Дипломная работа: Усовершенствование материнской платы

Однако, для увеличения производительности, Intel применил для доступа к L1-кешу новый алгоритм, чем уменьшил в Pentium 4 латентность этого кеша до двух процессорных тактов вместо трех тактов в Pentium III. Таким образом, учитывая большую тактовую частоту Pentium 4, время реакции его L1 кеша составляет всего 1.4нс для 1.4 ГГц модели против 3нс у L1 кеша Pentium III 1 ГГц. Также как и в Pentium III, L1 кэш Pentium 4 является write through и ассоциативным с 4областями ассоциативности. При этом длина одной строки L1 кеша равна 64 байтам.

L2 Advanced Transfer Cache

Процессор Pentium 4 обладает Advanced Transfer Cache второго уровня объемом 256 Кбайт. Так же, как и в Pentium III, L2-кеш имеет широкую 256-битную шину, благодаря которой процессоры от Intel имеют более высокую пропускную способность кеша, чем их конкуренты от AMD, использующие 64-битную шину кеша. Однако, в отличие от Athlon, в Pentium 4 (впрочем, также как и в Pentium III) L2 кэш не является эксклюзивным, то есть он дублирует данные, находящиеся в L1кэше.

Так как Pentium 4 рассчитан на обработку потоковых данных, скорость работы L2-кеша для него является одним из ключевых моментов. Поэтому, Intel увеличил пропускную способность кеша второго уровня в Pentium 4 в два раза. Это усовершенствование было сделано благодаря передаче данных из L2-кеша на каждый процессорный такт, в то время, как данные из L2-кеша Pentium III передаются только на каждый второй такт. Таким образом, пропускная способность L2-кеша Pentium 4, работающего, например, с частотой 1.4 ГГц имеет теперь внушительную величину 44.8 Гбайт/с. Для сравнения - пропускная способность Advanced Transfer Cache у Pentium III 1 ГГц составляет 16 Гбайт/с.

2. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ

2.1 Постановка задачи

Требуется произвести усовершенствование материнской платы. Рассмотрим один из способов увеличения производительности материнской платы.

Часто при разгоне видеокарты ограничивающим фактором повышения частоты становится недостаток напряжения. Чтобы преодолеть этот барьер, прибегают к вольтмоду систем питания.

Слово "вольтмод" взято из английского (voltmodification) и означает "модификация напряжения". Это значит, что вольтмод включает в себя любую модернизацию напряжения питания памяти или ядра (не путать с изменением настроек BIOS материнской платы). В основном вольтмод применяют для модернизации системы питания видеокарт или материнских плат.

Существует два основных типа вольтмода видеокарт: программный и аппаратный. Программный вид применим к узкому кругу видеокарт. Он включает в себя поднятие напряжения через специальные утилиты (например, ATI Tool, Overclocker-x1k) или перепрошивку BIOS (например, NiBiTor, NVIDIA BIOS Modifer). Обычно изменение напряжения столь мало, что особо не отражается на разгоне, а иногда происходит занижение напряжения, что только пагубно сказывается на поднятии частоты.

Аппаратный вид вольтмода – это физическое вмешательство в питающую составляющую ядра или памяти. Всем известно, что напряжение, которое подаётся на процессор, можно изменять из BIOS материнской платы, а видеокарты (в большинстве своём) не имеют такой возможности. Если рассматривать аппаратный вид, то тут можно выявить два метода: вольтмод с помощью резистора или вольтмод с применением карандаша.

Увеличение напряжение само по себе еще не увеличивает производительность, но ускоряет переходные процессы в кристалле, за счет чего его предельная тактовая частота возрастает. А вместе с ней возрастает и тепловыделение, причем греется не только основной кристалл, но и вспомогательные элементы. Микросхемы, в штатном режиме работающие без радиатора, могут потребовать охлаждения, также возможно придется доработать схему фильтрации, добавив несколько дополнительных шунтирующих керамических конденсаторов в обвязку электролитических, а сами электрические - заменить, отобрав хорошие и качественные экземпляры с низким ESR. Пренебрежение этим правилом обычно приводит к провалу всей операции и вольмод не удается - даже при незначительном увеличении напряжения начинаются "глюки".

2.2 Метод с применением резистора

Рассмотрим один из способов вольтмонда – метод с применением резистора. Подстроечные, или переменные, резисторы выглядят так как изображено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Подстроечные резисторы

Чтобы наиболее подробно представить переменный резистор, рассмотрим рисунок 2.2.

Рисунок 2.2 - Принцип действия переменного резистора

Выбрав резистор для вольтмода, следуйте требованиям по отбору проводов для него: они должны быть мягкими, тонкими, изолированными, не очень ломкими и небольшой длины.

Для воспроизводства вольтмонда рассмотрим схему на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Типовая схема микросхемы

На рисунке 2.3 представлена типовая схема фирмы RichTek с маркировкой RT9232A. Обычно она устанавливается на платы Sapphire x1300/1600. Чтобы провести вольтмод, надо припаять переменный резистор к FB (5-я нога, feedback) и к GND (7-я нога, земля). Нумерация ног начинается от небольшой ямочки на микросхеме и продолжается против часовой стрелки. Припаивать провода резистора к ногам надо аккуратно, иначе возможны короткое замыкание и выход микросхемы из строя.

Припаяв регулируемый резистор в нужном месте, мы с лёгкостью сможем управлять значением сопротивления в цепи и тем самым изменять напряжение. Но допустим, мы нашли нужную микросхему, а необходимый номинал резистора и выходное напряжение нам неизвестны. В этом случае пользуются несколькими расчётными формулами (Rmax – итоговое сопротивление после перепайки переменного резистора):

Rmax = 1 / ( ( 1/Rfb) + (1/Rvr) ) (2.1)

где Rfb – это уже имеющееся сопротивление между FB и GND, Rvr – сопротивление добавляемого переменного резистора, выставленное на максимум.

Приблизительная оценка уровня минимального поднятия напряжения находится так:

Vmin = Vdef * Rfb / Rmax (2.2)

Здесь значение Vdef – напряжение по умолчанию.

Таким образом, зная расчётные формулы, мы без особого труда можем определить итоговое сопротивление и выходное напряжение.

2.3 Замена системы охлаждения перед усовершенствованием

В случае разгона с применением вольтмода к системе охлаждения надо подходить особым образом. Ведь мы имеем дело с полупроводниковыми материалами, а известно, что полупроводниковые приборы весьма подвержены внешним факторам воздействия окружающей среды и при перегреве могут выйти из строя. В основном при вольтмоде видеокарт охлаждать надо GPU и память, но раз мы осуществляем вольтмод системы питания, то и силовые элементы питания тоже желательно охладить. Об охлаждении памяти и графического ядра многие производители уже позаботились, и в продаже имеется множество эффективного охлаждения, которое можно применить при разгоне.

2.4 Вольтмод видеокарты Palit GeForce 7600GT

После того как была изложена теория, появилась необходимость проверить всё в действии. Для опытов была взята видеокарта Palit GeForce 7600GT. Ещё она была выбрана потому, что эта видеокарта пользуется некоторой популярностью среди начинающих оверклокеров.

Palit 7600GT имеет частоты GPU/Mem – 560/1400. Напряжение по умолчанию на GPU составляет 1.36В в 2D-режиме и 1.38В в 3D. Память работает при напряжении питания 2.00 В. Показания напряжений снимались с помощью недорогого цифрового мультиметра M830B. Температура GPU без нагрузки на заводских частотах составляет 49°С, а в максимальной нагрузке 64°С.

Разгон чипа не осуществлялся на родном охлаждении, оно сразу было заменено на более эффективное. Охладителем стал модернизированный для установки на видеокарту кулер IceHammer-2800WFCA

После всех работ над охлаждением видеокарта стала выглядеть так, как изображено на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Видеокарта с улучшенным охлаждением

Значения температур составили 43°С в покое, а в нагрузке 54°С. Теперь можно разгонять, не опасаясь перегрева карты. Поднятие частот осуществлялось утилитой ATITool v0.27 beta1. Мониторинг вёлся утилитой RivaTuner v2.0.1. Без вольтмода разгон по GPU составил 670MHz, а по памяти – 1600MHz.

Как уже говорилось ранее, GPU карты имеет напряжение 1.36В в 2D-режиме и 1.38В в 3D-режиме. Компоновка элементов у данной ревизии карты не соответствует референсному дизайну 7600GT. Исследовав плату, мы нашли два стабилизатора APW7065. Тот, что ближе к краю, – APW7065 – отвечает за напряжение памяти, а тот, который ближе к центру, – за напряжение ядра.

2.4.1 Вольтмод GPU

Чтобы поднять напряжение питания видеоядра, необходимо припаять переменное сопротивление на 10 кОм к 6-й и 3-й ноге APW7065 (для вычисления максимального сопротивления используем формулы (2.1) и (2.2)). Мониторинг напряжения GPU снимаем с плюсовых ног любого из конденсаторов CP2, СР3, СР4.

2.4.2 Вольтмод питания памяти

Аналогично меняется схема питания памяти. Нужно припаять переменное сопротивление номиналом 10 кОм к 6-й и 3-й ноге APW7065. Мониторинг напряжения памяти снимаем с конденсатора CP7 (в обоих случаях резистор устанавливается на максимальное значение).

В конечном итоге разгон по GPU составил 760MHz при напряжении 1,58 В. А результат памяти – 1800MHz, напряжение 2.34 В.

2.5 Результаты тестов после всех работ

После вольтмода карты всегда интересно узнать, чего мы добились. Для этого был собран тестовый стенд.

Материнская плата – Gigabyte GA-965P-S3, rev 3.3, BIOS F6;

Процессор – Intel Pentium E2160 @3400MHz | напряжение 1.50V;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18