BIOS - 7. díl: Advanced Chipset Features - sběrnice především
19.1.2009, Petr Stránský, článek
V minulém díle jsme pokračovali v popisu menu Advanced Chipset Features. Dnes v tom sice budeme pokračovat, ale vezmeme na paškál konfiguraci datových sběrnic. Znáte zkratky ISA, AGP, PCI nebo PCI Express?
Kapitoly článku:
Netrvalo dlouho a do světa počítačových sběrnic vstoupil nový přírůstek s mystickým pojmenováním PCI, což vychází z anglického označení Peripheral Component Interconnect. Sběrnice má datovou šířku 32 nebo 64 bitů, a to na taktu 33,33 MHz se synchronním přenosem. Verzí PCI existuje hned několik a vzájemně se liší jak použitým napětím (existují verze karet pro použití s 5 V, tak i 3,3 V), tak v důsledku toho i klíčováním.
Pozn.: Pro použití v serverech se můžeme setkat i s verzemi sběrnice, které pracují na taktu 66 či rovnou 133 MHz a datovou šířkou 64 bitů.
Kvůli tomu tak není například možné instalovat nějakou starou PCI komponentu do nového slotu sběrnice PCI 3.0. U tohoto konečného standardu byla totiž úplně odstraněna možnost použití pěti napájecích voltů. Takovou poznáte jednoduše, na svém zlatavém konektoru sloužícím k připojení do PCI slotu naleznete pouze jeden zářez (karty mající schopnost využívat obě přivedená napětí mají zářezy dva - viz níže).
PCI přinesla do světa PC kromě jiného také jednu důležitou inovaci. Do této chvíle totiž bylo nutné staré ISA karty různým způsobem (nejčastěji pomocí jumperů) konfigurovat, připojit k systému a zde ještě nainstalovat odpovídající ovladače. S příchodem PCI se toto ale změnilo, protože přišel na svět tolik opěvovaný standard PnP (Plug and Play), který zajišťuje, aby se karta nemusela nijak zvlášť konfigurovat - stačí ji pouze zasunout do slotu. Automatická konfigurace má také výhodu v tom, že nemusíte již více hlídat jednotlivá nastavení karet, protože není možné, aby se překrývala.
PCI sloty v celé své kráse
Někdy je ale nutné i tak zapsanou konfiguraci PCI slotů smazat a vynutit si nové přiřazení všech systémových prostředků, jak ale na to, když jsou tyto veškeré záznamy uložené v paměti ESCD (Extended System Configuration Data)? Stačí toto nastavení smazat uložené v některém z čipů smazat. Po spuštění PC pak BIOS pozná, že jsou data smazaná, a pokusí se je vytvořit znovu.
A která paměť, že se k tomuto účelu využije? Nejčastěji CMOS, ale vzhledem k její poměrně maličké kapacitě může být také využito paměti typu Flash, která je na tom s velikostí řádově lépe. To, že si pak BIOS ESCD uloží, má hned několik výhod - především tedy tu, že je tímto postupem zaručeno, aby se již jednou přidělené systémové prostředky (IRQ, DMA, I/O) nerozhodily pokaždé jinak. Pro někoho může být výhodou i na dnešní dobu poměrně zanedbatelné zrychlení bootovacího procesu.
Pro úplnost je ještě třeba dodat, že veškeré informace obsažené v ESCD nemusí využívat pouze BIOS, ale i operační systém nebo jakýkoli jiný program, jenž si je od něj vyžádá.
Dost už ale teorie, pojďme se podívat, co přesně nám BIOS a jeho prostřednictvím také Setup v souvislosti se sběrnicí PCI nabízí. Začněme třeba již starou známou položkou MPS Revision, jež představuje ekvivalent k položce MPS Version Control For OS (MPS Table Version), kterou moc dobře známe již z nabídky Advanced BIOS Features. Ve zkratce se pak dá říci, že je důležitá pouze u víceprocesorových systémů. Odtud pochází i zmíněná zkratka MPS, což značí MultiProcessor System.
Ačkoli je i dnes celkem málo uživatelů, kteří ve svém domácím počítači využívají výhod dvou (nebo i více) procesorů (vícejádrová CPU nyní vynechme), v oblasti serverů se již pěknou řádku let nejedná o žádné ohromující překvapení. Do nastavení této položky se dá zapsat v zásadě jedna ze dvou norem systému MPS - MPS 1.1 či MPS 1.4, přičemž druhá zmíněná přidává do systému několik nových vymožeností včetně podpory rozšířených konfiguračních tabulek důležitých pro podporu vícenásobné PCI sběrnice.
Důležité přitom ale je, aby se zvolenou normou uměl pracovat též použitý operační systém. Schopností práce s tou novější normou tak disponuje nejen dnes velice rozšířený Windows XP, ale i jeho předchůdce s rokem vydání 2000. Navíc podle mnoha informací na internetu je teoreticky možné MPS 1.4 použít i s OS Windows NT, ale s ohledem na stabilitu vám to příliš nedoporučuji.
Jak již bylo zmíněno výše, existuje několik verzí PCI komponent, jejichž podporu můžete v BIOSu (samozřejmě pokud je to technicky možné, například z důvodu různé voltáže) také dále zapínat. K tomu slouží položka ICH Delayed Transaction (PCI 2.1 Compliance). Ta, pokud ji nastavíme do stavu Enabled, zajistí kompatibilitu PCI podle revize PCI verze 2.1. Její vypnutí by mělo smysl, pouze při vlastnictví nějaké velmi staré komponenty, která si s touto revizí nerozumí a vy se jí navíc nechcete za žádnou cenu vzdát.
Defaultně je také zapnuta položka Peer Concurrency, která takto zajišťuje práci více PCI zařízení současně, což je velmi výhodné, avšak některé staré karty toto nastavení nemusely v minulosti zvládat. Proto doporučuji vhodné nastavení nejprve otestovat.
A co dále lze nastavit? Tak například můžeme trošku pomoci lenivému systému k dosažení o trošku vyššího výkonu, k čemuž slouží hned několik konfiguračních položek. Úplně první z nich je pak ta s pojmenováním PCI Dynamic Bursting, kde můžeme nastavit, aby se data putující po sběrnici začala shlukovat do větších celků (bloků), se kterými se bude následně pracovat jako s jednou velkou entitou. Pro zrychlení doporučuji tuto položku rozhodně povolit (Enabled).
PCI SATA RAID řadič - všimněte si, že karta má v konektoru vytvořené dva zářezy - je tedy schopná pracovat jak s 5, tak i 3,3 V
Tato technika pracuje jednoduše tak, že je použit zapisovací buffer přítomný na sběrnici PCI. Do něho proudí veškerá data (8 a 16bitová), který je akumuluje a následně i slučuje do podoby 32bitové informace, která je pak jako celek odesílána. V opačném případě budou data odesílána okamžitě po jejich příchodu (v okamžiku, kdy bude sběrnice volná), překladiště v podobě bufferu tak nebude vůbec použito. Výkon v takovém případě bude ale mnohem nižší v důsledku plýtvání systémových kapacit.
Na druhou stranu je ale dobré mít na paměti, že obzvláště v minulosti mělo s touto funkcí problémy hned několik modelů síťových karet (NIC - Network Interface Card). Je sice otázkou, nakolik tento problém přetrvává ještě dnes, avšak i tak se hodí vědět, že v případech, kdy vaše síťová karta nepracuje po návštěvě BIOSu tak, jak má, můžete zde tuto položku zkusit vypnout.
Pozn.: Tato položka je velmi podobné funkci Byte Merge, pokud ovšem není naprosto stejná.
Podobné jsou také položky PCI Memory Burst Write a CPU to PCI Burst Write (Passive Release), které opět povolují blokový přenos dat. Podmínkou pro jejich fungování ovšem je, aby všechny zúčastněné komponenty, které chtějí komunikovat, byly napojené na sběrnici PCI. Druhý případ je však charakteristických tím, že v tomto případě je jedna z komunikujících stran zastoupena mikroprocesorem. Opět je přitom doporučeno tyto položky mít zapnuté, protože pokud budou data odcházet po blocích, procesor totiž nebude muset být bržděn pomalejším zápisem na PCI a bude moci během této doby dělat mnohem užitečnější věci.
S výše zmíněnou položkou však souvisí ještě jedna další, a sice PCI #2 Access #1 Retry. Položka s takto odpudivým pojmenováním je totiž s výše zmíněnou CPU to PCI Burst Write přímo napojena. Bude tak funkční jen pokud bude CPU to PCI Burst Write nastaveno na Enabled. Obráceně to však platí.
A k čemu tedy vlastně PCI #2 Access #1 Retry slouží? Nachází uplatnění právě v případech, kdy na PCI sběrnici přes buffer chce zapisovat ještě nějaké zařízení, a tato tak není volná. V tom případě tedy skončí zápis chybou a daný blok dat je odeslán zpět k opětovnému zpracování - buď se řadič bude pokoušet o zápis opakovaně (dokud se operace nezdaří), nebo bude registr vyprázdněn, transakce označena jako chybná, a procesor se bude moci dále pokoušet o opětovné naplnění vyrovnávacího bufferu.
Pro zvýšení výkonu je jednoznačně doporučena první ze zmíněných možností. Té právě dosáhnete nastavením PCI #2 Access #1 Retry do stavu Enabled. Na druhou stranu ale může být někdy výhodné funkci vypnout. To například v případech, kdy máte ke sběrnici připojeno mnoho PCI zařízení, jejichž výkon a přesný zápis na sběrnici je pro jejich korektní funkci nejdůležitější.
Jak dále zlepšit práci s PCI sběrnicí? Co třeba nastavit položku PCI Master 0 WS Write do stavu Enabled. Tato totiž rozhoduje o tom, zda bude čipset vkládat před zápisem na datovou sběrnici nějakou časovou prodlevu. V případě, že pak funkci spustíme (Enabled), budou čekací cykly k zápisu nulové, a tedy spouštěny okamžitě. V opačném případě by docházelo k vkládání jednoho strojového cyklu před každý zápis, což by práci se sběrnicí rozhodně neurychlilo.
Pozn.: Vypnutí této techniky vám ale někdy může velmi pomoci. Pokud totiž přetaktováváte, pak zavedením tohoto můžete získat stabilizační prodlevu, díky které váš počítač po extrémním přetaktování nezatuhne a stabilita sběrnice bude zvýšena.
Ještě je tu jedna položka pojmenovaná jako PCI Latency Timer. Ta slouží k určení, jak dlouho bude moci zařízení PCI držet přístup na sběrnici pro své účely. Čím vyšší hodnotu zde pak nastavíme, tím bude moci transakce trvat delší čas, a proto dojde ke zvýšení a zlepšení efektivity PCI přenosu. Standardně zde bývá nastavena hodnota 32 strojových cyklů, avšak zvýšit ji lze až na interval 255 cyklů. Doporučováno je ale spíš použití hodnot 64 nebo 128 cyklů.
Na druhou stranu je ale také pravda, že pokud máte nějaké kritické zařízení, které musí mít častější a přesný přístup ke sběrnici, použijte raději menších hodnot. Stejně tak by některé starší zařízení ani nemusela nějaké extrémně dlouhé latence snést.
Společným úsilím firem IBM, HP a Compaq vznikl také nástupce PCI sběrnice pojmenovaný jako PCI-X. Svého rozšíření se však navzdory svému původnímu určení, a sice docílit úplné náhrady svého předchůdce, nikdy nedočkal. V dnešní době se tak vyskytuje pouze na některých základních deskách převážně určených k nasazení na pracovních stanicích či serverech.
Sloty PCI-X na základní desce Tyan Thunder i7525 - tomshardware.com
Pozn.: Pro použití v serverech se můžeme setkat i s verzemi sběrnice, které pracují na taktu 66 či rovnou 133 MHz a datovou šířkou 64 bitů.
Kvůli tomu tak není například možné instalovat nějakou starou PCI komponentu do nového slotu sběrnice PCI 3.0. U tohoto konečného standardu byla totiž úplně odstraněna možnost použití pěti napájecích voltů. Takovou poznáte jednoduše, na svém zlatavém konektoru sloužícím k připojení do PCI slotu naleznete pouze jeden zářez (karty mající schopnost využívat obě přivedená napětí mají zářezy dva - viz níže).
PCI přinesla do světa PC kromě jiného také jednu důležitou inovaci. Do této chvíle totiž bylo nutné staré ISA karty různým způsobem (nejčastěji pomocí jumperů) konfigurovat, připojit k systému a zde ještě nainstalovat odpovídající ovladače. S příchodem PCI se toto ale změnilo, protože přišel na svět tolik opěvovaný standard PnP (Plug and Play), který zajišťuje, aby se karta nemusela nijak zvlášť konfigurovat - stačí ji pouze zasunout do slotu. Automatická konfigurace má také výhodu v tom, že nemusíte již více hlídat jednotlivá nastavení karet, protože není možné, aby se překrývala.
PCI sloty v celé své kráse
Někdy je ale nutné i tak zapsanou konfiguraci PCI slotů smazat a vynutit si nové přiřazení všech systémových prostředků, jak ale na to, když jsou tyto veškeré záznamy uložené v paměti ESCD (Extended System Configuration Data)? Stačí toto nastavení smazat uložené v některém z čipů smazat. Po spuštění PC pak BIOS pozná, že jsou data smazaná, a pokusí se je vytvořit znovu.
A která paměť, že se k tomuto účelu využije? Nejčastěji CMOS, ale vzhledem k její poměrně maličké kapacitě může být také využito paměti typu Flash, která je na tom s velikostí řádově lépe. To, že si pak BIOS ESCD uloží, má hned několik výhod - především tedy tu, že je tímto postupem zaručeno, aby se již jednou přidělené systémové prostředky (IRQ, DMA, I/O) nerozhodily pokaždé jinak. Pro někoho může být výhodou i na dnešní dobu poměrně zanedbatelné zrychlení bootovacího procesu.
Pro úplnost je ještě třeba dodat, že veškeré informace obsažené v ESCD nemusí využívat pouze BIOS, ale i operační systém nebo jakýkoli jiný program, jenž si je od něj vyžádá.
PCI z pohledu systému BIOS
Dost už ale teorie, pojďme se podívat, co přesně nám BIOS a jeho prostřednictvím také Setup v souvislosti se sběrnicí PCI nabízí. Začněme třeba již starou známou položkou MPS Revision, jež představuje ekvivalent k položce MPS Version Control For OS (MPS Table Version), kterou moc dobře známe již z nabídky Advanced BIOS Features. Ve zkratce se pak dá říci, že je důležitá pouze u víceprocesorových systémů. Odtud pochází i zmíněná zkratka MPS, což značí MultiProcessor System.
Ačkoli je i dnes celkem málo uživatelů, kteří ve svém domácím počítači využívají výhod dvou (nebo i více) procesorů (vícejádrová CPU nyní vynechme), v oblasti serverů se již pěknou řádku let nejedná o žádné ohromující překvapení. Do nastavení této položky se dá zapsat v zásadě jedna ze dvou norem systému MPS - MPS 1.1 či MPS 1.4, přičemž druhá zmíněná přidává do systému několik nových vymožeností včetně podpory rozšířených konfiguračních tabulek důležitých pro podporu vícenásobné PCI sběrnice.
Důležité přitom ale je, aby se zvolenou normou uměl pracovat též použitý operační systém. Schopností práce s tou novější normou tak disponuje nejen dnes velice rozšířený Windows XP, ale i jeho předchůdce s rokem vydání 2000. Navíc podle mnoha informací na internetu je teoreticky možné MPS 1.4 použít i s OS Windows NT, ale s ohledem na stabilitu vám to příliš nedoporučuji.
Jak již bylo zmíněno výše, existuje několik verzí PCI komponent, jejichž podporu můžete v BIOSu (samozřejmě pokud je to technicky možné, například z důvodu různé voltáže) také dále zapínat. K tomu slouží položka ICH Delayed Transaction (PCI 2.1 Compliance). Ta, pokud ji nastavíme do stavu Enabled, zajistí kompatibilitu PCI podle revize PCI verze 2.1. Její vypnutí by mělo smysl, pouze při vlastnictví nějaké velmi staré komponenty, která si s touto revizí nerozumí a vy se jí navíc nechcete za žádnou cenu vzdát.
Defaultně je také zapnuta položka Peer Concurrency, která takto zajišťuje práci více PCI zařízení současně, což je velmi výhodné, avšak některé staré karty toto nastavení nemusely v minulosti zvládat. Proto doporučuji vhodné nastavení nejprve otestovat.
Zvyšujeme rychlost
A co dále lze nastavit? Tak například můžeme trošku pomoci lenivému systému k dosažení o trošku vyššího výkonu, k čemuž slouží hned několik konfiguračních položek. Úplně první z nich je pak ta s pojmenováním PCI Dynamic Bursting, kde můžeme nastavit, aby se data putující po sběrnici začala shlukovat do větších celků (bloků), se kterými se bude následně pracovat jako s jednou velkou entitou. Pro zrychlení doporučuji tuto položku rozhodně povolit (Enabled).
PCI SATA RAID řadič - všimněte si, že karta má v konektoru vytvořené dva zářezy - je tedy schopná pracovat jak s 5, tak i 3,3 V
Tato technika pracuje jednoduše tak, že je použit zapisovací buffer přítomný na sběrnici PCI. Do něho proudí veškerá data (8 a 16bitová), který je akumuluje a následně i slučuje do podoby 32bitové informace, která je pak jako celek odesílána. V opačném případě budou data odesílána okamžitě po jejich příchodu (v okamžiku, kdy bude sběrnice volná), překladiště v podobě bufferu tak nebude vůbec použito. Výkon v takovém případě bude ale mnohem nižší v důsledku plýtvání systémových kapacit.
Na druhou stranu je ale dobré mít na paměti, že obzvláště v minulosti mělo s touto funkcí problémy hned několik modelů síťových karet (NIC - Network Interface Card). Je sice otázkou, nakolik tento problém přetrvává ještě dnes, avšak i tak se hodí vědět, že v případech, kdy vaše síťová karta nepracuje po návštěvě BIOSu tak, jak má, můžete zde tuto položku zkusit vypnout.
Pozn.: Tato položka je velmi podobné funkci Byte Merge, pokud ovšem není naprosto stejná.
Podobné jsou také položky PCI Memory Burst Write a CPU to PCI Burst Write (Passive Release), které opět povolují blokový přenos dat. Podmínkou pro jejich fungování ovšem je, aby všechny zúčastněné komponenty, které chtějí komunikovat, byly napojené na sběrnici PCI. Druhý případ je však charakteristických tím, že v tomto případě je jedna z komunikujících stran zastoupena mikroprocesorem. Opět je přitom doporučeno tyto položky mít zapnuté, protože pokud budou data odcházet po blocích, procesor totiž nebude muset být bržděn pomalejším zápisem na PCI a bude moci během této doby dělat mnohem užitečnější věci.
S výše zmíněnou položkou však souvisí ještě jedna další, a sice PCI #2 Access #1 Retry. Položka s takto odpudivým pojmenováním je totiž s výše zmíněnou CPU to PCI Burst Write přímo napojena. Bude tak funkční jen pokud bude CPU to PCI Burst Write nastaveno na Enabled. Obráceně to však platí.
A k čemu tedy vlastně PCI #2 Access #1 Retry slouží? Nachází uplatnění právě v případech, kdy na PCI sběrnici přes buffer chce zapisovat ještě nějaké zařízení, a tato tak není volná. V tom případě tedy skončí zápis chybou a daný blok dat je odeslán zpět k opětovnému zpracování - buď se řadič bude pokoušet o zápis opakovaně (dokud se operace nezdaří), nebo bude registr vyprázdněn, transakce označena jako chybná, a procesor se bude moci dále pokoušet o opětovné naplnění vyrovnávacího bufferu.
Pro zvýšení výkonu je jednoznačně doporučena první ze zmíněných možností. Té právě dosáhnete nastavením PCI #2 Access #1 Retry do stavu Enabled. Na druhou stranu ale může být někdy výhodné funkci vypnout. To například v případech, kdy máte ke sběrnici připojeno mnoho PCI zařízení, jejichž výkon a přesný zápis na sběrnici je pro jejich korektní funkci nejdůležitější.
Jak dále zlepšit práci s PCI sběrnicí? Co třeba nastavit položku PCI Master 0 WS Write do stavu Enabled. Tato totiž rozhoduje o tom, zda bude čipset vkládat před zápisem na datovou sběrnici nějakou časovou prodlevu. V případě, že pak funkci spustíme (Enabled), budou čekací cykly k zápisu nulové, a tedy spouštěny okamžitě. V opačném případě by docházelo k vkládání jednoho strojového cyklu před každý zápis, což by práci se sběrnicí rozhodně neurychlilo.
Pozn.: Vypnutí této techniky vám ale někdy může velmi pomoci. Pokud totiž přetaktováváte, pak zavedením tohoto můžete získat stabilizační prodlevu, díky které váš počítač po extrémním přetaktování nezatuhne a stabilita sběrnice bude zvýšena.
Ještě je tu jedna položka pojmenovaná jako PCI Latency Timer. Ta slouží k určení, jak dlouho bude moci zařízení PCI držet přístup na sběrnici pro své účely. Čím vyšší hodnotu zde pak nastavíme, tím bude moci transakce trvat delší čas, a proto dojde ke zvýšení a zlepšení efektivity PCI přenosu. Standardně zde bývá nastavena hodnota 32 strojových cyklů, avšak zvýšit ji lze až na interval 255 cyklů. Doporučováno je ale spíš použití hodnot 64 nebo 128 cyklů.
Na druhou stranu je ale také pravda, že pokud máte nějaké kritické zařízení, které musí mít častější a přesný přístup ke sběrnici, použijte raději menších hodnot. Stejně tak by některé starší zařízení ani nemusela nějaké extrémně dlouhé latence snést.
Staronové PCI-X
Společným úsilím firem IBM, HP a Compaq vznikl také nástupce PCI sběrnice pojmenovaný jako PCI-X. Svého rozšíření se však navzdory svému původnímu určení, a sice docílit úplné náhrady svého předchůdce, nikdy nedočkal. V dnešní době se tak vyskytuje pouze na některých základních deskách převážně určených k nasazení na pracovních stanicích či serverech.
Sloty PCI-X na základní desce Tyan Thunder i7525 - tomshardware.com
