekvenco med 60 in 200 MHz. Ti tranzistorji so bili torej sposobni preklopiti med 60 in 200*10^6-krat v sekundi. Če sledimo t. i. zakonu o podvojevanju števila tranzistorjev v mikroprocesorjih na vsakih 18 mesecev (Gordon E. Moore, soustanovitelj podjetja Intel), pridemo do vrtoglavih 1170 milijonov tranzistorjev, ki se danes razpredajo na površini 248mm^2 velikega Core i7 980X.

Zlata pravila

1. Le stabilen sistem je uporaben sistem!

2. Brez dobrega hlajenja in napajanja ne bo dobrega navijanja!

3. Navijanje komponente dosežemo postopoma, z majhnimi koraki.

4. Najprej ugotovimo meje posamezne komponente, nato celotnega sistema.

Če vse te milijone tranzistorjev preklapljamo hitreje, bo računalnik hitrejši in v tem je bistvo navijanja. Da pa vas že vnaprej postavimo na realna tla; če se ne ukvarjate z video produkcijo, CAD/CAM modeliranjem ali s kakšnim podobnim procesorsko zahtevnim delom, vam navijanje ne bo prineslo opaznejših razlik v hitrosti (in denarnici). Seveda pa so za navijanje tudi drugi razlogi, ki so pomembni predvsem za hobi navdušence, med katere sodimo tudi sami.

Mimogrede, delovne frekvence procesorjev že lep čas stagnirajo na dobrih 3 GHz, ves razvoj pa je usmerjen v pakiranje čim večjega števila procesorskih jeder v en sam fizični procesor. V to verjame tudi Intel, ki se že "razkazuje" s prototipom 48-jedrnika, imenovanega Single-Chip Cloud Computer (SCC). Nadvse zanimiva je njegova arhitektura, ki bo omogočala razširitev na več sto jeder!

Teoretično bi lahko s 100 % vzporednim izvajanjem programske kode prej omenjeni šestjedrnik dosegel zmogljivost 20 GHz enojedrnika. Ker pa je v vsaki kompleksni aplikaciji del programske kode, ki ga ni mogoče izvajati vzporedno (Amdahlov zakon), je zgornja primerjava bolj fiktivne narave.

Pomembno: Česa se lahko bojimo?

možna izguba garancije,

navita komponenta ima krajšo življenjsko dobo,

višja poraba električne energije,

v skrajnem primeru uničena navita komponenta oz. celoten sistem.

Vsem težavam se je mogoče lepo izogniti, če ravnamo z glavo in si ne zastavljamo previsokih ciljev.

Kaj lahko navijemo?

V teoriji je možno spremeniti delovni takt prav vsakemu procesorju oz. kar integriranemu vezju. V praksi pa nas zanima predvsem dvoje:

- programska in strojna podpora krmiljenja takta in

- učinek spreminjanja (višanja) le-tega.

Če ni podpore za navijanje in/ali če učinkov ni, oziroma so minimalni, se navijanja ne bomo lotili. Tako se ne bomo posvečali navijanju omrežne kartice, temveč komponentam, ki - kot prvo - omogočajo spreminjanje parametrov mikroprocesorja in - kot drugo - prinašajo vidnejše spremembe v hitrosti njegovega delovanja ter s tem celotnega sistema.

Prednosti

"Zakaj bi navijali?" je največkrat zastavljeno vprašanje pred vstopom v navijalske vode. Najpreprostejši odgovor bi se glasil: "Ker nimate kaj izgubiti." To drži v primeru, če ste vsaj malo poučeni o osnovah elektrotehnike in če ste s pametjo pri stvari. V nasprotnem primeru lahko izgubite, oziroma uničite eno ali več komponent vaše "mašinerije". Da vas pomirimo; taki dogodki so zelo malo verjetni, če se držimo štirih preprostih pravil:

1. Le stabilen sistem je uporaben sistem!

2. Brez dobrega hlajenja in napajanja ne bo dobrega navijanja!

3. Navijanje komponente dosežemo postopoma, z majhnimi koraki.

4. Najprej ugotovimo meje posamezne komponente, nato vsega sistema.

Stabilnost, hlajenje in napajanje so medsebojno odvisni faktorji. S slabim napajanjem bo sistem le stežka prenašal hude obremenitve. Prav tako vas bo odvečna toplota in slabo prezračevanje prisililo do znižanja ciljnih frekvenc. Nasprotno se boste z dobrim napajanjem in še boljšim hlajenjem lahko posvetili samemu navijanju in iz sistema iztisnili še poslednje megahertze.

Kot ključno prednost navijanja lahko omenimo še to, da s stabilno navitim sistemom dobite ekvivalent dražjega sistema. To še posebej velja za centralne procesorje zadnje in predzadnje generacije (družina Intel Core in AMD Phenom), kjer z nakupom praktično ne morete zgrešiti. Vsak primerek procesorja boste s pomočjo solidne matične plošče in pomnilnika dvignili na vsaj 10-15 % višje frekvence, in to ob uporabi priloženega hladilnika, brez spremenjene napetosti jedra.

Za slikovit prikaz prednosti navijanja si bomo ogledali razlike v zmogljivosti osnovnega in navitega sistema.

Specifikacije testnega sistema:

Tabela z rezultati

Vzeli smo najbolj prodajani procesor na podnožju LGA 1366, ga opremili s 6 GB trikanalnega pomnilnika DDR3 in prvo različico grafične kartice Geforce GTX 460. Zanimala nas je pohitritev celotnega sistema, brez večjega truda in brez dodatnih stroškov. Pridobljeno hitrost smo primerjali s pomočjo sintetičnih merilnih programov PCMark Vantage, 3DMark Vantage in nedavno izdane igre Mafia II.

Rezultati so merjeni na podlagi posamezne navite komponente (CPU, RAM in GPU) in vseh skupaj (CPU+RAM+GPU).

Kot prikazujejo grafikoni, smo prišli do solidnega pospeška v zelo kratkem času, brez poseganja v podrobnosti. Tako smo si odgovorili na vprašanje "Zakaj bi navijali?". Sedaj pa nas zanima, na kaj moramo biti pozorni pri navijanju.

Kako se lotimo navijanja?

Zima je že konkretno zakorakala med nas, kar je voda na mlin za navijalce. Da, navite komponente je treba hladiti ... Ob primerni improvizaciji lahko brez dodatnih stroškov poiščemo nove meje sistema in celo posežemo po (lastnih) rekordih. Ker pa nas zanima predvsem vsakdanje stabilno delovanje navitega mlinčka, bodo cilji podrejeni temu. Dokler sistema in njegovega obnašanja ne poznamo do potankosti, obenem navijamo in testiramo le posamično komponento. Prav tako priporočamo "igranje" s posameznim parametrom komponente naenkrat, saj drugače ob morebitnem (ne)delovanju ne boste prepoznali krivca za (ne)delovanje.

CPU-Z in GPU-Z. Več informacij o vašem procesorju in grafični kartici boste le stežka našli drugje.

Osnovni programski paket vsakega navijalca:

CPU-Z - podrobne informacije o procesorju

GPU-Z - vam pustimo ugibati

CoreTemp - prikaz temperature posameznih procesorskih jeder

RivaTuner in njegovi komercialni kloni (MSI, EVGA) - najmočnejše orodje za "tweakanje" grafičnih kartic

SoftFSB - spreminjanje notranjega vodila procesorja v okolju Windows

MemSet - spreminjanje parametrov pomnilnika v okolju Windows

3DMark in PCMark (vse različice) - standard za primerjavo zmogljivosti sistemov (DirectX)

SuperPI, PiFast in wPrime - poleg 3DMarka navijalcem najbolj priljubljeni programi za merjenje zmogljivosti procesorja in pomnilnika

Prime95 - "standard" za testiranje stabilnosti procesorja

MemTest - edini pravi tester pomnilnika (DOS)

Furmark - orodje za testiranje stabilnosti grafične kartice

Preden začnemo

Tako kot povsod drugod je priprava pomembna tudi pri navijanju. Težko si predstavljamo uspešno navit sistem brez ustreznih komponent, dobrega hlajenja in kakovostnega napajanja.

Dobra matična plošča je ključnega pomena za navijanje tako procesorja kot pomnilnika. Danes je na trgu,razen izdelovalcev OEM, težko dobiti matično ploščo brez možnosti nastavljanja osnovnih parametrov procesorja in pomnilnika. Za nas, ki smo omejeni z debelino denarnice, bo težje najti kompromis med kakovostjo in ceno. Na izbiro prave matične plošče vpliva predvsem tip procesorja in s tem vezni nabor ter možnost vezave več grafičnih kartic v načinu SLI oz. Crossfire. Razlike med izdelovalci niso velike, so pa opazne predvsem v kakovosti električnih elementov (kondenzatorji, napajalni sklop) in postavitvi vodil PCI in PCI-Express. Grenak priokus naše nove lepotice lahko pusti tudi slabo dodelan BIOS, tako da redno preverjanje novih različic ne bo odveč. Če pa nimamo težav, še vedno velja pravilo: "Ne popravljajte, če ni pokvarjeno!".

Pri izbiri procesorja ima pomembno vlogo množilnik procesorja, ki naj bo čim višji. Na žalost je s tem tesno povezana cena procesorja, tako da kaj veliko taktiziranja tukaj ne bo. Velikost množilnika, pomnožena s notranjo uro procesorja, predstavlja končno frekvenco procesorja. Čim višji je, tem hitrejši je procesor že v osnovi. Navijalcem najbolj naklonjene so najdražje izvedbe procesorjev, saj predstavljajo z odklenjenim množilnikom najbolj nastavljiv sistem. Stepping oz. revizija procesorja je pomemben podatek, saj se novejše revizije ponavadi bolje navijajo. Najpomembnejša informacija, ki jo želimo izvedeti pred nakupom procesorja, pa je batch number. Ta številka nam pove "lokacijo" jedra na silicijevi rezini (ang. wafer).

Rezine silicija niso samo lepe, navijalci moramo vedeti tudi to, iz katerega dela le te, je bil izdelan naš procesor.

Nižja števila predstavljajo jedra, izrezana iz sredinskega dela procesorske rezine, ki so najkakovostnejša. Čim večje je število, tem bolj na obrobju rezine je bilo izrezano, in je posledično slabše kakovosti. Zaradi omenjenih razlik bomo iskali procesor s čim manjšo številko. Številko bomo najlaže našli na embalaži procesorja, prav tako je odtisnjena na samem procesorju.

Procesor ima na pakiranju navedenih kup šifer, ki so za navijalce pomembne.

Pri pomnilniku je zgodba podobna, s tem da ob nakupu težko izvemo, kaj se skriva pod pokrovom. Izdelovalcev pomnilniških čipov sicer ni veliko, vsak od njih pa trgu ponuja različno hitre modele. Izdelovalci pomnilniških modulov jih zapakirajo v lično embalažo in prodajo končnemu kupcu. Naš cilj je prepoznati prave modele. Pogosto se dogaja, da enak model pomnilnika vsebuje različne pomnilniške čipe.

Če bi bil pomnilnik ženska, bi iskali notranjo lepoto; zunanjost je manj pomembna.

Delovna frekvenca in zakasnitve so zelo pomemben podatek, še več pa nam pomeni podatek o uporabljenih pomnilniških čipih. Le tako boste po predhodnem ogledu priznanih OC forumov (XtremeSystems.org, OC-Lab.si ...) prišli do zaključka, kateri pomnilnik je pravi za vas. Za večino modelov na trgu si lahko pomagamo s spletno stranjo http://ramlist.i4memory.com, ki hrani in zbira podatke o uporabljenih čipih večine pomnilniških modulov.

Pri grafičnih karticah takšnih in podobnih "izzivov" nimamo, saj je 90% narejenih po navodilih proizvajalca grafičnega procesorja. Do razlik največkrat prihaja pri hladilnem sistemu in tovarniško povišanih frekvencah, bolj redko pa naletimo na prenovljeno tiskanino (PCB) in boljši napajalni sklop. Pri izbiri je vse odvisno od cene; če je doplačilo za model z boljšim hlajenjem minimalno, se nakup splača. Na splošno pa velja, da so taki modeli le marketinški trik.

Napajalnik je največkrat zapostavljen del računalnika. Šele v zadnjih letih, ko komponente zahtevajo veliko električnega toka pri konstantni napetosti, se je razvilo povpraševanje po kakovostnejših napajalnikih. Pri navijanju je konstantno stabilna linija še toliko bolj pomembna, saj vsak prevelik nihaj v napetosti lahko poruši vaš sicer stabilno nastavljen sistem. V primeru najnovejših procesorjev in grafičnih kartic ter predvsem ob vezavi SLI/Crossfire je dober napajalnik nujno zlo. Skupna moč je pomemben faktor pri nakupu, še več pa nam pove podatek o največjem izhodnem toku posamezne linije (+3.3V, +5V, +12V). Modularnost napajalnika je prednost za vse, ki dajo nekaj na lično urejeno ohišje. Z elektrotehniškega vidika pa je bolje, da je priključkov čim manj (spajkani spoji). Poleg tega lahko z vezicami in podobnimi pripomočki prav tako uredimo kablovje na zelo eleganten način.

V ponudbi se najdejo t. i. "Single-rail" in "Multi-rail" napajalniki, ki se razlikujejo v številu +12V linij (ang. rail). Zahteva po razdelitvi primarne +12V linije na več šibkejših se je pojavila s standardom ATX v2.2, ki je zaradi varnosti omejil tok posamezne linije na 20A. Ker se je uporaba več linij v praksi izkazala za neučinkovito, so v različici ATX v2.3 to omejitev odpravili. Z naše strani vam torej priporočamo nemodularen, "Single-rail" napajalnik.

V resnici niso vsi napajalniki enaki. No, ta se hvali z več linijami za 12V (multi-rail), kar se je v praksi izkazalo kot nepotrebno.

Od dobrega navijanja nas loči le še dober hladilni sistem. Priloženega hlajenja se bomo izogibali, saj sprejemljivo učinkovitost ponuja le na privzetih frekvencah in napetostih.

V grobem hlajenje delimo na vsakdanje in ekstremno. Za vsakdanjo uporabo imamo na voljo dve vrsti hlajenja: zračno in vodno. Termo-električnega hlajenja (TEC) ne bomo omenjali, saj zaradi slabe učinkovitosti ni primeren za današnje procesorje.

Zračno hlajenje predstavlja lažjo in hitrejšo montažo, lažje čiščenje in, kar je za večino odločilno, cenejše je. Cene solidnih hladilnih sistemov se gibljejo med 25 in 60 evri, pri čemer dražje ni nujno boljše. Večina zračnih hlajenj je grajenih okoli tehnologije toplotnih cevk (ang. heatpipe), razlike pa opazimo predvsem pri številu toplotnih cevk in kakovosti izdelavi.

Spreminjanje agregatnega stanja hladilnega medija v toplotnih cevkah omogoča učinkovito odvajanje toplote od izvira proti rebrom.

Nasprotno pa vodno hlajenje blesti v - hlajenju. Če sta cena in montaža ovir, jo učinkovitost ponavadi odtehta. Za vodno hlajenje potrebujemo prostor; v ohišju ali zunaj njega. Če se odločamo za vgradnjo v ohišje, potrebujemo čim večje (=dražje) ohišje in malce improvizacije s postavitvijo radiatorja, vodne črpalke in rezervoarja. Tak način priporočamo v primeru pogostega prenašanja računalnika, poleg tega je učinkovitost hlajenja slabša kot pri zunanji postavitvi. Spretne roke se bodo lotile modifikacije ohišja in postavile radiator na vrh, črpalko in rezervoar pa na zadnjo stran ohišja. Možnosti za vgradnjo je veliko.

Nekateri pri hlajenju prisegajo na uporabnost ...

... drugi pa na eleganco.

Pomembni so prav vsi; kakovosten vodni blok, dovolj velik radiator, zmogljiva vodna črpalka in rezervoar. Če se odločimo za nakup univerzalnih vodnih blokov (CPU, GPU), jih kasneje lahko še vedno uporabimo. Če gremo na drugo podnožje, je v primeru nezdružljivosti bloka največkrat možno zamenjati montažno ploščico bloka. Pri grafičnih karticah ponavadi ni težav z združljivostjo, razen v primeru t. i. Full Cover (FC) blokov, ki so izdelani za posamezne modele kartic. Prav tako ne smemo pozabiti na čiščenje blokov in radiatorja. Da bi se izognili algam, je destilirani vodi pametno primešati "antifriz" oz. podobno kemično tekočino (vsaj 10 %). Ob tem velja opomniti na nakup slovenskih izdelkov; podjetje EK Waterblocks velja za svetovno priznanega izdelovalca na področju vodnih hlajenj.

Če želimo z našim sistemom posegati po rekordih, oz. se jim vsaj približati, pa poleg dobre strojne opreme potrebujemo čim boljše hlajenje, ki ga zaradi nizkih temperatur in pogojev rabe imenujemo kar ekstremno hlajenje. Taka hlajenja so mišljena za nekajurno (dnevno) "zabavo", saj so stroški delovanja visoki, pri nekaterih pa za učinkovito izvedbo enostavno potrebujemo dodatni par rok. Med ekstremna hlajenja sodijo:

  • kompresorsko hlajenje,
  • hlajenje s sublimacijo suhega ledu (trdna oblika CO2) in
  • hlajenje s tekočim dušikom (LN2).
  • Umetnost navijanja; CPU in 4xGPU (CrossfireX), vsi hlajeni s tekočim dušikom.

    Začetki navijanja

    Zahtevnost navijanja procesorja se iz leta v leto povečuje. Če se vrnemo k začetkom navijanja, smo za ta poseg potrebovali zgolj mostiček. Danes je BIOS brez vsaj treh strani CPU/RAM parametrov pomanjkljiv. Eden izmed glavnih "krivcev" za ta luksuz je vsem navijalcem znano podjetje Abit, ki je pred slabimi 15 leti izdelalo programsko podporo spreminjanja parametrov v BIOSu, imenovano SoftMenu. S tem je odpadla potreba po mostičkih ("jumperjih") za notranji takt procesorja, dobili pa smo tudi okrnjeno možnost spreminjanja napetosti. Leta 1998 je Abit izdal naslednika, Softmenu II, ki je na ploščah z Intelovim veznim naborom BX-440 predstavljal takrat najboljšo navijalsko kombinacijo.

    SoftMenu. Revolucija na področju navijanja.

    Abit BH6 in Intel Celeron 300A velja verjetno za najbolj znan navijalski komplet vseh časov. Kmalu je Abit dobil konkurenco, vse to pa je botrovalo k izredno dobrim in konkurenčnim izdelkom. Če je navijanje včasih veljalo za prikrito in nedovoljeno početje, pa danes ne najdemo več izdelovalca, ki v marketing svojih izdelkov ne bi vključil kratice "OC".

    Navijanje procesorja

    Procesorje bomo razdelili v dve skupini: z odklenjenim in z zaklenjenim množilnikom notranje ure. Dokler bomo kupovali z lastnim, težko privarčevanim denarjem, bomo odklenjene zgolj pripisali k našim novoletnim željam. Odklenjeni množilnik je namreč domena najdražjih modelov procesorjev, med katere sodijo Black Edition in FX (AMD) ter Extreme Edition (Intel). Množilnik, pomnožen z notranjo uro procesorja (FSB/Base Clock/BUS speed), predstavlja končno frekvenco procesorja. Če je množilnik odklenjen, ga lahko zvišamo in s tem povišamo nazivno frekvenco, brez neposrednega vpliva na katero izmed preostalih komponent sistema. V nasprotnem primeru smo omejeni z višanjem notranje ure procesorja (v nadaljevanju Base Clock - BCLK).

    Postopoma se lotimo višanja frekvence BCLK in testiramo z namenskim programom (Prime95, način "SmallFFTs", prioriteta 8) vsaj pol ure. Postopek ponavljamo, dokler ne sporoči napake. Višji BCLK posledično vpliva na višjo frekvenco pomnilnika, zato je priporočeno z delilnikom znižati frekvenco pomnilnika na območje privzete, vsaj dokler nismo prepričani o stabilnosti pomnilnika. Če BCLK ne gre višje, je treba dvigniti napetost procesorja (vCore oz. CPU Voltage) za eno stopnjo (navadno okoli 5 mV). Ponovimo testiranje in v primeru stabilnega delovanja dvignemo BLCK.

    Navijanja procesorja in pomnilnika se je najbolje lotiti kar v računalnikovem BIOSu.

    Navijanje v Windows okolju v splošnem odsvetujemo. Na sliki Asusov TurboV.

    Ko smo s končno frekvenco zadovoljni oz., ko z drugimi besedami, ne gre več naprej, nam ostane še zadnji korak za potrditev stabilnosti. BCLK znižamo za MHz ali dva, zopet poženemo Prime95 in ga pustimo vsaj nekaj ur (lahko ves dan). Takrat lahko z 99 % zatrdimo, da je procesor stabilen.

    Kje je meja?

    Pri nedeljskem navijanju pa nas pogosto zanima še nekaj: kje je meja? Čemu bi se sploh omejili, če gremo lahko enostavno do konca? Odgovor se skriva v spodnjem grafu, ki prikazuje odnos med napetostjo in frekvenco procesorja, kot smo jo ugotovili v našem testu.

    Do 3,5 GHz smo sicer 2,8 GHz procesor uspeli naviti brez dviga napetosti. Nad 3,9 GHz pa je bil potreben dvig napetosti že precejšen!

    Vzeli smo v članku omenjeni Core i7 920 in ga postopoma navijali. Brez dviga napetosti (ročno nastavljena na 1,2 V) smo prilezli do stabilnih 3,5 GHz, to je 31,5 % više od nazivne frekvence. Za naslednjih 200 MHz je bilo treba povišati napetost za 25 mV. Skok s 3,7 na 3,9 GHz je prav tako zahteval dodatnih 25 mV, kar še vedno kaže na optimalno navitje. Nato pa za dodatnih 100 MHz zahteva 30 mV, torej 2,4-krat več kot pri prejšnjih skokih. Meja? Lahko si jo določimo sami in gremo naprej, lahko pa upoštevamo "želje" procesorja, ki mu očitno najbolje ustreza pri 3,5 GHz brez dviga napetosti, oz. pri 3,9 GHz z dodatnimi 50 mV. Seveda vse zapisano velja, če premorete dovolj dobro hlajenje procesorja.

    Pri grafičnih karticah je postopek podoben, le da največkrat iščemo maksimalne še delujoče frekvence. Poglavitni razlog za to je omejenost oz. nezmožnost programskega spreminjanja delovnih napetosti. Če torej obstanemo le z možnostjo krmiljenja frekvenc, je zgodba enaka našemu Core i7 920 pri polčetrtem gigahertzu, kjer smo se ustavili zgolj zaradi prenizke napetosti. Poleg tega imamo pri novejših grafičnih karticah na voljo tri različne frekvence, s katerimi lahko pohitrimo delovanje Direct3D aplikacij oz. iger, kar popestri in predvsem podaljša postopek navijanja.

    Navijanje pomnilnika

    V najnovejših sistemih zasledimo dva tipa pomnilnika SDRAM, DDR2 in DDR3. Za namene tega članka bomo vzeli slednjega, saj se DDR2 počasi poslavlja s trga.

    Delovna frekvenca pomnilnika je zmnožek t. i. delilnika in notranje ure procesorja. To velja za vse tipe pomnilnikov, pri čemer pa je efektivna frekvenca pomnilnikov DDR (Double Data Rate) dvakrat višja. Vsi pomnilniki DDR uporabljajo trik za pošiljanje podatkov tako na vrhu urinega signala kot tudi na dnu, in tako obdelajo dvojno količino podatkov v primerjavi s predhodniki.

    Osnovno navijanje pomnilnika predstavlja dokaj enostavno opravilo; frekvenca pomnilnika se krmili preko delilnika BCLK. Največjo zabavo prispevajo zakasnitve, ko pa vse skupaj ne gre več višje, posežemo še po višanju napetosti pomnilnika. Vendar, pozor; višanje napetosti pomnilnika DDR3 na Intel "Core i-" procesorjih je omejeno z 1,65 V, saj je pomnilniški krmilnik vgrajen v sam procesor, in tako ni več del veznega nabora. S prekoračitvijo te napetosti tvegamo uničenje procesorja. Prav tako je ključnega pomena stabilnost pomnilnika, saj ste v nasprotem primeru lahko priča poškodovanim podatkom na disku.

    Spomni se že enkrat!

    Vsako delo vzame nekaj časa in tudi s pomnilnikom ni nič drugače. Za organizacijo internih strani potrebuje čas, ta pa se na zunaj pozna skozi zakasnitve. Do optimalno navitega pomnilnika nam torej manjka še en sklop znanja; pomnilniške zakasnitve oz. timingi (ang. Memory Timings). Zakasnitve vedno delujejo z dejansko in ne efektivno delovno frekvenco (DDR2-800 = 400MHz). Čim manjše so zakasnitve (merjene v urinih periodah), tem hitrejše je delovanje pomnilnika. Omejili se bomo na štiri ključne zakasnitve, za preostalih n pa vam svetujemo, da jih, če ne mislite posegati po rekordih v izračunu decimalk števila pi, pustite pri miru.

    Z zategovanjem zakasnitev pohitrimo interno urejanje in posledično delovanje pomnilnika. Vsak pomnilniški modul vsebuje zapis s privzetimi zakasnitvami v svoji SPD tabeli, s pomočjo katere matična plošča pravilno nastavi parametre pomnilnika. Kako nizke so zakasnitve, je odvisno od izdelovalca in modela pomnilniških čipov (nižje == dražje).

    CAS (Column Address Strobe) Latency (CL) je prva izmed pomembnejših zakasnitev pomnilnika. Pomnilnik je interno urejen v obliki matrike, zato je za dostop do posameznega bloka potreben določen čas. CL predstavlja čas med podano zahtevo (s strani pomnilniškega krmilnika) za dostop do določenega stolpca v matriki in dejansko dostopnostjo teh podatkov. Poenostavljeno povedano, nam CL vrednost pove, s kolikšno "zamudo" bomo prišli do podatkov. Pomnilnik PC3-12800 CL7 bo potreboval 7 urinih period, PC3-12800 CL9 pa jih bo potreboval 9, preden bodo zahtevani podatki dostopni. V obeh primerih gre za enako hiter pomnilnik (1600MHz DDR3), vendar bo drugi zaradi večje CAS zakasnitve počasnejši.

    tRCD (RAS to CAS Delay) predstavlja število urinih period med RAS in CAS. V praksi ta predstavlja čas med aktivacijo prave vrstice (RAS) in pravega stolpca (CAS) pomnilniške matrike.

    tRP (Row Precharge) zakasnitev nam pove, koliko ciklov je potrebnih, da se aktivna vrstica s podatki konča (Precharge) in da se naslednja pripravi za uporabo (Active).

    tRAS (Row Access Strobe) je še zadnja izmed pomembnejših zakasnitev. Predstavlja celoten čas od aktivacije do konca trenutne vrstice. Z drugimi besedami nam pove, kdaj lahko pomnilnik začne uporabljati naslednjo (drugo) vrstico. Vrednost tRAS mora biti enaka vsaj vsoti zgornjih treh. V nasprotnem primeru se bralni/pisalni cikel ne konča pravilno, posledica tega pa so lahko poškodovani podatki.

    In kako ugotovimo najnižje timinge, pri katerih je pomnilnik še stabilen? Ključnega pomena je sprotno testiranje (kot študiranje na faksu, he-he) vsake spremembe z namenskimi programi tipa MemTest, pri čemer ne spreminjamo delovne frekvence. Najprej preverimo, ali je pomnilnik stabilen z razred nižjimi zakasnitvami. Pomnilnik z zakasnitvami CL6-6-6-18 spustimo na CL5-5-5-15 in ga za kakšno uro pustimo v objemu zahtevnih matematičnih operacij. Če je stabilen, spustimo mejo na CL4-4-4-12 in zopet testiramo. In tako ponavljamo, dokler sistem ni več stabilen. Teh ponavljanj bo v praksi zelo malo, saj bo že stabilno delovanje pri za razred nižjih zakasnitvah obveljalo za uspeh.

    Ko pridemo do kombinacije zakasnitev, ki povzroča nestabilno delovanje, je treba odkriti krivca. Če pomnilnik pri CL4-4-4-12 povzroča nestabilnost, bo treba spreminjati in testirati vsako izmed zakasnitev posebej. Če gre zgolj za občasno nestabilnost, jo največkrat rešimo z dodatnim mV vDIMM napetosti. Če to ne učinkuje, so zakasnitve pretesne ali pa je frekvenca pomnilnika previsoka. Če je slednja previsoka, jo zmanjšamo prek BCLKja. Če so zakasnitve pretesne, jih povečujemo od tRAS proti CL, kot kaže spodnji primer, dokler sistem ni stabilen. Pri tem pazimo, da je tRAS >= CL + tRCD + tRP.

    1. CL4-4-4-15

    2. CL4-4-5-13

    3. CL4-5-4-13

    4. CL5-4-4-13

    5. CL5-4-4-15

    6. CL5-4-5-14

    7. CL5-5-4-14

    Po vsem tem igranju in testiranju končno ugotovimo optimalno kombinacijo zakasnitev. Če nam ne bi uspelo, je včasih možni krivec tudi napačno izbran delilnik; pomnilnik z delilnikom A in BCLKjem X ter končno frekvenco Z ni nujno stabilen, medtem ko je z delilnikom B in BCLKjem Y ter enako frekvenco Z povsem stabilen. Omembe vredno je še to, da se enaki pomnilniški moduli med seboj pri navijanju lahko razlikujejo, kot je to v navadi pri centralnih procesorjih. Vsak mora delovati v sklopu deklariranih frekvenc in latenc na privzeti napetosti, za kaj več pa izdelovalec seveda ne jamči.

    Kako deluje?

    Delovanje pomnilnika še zdaleč ni enostavno. Nas konkretno zanima navijanje pomnilnika, zato se bomo osredotočili na pomembne stvari. Pomnilniški moduli so deklarirani po standardu JEDEC. Oznake tipa PC3200, PC2-6400, PC3-12800 nam povedo, za katero generacijo DDR pomnilnika gre (PC3 = DDR3) in njegovo pomnilniško prepustnost (PC3200 = 3200MB/s). Ta predstavlja največji možni pretok podatkov med centralnim procesorjem in pomnilnikom. Izračunana je kot "efektivna frekvenca * število bitov/8", kjer število bitov predstavlja število prenesenih bitov v eni urini periodi. Ločimo tri načine prenosa bitov: Single Channel (64 bitov), Dual Channel (2x64 bitov) in Triple Channel (3x64 bitov). Kot pove že ime, gre za vzporeden prenos po več kanalih. Za dvokanalni način potrebujemo dva ali štiri enake (priporočljivo) module istega tipa, medtem ko trikanalni način deluje le s tremi ali šestimi identičnimi DDR3 moduli. Izdelovalci ponujajo na trgu t. i. KITe, predtestirane za delovanje v enem izmed omenjenih načinov - npr. 2x2GB PC3-14400 CL8 Dual Channel Kit. Verjetno ni treba poudarjati, da je Single Channel način najpočasnejši. Pri zakasnitvah smo ves čas govorili o ciklih oz. urinih periodah. Če nas zanima dejanski čas, potreben za CAS, RAS ali katero drugo zakasnitev, ga dobimo s formulo "1 / f * število ciklov", kjer f predstavlja delovno frekvenco pomnilnika v Hz; PC3-14400 CL8 porabi za CAS enako kot PC2-6400 CL4, 10ns.

    Navijanje grafične kartice

    Ko končamo z navijanjem podlage, nam ostane še vsak dan pomembnejši del našega sistema, grafična kartica. Že nekaj časa je GPU več kot le domena za izris 2D/3D slike. Dandanes lahko vedno več stvari "preložimo" na grafični procesor in s tem razbremenimo centralnega. GPGPU se širi v vse veje računalništva in dnevno prihajajo novi algoritmi, optimizirani za vzporedno obdelavo preko GPUja. Vse to zahteva čim hitrejše delovanje grafične kartice. Kot smo že omenili, se pri novejših modelih srečujemo s tremi tipi frekvenc:

  • GPU,
  • pretočni procesorji (ang. Streaming Processor) in
  • grafični pomnilnik.
  • Nastavljanje frekvenc grafične kartice se lotimo v program v RivaTuner.

    Pomembne so vse tri, največ pa pridobimo z navitim jedrom in SPji. Frekvenca SPjev je privzeto odvisna od frekvence jedra (največkrat višja za faktor 2), to pa je lahko problem pri iskanju meje obeh. Z namenskimi programi, kot je RivaTuner, lahko to odvisnost izključimo in optimiziramo vsako frekvenco zase. Če torej iščemo vsako mejno frekvenco posebej, dobimo dva maksimuma, ki pa ju je vse prej kot lahko spraviti v sožitje. SPji in jedro so pod isto streho, zato bo za najhitrejšo delujočo kombinacijo skoraj vedno potreben kompromis na račun nižanja frekvence GPUja oz. SPjev. Katerega bomo višali oz. nižali, pa je odvisno od pohitritve, ki jo s tem pridobimo. Če ponazorimo na testni grafični kartici Geforce GTX 460; tovarniški takt 675/1350 MHz (jedro/SP) dvignemo na 800/1600 MHz in ugotovimo, da deluje brez anomalij. Nato pogumno zvišamo GPU na 850 MHz, kar v povezanem načinu (Linked Mode) nastavi SPje na 1700 MHz. Pri testiranju nam nato slika zamrzne, to je seveda indikator previsokih frekvenc. Nižjo frekvenco lahko sedaj nastavimo preko GPUja (in posledično znižamo SPje), lahko pa prestavimo v t. i. nepovezani način (Unlinked Mode) in znižamo zgolj takt Spjev, na recimo 1650 MHz. Ker imamo srečno roko, ki premika drsnik frekvence, ta kombinacija deluje. Pa bi delovala hitreje, če bi SPje pustili pri miru in malce znižali GPU? Bi sploh delovala? Poskusite, izgubiti nimate ničesar. Dokler navijamo brez spreminjanja napetosti in z ustreznim hlajenjem, je verjetnost uničenja kartice podobna zadetku sedmice na lotu.

    Preden boste našli zlato kombinacijo frekvenc, vam taka slika na zaslonu ne uide. Pomeni, da boste morali izbrane številke vsaj malce znižati...

    Testiranja se lotimo s pomočjo najnovejših računalniških iger in 3DMark programov, ki so med procesorsko najbolj zahtevnimi aplikacijami. Finski Futuremark (bivši MadOnion) je že desetletje prva izbira OC entuziastov na področju benchmark programske opreme. 3DMark in PCMark sta nepogrešljiv kos programske opreme vsakega navijalca, skupaj s spletnim sistemom točkovanja pa med uporabnike širita tekmovalnost in željo po boljših rezultatih, kar še dodatno spodbuja navijanje. Zato se nikar ne čudite, ko med malimi oglasi na specializiranih forumih zasledite par dni starega Geforcea GTX 580. Bil je namreč zgolj na testu, ta pa je lastniku mimogrede prinesel uvrstitev na vrh 3DMark lestvic.

    Če se vrnemo k testiranju; težavo oz., bolje rečeno, nadlogo predstavlja čas, ki ga zapravimo ob vsaki novi nastavitvi. 3DMark testi so sicer kratki, z možnostjo ponavljanja pa predstavljajo dokaj zanesljiv, vendar časovno potraten test stabilnosti sistema. Se pa nemalokrat zgodi, da bo vaš mlinček kljub enournem "maltretiranju" s strani 3DMarka sistem podlegel že v uvodnih minutah igranja najnovejše igre. Zato se radi poslužujemo najnovejših naslovov igričarske industrije, saj jih vedno več vsebuje interni benchmark demo, primarno namenjen kot indikator zmogljivosti sistema. Za nekatere igre (Crysis, Lost Planet 2, H.A.W.X. 2 ...) pa so namenski programi, ki s pomočjo demo skript simulirajo igranje in nam s tem prihranijo dragoceni čas.

    Crysis je odlična igra za testiranje stabilnosti navitega sistema.

    Ko testiramo, je priporočeno dvigniti kakovost izrisa grafike na najvišji nivo ter vklopiti mehčanje robov (AA) in ostrenje tekstur (AF). Tretja možnost je uporaba namenskega programa tipa Furmark, ki bo stabilno delovanje preverjal namesto vas. Vsekakor pa je vsakdanja raba (po temeljitem testiranju) najboljši pokazatelj stabilnosti sistema.

    Se boste lotili?

    S tem smo prišli do konca naše "male šole". Če smo k navijanju spodbudili vsaj katerega izmed vas, je naš namen dosežen. Vendar pomnite; vse omenjeno počnete na lastno odgovornost. Uredništvo revije Monitor ne prevzema krivde za vaše morebitne spodrsljaje, z veseljem pa si bomo ogledali kakšne fotografije in video posnetke vaših podvigov.

    Naroči se na redna tedenska ali mesečna obvestila o novih prispevkih na naši spletni strani!
    Prijava

    ph

    Komentirajo lahko le prijavljeni uporabniki