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| WWW.DBIT.CN 2008-7-14 8:27:12 來(lái)源:本站 編輯:東三省 |
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當(dāng)一個(gè)主板芯片被設(shè)計(jì)出來(lái)以后，工程師們就會(huì)不斷的開(kāi)發(fā)新的主板驅(qū)動(dòng)，不斷的挖掘主板芯片的潛在的性能。那么工程師們調(diào)節(jié)的是哪里呢？同樣的主板芯片，一些主板廠商的獨(dú)門(mén)絕技中，往往有驚人的調(diào)節(jié)功能，比如降溫，打開(kāi)PAT等，這些其實(shí)都是主板芯片本來(lái)就支持的。那么這些主板廠商是如何打開(kāi)這些隱蔽的功能的呢？這就是寄存器的調(diào)節(jié)。
在這里，我們將會(huì)知道通過(guò)修改寄存器，我們能優(yōu)化主板哪些方面的性能。
VIA生產(chǎn)的北橋芯片KT400A
我們知道目前應(yīng)用的北橋主要負(fù)責(zé)CPU、內(nèi)存總線、AGP總線和PCI總線部分，這樣我們就可以針對(duì)這幾個(gè)方面進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化。
1. 關(guān)于CPU的北橋寄存器修改
A． 通過(guò)修改北橋寄存器降溫
這是很多人都關(guān)注的地方，甚至有人把寄存器修改軟件做為降溫軟件來(lái)看待。
我們知道，CPU由CMOS電路構(gòu)成。下面的公式顯示了功耗P，CMOS門(mén)電容C，開(kāi)關(guān)頻率f及供電電壓V之間的關(guān)系：P=CfV^2，其中，CMOS門(mén)電容C為常量。開(kāi)關(guān)頻率f和供電電壓V可根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用要求而調(diào)整。供電電壓V和開(kāi)關(guān)頻率f之間的關(guān)系為：V正比于f。即更高的開(kāi)關(guān)頻率需要更高的供電電壓支持。
我們可以看出：從CMOS的角度來(lái)看，執(zhí)行一個(gè)指令所需的能耗是相同的，所以降低CMOS頻率不能減少耗電量，因?yàn)樵诟叩臅r(shí)鐘頻率下，CPU僅僅是加快了完成工作的速度，但在空閑狀態(tài)下停留的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。所以空閑狀態(tài)的存在是只降低頻率無(wú)法節(jié)約能耗的原因。
如果電壓隨著頻率一起降低，從公式P=CfV^2可以看出，電壓的平方V^2與功耗P成正比，降低一點(diǎn)電壓，功耗便大大減少。這樣，每執(zhí)行一條指令的能耗就隨之降低。為了準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)與CPU相匹配的電壓及頻率的動(dòng)態(tài)配比，目前電壓控制技術(shù)都集成到CPU內(nèi)部。同時(shí)，CPU廠商指定一些操作電壓與頻率之間的組合配置。
在實(shí)際工作中，CPU并非一直處于工作狀態(tài)，即滿負(fù)荷（full load)，大約有40%的情況下空閑（no load），即空閑模式（Idle Mode）。目前，幾乎所有的CPU設(shè)計(jì)都有空閑模式。當(dāng)操作系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)CPU當(dāng)前沒(méi)有可執(zhí)行的任務(wù)時(shí)，便將CPU置于空閑狀態(tài)。在空閑模式狀態(tài)下，可以關(guān)閉不需要的時(shí)鐘，以減少不必要的功耗。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生中斷時(shí)，CPU從空閑狀態(tài)被喚醒。大多數(shù)系統(tǒng)都有操作系統(tǒng)計(jì)時(shí)器中斷，這樣CPU在一秒鐘之內(nèi)可能幾千次地進(jìn)出空閑狀態(tài)。CPU時(shí)鐘的“閑置”通常由“停止”或“閑置”指令觸發(fā)，在應(yīng)用或操作系統(tǒng)閑置時(shí)進(jìn)行調(diào)用。
目前的降溫軟件就是通過(guò)在CPU空閑時(shí)發(fā)送HLT（halt）指令，CPU將HLT指令插入指令序列，并停止處理指令序列，直到發(fā)生中斷為止。
發(fā)生中斷后，CPU重新回到Normal狀態(tài)處理指令，處理完中斷代碼后繼續(xù)從HLT指令的下一條指令執(zhí)行，進(jìn)入Halt模式。這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很簡(jiǎn)單，可以做一個(gè)最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)做死循環(huán)處理，系統(tǒng)在空閑時(shí)都進(jìn)入該任務(wù)。我然后此任務(wù)的循環(huán)中加入一條HLT指令即可，這樣就實(shí)現(xiàn)了Auto Halt模式。
處理器在進(jìn)入Halt模式后功耗將有所下降，我們?cè)贑PU的溫度監(jiān)控上可以看到7度左右的降低，這樣在CPU內(nèi)核應(yīng)該有10度左右的溫降。
提到Halt模式，我們就必須談另一個(gè)相關(guān)的概念：S2K。
S2K（S2K，S2K Bus,是源于Alpha 21164/21264的EV6 Bus介面協(xié)定,采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Point to Point設(shè)計(jì)）時(shí)序控制寄存器（S2K Timing Control）。實(shí)際上，AMD要求后來(lái)的北橋芯片在設(shè)計(jì)上都要通過(guò)S2K總線分離技術(shù)的認(rèn)證。
在不損失性能的前提下使CPU在空閑時(shí)降低功耗，即前面我們提到的利用HLT指令降低功耗。Disconnect Enable When STPGNT Detected寄存器就對(duì)應(yīng)著這部分。通過(guò)寄存器開(kāi)啟S2K Timing Control，當(dāng)系統(tǒng)總線空閑的時(shí)候Disconnect S2K，從而降低CPU功耗。
如下圖：
S2K總線分離技術(shù)需要北橋芯片組和BIOS的支持。但此技術(shù)并不能保證在任何系統(tǒng)上都能正常運(yùn)行，在早期的主板上可以導(dǎo)致PCI設(shè)備不穩(wěn)定。
這可能是由于北橋芯片在設(shè)計(jì)上存在缺陷或是主板廠商存在設(shè)計(jì)或是其他方面的問(wèn)題，于是處于穩(wěn)定的考慮，很多主板的BIOS中并沒(méi)有此選項(xiàng)可以設(shè)置。我們需要做的，就是通過(guò)寄存器設(shè)置，打開(kāi)北橋芯片對(duì)S2K總線分離技術(shù)的支持。
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