что такое клокер на материнской плате
Вступление
Если читатель спросит меня, к какому железу я дышу неровно, я отвечу — ну конечно же к socket 370. Коллекция собранных материнок, процов и памяти занимает внушительную долю на полках моей нехолостяцкой берлоги.
Главная проблема поколения Pentium III — жуткая зависимость от ПСП памяти. В качестве примера могу привести вчерашнее свое терзание этой платформы в суперпи — при прочих равных (шина, тайминги) замена процессора PIII 800EB на PIII 1.0EB дала в суперпи 1М улучшение на уровне 15% (с 1.48.9xx до 1.34.6xx), при том, что частота ЦП выросла на 25%.
Таким образом, для успешного бенчмаркинга этой платформы нужно располагать очень хорошей памятью, которая сумеет работать синхронно на очень высокой частоте с низкими таймингами. Из более чем 50 планок SDR SDRAM, котрые прошли через мои руки, я смог найти только пару планок, которым покорялась частота 175 Мгц на 2-2-2-7 и только одну планку, которая условно стабильна на 190 3-3-3-7. В общем, даже перебрав достаточно большое количество планок, назвать отобранную память отличной не могу — в идеале бы иметь память, которая умеет 200-210МГц на 2-2-2-7. И, насколько я знаю, такой памяти нет практически ни у кого.
С учетом не очень успешных поисков SDR, я начал искать другие варианты. И нашел надежду там, где нет проблемы SDR — на закате платформы s370 появились чипсеты под PIII с поддержкой памяти RDRAM и DDR. RDRAM была сразу отброшена в силу ее ненормальной латентности. Чипсеты под PIII с поддержкой DDR клепали VIA, SiS и ALi. Несмотря на то, что последние два чипсет-мейкера были ну очень непопулярны, мне повезло найти и купить сначала дохлую, а потом и живую ECS P6S5AT на чипсете SiS 635T.
P6S5AT — плюсы и минусы
P6S5AT хороша всем — и двухфазным питальником CPU, и сносными конденсаторами (почти все материнки той эпохи усыпаны «беремеными» кондерами по самое не балуй — у ECS этого почти не наблюдается), и поддержкой SDR/DDR. В общем, весьма неплохая материнка для своего времени, уникальная использованием редкого чипсета — кроме группы ECS никто другой его не использовал. Но есть у нее мега-минус — материнская плата полностью лишена каких либо возможностей для разгона (если не считать возможности выставить через BIOS фиксированные стандарты FSB:DRAM от 66/66 до 133/133, возможность выставления CAS Latency и timing set в духе soft/normal/fast/ultra). Т.е. материнская плата не позволяет выставить нестандартную шину, поменять напряжение на процессоре и прочая/прочая, что и похоронило эту материнскую плату, как основу любого нормального бенч-стенда.
Но, к счастью ли или сожалению, мне некуда было деваться. Напряжение на процессор я уже давно научился регулировать в разумных пределах через ножки процессора (до 2,05в). А упорные поиски хоть какой-то информации в интернете привели меня к трем идеям:
1. Упоминание вскользь возможности выставления нестандартной шины посредством редактирования CMOS на форуме overclock.net
2. Упоминание сестренки этой материнской платы для платформы AMD — K7S5A. C кучей различных опытов, модденого биоса.
3. Изучение даташита на генератор частоты ICS 9248-146 дало информацию о возможности управления клокером через I2C интерфейс. При этом клокер поддерживал несколько итересных вариантов — 138/138, 150/150, 166/166 и 200/200. Идея была хороша, т.к. CPUFSB с поддержкой этого клокера тупо вешала систему. Идея с выставлением нужной шины через FS0-FS3 после проверки провалилась — система просто уходила в halt state либо к зависанию системы.
Я покопал в в двух первых направлениях. Вот чего я добился:
1. CMOS хранит настройку шины по адресу 6F. 
Методом перебора я пришел к выводу, что значащими в этом байте являются только средние 4 бита — т.е. xxYYYYxx, где xx — могут быть любыми и ни на что не влияют. Примерно за час перебора значений я составил для себя таблицу скрытых частот — у меня появилась возможность выставлять значения шины 138/138 (значение байта 6F равно h1С), 150/100 (что-то типа h30), 150/150 (что-то типа h3F) и 166/166. Таким образом я научился разгонять вроде как неразгоняемую плату, пусть и очень большими шагами.
2. Сестренка этой материнки несколько раз упоминалась в привязке к такой странной штуке, как TurboPLL/JordanPLL. Суть этой странной штуки заключалась в следующем — в конце 90-х японцы придумали мод, который грубо говоря заменял штатный клокер материнки собой и позволял плавную подстройку опорной частоты. Покопавшись в интернете, я понял, что с тех пор прошло огромное количество времени и почти все ссылки, которые должны были содержать что-то стоящее уже были битыми. Максимально подробно ознакомившись с остатками, я вроде как понял, что мод не должен составить сложностей — кроме того, что у меня не было turbopll.
Разбор работы клокера материнской платы
Вот грубая схема любого тактового генератора: 
Как видно, клокер из одной базовой частоты, которую получает с кварцевого резонатора на свой вход, выдает целую кучу иных сигналов для остальных «потребителей». Таким образом, изменив частоту кварцевого резонатора на входе, мы сумеем повысить частоты всего остального. Минус тут один (точнее два), но очень существенный — при таком подходе полезут вверх не только те частоты, которые нам нужны, но и те, что менять не хотелось бы — особенно критично это для частот AGP/PCI/USB. Помимо этого для меня, бенчера, критично то, что система не сумеет определить такой разгон — вместе со всем остальным разгонятся и системные часы, т.е. при любом повышении частоты система будет сичтать себя неразогнанной и все утилиты разгон не покажут. Если бы мне была важна производительность сама по себе (например для ускорения рендеринга), на эту проблему можно было забить — в реальном мире ускорение было бы заметным. Но так как сама по себе производительсть для бенчера важна именно в привязке к сравнению «производительность/время», нужно искать способ поднять частоты FSB/RAM без соответсвующих последствий для часов/usb. И такой способ есть: 
Нормальные сигналы я подавал с дохлой P6S5AT. В итоге, получилась работающая система вот такого вида: 
Если вооружиться даташитом на клокер и фотографией выше, можно увидеть, что я заменил кварцевый резонатор с 14.318 на 17.51 мгц, сигналы для usb/часов (ref1) и флопика подаю с донора. Сигнал ref0 я тоже хотел пустить с донора, но не срослось — и я оставил его родным.
Важно отметить, что в таком виде это все крайне восприимчиво к наводкам, поэтому провода нужно делать как можно короче, а лучше экранировать — в моем случае провода длинные, и если провод висит не там, где надо или закручивается в кольцо — система начинает терять мышь, не стартовать и т.д.
Еще один важный момент — то ли из-за возраста, то ли из-за элитгрупности с матери очень легко слазят дороги/контактные площадки. Поэтому и паять, и использовать такую схему нужно предельно аккуратно, не дергая за провода — отлетает все на ура и найти алетернативную точку для припайки мне помогала только дохлая p6s5at.
PS. В следующей части я напишу про результаты, сравню эту плату с tusl2 и попрошу помощи с разработкой мода на память и чипсет))
Как называются и как выглядят компоненты материнских плат.
Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.
Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.
Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др. Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.
Катушки и индуктивности
Генератор тактовых частот.
Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.
Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.
SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, «мультик»).
встроенный Hardware Monitoring
контроллер управления скоростью вентиляторов
интерфейс для подключения CompactFlash-карт.
Мосты (северный и южный).
Одним из основным составляющим компонентом материнской платы будь то компьютера либо ноутбука является Северный мост (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также — контроллер-концентратор памяти с английского Memory Controller Hub)
MCH является системным контроллером чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключено следующие оборудование:
1. через Front Side Bus — микропроцессор, если в составе процессора нет контроллера памяти, тогда через шину контроллера памяти подключена— оперативная память.
2. через шину графического контроллера — видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона, видеоадаптер часто встроенный. В таком случае северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub).
Название чипа как «Северный мост» можно объяснить представлением архитектуры чипсета в виде карты. В результате процессор будет располагаться на вершине карты, на севере
Исходя из назначения, северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность):
— системной шины и, косвенно, процессора (исходя из этого — до какой степени может быть разогнан компьютер);
— оперативной памяти (тип — например SDRAM, DDR, DDR2, её максимальный объем);
Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы.
В свою очередь, северный мост соединён с остальной частью материнской платы через согласующий интерфейс и южный мост. Когда технологии производства не позволяют скомпенсировать возросшее, вследствие усложнения внутренней схемы, тепловыделение чипа, современные мощные микросхемы северного моста помимо пассивного охлаждения (радиатора) для своей бесперебойной работы требуют использования индивидуального вентилятора или системы жидкостного охлаждения, что в свою очередь увеличивает энергопотребление всей системы и требует более мощного блока питания.
Минуя северный мост согласно нашей схеме двигаясь на юг на материнской плате расположен южный мост.
Южный мост (от англ. Southbridge) (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH).
Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» (по сравнению со связкой «Центральный процессор-ОЗУ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через Северный мост, который, в отличие от Южного, обычно подключён напрямую к центральному процессору.
Если взять функциональность, то южный мост включает в себя:
— контроллеры шин PCI, PCI Express, SMBus, I2C, LPC, Super I/O;
— PATA (IDE) и SATA контроллеры;
— часы реального времени (Real Time Clock);
— управление питанием (Power management, APM и ACPI);
— энергонезависимую память BIOS (CMOS);
— звуковой контроллер (обычно AC’97 или Intel HDA).
Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire, аудио-кодек и др. Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).
Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать и поддержку шины PCI-X и PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она все таки является неотъемлемой частью современного южного моста. Шина SM используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.
Контроллер прерываний обеспечивает механизм информирования ПО, исполняющегося на ЦПУ, о событиях в периферийных устройствах. IDE интерфейс позволяет «увидеть» системе жёсткие диски. Шина LPC обеспечивает передачу данных и управление SIO (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и флоппи-контроллер) и BIOS ROM (флэш).
APM или ACPI функции позволяют перевести компьютер в «спящий режим» или выключить его.
Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).
Меню настроек Bios.
Северный и южный мосты материнской платы вкупе составляют одно целое устройство управления всей системой так сказать глаза, уши, руки ЦП. Вкупе эти два чипа называются – чипсет.
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. Чипсеты так можно встретить и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.
Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем северного и южного моста (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):
Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.
Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.
Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.
Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86: Intel, NVidia, ATI/AMD: (после перекупки в 2006 году ATi вошла в состав Advanced Micro Devices), Via, SiS
Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.